Разработка системы связи и автоматизированной системы оперативного управления гарнизона пожарной охраны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования.

Волгоградский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра ИС и ТБ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Автоматизированные системы управления и связь»на тему «Разработка системы связи и автоматизированной системы оперативного управления гарнизона пожарной охраны».

Выполнил: Рубежанский Д.Ю.

Проверил: Зеляковский Д.В.

Волгоград 2012 г.



Содержание

1. Цель выполнения курсового проекта

1.1 Задание

1.2 Исходные данные

2. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

2.1 Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

2.2 Расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

2.2.1 Расчет числа каналов связи для обеспечения требуемой надежности системы связи

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

2.2.3 Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» и расчет ее пропускной способности

2.2.4 Определение необходимого числа диспетчеров

2.2.5 Определение интенсивности входного потока вызовов в сети радиосвязи

2.2.6 Расчет оперативности и эффективности функционирования системы радиосвязи стационарных радиостанций

2.3 Расчет и выбор высот установки антенн стационарных радиостанций

2.4 Разработка схемы организации и размещения средств связи на месте пожара

2.5 Разработка структурной схемы системы проводной связи заданного гарнизона ПО

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

3. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик АСОУПО

3.1 Исходные данные

3.2 Расчет характеристик пропускной способности и показателей экономической эффективности АСОУПО

3.2.1 Определение необходимого количества диспетчеров для АСОУПО

3.2.2 Определение количества каналов связи для передачи приказов в ГТЧ и получения подтверждений выполнения приказов

3.2.3 Оценка характеристик пропускной способности АСОУПО

3.2.4 Расчет показателей экономической эффективности АСОУПО

3.3 Разработка схемы технической реализации АСОУПО

3.4 Выбор перечня технических средств для организации АСОУПО

Литература



1. Цель:

антенна радиостанция пожар

В соответствии с требованиями нормативных документов, регламентирующих построение и эксплуатацию системы связи в ГПС, спроектировать для заданного гарнизона пожарной охраны систему связи и автоматизированную систему оперативного управления силами и средствами гарнизона.

1.1 Задание:

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

2. Рассчитать основные характеристики системы оперативной связи гарнизона ПО

3. Провести расчет и выбор высот установки антенн стационарных радиостанций

4. Разработать схему организации системы оперативной связи на месте пожара

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

6. Рассчитать основные характеристики АСОУПО и обосновать целесообразность ее внедрения

7. Разработать схему технической реализации АСОУПО

8. Выбрать перечень технических средств для реализации АСОУПО

1.2 Исходные данные:

- гарнизон пожарной охраны имеет ЦУКС, Nпч=11;

особо важных объектов (ОВО)- 5 и районных АТС - 7;

- интенсивность повреждения канала связи лп =0,001 1/ч;

- время работы канала связи tр=751 ч

- среднее время переговора в сети специальной связи по линиям «01»

Тп = 1,28 мин

- коэффициент готовности аппаратуры Кг=0,44

- время занятости диспетчера обработкой принятого вызова Тобс 1= 4,80 мин

- коэффициент занятости диспетчера Кд= 0,51

- число радиостанций в радиосети N=11

- время переговора в радиосети ТПР = 0,58 мин

- непроизводительные затраты времени ТН = 0,60 мин

- минимальное значение напряженности поля полезного сигнала Eмин =20дБ

- тип коаксиального кабеля РК75-2-13

- длинна фидерного тракта передатчика радиостанции ЦУКСl1 =25м

- длина фидерного тракта приемника радиостанции ПЧl2 =10м

- величина превышения допустимого уровня мешающего сигнала ?Eдоп= 8дБ

- требуемая вероятность безотказнойработы системы Ртр =0,902

Интенсивность покупающих вызовов но часам для сети проводной связи

Таблица 1.1

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

Интенсивность покупающих вызовов но часам для сети радиосвязи

Таблица 1.2

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

Местоположение пожарных частей

Таблица 1.3

№ ПЧ	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Координаты	H/5	F/7	P/9	D/5	P/3	P/3	K/10	J/3	B/8	N/8	C/5

Местоположениерайонных АТС

Таблица 1.4

№ АТС	1	2	3	4
Координаты	L/9	H/3	C/7	Q/9

Местоположениеособо важных объектов

Таблица 1.5

№ ОВО	1	2	3	4	5
Координаты	Q/8	G/10	A/11	D/1	M/4



2. Разработать структурную схему и расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

2.1 Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

Структурная схема системы оперативной связи гарнизона ПО (рис. 1.1) представляет собой упорядоченную совокупность различных видов проводной и радиосвязи, которая предназначена для управления силами и средствами гарнизона ПО и должна обеспечивать обмен служебной информацией между подразделениями гарнизона и внешними абонентами города, а также обмен оперативной информацией между пожарными подразделениями. Из схемы видно, что ЦУКС гарнизона имеет разветвленную сеть линий и каналов связи, основные из которых обеспечивают круглосуточную связь с пожарными частями, специальными службами города, местными административными органами и особо важными объектами.

Для повышения надежности системы связи используют несколько дублирующих друг друга линий связи. Линии связи ЦУКС и ПЧ включают прямые телефонные линии связи, линии АТС полной значности, специальную связь по линиям «01», радиосвязь, факсимильную и телеграфную связь.

Связь ЦУКС со специальными службами города осуществляется по прямым некоммутируемым линиям связи, полиния АТС и по линиям спецсвязи «01» через узел спецсвязи. Связь ЦУКС с особо важными объектами осуществляются по прямым линиям связи, линиям АТС и высокочастотным каналам. Высокочастотные каналы, как правило, служат для передачи дискретных сигналов, в частности, от датчиков контроля автотранспорта, находящегося в депо ПЧ, а также от аппаратуры автоматической пожарной сигнализации, установленной на охраняемых объектах.

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

телефонная связь по прямым линиям связи

телефонная связь по линиям полной значимости

телефонная связь по линиям спецсвязи «01»

f1…f2 - частоты рабочих каналов системы радиосвязи

ЦС - центральная станция (АТС)

УС - узел связи

ОС - оконченная станция (АТС)

УСС - узел спецсвязи

АО - административные органы

СВ - службы взаимодействия

ОВО - особо важные объекты

ПЦО - пункты централизованной охраны

(рис. 1.1)

2.2 Расчет характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

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

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из n каналов связи, характеризуется вероятностью ее безотказной работы:

Величина вероятности безотказной работы одного канала связи.

Определяем необходимое количество каналов Nтр системы связи

Таким образом, для обеспечения требуемой надежности системы связи необходимо иметь 2 канала связи.

2.2.2 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 (строиться на основании статистических данных табл. 1.1)



(рис. 1.2)

Интенсивность входного потока вызова в течение суток определяется по формуле :

где N - общее число поступающих вызовов в течение суток.

Средняя интенсивность поступающих на ЦУКС вызовов определяется как

В заданном гарнизоне интенсивность входного потока вызовов в течение суток составляет 0,156 выз/мин, а средняя интенсивность составляет 9,375 выз/час.



2.2.3 Оптимизация сети спецсвязи по линиям «01» и расчет ее пропускной способности

Оптимизация сети спецсвязи по линиям «01» и необходимого количества диспетчерского состава, при которых обеспечивается заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети спецсвязи.

Р_П= 0,001

Последовательно увеличивая число линий связи с 1 до n, находим такое число линии связи, при котором выполняется условие :

Р_отк?Р_П

Нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи, может быть представлена как :

где - интенсивность входного потока вызовов по линиям спецсвязи «01».

- среднее время переговора в сети специальной связи по линиям «01».

В общем виде вероятность того, что все линии связи свободны, определяется по формуле :

В общем виде вероятность того, что все nлиний будут заняты (вероятность отказа обслуживания), определяется по формуле :

Для случая, когда n=1, вероятность отказа в обслуживании

Сравнивая полученное значение и заданное значение вероятности потери вызова, приходим к выводу, что условие не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до 2.

Вероятность отказа в обслуживании

Сравнивая полученное значение и заданное значение вероятности потери вызова, приходим к выводу, что условие не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до 3.

Вероятность отказа в обслуживании

Сравнивая полученное значение и заданное значение вероятности потери вызова, приходим к выводу, что условие не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до 4.

Вероятность отказа в обслуживании

Сравнивая полученное значение и заданное значение приходим к выводу, что при трех линиях связи условие соблюдается. Таким образом, принимаем необходимое число линий спецсвязи «01» равное 2.

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание, определяется как

Таким образом, в установившемся режиме в сети спецсвязи будет обслужено 99,9% вызовов, поступающих по линиям связи «01».

Абсолютная пропускная способность сети спецсвязи определяется выражением

т.е. сеть спецсвязи способна осуществить в среднем 0,1559 разговора в минуту.

Находим среднее число занятых линий связи:

Таким образом, при установившемся режиме работы сети спецсвязи будет занята лишь одна линия связи.

Коэффициент занятости линий связи

Определяем среднее число свободных линий связи:



Коэффициент простоя линий спецсвязи

Фактическая пропускная способность сети спецсвязи по линиям «01» с учетом аппаратной надежности

Необходимое число линий связи с учетом аппаратурной надежности:

2.2.4 Определение необходимого числа диспетчеров

Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова

где - заданная величина времени одного "чистого" переговора диспетчера с вызывающим абонентом: - время занятости диспетчера обработкой принятого вызова (запись поступившего вызова в журнале регистрации и т.п.).

По заданной интенсивности входного потока вызовов, поступающих в сеть спецсвязи, и времени обслуживания одного вызова диспетчером определим полную

нагрузку на всех диспетчеров за смену, т.е. за 24 часа:

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

Определим необходимое число диспетчеров:

Округляя результат, принимаем два диспетчера на ЦУКС гарнизона. Таким образом, по результатам оптимизации сети спецсвязи определено, что на ЦУКС гарнизона необходимо иметь 9 линий спецсвязи «01» и два диспетчера.

2.2.5 Определение интенсивности входного потока вызовов в сети радиосвязи

Гистограмма распределения числа вызовов, поступающих в течение суток в радиосети гарнизона, представлена на рис.1.3 (строиться на основании статистических данных табл 1.2)



Интенсивность входного потока вызовов в течении суток определяется по формуле:

В данном гарнизоне пожарной охраны интенсивность входного потока вызовов в сети радиосвязи в течение суток составляет выз/мин., а средняя интенсивность составляет выз/час.

2.2.6 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.

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

Нагрузка в сети радиосвязи :

Вероятности состояний сети радиосвязи рассчитываются по формулам:

Из формул следует:

где - вероятность того, что радиоканал свободен:

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

Эффективность функционирования радиосети определяется по формуле:

2.3 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 полезного сигнала от расстояния между антеннами для различных значений произведения высот подъема антенн.

Эти графические зависимости приведены на рис. 1.4 и предоставляют 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 140-170 МГц. Графики построены для мощности излучения передатчика равной 10 Вт. В случае отличия мощности излучения передатчика от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведенным на рис 1.5. Этот график предоставляет собой значения поправочного коэффициента, учитывающего изменение мощности передатчика от1 до 100 Вт, в зависимости от типа применяемых радиостанций

Графики напряженности поля (рис. 1.4.) приведены для средне-пересеченной местности. Средне-пересеченной считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м.

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

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

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

Рис. 1.4 Зависимость средних значений напряженности поля от расстояния между антеннами



Рис. 1.5 Поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика от 10Вт

При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, 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 в случае превышения допустимого уровня полезного сигнала на входе приемника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надежностью необходимо минимальную величину напряженности поля увеличить 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 и приемной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающего сигнала. Таким образом, с учетом вышеизложенного, величина напряженности поля полезного сигнала определяется по формуле:

затухания антенно-фидерных трактов передатчика и приемника - коэффициентов усиления передающей и приемной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающего сигнала.

В соответствии с заданием разрабатывается координатная сетка расположения пожарных частей заданного гарнизона пожарной охраны, на которой указываются высоты размещения ПЧ в зависимости от параметра рельефа местности и строится схема организации радиосвязи с указанием радиосетей и радионаправлений (рис. 1.6.)

Расстояние от ЦУКС до самой удаленной ПЧ-6 определяется из условия, что одна клетка координатной сетки равна 2 км и составляет 20,6км. Параметры рельефа местности определяются как

Предположим, что радиостанции в сети радиосвязи заданного гарнизона пожарной охраны работают в диапазоне частот 140 - 174МГц. Тогда из графических зависимостей для типа коаксиального кабеля РК 75-2-13 коэффициент погонного затухания равен 0,21 дБ/м.

Определяем величину напряженности поля полезного сигнала



По полученной величине напряженности поля полезного сигнала на входе приемника 38,5 дБ и заданному удалению ПЧ-3 от ЦУКС 20,6 км с помощью графиков (рис. 1.4.) определяется произведение высот антенн равно 120 кв.м. Из полученного произведения высот выбираются необходимые высоты стационарных антенн ЦУКС равной 12 метрам и удаленной ПЧ-3 равной 10 метрам.

2.4 Разработка схемы организации и размещения средств связи на месте пожара

Связь на пожаре (рис.1.8) предназначена для управления силами и средствами, обеспечения их взаимодействия и обмена информацией. Связь на пожаре организуется для управления пожарными подразделениями на месте пожара, обеспечения их взаимодействия и своевременной передачи информации с места пожара на ЦУКС или ПЧ.

На месте пожара должны быть организованы следующие виды связи: - связь управления - между руководителем тушения пожара, штабом пожаротушения, начальником тыла, участками тушения пожара и подразделениями, работающими на пожаре при помощи возимых и носимых радиостанций, полевых телефонных аппаратов и переговорных устройств, громкоговорящих устройств и мегафонов;

-связь взаимодействия - между начальниками участков тушения пожара и подразделениями, работающими на пожаре, при помощи радиостанций, полевых телефонных аппаратов и сигнально-переговорных устройств;

-связь информации - между оперативным штабом пожаротушения, РТП и ЦУКС с использованием телефонных аппаратов городской телефонной сети или с помощью радиостанции, установленной на автомобиле связи и оснащения.

Для организации проводной связи используется коммутатор оперативной связи (КОС), обеспечивающий подключение полевых телефонных аппаратов РТП и начальников УТП. Для организации телефонной связи РТП с диспетчером ЦУКС вКОС предусмотрена возможность подключения к телефонной сети города через районную АТС.

Для осуществления громкоговорящего оповещения на месте пожара используется усилитель мощности, к которому подключаются громкоговорители по числу УТП. При этом РТП с помощью выносного микрофона имеет возможность передачи циркулярной информации на все участки тушения пожара.

Радио связь РТП с начальниками УТП и должностными лицами на пожаре осуществляется с помощью возимых и носимых радиостанций, а радиосвязь РТП с диспетчером ЦУКС - с помощью возимой радиостанции на автомобиле связи и освещения и стационарной радиостанции на ЦУКС.

2.5 Разработка структурной схемы системы проводной связи гарнизона пожарной охраны

В соответствии с заданием разрабатывается координатная сетка (рис. 1.9.) расположения пожарных частей в заданном гарнизоне пожарной охраны, расположения АТС и особо важных объектов, на которой указываются проводные линии связи и способы их соединения.

2.6 Выбор перечня технических средств связи и оперативного управления для заданного гарнизона пожарной охраны

Средства связи являются основными элементами подвижных и стационарных объектов связи гарнизона ПО. 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 аппаратуру, 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

Сеть оперативной связи ГПС строится таким образом, чтобы операторам 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 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 и 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 отместонахождения абонента в пределах структурного подразделения или гарнизона ГПС;

-обеспечение устойчивой связи независимо от условий ее организации;

-использование звукозаписи, протоколирования, документирования и 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, приведены в табл. 1.7



Примерный перечень технических средств связи

№ п/п	Оборудование	Кол-во	Примечания
Технические средства для оснащения ЦУКС и ПЧ
1	Пульт оперативно-диспетчерской связи типа «Набат» на ЦУКС	2	Для организации функционирования оперативно-диспетчерской связи гарнизона ПО
2	Станция оперативной связи СОС-30М	9	Для организации оперативно-диспетчерской связи ЦУКС
3	Телефонный аппарат с номеронабирателем (ТАН)	15	Для подключения к системе проводной связи
4	Телефонный аппарат без номеронабирателя (ТАБН)	15	Для подключения к системе проводной связи
5	Аппаратура цифровой записи переговоров (Хронос)	2	Для организации контроля переговоров
Комплект технических средств связи автомобиля СО (АСО)
6	Радиостанция стационарная типа «Motorola»	10	Разнос частот между соседними каналами 12,5 кГц
7	Радиостанция возимая типа «Motorola»	26	Разнос частот между соседними каналами 12,5 кГц
8	Радиостанция носимая типа «Motorola»	60	Разнос частот между соседними каналами 12,5 кГц
9	Громкоговоритель 10 ГДР-5	27	Для организации оповещения о пожаре
10	Факсимильный аппарат типа Panasonic	10	Для организации передачи текстовой и графической информации
11	Громкоговорящая установка типа «УМ-100»	2	Выходная мощность 100 Вт
12	Громкоговоритель ГДР-25	4	Для организации оповещения на пожаре
13	Телефонный коммуникатор типа «КОС-8»	1	Обеспечивает подключение 10 исходящих абонентов и 1 входящего
14	Телефонные аппараты полевые	8	Для организации проводной связи на пожаре
15	Катушки с телефонным кабелем, м	3*400	Для организации проводной связи на пожаре
16	Радиостанция возимая «Виола АА»	2	Для организации радиосвязи на пожаре
17	Радиостанция носимая «Виола-Н»	5	Для организации радиосвязи на пожаре
18	Катушки с силовым кабеле, м	8*240	Для организации освещения на пожаре
19	Прожекторы	8	Для организации освещения на пожаре



3. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик АСОУПО

3.1 Исходные данные

- максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера 12 ч-зан.

- время от начала возникновения пожара до момента его обнаружения -14 мин (без АСОУПО) и 11 мин (с применением АСОУПО)

- время обработки сообщения с учетом выработки управленческого решения на высылку техники для тушения пожара 2 мин (без АСОУПО) и 1 мин (с применением АСОУПО)

- время передачи приказа в пожарные части 5 мин (без АСОУПО) и 0,6 мин (с применением АСОУПО)

- время от момента выезда пожарных подразделений до начала тушения 7 мин (без АСОУПО) и 6 (с применением АСОУПО)

- линейная скорость распространения пламени 0,0034 м/с

- коэффициент удельной стоимости материалов на единицу площади горения 1400руб/кв.м

- среднее число крупных пожаров за исследуемый период времени 6

- среднее значение материального ущерба от пожара без АСОУПО 85 тыс.руб. и с применением АСОУПО 70 тыс.руб.

- средние значение косвенного материального ущерба от пожара без АСОУПО 50 тыс.руб. и с применением АСОУПО 35 тыс.руб.

- капитальные затраты на построение и установку на ЦУКС АСОУПО 600 тыс.руб.

- затраты на эксплуатацию АСОУПО 9 тыс.руб.

- вероятность безотказной работы технических средств АСОУПО 0,96

- вероятность безотказной работы диспетчера ЦУКС 0,3

3.2 Расчет характеристик пропускной способности и показателей экономической эффективности АСОУПО

3.2.1 Определение необходимого количества диспетчеров на центре АСОУПО

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

Определяем полную нагрузку на всех диспетчеров за смену

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

Необходимое число диспетчеров

Принимаем два диспетчера на центре АСОУПО.

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

Учитывая, что имеется 9 пожарных частей, для передачи приказов от диспетчеров ЦУКС в ПЧ и получения диспетчерами подтверждений о выездах пожарных подразделений необходимо иметь как минимум 9 каналов связи (некоммутируемых прямых линий связи).

3.2.3 Оценка характеристик пропускной способности АСОУПО

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

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

Вероятность одновременной занятости всех диспетчеров определяется по следующей формуле:

Вероятность обслуживания вызова определяется по формуле:

Таким образом, в установившемся режиме будет обслужено 95% поступающих заявок. Абсолютная пропускная способность АСОУПО определяется следующим выражением:

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

3.2.4 Расчет показателей экономической эффективности АСОУПО

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

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

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

Размер материального ущерба от начала пожара до прибытия пожарных подразделений и начала его тушения зависит от условий возникновения и характера развития пожара, времени его обнаружения, выработку управленческого решения, обоснованности выбранного управленческого решения и удельной стоимости самих материальных ценностей.

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

Увеличение площади пожара определяется выражением:

Время свободного развития пожара рассчитывается по следующей формуле:

таким образом:

следовательно:

Приведенные затраты на построение и эксплуатацию АСОУПО определяется по формуле:

Обобщенный показатель экономической эффективности АСОУПО определяется по формуле:

где Р_тс - вероятность безотказной работы технических средств АСОУПО: Р_д - вероятность безотказной работы диспетчера.

Как видно из полученного результата, экономическая эффективность АСОУПО низкая, поскольку размер предотвращенного материального ущерба за счет применения АСОУПО только 0,15 раз больше затрат на ее эксплуатацию и построение.

3.3 Разработка схемы технической реализации АСОУПО

Структура АСОУПО определяется количеством и сложностью решаемых задач. Ее эффективность определяется степенью автоматизации решения этих задач и оптимальным составом технических средств. Поэтому при выборе структуры АСОУПО применительно к заданному гарнизону ПО должны быть строго сформулированы задачи, решаемые АСОУПО. АСОУПО предназначена для:

-хранения информации о состоянии пожарной техники в гарнизоне;

-хранения информации по расписанию выездов пожарных подразделений;

-приема и автоматической регистрации всех видов поступающей информации;

-автоматизированного анализа поступающей информации и выработки оптимального управленческого решения;

-автоматической передачи распоряжений пожарным частям;

-автоматизированного контроля исполнения распоряжений;

-автоматического отображения оперативной обстановки в городе на электрифицированном светоплане города;

-автоматического отображения информации о наличии пожарной техники в частях применительно к реальному масштабу времени, а также для выполнения ряда других функций.

С учетом сформулированных задач структурная схема АСОУПО. приведенная на рис.2.1. включает в себя совокупность взаимосвязанных технических подсистем. При поступлении сообщения о пожаре оно автоматически принимается и регистрируется подсистемой приема и автоматической регистрации информации (ПАРИ), анализируется подсистемой анализа информации (АН), которая с помощью имеющихся сведений в подсистеме информационно-справочного фонда (ИСФ) и типовых программ расписаний (ПР) выездов пожарных подразделений выдает соответствующие возникшей оперативной ситуации данные подсистеме выработки управленческого решения (ВУР) для принятия диспетчером ЦУС управленческого решения по тушению пожара.

Управленческое решение - это приказ на выезд соответствующим пожарным подразделениям.который передается автоматически подсистемой передачи приказов (ПП) во все пожарные части (ПЧ) по команде диспетчера. Исполнение приказа - выезд пожарных автомобилей автоматически контролируется на диспетчерском пункте подсистемой контроля исполнения приказа (КИП) за счет поступления сигналов от датчиков, установленных в местах стоянок автомобилей в пожарных частях. При наличии подсистемы прогнозирования развития пожара (ПРП) и выработки упреждающих решений формирование приказов осуществляется с учетом выданных указанной подсистемой прогнозов.



Вся информация о наличии техники в ПЧ гарнизона, ее убытия и прибытия отображается на световом табло с указанием текущего времени. С помощью подсистемы отображения наличия техники диспетчер в любой момент времени имеет точные сведения о наличии техники в боевой готовности по всем ПЧ. Оперативная обстановка в городе отображается на электрифицированном светоплане города.

На рис. 2.2. приведена упрощенная структурная схема технической реализации АСОУПО, которая может быть реализована для практической деятельности гарнизона пожарной охраны. Эта система включает: устройство предварительного анализа и фильтрации вызовов, устройство распределения вызовов (сообщений).поступающих по линиям специальной связи «01». которые поступают на пульт связи диспетчера (ПСД): устройство определения номера (УОН). служащего для контроля номера телефона вызывающего абонента: устройства ввода информации (УВИ) в ПЭВМ (АРМ1 и АРМ2); электронную вычислительную машину: электрифицированный светоплан города: табло наличия и состояния техники: аппаратуру передачи данных (АПД) для передачи приказа на выезд техники из пожарных частей; аппаратуру контроля исполнения приказов, сигналы которой поступают от пожарных частей на ЦУС. Кроме того, для поддержания устойчивости радиосвязи диспетчера с пожарными автомобилями и пожарными частями используется стационарная радиостанция (РС).

3.4 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 нее.

Устройства сопряжения обеспечивают обмен информацией между ПЭВМ и нестандартным периферийным оборудованием.

Принцип автономного 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.

Работа устройства автоматического приема и предварительного анализа вызовов заключается в следующем. При вызове срабатывает реле и к специальной линии «01» подключается дроссель, обеспечивающий удержание абонента и автоответчика, который за время около 2с 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 поступать, могут поступать сигналы «занято» и могут поступить сигналы речевого спектра.

Если сигналы речевого спектра не поступают, то через определенное время «прослушивания» абонентавтоматически отключается. Если появились сигналы «занято», то абонент также автоматически отключается. Если появились сигналы речевого спектра, 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, связные 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, установленного на его рабочем месте. Информация с места пожара поступает в устройство управления и обработки информации, т.е. в 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 ПЧ выводиться на экран дисплей ПК. Диспетчер просматривает этот список и принимает решение на его утверждение или коррекцию. Коррекция заключается в том, что диспетчер, пользуется клавиатурой ПК, 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 полиния связи 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 ПЧ, задействованных на его тушении, а на табло наличия и состояния пожарной техники подсвечивается красными лампочками единицы техники, выехавшей на пожар. Диспетчер ЦУКС помимо выработки управленческого решения с помощью ПК может работать в справочно-информационном режиме. Вводя соответствующие команды, он может получить на экране монитора информацию о пожаре. Кроме того, он может получить справочную информацию о наличии техники в гарнизоне по состояниям: боевого расчета, 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 пожарной техники на стоянках в депо ПЧ гарнизона и о пожарной технике, выехавшей на пожар.

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

Наличие техники на стоянках в депо ПЧ должно отображается 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 которые 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 (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.

Примерный перечень технических средств для реализации структурной схемы АСОУПО

Наименование технических средств	Тип аппаратуры	Кол-во, шт
Центр АСОУПО 1. Сервер	Athlon-64 3800+/1Г6/	2(1 резерв)
2. АРМ диспетчеров (ПЭВМ диспетчеров ЦУКС+ программноеобеспечение)	/160 Гб/256 МбRadeon X1550/DVDRW Pentium D 925/512 М6/80Г6/ DVDRW, программы: «АРМ диспетчера», АРМ гарнизона»	2
3. Устройство ввода ивывода информации:
- монитор	19" MONITOR ViewSonic VX924 (LCD1280*1024+DVI)	2
-клавиатура	Microsoft Comfort Cuve Keyboard 200 ver/ 1a USB	2
- мышь	MicrosoftMouse USB	2
-принтер	HP LaserJet 1022 <Q5912A> 18стр/мин 8Мб USB 2.0 Оригинальное	2
4.Устройствопредварительного анализаи фильтрации вызовов	«РУСЬ»	1
5.Автоответчик	PB-1	1
6. Устройствораспределения вызовов исообщений	«Сова»	1
7.Устройство определенияномера	Оригинальное	1
8.Устройство сопряжения	Оригинальное	1
9.Светоплан города	Оригинальное	1
10.Табло наличия исостояния техники	«Хронос»	1
11.Устройство регистрации переговоров	«Моторола»	1
12. Радиостанциястационарная	Факс-модем AcorpSprinter@ADSL, USB, 1UTP 10/100Mbps	2
13. Аппаратура передачиданных	1UTP 10/100Mbps	9
Пункт связи ПЧ 14.Светоплан района	Оригинальное	9
15. Аппаратура передачиданных	Факс-модемD-Link<DSL-300T> ADSL Modem	9
16.ПЭВМ диспетчеров ПСЧ	Pentium-4 641/512 Мб/80Гб/DVD)	9
17.Устройство ввода ивывода информации:
- монитор	19” Monitor Viewsonic VX924 (LCD 1280*1024 +DVI)	9
- клавиатура	Microsoft Comfort Cuve Keyboard 200 ver/ 1a USB	9
- мышь	MicrosoftMouse USB	9
- принтер	HP LaserJet 1022 <Q5912A> 18стр/мин 8Мб USB 2.0	9
18. Радиостанциястационарная	«Моторола»	9
19. Аппаратура контроля исполнения приказов	Датчик контроля состояния пожарной техники	Комплект на каждый ПА



Литература

1. Зыков В.И., Командиров А.В., Мосягин А.Б, Тетерин И М., Чекмарев Ю.В. Автоматизированные системы управления и связь. Учебник. // Под редакцией Зыкова В.И. М.: АГПС, 2006.-665 с.

2.Наставление по службе связи Государственной противопожарной службы

Министерства внутренних дел Российской Федерации.// Приложение к приказу МВД России от 30.06.2000 г. № 700. - М.: МВД РФ, 2000. - 133 с

3.Концепция развития системы связи МЧС России изпериод до 2010 года.

М.:ВНИИ ГОЧС, 2001. - 52 с.

4.Федеральный закон «О пожарной безопасности». - М.: РФ, 1995. -48 с.

5. Концепция развития системы связи в Государственной противопожарной службе МВД России на период до 2005г.-М.:МВД России 1999

6.АбчукВ.А.идр.Введение в теорию выработки решений.

М.:Воениздат, 1972.-344с

Размещено на Allbest.ru