
- •Уральский институт Государственной Противопожарной службы
- •Вариант № 11
- •Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий Уральский институт гпс мчс России
- •Техническое задание (тз) на проектирование Номер зачетной книжки_________________ Вариант №_____________ Исходные данные для проектирования системы оперативной связи
- •Содержание
- •Введение
- •1. Разработка структурной схемы и системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
- •1.1. Разработка структурной схемы системы оперативной связи
- •Гарнизона пожарной охраны.
- •2. Выбор и обоснование технических средств системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
- •2.1. Общие сведения об основных технических средствах связи гарнизона пожарной охраны.
- •Коммутаторы, пульты и станции оперативной телефонной связи.
- •Дополнительная аппаратура системы оперативно-диспетчерской связи цус.
- •Перечень технических средств, устанавливаемых на автомобилях связи и освещения
- •2.2. Расчет основных характеристик системы оперативной связи.
- •2.2.1. Расчет характеристик устойчивости системы оперативной связи
- •2.2.2. Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» и расчет ее пропускной способности
- •2.2.5.Расчет координационных расстояний.
- •2.2.6. Разработка схемы организации связи на пожаре.
- •3. Технико-экономическое обоснование внедрения автоматизированной системы связи и оперативного управления пожарной охраны (ассоупо).
- •3.1. Назначение и основные функции ассоупо.
- •3.2. Организационно-функциональная структура ассоупо
- •3.3. Состав основных подсистем центра ассоупо
- •3.4. Особенности организации центра ассоупо.
- •3.5. Расчет приведенных затрат на построение и эксплуатацию ассоупо.
- •Список использованной литературы
2.2.1. Расчет характеристик устойчивости системы оперативной связи
Устойчивость системы оперативной связи,
состоящей из
каналов связи (например, из одного
основного и нескольких резервных),
характеризуется вероятностью ее
безотказной работы:
,
где
-
вероятность безотказной работы
-го
канала связи;
- интенсивность повреждения канала
связи;
- время работы канала связи.
Устойчивость системы оперативной связи,
состоящей из двух каналов связи (основного
и резервного), оценивается следующей
вероятностью безотказной работы при
заданных
и
:
.
Таким образом, в результате резервирования
основного канала связи устойчивость
системы оперативной связи повысится
на величину
.
2.2.2. Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» и расчет ее пропускной способности
Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» сводится к нахождению такого числа линий связи «01» и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети специальной связи.
Последовательно
увеличивая число линий связи с 1 до
,
выбирается такое число линий связи, при
котором выполняется условие
.
Нагрузка в сети специальной связи по линиям «01» может быть представлена как
мин-зан.
Вероятность того, что все линии связи свободны определяется по формуле
,
где
- последовательность целых чисел.
Для
случая, когда
,
вероятность того, что линия связи будет
свободна, определяется следующим
образом:
.
Вероятность того, что все линии связи будут заняты (вероятность отказа в обслуживании) определяется как
.
Для
случая, когда
,
вероятность отказа в обслуживании
не
соблюдается, увеличиваем число линий
связи до
.
При этом вероятность того, что две линии
связи будут свободны:
.
Вероятность отказа при этом определяется как
.
соблюдается,
т.е.
.
Таким образом, принимаем
.
Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети связи извещения по коммутируемым линиям укороченной значности «01»):
Таким образом, в установившемся режиме в сети связи будет обслужено 99,9 % поступивших по линиям связи «01» вызовов.
Абсолютная пропускная способность сети связи определяется следующим выражением:
,
т.е. сеть связи способна обслужить в среднем 0,22 вызова в минуту.
Рассчитываем среднее число занятых линий связи:
.
Следовательно, при установившемся режиме работы сети связи будет занята лишь одна линия связи, остальные будут свободны, т.е. достигается высокий уровень эффективности обслуживания вызовов – 99,998% всех поступивших вызовов.
Коэффициент
занятости линий связи:
Рассчитываем среднее число свободных линий связи:
Коэффициент
простоя линии связи «01»:
.
Фактическая пропускная способность сети связи с учетом аппаратурной надежности
где
- коэффициент готовности аппаратуры
сети связи.
Необходимое
число линий связи «01» с учетом аппаратурной
надежности определяется по формуле:
Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова
,
где
- заданная величина времени одного
«чистого» разговора диспетчера с
вызывающим абонентом;
-
время занятости диспетчера обработкой
принятого вызова (ввод информации в
компьютер, регистрация в журнале и
т.п.).
По
заданной интенсивности входного потока
вызовов
выз/мин,
поступающих в сеть связи по линиям «01»,
и времени обслуживания одного вызова
диспетчером
определим полную нагрузку на всех
диспетчеров за смену, т.е. за 24 часа:
ч-зан.,
где
60 – количество минут в 1 ч
при переводе
ввыз/ч.
Допустимая нагрузка на одного диспетчера за смену с учетом коэффициента занятости диспетчера
ч-зан.,
где
- допустимый коэффициент загрузки
диспетчера;
ч
– допустимое время занятости диспетчера
обработкой вызовов.
Определяем
необходимое число диспетчеров:
.
По результатам оптимизации сети специальной связи по линиям «01»делаем вывод о том, что необходимо иметь 2 линий связи «01» и 1 диспетчера.
2.2.3. Расчет характеристик функционирования радиосети:
оперативности и эффективности функционирования радиосвязи
Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:
,
-
время «чистого» переговора;
-
непроизводительные затраты времени на
коммутацию абонента, установку соединения
и т.п.;
-
заданная величина времени, определяющая
оперативность связи (критерий
оперативности).
В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле
где
- вероятность того, что радиоканал
свободен и ожидающих нет;
-
вероятность того, что радиоканал занят,
но ожидающих нет.
Эффективность
функционирования радиосети может быть
оценена математическим ожиданием
случайной величины ее состояния
,
которое является показателем
целесообразности использования радиосети
для выполнения заданных функций.
В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле:
где
- соответственно время переговора и
непроизводительные затраты времени в
радиосети.
Определение необходимых высот подъема антенн стационарных радиостанций.
Дальность действия ОВЧ (УКВ) радиосвязи зависит от следующих основных факторов:
качественных характеристик приемника (чувствительности приемника);
параметров антенно-фидерного тракта радиостанций (его длины и затухания);
величины излучаемой мощности передатчика;
высот подъема приемо-передающих антенн;
закономерностей распространения радиоволн ОВЧ диапазона в условиях пересеченной местности и городской застройки;
видов модуляции;
рельефа местности и др.
При определении высот
подъема антенн стационарных радиостанций
ЦУС и ПЧ, необходимых для обеспечения
требуемой дальности радиосвязи с самой
удаленной ПЧ, пользуются графическими
зависимостями изменения напряженности
поля (,дБ)
полезного сигнала от расстояния (d,
км)
между антеннами для различных значений
произведения высот подъема передающей
и приемной антенн (h1·h2,
м2).
Эти графические зависимости приведены
на рисунке 3 и представляют собой
медианные значения напряженности поля,
превышаемые в 50% мест на границе зоны
обслуживания. Кривые напряженности
электромагнитного поля приведены для
вертикальной поляризации антенн и
построены для условий распространения
радиоволн метрового диапазона (ОВЧ
диапазона) в полосе частот 148-174 МГц.
Рисунок 3. Зависимость средних значений напряженности поля
от расстояния между антеннами
Рисунок 3.1.. Поправочный коэффициент, учитывающий отличие
мощности передатчика от 10 Вт
В случае отличия
рельефа местности от среднепересеченного
необходимо ввести дополнительный
коэффициент ослабления сигнала
,
значения которого для полосы частот
148-174МГц
приведены в таблице 3.
Таблица 3.Значения
коэффициента ослабления сигнала
в зависимости от условной меры неровности
рельефа
|
30 |
40 |
50 |
70 |
90 |
110 |
120 |
140 |
150 |
|
- 2 |
- 1 |
0 |
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
170 |
190 |
210 |
230 |
250 |
290 |
330 |
360 |
390 |
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
При расчете условий
обеспечения заданной дальности радиосвязи
минимальное значение уровня напряженности
поля полезного сигнала на входе приемного
устройства
при котором обеспечивается высокое
качество радиосвязи, принимается равным
20дБ
(10 мкВ/м).
Определение дальности
радиосвязи необходимо проводить исходя
из минимального значения уровня
напряженности поля с учетом влияния
рельефа местности, выходной мощности
передатчика, затухания антенно-фидерных
трактов передатчика ()
и приемника (
),
коэффициентов усиления передающей
и приемной
антенн, величены превышения допустимого
уровня мешающего сигнала (
).
Таким образом, с учетом вышеизложенного, величина напряженности поля полезного сигнала на входе приемного устройства определяется по формуле:
,
где
- коэффициент погонного затухания
фидерного тракта передатчика и приемника
соответственно;
и
- длина фидерного тракта передатчика
радиостанции ЦУС и приемника радиостанции
ПСЧ соответственно,м;
- коэффициенты усиления
антенн передатчика и приемника
соответственно;
- поправочный
коэффициент, величина которого принимается
равной 12 дБ
при использовании радиостанций
типа«VectorVT-44Military»,
имеющих мощность излучения передатчика
2,8 Вт.
По полученной величине
напряженности поля полезного сигнала
на входе приемника
и заданному удалению пожарной части от
ЦУС
с помощью графиков (рис. 2.5) определяется
произведение высот подъема антенн
.
Из полученного произведения высот
выбираются необходимые высоты стационарных
антенн ЦУС
и удаленной пожарной части
.
Пользуясь изложенным выше алгоритмом расчета, можно определить максимальную дальность радиосвязи между ЦУС и пожарными автомобилями. В этом случае высота установки антенны на пожарном автомобиле принимается равной 2м.
2.2.4. Расчет ЭМС двух близко расположенных радиостанций
При проведении практического выбора рабочих частот радиостанций в случае установки двух стационарных антенн на крыше одного служебного здания (ЦУС или ЦПР) допустимый уровень мешающего сигнала определяется в основном выходным уровнем сигнала от передатчика мешающей радиостанции (равным 148 дБ при выходной мощности излучения передатчика 10 Вт) и затуханием электромагнитного поля между стационарными антеннами. Допустимый уровень мешающего сигнала от близко расположенного передатчика определяется по следующей формуле:
А,
где
-
максимальный уровень высокочастотного
сигнала, излучаемый мешающим передатчиком
и соответствующий напряженности
электромагнитного поля 148дБ
относительно 1 мкВ
(0 дБ);
А
– величина переходного затухания
электромагнитного поля между передающей
антенной одной и приемной антенной
другой стационарных радиостанций,
антенны которых установлены на крыше
одного служебного здания.
Частотный
разнос между рабочим и мешающим каналами
двух стационарных радиостанций может
быть определен с помощью преобразованной
эмпирической формулы, в которой приравнены
величины
,
где
- коэффициент согласования размерности;
-
минимальная величина полезного сигнала.
С учетом полученного разноса частот между рабочим и мешающим каналами двух стационарных радиостанций проводится выбор конкретных номиналов рабочих частот для организации двух самостоятельно функционирующих сетей радиосвязи.
Задано:
Коэффициент погонного затухания
антенно-фидерных трактов передатчика
и приемника стационарных радиостанций
;
длина
антенно-фидерных трактов передатчика
и приемника
20
коэффициент
усиления передающей и приемной антенн
расстояние
между двумя стационарными антеннами,
установленными в пределах крыши
служебного здания, r
= 6
.
Требуется выбрать номиналы рабочих частот двух стационарных радиостанций, размещенных в одном служебном здании ЦУС.
1. Допустимый уровень мешающего сигнала от близко расположенного передатчика определяется по формуле (2.3):
148-0,15*9+1,5-0,15*5+1,5-37=111,9
дБ.
2. Частотный разнос рабочих каналов радиостанций определяется по формуле :
3.На заключительном этапе расчета проводится выбор номиналов рабочих частот.
Если
одна стационарная радиостанция работает
на частоте ƒ1=148,175
МГц,
а частотный разнос рабочих каналов
составил
357,21кГц,
тогда рабочая частота второй радиостанции
(второй радиосети) будет равной
148,400МГц.