Разработка системы связи автоматизированной системы оперативного управления гарнизона пожарной охраны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Разработка структурной схемы и расчёт основных характеристик системы оперативной связи гарнизона ПО

1.1 Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона ПО

1.2 Расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

1.2.1 Расчет числа резервных каналов связи для обеспечения требуемой надежности системы связи

1.2.2 Определение интенсивности входного потока вызовов, поступающего на ЦУС по линиям «01»

1.2.3 Расчет оперативности и эффективности функционирования системы радиосвязи

1.3 Расчет и выбор высот установки антенн стационарных радиостанций

1.4 Разработка структурной схемы системы проводной связи гарнизона ПО

1.5 Выбор перечня технических средств связи и оперативного управления для заданного гарнизона ПО

2. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик АСОУПО

2.1 Расчет характеристик пропускной способности и показателей экономической эффективности АСОУПО

2.1.1 Определение необходимого количества диспетчеров на центре АСОУПО

2.1.2 Определение количества каналов связи для передачи приказов в ПЧ и получения подтверждений выполнения приказов

2.1.3 Оценка характеристик пропускной способности АСОУПО

2.1.4 Расчет показателей экономической эффективности АСОУПО

2.2 Выбор перечня технических средств для организации АСОУПО

Заключение

Список литературы



Введение

Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) -- комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.

Функции АСУ

Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

планирование и (или) прогнозирование;

учет, контроль, анализ;

координацию и (или) регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

Цели автоматизации управления

В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде совокупности взаимосвязанных управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:

Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР), релевантных данных для принятия решений

Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных

Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР

Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины

Повышение оперативности управления

Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов

Повышение степени обоснованности принимаемых решений

Из указанного выше можно сделать вывод об актуальности темы курсового проекта. Целью является проектирование для заданного гарнизона ПО систему связи и автоматизированную систему оперативного управления силами и средствами гарнизона. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать структурную схему системы оперативной связи гарнизона ПО и дать ее краткое описание.

2. Рассчитать основные характеристики функционирования системы оперативной связи гарнизона ПО.

3. Провести расчёт и выбор высот установки антенн стационарных радиостанций, обеспечивающие заданную дальность радиосвязи.

4. Выбрать перечень технических средств связи и оперативного управления для заданного гарнизона ПО.

5. Рассчитать основные характеристики функционирования АСОУПО и обосновать целесообразность её внедрения.

6. Разработать схему технической реализации АСОУПО.

7. Выбрать перечень технических средств для реализации АСОУПО.

Задано:

гарнизон пожарной охраны имеет центр управления в кризисных ситуациях (ЦУКС), NПЧ =12 пожарных частей; особо важных объектов (ОВО) - 5 и районных АТС 5.

интенсивность повреждения канала связи лП =0,0006 1/ч;

время работы канала связи tp = 636 ч;

среднее время переговора в сети специальной связи по линиям «01» =1,69 мин.; оперативный связь гарнизон антенна

коэффициент готовности аппаратуры Kг = 0,74;

время занятости диспетчера обработкой принятого вызова Tобс1 =4,08мин.;

коэффициент занятости диспетчера Kд =0,59;

число радиостанций в радиосети N =12;

время переговора в радиосети TПР = 0.33 мин.;

непроизводительные затраты времени TН = 0,29 мин.;

минимальное значение напряженности поля полезного сигнала

Eмин. = 20 дБ;

тип коаксильного кабеля РК75-17-17;

длина фидерного тракта передатчика радиостанции ЦУКС l1 =20м;

длина фидерного тракта приемника радиостанции ПЧ l2 =20м;

величина превышения допустимого уровня мешающего сигнала

?Eдоп = 5 дБ;

Таблица 1.1 - Интенсивность поступающих вызовов по часам суток для сети проводной связи

Часы суток	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Число вызовов	3	18	1	11	15	14	9	17	3	19	7	8
Часы суток	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
Число вызовов	12	12	3	7	8	5	17	17	4	3	18	19



Таблица 1.2 - Интенсивность поступающих вызовов по часам суток для сети радиосвязи

Часы суток	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Число вызовов	1	3	4	2	5	4	5	1	4	4	4	3
Часы суток	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
Число вызовов	2	1	2	1	0	5	4	0	2	2	3	3

Таблица 1.3 - Местоположение пожарных частей

№ ПЧ	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Координаты	G/10	L/2	E/8	Q/10	D/5	Q/3	G/10	H/5	B/9
№ ПЧ	10	11	12
Координаты	P/7	C/2	O/4

Таблица 1.4 - Местоположение районных АТС

№ АТС	1	2	3	4	5
Координаты	L/9	K/2	D/8	P/10	B/5

Таблица 1.5 - Местоположение особо важных объектов

№ ОВО	1	2	3	4	5
Координаты	A/6	M/5	M/2	I/3	A/2



1. Разработка структурной схемы и расчёт основных характеристик системы оперативной связи гарнизона ПО

1.1 Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона ПО

Структурная схема системы оперативной связи гарнизона ПО представляет собой упорядоченную совокупность различных видов проводной и радиосвязи, которая предназначена для обеспечения управления силами и средствами гарнизона ПО, обмен служебной информацией между подразделениями гарнизона ПО и внешними абонентами города, а также обмен оперативной информацией между экстренными спасательными службами. Из схемы видно, ЦУКС имеет разветвлённую сеть линий и каналов связи, основные из которых обеспечивают круглосуточную связь с пожарными частями (ПЧ), специальными службами города (ССГ), местными административными органами (АО), потенциально - опасными объектами (ПОО) и социально - значимыми объектами (СЗО). Для повышения надёжности (живучести) систем связи используют несколько дублирующих друг друга линий связи. Линии связи ЦУКС и ПЧ включают прямые (некоммутируемые) телефонные линии связи, линии АТС полной значности, специальную связь по линиям «01», радиосвязь, факсимильную и телеграфную связь. Связь ЦУКС с ССГ осуществляется по прямым некоммутируемым линиям связи, по линиям АТС и по линиям спецсвязи «01» через узел спецсвязи (УСС). Связь ЦУКС потенциально - опасными объектами (ПОО) и социально - значимыми объектами (СЗО) по прямым линиям связи, по линиям АТС и высокочастотным (ВЧ) каналам. Высокочастотные каналы, как правило, служат для передачи дискретных сигналов, в частности, от датчиков контроля автотранспорта, находящихся в депо пожарных частей, а также от аппаратуры автоматической пожарной сигнализации, установленной на охраняемых объектах.

При наличии в городе совмещённой охранно-пожарной сигнализации ЦУКС и ПЧ имеют связь по прямым линиям связи и по линиям АТС с пунктами централизованной охраны (ПЦО). Сигналы, принятые на ПЦО от совмещённых объектовых устройств тревожной сигнализации, передаются на ЦУКС или в пожарную часть.



1.2 Расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

1.2.1 Расчет числа резервных каналов связи для обеспечения требуемой надежности системы связи

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из n каналов связи (например, система связи состоит из одного основного и нескольких резервных), характеризуется вероятностью ее безотказной работы:

, (1)

Где - вероятность безотказной работы i-го канала связи:

- интенсивность повреждения канала связи; - время работы канала связи.

Величина вероятности безотказной работы одного канала связи

По приведенной в задании требуемой вероятности безотказной работы системы Pmp определяем необходимое количество каналов Nmp преобразуя (1) следующим образом:

Pmp= 1-,

1-Pmp=.

Прологарифмируем последнее выражение

= .

Определяем требуемое количество каналов системы связи

Nmp = =2.4

Таким образом, для обеспечения требуемой надежности системы связи необходимо иметь 3 канала связи.

1.2.2 Определение интенсивности входного потока вызовов, поступающего на ЦУКС по линиям «01»

Гистограмма распределения числа вызовов, поступающих в течение суток по линиям спецсвязи «01» на ЦУКС гарнизона, представлена на рис. 1.2 (строится на основании статистических данных табл. 1.1).

Рис. 1.2. Гистограмма распределения числа вызовов по часам суток в сети спецсвязи «01».

Интенсивность входного потока вызовов в течение суток определяется по формуле:



где N - общее число поступивших вызовов в течение суток.

Средняя интенсивность поступающих на ЦУКС вызовов определяется как:

В заданном гарнизоне интенсивность входного потока вызовов в течение суток составляет выз./мин, а средняя интенсивность составляет = 8,78 выз./ч.

1.2.3 Расчет оперативности и эффективности функционирования системы радиосвязи

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более ранее заданного:

Q=P[(TПр+TН)?ТОП], (2)

Где TПр - время «чистого» переговора в радиосети; ТН - непроизводительные затраты времени на набор номера абонента, посылку вызова и т.п.; ТОП - заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле:

Q=P0+P1, (3)



где P0 - вероятность того, что радиоканал свободен;

Р1 - вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

Вероятность состояний сети радиосвязи Р0 и Р1 рассчитываются по формулам:

Р0 = Р0 = (4)

y0= мин-зан.,

где N - число радиостанций в сети радиосвязи (число абонентов в радиосети); y0 - нагрузка в сети радиосвязи; k - последовательность чисел k = 0,1,2…,3,N.

Из формул (3), (4) следует:

Q =

Эффективность функционирования является показателем качества использования канала связи для выполнения заданных функций в радиосети и определяется по формуле:

Е=(5)

где n - число возможных состояний системы связи ; Рi - предельные вероятности состояний системы ; ТПi - эффективное время передачи информации при i-ом вызове; ТНi - непроизводительные затраты времени при i-ом вызове.

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена средним состоянием сети радиосвязи в данный момент времени и определяется как математическим ожиданием случайной величины вероятности отношения чистого времени переговоров к общему времени доставки информации.

В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле :

E=Q+(1-Q)=0,99+(1-0,99)

где , ТН - время переговоров и непроизводительные затраты времени в радиосети соответственно.

1.3 Расчет и выбор высот установки антенн стационарных радиостанций

При определении высот подъема антенн стационарных радиостанций

ЦУКС и ПЧ, необходимых для обеспечения заданной дальности радиосвязи с самой удаленной ПЧ, следует пользоваться графическими зависимостями напряженности поля (ЕП. Б) полезного сигнала от расстояния (d,км) между антеннами для различных значений произведения высот подъема антенн (h1h2. м2).

Эти графические зависимости приведены на рис. 1.4 и представляют собой медианные значения напряженности поля, превышаемые в 50% мест и 50% времени. Графики приведены для вертикальной поляризации антенн и условий распространения радиоволн в полосе частот 140-174 МГц [1,12]. Графики построены для мощности излучения передатчика Рпер=10 Вт. В случае отличия мощности излучения передатчика от 10 Вт необходимо пользоваться графиком. Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента ВМ, Б, учитывающего изменение мощности передатчика Рпер, Вт от 1 до 100 Вт, в зависимости от типа применяемых радиостанций [1].

Графики напряженности поля (см. рис. 1.4) приведены для среднепересеченной местности (параметр рельефа местности =91 м).

Среднепересеченной считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 91 м [1].

В случае отличия рельефа местности от среднепересеченного необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала Восл, значения которого для полосы частот 140-174 МГц приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6 - Значения коэффициента ослабления в зависимости от рельефа местности

	30	40	50	70	90	110	120	140	150	170	190
Восл, Б	-2	-1	0	1	3	4	5	6	7	8	9
	210	230	250	290	330	360	500
Восл, Б	10	11	12	13	14	15	16

При расчете условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряженности поля полезного сигнала Емин,Б, при котором обеспечивается высокое качество радиосвязи, принимается равным 20 Б (10 мкВ/м).

При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимостью, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний.

Под мешающими влияниями, прежде всего, понимается влияние передатчика одной радиостанции на приемник другой радиостанции, разнесенных между собой территориально и по частоте. Мешающие влияния должны учитываться, в первую очередь, в части блокирования полезного сигнала мешающим. Результаты экспериментальных исследований приемопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надежности радиосвязи (заданного отношения сигнал/шум на выходе низкочастотного тракта приемника) в случае превышения допустимого уровня полезного сигнала на входе приемника [1,12]. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надежностью (при заданной в контрольной работе величине превышения допустимого уровня мешающего сигнала ,Б) необходимо минимальную величину напряженности поля Емин увеличить на величину (т.е. на то же число децибел).

Определение дальности радиосвязи необходимо проводить исходя из минимального значения напряженности поля с учетом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика () и приемника (), коэффициентов усиления передающей (G1) и приемной (G2) антенн, величины превышения допустимого уровня мешающего сигнала ().

Таким образом, с учетом вышеизложенного, величина напряженности поля полезного сигнала определяется по формуле

En=Eмин+Восл-Вм+-G1+-G2+ ,

где - коэффициент погонного затухания фидерного тракта передатчика и приемника соответственно, Б/м (определяется в зависимости от типа заданного коаксиального кабеля рис.1.7); - длина фидерного тракта передатчика радиостанции ЦУС и приемника радиостанции ПЧ соответственно, м; G1=G2=1,5 Б - коэффициент усиления антенн передатчика и приемника соответственно ; Вм - поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 Б (в соответствии с графиком рис. 1.5) в случае использования радиостанций, имеющих мощность излучения передатчика Pпер = 10 Вт.

В соответствии с заданием разрабатывается координатная сетка расположения пожарных частей заданного гарнизона пожарной охраны, на которой указывается высота размещения ПЧ в зависимости от параметра рельефа местности и строится схема организации радиосвязи с указанием радиосетей и радионаправлений.

Расстояние от ЦУКС(ПЧ-1) до самой удаленной ПЧ определяется из условия, что одна клетка равна 2км, d=км

Параметр рельефа местности определяется как м.

Предположим, что радиостанции в сети радиосвязи заданного гарнизона пожарной охраны работают в диапазоне частот 172-173 МГц.

Тогда из графических зависимостей для типа коаксиального кабеля РК 75-4-11 коэффициент погонного затухания =0,12 Б/м.

Определяем величину напряженности поля полезного сигнала

En=Eмин+Восл-Вм+-G1+-G2+ ,

En= 20+3+0+0,12·20-1,5+0,12·15-1,5+4=28,2 Б

По полученной величине напряженности поля полезного сигнала на входе приемника En=28,2 Б и заданному удалению ПЧ от ЦУКС d=22,8 км с помощью графиков определяется произведение высот антенн h1h2=20 м2. Из полученного произведения высот выбираются необходимые высоты стационарных антенн ЦУКС - h1=5м и удаленной ПЧ - h2= 4м.

1.4 Разработка структурной схемы системы проводной связи гарнизона ПО

В соответствии с заданием разрабатывается координатная сетка расположения пожарных частей в заданном гарнизоне пожарной охраны, расположения АТС и особо важных объектов, на которой указываются проводные линии связи и способы их соединения.

1.5. Выбор перечня технических средств связи и оперативного управления для заданного гарнизона ПО

В курсовом проекте необходимо осуществить выбор технических средств связи стационарных и подвижных узлов связи гарнизона, а также линий и каналов связи, предназначенных для обеспечения управления повседневной деятельностью подразделений гарнизона пожарной охраны. Средства связи являются основными элементами подвижных и стационарных объектов связи гарнизона пожарной охраны. В соответствии с действующими нормативными документами ГПС МЧС России к техническим средствам связи и управления гарнизона относятся:

* средства связи: радиостанции, радиопередатчики, ретрансляторы, радиорелейные станции, телеграфная, фототелеграфная, факсимильная телефонная, телевизионная аппаратура, аппаратура звукозаписи и громкоговорящей связи, оповещения, а также другое оборудование связи, предназначенное для передачи, приема и преобразования информации, образования каналов связи и передачи данных;

измерительная аппаратура, зарядные и выпрямительные устройства, источники и агрегаты электропитания;

проводные линейные средства: подземные и подводные кабели, легкие полевые кабели связи, полевые кабели дальней связи, вводно-соединительные и распределительные полевые кабели, арматура и материалы для постройки или прокладки линий связи;

сигнальные средства связи и оповещения (звуковые, светотехнические и др.).

Сеть оперативной связи ГПС строится таким образом, чтобы операторам (диспетчерам) ЦУКС, ПСО, ПСЧ и руководству подразделений ГПС была обеспечена безотказная возможность быстрого вхождения в связь с абонентами подразделений и наоборот. Сети оперативной связи ГПС МЧС России строятся на основе проводных, волоконно-оптических, радио и спутниковых каналов связи, ведомственных и локальных информационных сетей.

Отличительными особенностями системы оперативной связи ГПС являются:

относительная автономность (корпоративность) сети оперативной связи в пределах определенного структурного подразделения и гарнизона в целом

обеспечение возможности оперативного и надежного вхождения в связь в пределах гарнизона;

отличительные конструктивные качества и особые электрические параметры оконечных устройств;

возможность групповых соединений;

использование усилителей и громкоговорящих устройств передачи

приема информации;

наличие приоритетных соединений для отдельных категорий руководителей и операторов системы управления подразделениями пожарной охраны;

установка оконечных устройств связи непосредственно на рабочих местах операторов и руководства, возможностью вхождения в связь независимо от местонахождения абонента в пределах структурного подразделения или гарнизона ГПС;

обеспечение устойчивой связи независимо от условий ее организации (повышенный уровень шумов на месте пожара, влияние погодных условий, повышенные динамические нагрузки и соблюдение жестких требований к влаго-пылезащищенности ТССУ);

использование звукозаписи, протоколирования, документирования

повторного воспроизведения.

Для организации системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны должны быть использованы современные технические средства проводной и радиосвязи, сертифицированные и используемые в МЧС, МВД и Минобороны России.

Примерный перечень технических средств, необходимых для организации системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны, приведен в табл. 1.7. Для ФЗО перечень технических средств выбирается из состава средств, используемых в гарнизоне пожарной охраны по месту прохождения службы.



Таблица 1.7 - Примерный перечень технических средств связи

№ п/п	Оборудование	Кол-во шт.	Примечания
Технические средства для оснащения ЦУКС и ПЧ
1	Пульт оперативно-диспетчерской связи типа «Набат» (на ЦУКС)	2 (по числу диспетчеров)	Для организации функционирования оперативно диспетчерской связи гарнизона ПО
2	Станция оперативной связи СОС-30М	6(по числу ПЧ)	Для организации оперативно-диспетчерской связи с ЦУКС
3	Телефонный аппарат с номеронабирателем (ТАН)	По числу должностных лиц	Для подключения к системе проводной связи
4	Телефонный аппарат без номеронабирателя (ТАБН)	По числу должностных лиц	Для подключения к системе проводной связи
5	Аппаратура цифровой записи переговоров (Хронос)	1(на ЦУКС)	Для организации контроля переговоров
Комплект технических средств связи автомобиля СО (АСО)
6	Радиостанция стационарная типа «Motorola»	6 (на ЦУКС и в ПЧ)	Разнос частот между соседними каналами 12,5кГц
7	Радиостанция, возимая типа «Motorola»	По числу автомобилей	Разнос частот между соседними каналами 12,5кГц
8	Радиостанция, носимая типа «Motorola»	По числу должностных лиц	Разнос частот между соседними каналами 12,5кГц
9	Громкоговоритель типа 10 ГРД-5	18 (по 3 на ПЧ)	Для организации оповещения
10	Факсимильный аппарат типа Panasonic	6 (на ЦУКС и ПЧ)	Для организации передачи текстовой и графической информации
11	Громкоговорящая установка типа «УМ-100»	2	Выходная мощность 100Вт
12	Громкоговоритель ГРД-25	4	Для организации оповещения на пожаре
13	Телефонный коммутатор типа «КОС-8»	1(на АСО)	Обеспечивает подключение 10 исходящих абонентов и 1 входящий
14	Телефонный аппараты полевые	8(на АСО)	Для организации проводной связи на пожаре
15	Катушки с телефонным кабелем,м	3х400	Для организации проводной связи на пожаре
16	Радиостанция, возимая «Виола А-А»	2	Для организации радиосвязи на пожаре
17	Радиостанция, носимая «Виола-Н»	5	Для организации радиосвязи на пожаре
18	Катушки с силовым кабелем длиной,м	8х240	Для организации освещения на пожаре
19	Прожекторы	8 (на АСО)	Для организации освещения на пожаре

Выполнение 2-го раздела курсового проекта

Задано:

Гарнизон пожарной охраны имеет ЦУКС и NПЧ= 6 пожарных частей; максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера - У1макс= 12ч-

зан.(для всех вариантов);

среднее время переговора

время от начала возникновения пожара до момента его обнаружения -ф01= 10 мин (без АСОУПО) и ф02= 6 мин (с применением АСОУПО; на объекте загорания установлены дымовые извещатели);

время обработки сообщения (заявки) с учетом выработки управленческого решения на высылку техники для тушения пожара - фвур1

= 1 мин (без АСОУПО) и фвур2 = 1,1 мин (с применением АСОУПО; за это время диспетчер анализирует принятый вызов, определяет номер выезда

пожарной техники и вводит эти данные в ПЭВМ, которая осуществляет выбор пожарной техники, а диспетчер анализирует выработанное ПЭВМ решение);

время передачи приказа в пожарные части - фПП1 = 4 мин (без АСОУПО) и фПП2 = 0,9 мин (с применением АСОУПО);

время от момента выезда пожарных автомобилей до начала тушения -фтр1= 7 мин (без АСОУПО) и фтр2= 6 мин (с применением АСОУПО);

линейная скорость распространения пламени - VЛ= 3.6?10?3 м/с; коэффициент удельной стоимости материалов на единицу площади

горения - г= 730 руб/м2; среднее число крупных пожаров за исследуемый период времени

(например, за месяц) - б = 4;

средние значения материального ущерба от пожара без АСОУПО

СТП1= 95 тыс. руб. и с применением АСОУПО СТП2= 70 тыс. руб.; средние значения косвенного материального ущерба от пожара без

АСОУПО Ску1= 32 тыс.руб.и с применением АСОУПО Ску2= 28 тыс. руб.; капитальные затраты на построение и установку на ЦУС АСОУПО

КП= 400 тыс. руб.;

затраты на эксплуатацию АСОУПО (техническое обслуживание,

ремонт и другие эксплуатационные расходы) - Сэк= 19 тыс. руб.; вероятность безотказной работы технических средств АСОУПО -

Ртс= 0,82;

вероятность безотказной работы диспетчера ЦУКС - Рд= 0,3.



2. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик АСОУПО

2.1 Расчет характеристик пропускной способности и показателей экономической эффективности АСОУПО

2.1.1 Определение необходимого количества диспетчеров на центре АСОУПО

Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова (заявки) при внедрении АСОУПО определяется выражением:

фобс2=фП+фвур2+фПП2= 1,64 + 1,1 + 0,9 = 3,64 мин = 0,06 ч.

По определенной в первом разделе курсового проекта интенсивности входного потока вызовов л= 0,145 выз./мин., поступающих в центр АСОУПО, и величине времени обслуживания одного вызова диспетчером центра фобс2= 0,06 ч определяем полную нагрузку на всех диспетчеров за смену (например, за смену длительностью 12 ч):

= л ?60?фобс2?12=0,145?60?0,06?12=6,33 ч-зан.,

где 60 - количество минут в 1ч(при переводе л в выз./ч).

Допустимая нагрузка на одного диспетчера за смену с учетом коэффициента его занятости

У1доп= Кд?У1макс=0,51?12=6,12 ч-зан.

Необходимое число диспетчеров



2.1.2 Определение количества каналов связи для передачи приказов в ПЧ и получения подтверждений выполнения приказов

Учитывая, что имеется 6 пожарных частей, для передачи приказов от диспетчеров ЦУКС в ПЧ и получения диспетчерами подтверждений о выездах пожарных подразделений необходимо иметь как минимум 6 каналов связи (некоммутируемых прямых линий связи).

2.1.3 Оценка характеристик пропускной способности АСОУПО

Вероятность того, что два диспетчера будут свободны, определяется по следующей формуле:

где у - нагрузка на диспетчеров при обслуживании одной поступившей заявки, которая определяется как:

у =л?фобс2=0,145?3.64=0,53мин-зан.

Вероятность одновременной занятости всех диспетчеров (вероятность отказа в обслуживании) определяется по следующей формуле:

Вероятность обслуживания вызова определяется по формуле:

Робс=1 -Рп= 1 - 0,14 = 0,86.

Таким образом, в установившемся режиме будет обслужено 86 % поступивших заявок.

Абсолютная пропускная способность АСОУПО определяется следующим выражением:

А =л?Робс=0,145?0,86=0,1247 выз./мин.,

т.е. система способна обработать поступающую заявку в среднем за время около 8.2 минуты.

2.1.4 Расчет показателей экономической эффективности АСОУПО

В качестве обобщенного показателя экономической эффективности АСОУПО может быть использовано отношение так называемого «предотвращенного материального ущерба» - Э, т.е. уменьшения потерь от пожара за счет применения АСОУПО, к приведенным затратам -С на ее построение и эксплуатацию:

Ео=Э/С.

Предотвращенный материальный ущерб от пожара может быть оценен по следующей формуле:

Э =б[(С нт1?Снт2)+(Стп1?Стп2)+(Ску1?Ску2)],

где Снт1, Снт2- средние значения материального ущерба от пожара до начала его тушения без АСОУПО и с применением АСОУПО соответственно.

Размер материального ущерба от пожара до прибытия пожарных подразделений и начала его тушения зависит от условий возникновения и характера развития пожара, времени его обнаружения, выработки управленческого решения (выбора состава техники и формирования приказа на выезд пожарных подразделений), обоснованности (правильности) выбранного управленческого решения (приказа на выезд) и удельной стоимости самих материальных ценностей.

В общем виде размер материального ущерба от пожара до начала его тушения вычисляется по формуле:

Снт=Sп?г,

где Sп - площадь горения пожара в момент начала тушения; г -

коэффициент удельной стоимости материалов на единицу площади горения.

Увеличение площади пожара определяется выражением:

Sп=р(фср?Vл)2,

где фср- время свободного развития пожара.

Время свободного развития пожара рассчитывается по следующей формуле

фср=фо+ фвур+ фпп+ фтр,

где фо- время от начала возникновения пожара до момента его

обнаружения; фвур- время обработки сообщения (заявки) с учетом выработки управленческого решения на высылку пожарных подразделений; фПП- время передачи приказа пожарным частям; фтр- время от момента выезда пожарных подразделений до начала тушения (транспортное время) с учетом времени боевого развертывания.

Применение АСОУПО позволяет сократить значения величин фвур и фПП за счет автоматизации приема и обработки заявки , автоматизировано выработки управленческого решения и одновременной передачи приказов на высылку пожарных подразделений всем задействованным пожарным частям.

Применение АСОУПО снижает материальный ущерб от пожара за счет того, что пожарные подразделения прибывают на место пожара раньше и, следовательно, тушение начинается при меньшем размере площади пожара, а также за счет автоматизированного программно-обоснованного выбора соответствующих пожарных частей гарнизона, номенклатуры и количественного состава пожарной техники и средств тушения, обеспечивающих повышение эффективности тушения пожара.

Следует отметить, что размер предотвращенного ущерба в случае применения АСОУПО особенно ощутим при организации одновременного тушения нескольких пожаров, при сложной оперативной обстановке, когда для тушения пожаров требуются дополнительные средства и техника. В этой обстановке без АСОУПО даже опытный диспетчер допускает существенные ошибки в выборе нужной пожарной части и требуемого состава техники, в учете задействованной и имеющейся в боевом резерве гарнизона техники, что отрицательно сказывается на правильности выбора состава дополнительной пожарной техники при возрастании номера какого-либо пожара. Кроме того, при наличии АСОУПО сокращается время, затрачиваемое диспетчером на управленческие операции, особенно в период сложной оперативной обстановки, когда несколько раз требуется высылать дополнительные силы, средства и технику, что, в конечном счете, приводит к снижению материального ущерба.

общем случае ущерб от пожаров включает непосредственный ущерб от пожара на объектах производственного и непроизводственного назначения и косвенный ущерб, вызванный простоем производственного предприятия вследствие пожара.

общий объем входит: заработная плата персоналу за время простоя; доплата персоналу, привлеченному для ликвидации последствий пожара; оплата работ по демонтажу, расчистке и уборке строительных конструкций; потери от снижения выпуска продукции за время простоя; оплата штрафов за недопоставку продукции; потери от капитальных вложений на восстановление основных фондов и т.д.

Величина косвенного ущерба может быть самой различной в зависимости от назначения объектов и размеров пожара. С учетом этих факторов величина косвенного ущерба может составить от 10 до 300% от величины непосредственного ущерба от пожаров.

При проведении практических расчетов разница значений косвенного материального ущерба без АСОУПО и с применением АСОУПО (предотвращенный материальный ущерб за счет применения АСОУПО) может быть установлена по среднестатистическим данным для соответствующих классов объектов. Точный расчет величины косвенного ущерба может быть приведен по методике, изложенной в работе.

Приведенные затраты на построение и эксплуатацию АСОУПО определяются по формуле

С =Сэк+ЕнКп,

где Сэк- затраты на эксплуатацию системы (техническое обслуживание, профилактика, ремонт); Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Кп- затраты на построение АСОУПО (капитальные вложения).

Экономическая эффективность АСОУПО зависит также от вероятности безотказной работы технических средств системы и вероятности безотказной работы диспетчера, который является одним из функциональных звеньев системы. С учетом этого обобщенный показатель экономической эффективности АСОУПО может быть определен по следующей формуле:

где Ртс - вероятность безотказной работы технических средств АСОУПО; Рд - вероятность безотказной работы диспетчера.

Таким образом, на основании заданных исходных данных вычислим следующие показатели:

Время свободного развития пожара без АСОУПО:

фср1=фо1+фвур1+фпп1+фтр1= 10 + 1 + 4 + 7 = 22 мин.

Площадь горения (площадь пожара) без АСОУПО:

Sп1= р(фср1Vл)2=3,14(1320?3.9?10?3)2=84,78 м2

Материальный ущерб от пожара до начала его тушения без АСОУПО:

Снт1=Sп1г=84,78?730=61,8 тыс.руб.

Время свободного развития пожара с применением АСОУПО:

фср2=фо2+фвур2+фпп2+фтр2= 6 + 1,1 + 0.9 + 6 = 14 мин.

Площадь горения (пожара) с применением АСОУПО:

Sп2= р(фср2Vл)2=3,14(840?3.9?10?3)2=33.69 м2.

Материальный ущерб от пожара до начала его тушения с применением АСОУПО определяется следующим выражением:

Снт2=Sп2г=33.69?730=24.6 тыс.руб.

Предотвращенный материальный ущерб от пожара за счет применения АСОУПО определяется по следующей формуле:

= б[(Снт1 ? Снт2)+ (Стп1 ? Стп2)+ (Ску1 ? Ску2)]=

4[(61.8 ?24.6)+(95 ?70)+(32 ?28)]=264,8 тыс. руб.

Приведенные затраты на построение и эксплуатацию АСОУПО рассчитываются как:

С =Сэк+ЕнКп= 19 +0,15?400= 79 тыс. руб.,

где Кп - капитальные затраты на приобретение и установку всей аппаратуры АСОУПО, в том числе ПЭВМ со всеми периферийными устройствами; Сэк- эксплуатационные расходы (в том числе заработная плата трех диспетчеров и двух работников технического персонала, осуществляющих настройку и ремонт ПЭВМ и другой аппаратуры; Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат (Ен= 0,15 - для всех вариантов).

Обобщенный показатель экономической эффективности АСОУПО определяется по следующей формуле:

Как видно из полученного результата, экономическая эффективность АСОУПО низка, поскольку размер предотвращенного материального ущерба за счет применения АСОУПО в 0,82 раза больше затрат на ее эксплуатацию и построение.

2.2 Выбор перечня технических средств для организации АСОУПО

Одним из основных устройств АСОУПО является электронная вычислительная машина, предназначенная для управления работой АСОУПО. Конкретный тип ПЭВМ (персонального компьютера - ПК) зависит от требований, предъявляемых к АСОУПО, и определяется быстродействием вычислительного комплекса, его функциональными возможностями, емкостью памяти, возможностью обеспечения работы разветвленной системы периферийного оборудования, стоимостью вычислительного комплекса и его надежностью. Для АСОУПО в крупных и средних городах Российской Федерации в настоящее время рекомендуется применение персональных компьютеров.

Аппаратура передачи данных представляет собой сложный комплекс технических устройств, предназначенных для организации обмена информацией между основной ПЭВМ и большим количеством внешних устройств, расположенных на удалении от неё.

Устройства сопряжения обеспечивают обмен информацией между ПЭВМ и нестандартным периферийным оборудованием (светопланом города, табло наличия и состояния техники).

Принцип автоматического приема и предварительного анализа вызовов основан на рациональном распределении функций между диспетчером и автоматическим устройством, которое может с высокой скоростью и точностью различать отдельные виды вызовов (короткие гудки, молчание и т.п.).

Работа устройства автоматического приема и предварительного анализа вызовов (УАП) заключается в следующем. При вызове срабатывает реле и к специальной линии «01» подключается дроссель, обеспечивающий удержание абонента и автоответчика, который за время около 2c автоматически выдает абоненту информацию в виде слов «Пожарная охрана» и затем отключается. В зависимости от вида вызова после начала его обслуживания сигналы речевого спектра могут не поступить (вызов-помеха), могут поступить сигналы «занято» (вызов-помеха) и могут поступить сигналы речевого спектра (вызов-сообщение).

Если сигналы речевого спектра не поступают (абонент молчит), то через определенное время «прослушивания» абонент автоматически отключается. Если появились сигналы «занято», то абонент также автоматически отключается. Если появились сигналы речевого спектра (абонент говорит), то телефонный аппарат диспетчера подключается к линии специальной связи «01» и автоматически включается магнитофон для регистрации сообщения.

Применение УАП на практике показывает высокую эффективность обслуживания вызовов. При его совместной работе с пультом диспетчера по приему вызовов «01» достигается значительное сокращение (примерно в три раза) числа вызовов, поступающих на обслуживание непосредственно диспетчеру, а вызовы-помехи к диспетчеру при этом не поступают. Кроме того, все операции, связанные с обслуживанием вызовов, в этом случае удается полностью автоматизировать.

Процесс функционирования системы в целом может быть проиллюстрирован на примере обработки заявки о пожаре, поступающей на ЦУКС. Заявка о пожаре по городской телефонной сети поступает на пульт связи, установленной в диспетчерском зале АСОУПО. Диспетчер, принимающий заявку, уточняет у заявителя адрес места пожара, что горит и вводит эти данные в систему с помощью устройства ввода информации УВИ (клавиатуры ПК), установленного на его рабочем месте. Информация с места пожара поступает в устройство управления и обработки информации, т.е. в ПК, укомплектованный соответствующим периферийным и сопрягающим оборудованием. ПК в соответствии с заложенной в него программой, по введенному адресу определяет, какую технику и из каких пожарных частей необходимо выслать на тушение пожара. Перечень техники и список пожарных частей выводится на экран дисплей ПК. Диспетчер просматривает этот список и принимает решение на его утверждение или коррекцию. Коррекция заключается в том, что диспетчер, пользуясь клавиатурой ПК, может сократить или, наоборот, увеличить предлагаемый список пожарной и специальной техники. После этого диспетчер утверждает приказ о выезде, нажав соответствующие кнопки на пульте дисплея. Приказ о выезде пожарной техники поступает в ПЧ.

В диспетчерском пункте ПЧ приказ автоматически распечатывается. Одновременно осуществляется контроль выезда техники из депо ПЧ. На каждой стоянке установлен датчик, контролирующий наличие или отсутствие техники. Эта информация постоянно поступает по линиям связи на табло наличия и состояния пожарной техники на ЦУКС и в ПК. Когда вся техника, перечисленная в приказе о выезде, уходит из депо ПЧ, принтер в соответствии с программой печатает путевку на выезд, в которой указывается адрес места и номер пожара, время выдачи приказа и время получения путевки. После этого на электронном светоплане города отображается информация о месте пожара и всех пожарных частях, задействованных на его тушении, а на табло наличия и состояния пожарной техники подсвечиваются красными лампочками единицы техники, выехавшей на пожар. Диспетчер ЦУС помимо выработки управленческих решений (формирования приказов) с помощью ПК может работать в справочно-информационном режиме. Вводя соответствующие команды, он может получить на экране монитора информацию о пожаре (адрес, номер пожара, необходимая техника, номера ПЧ). Кроме того, он может получить справочную информацию о наличии техники в гарнизоне по состояниям: боевой расчет, резерв, ремонт, на учениях. Эта информация может быть отражена на экране дисплея или табло наличия и состояния техники.

Табло наличия и состояния техники

В соответствии с задачами, стоящими перед подсистемой отображения информации, табло наличия и состояния техники должно обеспечивать отображение информации о наличии (или отсутствии) пожарной техники на стоянках в депо пожарных частей гарнизона и о пожарной технике, выехавшей на пожар.

Предполагается, что техника в депо пожарных частей располагается на жестко закрепленных за ней стоянках.

Наличие (или отсутствие) техники на стоянках в депо пожарных частей должно отображаться в соответствии с требованиями оператора по следующим состояниям: боевой расчет, ремонт, учения, на пожаре.

Контрольный пункт пожарной сигнализации предназначен для информирования диспетчера ЦУКС о срабатывании автоматической пожарной сигнализации на одном из контролируемых объектов и автоматизированной обработки заявки о пожаре с этого объекта.

На индикационном табло высвечивается номер объекта, на котором произошло срабатывание автоматической пожарной сигнализации, и одновременно включается звуковая сигнализация. При нажатии диспетчером тумблера с соответствующим номером можно отобразить на электронном светоплане города объекты, на которых установлена автоматическая пожарная сигнализация. Контрольный пункт сопряжен с ПЭВМ через канал селектора-мультиплексора.

Аппаратура контроля исполнения приказа предназначена для автоматизированного контроля выезда каждой единицы пожарной техники из ПЧ и автоматической передачи этой информации на ЦУКС в ПК.

Для реализации разработанной структурной схемы АСОУПО необходимо использовать современные технические средства с учетом их модернизации при развитии новых информационных технологий. Примерный перечень технических средств для реализации структурной схемы АСОУПО приведен в спецификации (см. табл. 2.1). Выбор типа ПК и необходимого количества технических средств производится в зависимости от численности населения города, в котором внедряется АСОУПО, и набора решаемых системой задач.



Таблица 2.1 - Примерный перечень технических средств для реализации структурной схемы АСОУПО

Наименование технически средств	Тип аппаратуры	Количество, шт.
Центр АСОУПО
1.Сервер	KEY BIZ Pro, Intel Core i3-3150 3.5ГГц, Intel HD Graphics, 4096Мб, 1000 Гб, DVD-RW, Windows 10, ATX	2 (1 в горячем резерве)
2. АРМ диспетчеров (ПЭВМ диспетчеров ЦУС + программное обеспечение)	Pentium D 925/512 Мб/80 Гб/DVDRW, программы: «АРМ диспетчера», «АРМ гарнизона»	2
3.Устройство ввода и вывода информации: -монитор -клавиатура -мышь -принтер	27" Samsung S27E391H White (LCD 1920x1080, 1xVGA, 1xHDMI) Microsoft All-In-One Black USB [N9Z-00018] Microsoft Mouse USB HP LaserJet Pro 400 MFP M425dn RU	2 2 2 2
4.Устройство предварительного анализа и фильтрации вызовов	Оригинальное	1
5.Автоответчик	«Русь»	1
6.Устройство распределения вызовов и сообщений	РВ-1	1
7.Устройство определения номера (УОН)	«Сова»	1
8.Устройство сопряжения	Оригинальное	1
9.Светоплан города	Оригинальный	1
10.Табло наличия и состояния техники	Оригинальное	1
11.Устройство регистрации переговоров	«Хронос»	1
12.Радиостанция стационарная	«Моторола»	2
13.Аппаратура передачи данных	Факс-модем Acorp Sprinter@ADSL,USB,1UTP 10/100Mbps	7
Пункты связи ПЧ	7
14.Светоплан района	Оригинальный	7
15.Аппаратура передачи данных	Факс-модем D-Link <DSL-300T> ADSL Modem (1UTP 10/100Mbp)
16.ПЭВМ диспетчеров ПСЧ	Pentium-4 641/512 Мб/80 Гб/DVD	7
17.Устройство ввода и вывода информации: -монитор -клавиатура -мышь -принтер	27" Samsung S27E391H White (LCD 1920x1080, 1xVGA, 1xHDMI) Microsoft All-In-One Black USB [N9Z-00018] Microsoft Mouse USB HP LaserJet Pro 400 MFP M425dn RU	7
18.Радиостанция стационарная	«Моторола»	7
19.Аппаратура контроля исполнения приказов	Датчики контроля состояния пожарной техники	Комплект на каждый ПА



Заключение

В ходе выполнения курсового проекта в соответствии с требованиями нормативных документов, регламентирующих построение и эксплуатацию системы связи ГПС, спроектирована для заданного гарнизона ПО система связи и оперативного управления силами и средствами гарнизона. Для достижения поставленной цели выполнены следующие мероприятия:

В пункте 1.1 разработана структурная схема системы оперативной связи гарнизона ПО.

В пункте 1.2 рассчитаны основные характеристики системы оперативно связи гарнизона ПО, а точнее:

-Расчет числа резервных каналов связи для обеспечения требуемой надежности системы связи;

-Определение интенсивности входного потока вызовов, поступающего на ЦУКС по линиям «01»;

-Оптимизация сети спецсвязи по линиям «01» и расчет её пропускной способности;

-Определение необходимого числа диспетчеров;

-Определение интенсивности входного потока вызовов в сети радиосвязи;

-Расчет оперативности и эффективности функционирования системы радиосвязи.

В пункте 1.3 рассчитана и выбрана высота установки антенн стационарных радиостанций.

В пункте 1.4 разработана структурная схема системы проводной связи гарнизона ПО.

В пункте 1.5 Выбран перечень технических средств связи и оперативного управления для заданного гарнизона ПО.

В главе 2 курсового проекта мы разработали структурную схему и расчет основных характеристик АСОУПО. В каждом из пунктов выполнен ряд действий для решения данной задачи, подробнее:

В пункте 2.1 мы рассчитали характеристики пропускной способности и показателей экономической эффективности АСОУПО, определили необходимое кол-во диспетчеров на центр АСОУПО, кол-во каналов связи для передачи приказов и получения подтверждений выполнения приказов, оценку характеристик пропускной способности АСОУПО, а также расчет показателей экономической эффективности АСОУПО.

В пункте 2.2 выбрали перечень технических средств для организации АСОУПО.

Цель курсового проекта достигнута.



Список литературы

1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

2. ГОСТ 21.101-93. СПДС. Основные требования к рабочей документации.

3. РД 78.36.002-2010. Рекомендации. Технические средства систем безопасности объектов. Обозначения условные графические элементов технических средств охраны, систем контроля и управления доступом, систем охранного телевидения.

4. Р 78.36.002-2010. Рекомендации. Выбор и применение систем охранных телевизионных.

5. ТТ 78.36.002-99. Типовые требования по технической укрепленности и оборудованию сигнализацией учреждений культуры, расположенных в зданиях, не являющихся историческими и архитектурными памятниками.

6. Азимов А. Язык науки/ А. Азимов, пер. с англ. И.Э. Лалаянца; под ред. и с предисл. Б.Д. Сергиевского. -- М.: Мир, 1985. -- 278 с.

7. Синилов В. Г. Системы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации: учеб. для нач. проф. образования / В.Г. Синилов. - М.: ИРПО; ПрофОбрИздат, 2001. - 352 с.

8. Зарубин В.С. Технические системы антитеррористической и противокриминальной защиты объектов: учебное пособие / В.С. Зарубин. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2009. - 194 с.

9. Броко О. Высококачественный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь / О. Броко // Электроника. -- 1978. -- Т. 51. -- № 8. -- С. 25 -- 34.

10. Белох Н.В. Доходы, предположения и цены -- проблема сбалансированности / Н. В. Белох, Н. Я. Петраков, В. П. Руссков // Изв. АН СССР. Сер. экон. -- 1982. -- № 2. -- С. 71 -- 77.

Размещено на Allbest.ru