Общий принцип построения автоматических и автоматизированных систем управления противопожарной защиты основывается на теории управления и регулирования техническими системами и на основных понятиях и определениях измерительной техники. Создание таких систем стало возможным благодаря развитию инженерных систем пожарной автоматики и систем пожаротушения.
Современные автоматические системы управления противопожарной защитой представляют собой технические сложные системы и комплексы, в состав которых входят автоматические системы пожарной сигнализации, системы речевого оповещения и управления эвакуацией, системы пожаротушения и системы противодымной защиты.*
Существует три типа структур, на базе которых строятся системы противопожарной защиты (рис. 5.15):
Распределенные;
Централизованные;
Древовидные.
Распределенная система как правило строится на базе сетевой связи и может объединять в сеть как разные по своему назначению системы (автоматическую систему пожарной сигнализации, охранную систему, систему управления контролем доступа и др.), так и однотипное оборудование одной системы, например несколько адресно-аналоговых станций пожарной сигнализации с централизованным управлением.
Каждая техническая система в таком объединении работает автономно и может обмениваться информацией с другими системами через их единое программное поле. При выходе из строя любой отдельной технической системы или главного сервера оставшиеся технические системы распределенной структуры остаются работоспособными и выполняют свои прямые функции в соответствии с заложенной в них индивидуальной рабочей программой.
Централизованные (сосредоточенные) структуры, как правило, используются при построении станций пожарной сигнализации, которые должны иметь единый центр управления своими многочисленными шлейфа- ми сигнализации и оповещения. Автоматическая станция пожарной сигнализации, построенная на базе современноймикропроцессорной техники с большим объемом памяти и возможностью программирования любой логики работы своих периферийных устройств, должна обеспечивать сверхнадежную работу своим адресным шлейфам сигнализации в едином информационном поле станции.
Рис. 5.15. Три типа структур, на базе которых строятся системы противопожарной защиты
Древовидная структура объединяет две выше описанные структуры. Она позволяет добиться максимальной надежности в управлении комплексной системой пожарной безопасности.
Древовидная структура состоит из множества автономно работающих подсистем, информационно замкнутых на единый центр сбора информации и второй контур централизованного управления.
В состав автоматических и автоматизированных систем управления активной противопожарной защиты входят:
1) средства для получения информации - устройства сбора информации;
2) средства для передачи информации - линии (каналы) связи;
3) средства для приема, обработки информации и выдачи управляющих сигналов нижнего уровня - локальные приемные электротехнические устройства, приборы и станции;
4) средства для использования ин формации - автоматические регуляторы и исполнительные механизмы;
5) средства отображения и обработки информации, а также автоматизированного управления верхнего уровня - центральный пульт управления или автоматизированное рабочее место оператора.
Устройства сбора информацииили первичные преобразователи и сенсоры это:
Автоматические пожарные дымовые и тепловые точечные извещатели, линейные оптические и линейные кабельные пожарные извещатели, аспирационные пожарные извещатели и датчики открытого пламени;
Газоанализаторы (на метан, пропан, СО и СО 2 и др.);
Телевизионные камеры разного назначения и спектральной чувствительности;
Сенсоры (датчики) контроля и сигнализации силы, давления, массы, расхода, уровня и др.
Первичный преобразователь (сенсор) непосредственно или косвенно воспринимает измеряемую величину и формирует информативный параметр измерительного сигнала. Первичные преобразователи могут быть активны ми или пассивными элементами измерительной системы. Активные первичные преобразователи требуют дополнительных источников энергии.
Линии (каналы) связи - это физическая среда, по которой передаются сигналы. Системы для передачи информации в зависимости от использования той или иной линии связи (среды передачи) могут делиться на системы, использующие:
Проводные линии связи;
Беспроводные линии связи (радиосвязь);
Оптические линии связи (оптоволоконные).
Локальные приемные электротехнические устройства, приборы и станции - это безадресные, адресные и адресно-аналоговые станции, приборы и устройства пожарной сигнализации. Элементной базой, на которой строятся современные приемные устройства автоматической пожарной сигнализации, является микроэлектроника и микропроцессорная техника. Информационные сигналы, идущие по линиям (каналам) связи от первичных преобразователей к автоматическим приемным устройствам пожарной сигнализации, могут иметь аналоговые величины или дискретную (цифровую) форму.
Аналоговые сигналы могут принимать в заданных границах любые значения. Дискретные сигналы в заданных границах могут принимать лишь некоторое конечное число значений (квантование по уровню или по времени). Цифровые сигналы представляют собой частный случай дискретных сигналов, каждому значению которых соответствуют определенные комбинации символов некоторого кода (например, двоичной системы).
Аналоговые сигналы обмена информацией между первичными преобразователями (датчиками) и приемной станцией используются, в основном, в безадресных системах пожарной сигнализации. В адресных и адресно-аналоговых системах пожарной сигнализации аналоговый сигнал первичного преобразователя (датчика) преобразуется в цифровой сигнал или код (специализированный протокол обмена) с помощью наиболее распространенных способов преобразования (кодирования) - широтноимпульсной или время- импульсной модуляции.
Функциональные задачи адресно-аналоговой станции пожарной сигнализации:
активизация процессов измерения;
автоматическая проверка измерительных систем;
самодиагностика;
автоматическое проведение циклов измерений;
приведение в действие дисплеев, печатающих устройств и т.д.;
запоминание и хранение результатов измерения;
передача данных центральной ЭВМ;
определение отклонений от предписанных значений;
включение тревожной сигнализации;
проверка достоверности;
осуществление управления исполнительными механизмами по заранее заданному математическому алгоритму;
гибкое программирование параметров работы.
Устройствами ввода базы данных (адресов пожарных извещателей и адресных блоков контроля и управления) может быть клавиатура прибора или специализированная программа.
Автоматические регуляторы и исполнительные механизмы - это управляемые технические устройства систем пожаротушения и инженерных систем пожарной автоматики и диспетчеризации.
Центральный пульт управления (ЦПУ), или автоматизированное рабочее место оператора - это центр контроля и управления верхнего уровня на базе персонального компьютера, который имеет три режима работы:
Автоматический;
Ручной (дистанционный);
Дежурный (тестовый режим).
Функциональные задачи ЦПУ:
объединение охранных систем объекта в единую сеть с одним программным полем;
объединение территориально рассредоточенных контролируемых объектов;
дистанционный сбор информации;
удобное отображение датчиков и извещателей в виде графических объектов;
регистрация, архивирование тревожных сигналов;
управление и контроль состояния оборудования;
формирование сигналов управления оборудованием в ручном и автоматическом режимах;
реализация алгоритмов автоматического управления;
самодиагностика;
возможность использования различных каналов связи.
В некоторых случаях, при участии человека (оператора) в управлении работой инженерными системами или процессом пожаротушения с применением камер телевизионного наблюдения, которые позволяют видеть и контролировать происходящие события, имеется возможность отказаться от части информационных сигналов, контролирующих работоспособность системы.
Чем больше информации получает система контроля и управления на базе адресно-аналоговой станции пожарной сигнализации отехническом состоянии исполнительных механизмов инженерных систем в дежурном режиме или при чрезвычайной ситуации, тем надежнее и эффективнее система противопожарной защиты объекта. Будущие поколения систем АСУ противопожарной защиты будут высоко интеллектуальными, легко адаптирующимися к любым условиям эксплуатации и режимам работы. Первичные преобразователи (сенсоры, датчики) будут с распознаванием образов и возможностью анализа состава вещества. Объем информации об окружающей обстановке, поступающий от сенсоров в систему управления по каналам связи АСУ, перейдет из количественной составляющей в качественную.
В качестве примера автоматической системы, в которой есть все элементы автоматического управления, контроля и самодиагностики, можно привести аспирационные пожарные извещатели типа «VESDA», в состав которых входит механическая и электронная части (см. рис.5.16.). Приемными устройствами аспирационных установок являются пластмассовые трубы длиной до 100 метров с просверленными в них в определенном порядке небольшими заборными отверстиями. В трубах с помощью роторного двигателя создается разряженное пространство для забора внешнего воздуха с целью анализа на дым. Ведется контроль скорости движения потока воздуха для определения закупорки отверстий при загрязнении. Отобранный воздух проходит фильтрацию на пыль и другие примеси, и только малая часть попадает в лазерный анализатор контрольного прибора, где сравнивается с эталоном чистого воздуха. Установка контролирует и компенсирует пылевой фон атмосферы. Данные установки, как аспирационные дымовые пожарные извещатели, хорошо зарекомендовали себя в качестве систем пожарной сигнализации в условиях сильной запыленности защищаемого объекта, а также при защите помещений с высокими потолками, где обслуживание на большой высоте обыкновенных дымовых пожарных извещателей не представляется возможным.
Рис.5.16. Аспирационные пожарные извещатели.
Все большее распространение в скором времени получат роботизированные комплексы систем пожаротушения, и не только там, где в силу определенных условий жизни человека угрожает опасность.
Чем качественней и современней оборудование пожарной сигнализации, тем меньше затрат на его эксплуатацию и меньше вероятность отказа техники при пожароопасных ситуациях.
При одновременном (или с незначительным смещением во времени) возникновении более двух пожаров в городе, быстром усложнении оперативной обстановки диспетчеры не в состоянии без средств автоматизации рационально (и тем более оптимально) управлять силами и средствами гарнизона пожарной охраны. Ощутимые потери времени образуются из-за обоснованного выбора имеющейся в гарнизоне техники, установления связи, выдачи приказов и контроля за их исполнением. Неоправданно теряется время на текущую ручную регистрацию основных управленческих решений, приказов по использованию сил и средств, текущему учету. В экстремальных условиях, создающихся при сложной оперативной обстановке в городе, резко возрастают ошибки как диспетчера, так и руководителей, организующих тушение пожара.
Для управления силами и средствами тушения пожара создается автоматизированная система оперативного управления пожарной охраной (АСОУПО), структура которой определяется сложностью решаемых задач, а ее эффективность – степенью автоматизации решения этих задач. Поэтому в основе выбора структуры АСОУПО применительно к заданному гарнизону должны быть строго сформулированные задачи.
Основные задачи оперативного управления силами и средствами тушения пожаров в гарнизонах пожарной охраны, решаемые АСОУПО, следующие:
1. Хранение информации о состоянии всех видов пожарной техники в гарнизоне.
2. Хранение справочных данных об объектах.
3. Хранение типовых программ тушения пожаров различных рангов (номеров).
4. Хранение расписания выездов пожарных подразделений на тушение пожаров.
5. Прием и автоматическая регистрация всех видов информации.
6. Автоматизация диалога «Диспетчерский пункт - заявитель».
7. Автоматизация селекции полезной информации.
8. Автоматизация анализа поступающей информации и выработки оптимального управленческого решения.
9. Автоматизация передачи приказов пожарным частям.
10. Автоматизация контроля исполнения приказов.
11. Автоматизация восстановления сведений об изменении состава пожарной техники в пожарных частях, на пожарах.
12. Автоматизация выбора оптимального маршрута до места пожара.
13. Хранение и автоматизация поиска оперативных планов тушения пожаров конкретных объектов.
14. Автоматизация отображения оперативной обстановки в городе на электронном (плазменном) светоплане.
15. Автоматизация отражения наличия пожарной техники в частях применительно к реальному масштабу времени.
16. Автоматизация отображения на световом плане города маршрута движения пожарной техники к месту пожара в реальной топографии и реальном масштабе времени.
17. Автоматизация контроля времени прибытия пожарной техники на пожар и в пожарную часть.
18. Автоматизация прогнозирования развития пожаров для наиболее важных объектов.
19. Автоматизация выработки упреждающих управленческих решений по тушению пожаров.
20. Обеспечение круглосуточной надежной оперативной связи.
Объектом автоматизации при внедрении АСОУПО является организационно-управленческая деятельность единой дежурно-диспетчерской службы (ЕДДС) «01» по привлечению территориальных пожарно-спасательных формирований и управлению ими при тушении пожаров и ликвидации последствий ЧС.
Цель создания АСОУПО – совершенствование автоматизации процесса принятия решения персоналом ЕДДС «01» и реализации задач по оперативному управлению пожарно-спасательных формирований при тушении пожаров (ликвидации последствий ЧС) в населенных пунктах и на объектах и, как следствие, повышение эффективности оперативно-тактической деятельности территориальных органов управления по делам ГОЧС.
АСОУПО повышает эффективность деятельности пожарно-спасательных формирований путем:
Сокращения времени на обработку заявки по пожарам (ЧС), а также принятия управленческих решений по реагированию;
Устранения ошибок в диспетчировании сил и средств;
Обеспечения возможности привлечения оптимального количества сил и средств для тушения пожаров (ликвидации последствий ЧС) в населенном пункте и на объектах;
Оперативного представления персоналом ЕДДС «01» должностным лицам территориальных органов управления по делам ГОЧС, ГПС оперативного штаба на пожаре наиболее полной и наглядной информации об объекте пожара, наличии и состоянии ближайших к объекту источников наружного противопожарного водоснабжения и рационализации на основе этой информации действий сил и средств;
Организации действенного контроля за несением службы в условиях повседневной деятельности и готовностью сил и средств к боевым действиям;
Повышение обоснованности принимаемых решений на основе расширении состава функциональных задач и увеличения объемов оперативной информации;
Оперативного получения и анализа данных о районах пожара, представленных в виде картографической информации, схем размещения, планов объектов;
Ускорения подготовки проектов управленческих решений путем автоматизированного формирования необходимых документов, в том числе графических;
Снижения частоты ошибок при приеме и обработке информации.
АСОУПО обеспечивает информационную поддержку при:
· приеме и обработке заявок о пожарах, включая формирование приказов на привлечение сил и средств на их ликвидацию;
· учете и контроле за состоянием и дислокацией пожарной и специальной аварийно-спасательной техники и вооружения;
· разработке регламентных документов службы, определении порядка привлечения сил и средств для тушения пожаров в населенных пунктах и на объектах;
· передислокации подразделений в зависимости от режимов функционирования;
· предварительном планировании боевых действий;
· управлении боевыми действиями на пожаре, осуществлении в определенном порядке учета изменения обстановки, применения сил и средств, а также регистрации необходимой информации;
· проведении других мероприятий, направленных на обеспечение установленного порядка несения службы и повышение эффективности боевых действий на пожаре.
В основу построения АСОУПО должны быть положены типовые решения, однако для каждого конкретного гарнизона пожарной охраны могут быть свои особенности. Одной из них является фактическая интенсивность вызовов, поступающих в сети связи гарнизона, которую количественно необходимо определить на этапе предпроектных изысканий. Именно интенсивность потока вызовов является основой для оптимизации пропускной способности отдельных подсистем АСОУПО и системы оперативной связи в целом.
Автоматизированная система связи и оперативного управления пожарной охраной может создаваться как автономная автоматизированная система управления силами и средствами гарнизона пожарной охраны или как часть комплексной автоматизированной системы управления пожарной охраной крупного административного центра. АСОУПО имеет три модификации, определяющие уровень автоматизации решения задач управления. Выбор модификации АСОУПО для конкретного гарнизона пожарной охраны осуществляется в соответствии с приказами МЧС России.
Организационно-функциональная структура АСОУПО определяется географическим положением объектов охраны, дислокацией подразделений пожарной охраны и выполняемыми ими функциями. АСОУПО включает в себя центр управления силами и средствами (ЦУС), пункты связи частей, службы взаимодействия, объекты защиты.
В общем виде структурная схема АСОУПО состоит из следующих взаимосвязанных составных частей (систем), представленных на рисунке 1.6:
· системы оперативно-диспетчерского управления (СОДУ);
· системы оперативно-диспетчерской связи;
· системы организационного и правового обеспечения (СОПО);
· информационно-управляющей вычислительной системы (ИВС).
Рисунок 1.6 – Структурная схема АСОУПО
Система оперативно-диспетчерского управления условно разделена на 2 подсистемы: вычислительную подсистему и подсистему телеобработки данных, предназначенные для решения оперативно-тактических задач управления силами и средствами пожаротушения.
СОДУ разделяется на центральную СОДУ (СОДУ-Ц), размещаемую на ЦУС гарнизона, и комплекс аппаратуры телемеханики и связи (КАТМиС), который находится в каждой пожарной части. В состав СОДУ-Ц должны входить комплекс технических средств (КТС), информационное обеспечение (ИО) и программное обеспечение (ПО). Программное обеспечение предназначено для решения функциональных задач и телеобработки.
В состав КАТМиС входят комплекс устройств связи (КУС) и комплекс телемеханики (КТ), органы управления которых должны выводиться на рабочее место диспетчера (РМД) пожарной части.
Система оперативно-диспетчерской связи состоит из двух подсистем: подсистемы оперативной диспетчерской телефонной связи (СОДТС) и подсистемы оперативно-диспетчерской радиосвязи (СОДРС), предназначенных для сбора и обмена информацией между подразделениями и службами пожарной охраны, оперативным составом и мобильными подразделениями, а также заявителями и экстренными службами города (милиция, водопроводная, энергетическая, газоаварийная и медицинская службы).
Функциональная схема АСОУПО представлена на рисунке 1.7. Сообщение о пожаре поступает в подсистему приема и автоматической регистрации (ПП) и (АРИ) и анализируется подсистемой анализа информации (ПАИ), которая с помощью имеющихся сведений в подсистеме информационно-справочного фонда (ИСФ) и типовых программ подсистемы расписаний (ППР) выдает соответствующие возникшей оперативной ситуации данные подсистеме управленческого решения (ПУР).
Рисунок 1.7 – Функциональная схема АСОУПО
Управленческое решение – это приказ на выезд соответствующим пожарным подразделениям, который передается автоматически подсистемой передачи приказов (ППП) по команде диспетчера пожарным частям. Исполнение приказа – выезд пожарных автомобилей – автоматически контролируется на диспетчерском пункте подсистемой контроля и исполнения приказов (ПКИП) при поступлении сигналов от датчиков, установленных в местах стоянок автомобилей в пожарных частях. При наличии подсистемы прогнозирования (ПП) развития пожара и выработки упреждающих решений приказы формируются с учетом выданных указанной подсистемой прогнозов.
Подсистема оптимизации маршрута (ПОМ) движения к месту пожара на основании полученного адреса объекта выдает оптимальный маршрут следования каждой пожарной части в целях сокращения времени прибытия на место пожара. А подсистема слежения маршрута (ПСМ) обеспечивает автоматическое слежение за движением пожарных автомобилей по городу с выдачей подтверждающего сигнала на диспетчерский пункт о времени прибытия каждой машины на место пожара. Подсистема отображения оперативной обстановки (ПООО) управляет электронным светопланом города.
Вся информация о наличии техники в пожарных частях гарнизона и ее убытии из пожарных депо отображается на световом табло с указанием текущего времени. С помощью подсистемы отображения наличия техники (ПОНТ) диспетчер в любое время имеет достоверные сведения о количестве техники в боевой готовности в пожарных частях.
Следует отметить, что в настоящее время еще не все подсистемы АСОУПО, представленные на рис. 1.7, разработаны в полном объеме. К ним относятся, в частности, подсистемы прогнозирования развития пожара, оптимизации маршрутов следования пожарной техники к месту пожара и определения местоположения пожарных автомобилей на маршрутах следования.
Список использованной литературы
1. Слюсар В. Цифровые антенные решетки: будущее радиолокации. - ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2001. - № 3. - С. 428-846.
2. Слюсар В. Схемотехника цифрового диаграммообразования. Модульные решения. - ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2002. - № 1. - С. 46-52.
ПРИМЕНЕНИЕ АСУ В СТРУКТУРЕ МЧС РОССИИ
С.Л. Панченко, старший преподаватель, к.т.н.
Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж
Создание автоматизированных систем управления (АСУ) является наиболее перспективным направлением совершенствования управления в структуре МЧС России.
Автоматизированные системы управления представляет собой совокупность технических средств автоматического сбора, переработки, хранения, вывода и отображения информации, а также устройств оптимизации управленческих решений.
Актуальным комплексом задач для подразделений, обеспечивающих пожарную безопасность объектов, является оперативное управление силами и средствами при выполнении боевых задач по ликвидации пожаров, а также других чрезвычайных ситуаций и их последствий.
При одновременном (или с незначительным смещением во времени) возникновении нескольких чрезвычайных ситуаций в населенном пункте, быстром усложнении оперативной обстановки диспетчер не в состоянии оперативно управлять силами и средствами гарнизона. Происходят потери времени на обоснованный выбор техники, имеющейся на вооружении гарнизона, установление связи с подразделениями, за которыми закреплена территория, где случился пожар или другая чрезвычайная ситуация, а также выдачу приказов и контроль их исполнения. Неоправданно теряется время на текущую ручную регистрацию основных управленческих решений, приказов по использованию сил и средств, текущему учету. В крупных населенных пунктах при сложной оперативной обстановке резко возрастает вероятность ошибки как диспетчера, так и руководителей, организующих тушение пожаров или ликвидацию ЧС. Это приводит к ощутимым последствиям в виде человеческих жертв и крупного материального ущерба. Таким образом, средства автоматизации управления необходимы в современной структуре МЧС.
Эффективность управления силами при тушении пожара и ликвидации других ЧС может быть повышена благодаря использованию автоматизированной системы оперативного управления пожарно-
спасательными формированиями (АСОУ ПСФ). Структура и техническая реализация данной системы определяется сложностью решаемых задач, а эффективность - степенью автоматизации решения этих задач .
АСОУ ПСФ представляет сбой человеко-машинную систему, технической основой которой являются средства автоматизации, информатизации и связи. Основное назначение АСОУ ПСФ - оптимизация процессов управления силами и средствами гарнизона за счет автоматизации решения управленческих задач. Задачи, которые решают с помощью АСУ, разделяют на три комплекса:
1. Оперативное управление силами и средствами.
2. Управление административно-хозяйственной деятельностью.
3. Управление профилактической работой.
Организационно-функциональная структура АСОУ ПСФ представлена на рисунке 1. Она состоит из следующих подсистем:
1. Автоматизированная система оперативного управления пожарной охраны (АСОУПО);
2. Автоматизированная система центрального оповещения населения (АСЦОН), включающая в себя общероссийскую систему информирования и оповещения населения (ОКСИОН) и комплексную систему экстренного оповещения населения (КСЭОН);
3. Система обеспечения вызова экстренных оперативных служб по единому номеру «112» («Система-112»).
АСОУПО - - АСЦОН / ч
Система-112
ОКСИОН КСЭОН
Рис. 1. Организационно-функциональная структура АСОУПО
АСОУПО предназначена для:
Приема заявок о пожарах, поступающих от заявителей;
Приема электрических сигналов от систем автоматической пожарной сигнализации, установленных на объектах;
Мобилизации сил и средств гарнизона ПО на ликвидацию пожара;
Обеспечение информацией пожарных подразделений, следующих к месту пожара;
Обеспечение информацией пожарных подразделений, работающих на месте пожара;
Передислокации пожарных подразделений;
Обеспечения оперативной связью между персоналом управления другими взаимодействующими службами.
Сбора, хранения, отображения и выдачи сведений о пожарах.
Цель деятельности информационных центров ОКСИОН -
повышение эффективности информирования и оповещения населения в зоне ответственности ОКСИОН при угрозе и возникновении ЧС. Технические средства ОКСИОН могут быть исполнены в виде стационарных пунктов уличного оповещения населения (ПУОН), пунктов информационного оповещения населения в зданиях (ПИОН), устройств бегущей строки (УБС), а также мобильных комплексов оповещения населения (МКИОН).
КСЭОН предназначена для своевременного и гарантированного оповещения населения в зонах экстренного оповещения с использованием современных информационно-коммутационных технологий и программно-технических комплексов тип и вид которых определяется в зависимости от характеристики (паспорта) зоны экстренного оповещения, присущих данной территории опасных природных и техногенных процессов, а также групп населения, которые могут находиться в данной зоне.
«Система-112» предназначена, для функционирования в непрерывном, круглосуточном режиме с постоянной готовностью к обеспечению приёма и обработки вызовов от населения и сообщений о происшествиях, возникающих на территории муниципальных образований.
Основная цель «Системы-112» - автоматизация всего комплекса необходимых действий экстренных служб при реагировании на вызов: получение и идентификация поступившего вызова (сообщения о происшествии), анализ ситуации, принятие решения и отправка необходимых сил и средств на место происшествия, координация действий и управление. При этом не последнее значение имеет и геоинформационная поддержка, позволяющая получать наглядную информацию о текущем местоположении всех сил и средств, не только задействованных при реагировании, но и находящихся в резерве.
Применение данных автоматизированных систем позволяет повысить оперативность реагирования на чрезвычайные ситуации, а также управлять силами и средствами при их ликвидации. При этом существенно снижается тяжесть последствий пожаров и других ЧС.
Список использованной литературы
1. Зыков В.И., Командиров А.В., Мосягин А.Б., Тетерин И.М., Чекмарёв Ю.В. Автоматизированные системы управления и связь - М.: Академия ГПС МЧС России, 2006.
2. Электронный ресурс http://sos112.ru/.
Курсовой проект
Разработка
системы связи и автоматизированной системы оперативного управления гарнизона
пожарной охраны
техническое средство связь оперативная
Введение
Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
Выбор и обоснование технических средств системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
1 Общие сведения об основных технических средствах связи гарнизона пожарной охраны
2 Расчет характеристик устойчивости системы оперативной связи
2.1 Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» и расчет ее пропускной способности
2.2 Расчет характеристик функционирования радиосети: оперативности и эффективности функционирования радиосвязи
2.2.3 Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи
2.3.1 Расчет ЭМС двух близко расположенных радиостанций
2.2.3.2 Расчет ЭМС трех радиосетей
Технико-экономическое обоснование внедрения автоматизированной системы связи и оперативного управления пожарной охраной (АССОУПО)
3.1 Назначение и основные функции АССОУПО
.2 Организационно-функциональная структура АССОУПО
3.3 Состав основных подсистем центра АССОУПО
4 Особенности организации центра АССОУПО
3.5 Методика расчета эффективности функционирования АССОУПО гарнизона пожарной охраны
6 Расчет приведенных затрат на построение и эксплуатацию АССОУПО
Обозначения и сокращения
Заключение
Литература
Введение
Эффективность борьбы с пожарами зависит от надежно организованной системы связи. Связь в пожарной охране служит для приема сообщений о пожарах; управления подразделениями в пути следования и при работе на пожаре; вызова специальных служб, взаимодействующих с пожарной охраной.
Назначение системы оперативной связи в пожарной охране: призвана
обеспечивать своевременное получение первичной информации о возникновении
пожара, управление оперативными действиями пожарных подразделений при тушении
пожара, а также решение других задач противопожарной защиты. Организация оптимальной
системы связи должна обеспечить взаимный обмен оперативной информацией между
всеми подразделениями гарнизона пожарной охраны при высоком качестве и
надежности связи.
1. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик системы
оперативной связи гарнизона пожарной охраны
1 Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона
пожарной охраны
Структурная схема системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны представляет собой упорядоченную совокупность различных видов проводной и радиосвязи, которая предназначена для обеспечения управления силами и средствами тушения пожаров и организации обмена оперативно-служебной информацией между подразделениями гарнизона пожарной охраны, абонентами города и взаимодействующими экстренными спасательными службами МЧС России.
Система оперативной связи является основным средством, обеспечивающим обмен информацией в гарнизоне пожарной охраны. От оперативности и надежности ее функционирования напрямую зависят размер материального ущерба от пожаров и количество человеческих жертв. При задержке прибытия подразделений пожарной охраны к месту пожара из-за неудовлетворительной работы системы оперативной связи резко возрастают размеры социальных и экономических последствий от пожара, затраты на его ликвидацию.
В соответствии с действующим российским законодательством система оперативной связи в гарнизонах пожарной охраны строится на основе разветвленной сети электрической связи, состоящей из стационарных и подвижных узлов (пунктов) связи, и включающих в свой состав необходимые технические средства и каналы связи. Для технической реализации системы оперативной связи гарнизона ГПС могут применяться также сети электросвязи общего пользования, ведомственные и другие сети проводной и беспроводной электросвязи, развернутые на территории гарнизона независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.
Радиосвязь гарнизона включает радиосети и радионаправления, совокупность которых образует общую сеть радиосвязи. Радиосеть образуется при работе на одной частоте трех и более радиостанций с общими радиоданными. Радионаправление образуется при работе на одной частоте с общими радиоданными только двух радиостанций. В каждом радионаправлении и в каждой радиосети одна из радиостанций является главной и определяется приказом начальника УГПС (рис.1.3) . Узлы связи гарнизона пожарной охраны организуются на базе:
· центра управления силами гарнизона (ЦУС);
· пунктов связи отрядов (ПСО) ГПС;
· пунктов связей частей (ПСЧ);
· подвижных узлов связи (ПУС).
Однако этот способ связи не является оптимальным для передачи оперативной информации в подразделениях пожарной охраны, поскольку ему присущи следующие недостатки:
· значительные непроизводительные затраты времени на установление соединения с помощью номеронабирателя;
· наличие несостоявшихся соединений из-за занятости абонентов или приборов коллективного пользования (например, групповых или линейных соединителей);
· невозможность организации связи группой абонентов и проведение групповых переговоров в симплексном или дуплексном режимах;
· обезличивание входящего вызова на телефонный аппарат без наличия специальных приставок автоматического определения номера абонента.
Связь в гарнизоне пожарной охраны должна обеспечивать:
· быстрый и точный прием извещений о пожарах, авариях, стихийных бедствиях;
· своевременный вызов необходимых сил и средств для ликвидации пожаров, последствий аварий, стихийных бедствий;
· управление подразделениями, выехавшими на пожар и работающими на пожаре;
· информирование соответствующих должностных лиц гарнизона об организации, ходе тушения и ликвидации пожаров, последствий аварий;
· обмен информацией между подразделениями гарнизона пожарной охраны и специальными взаимодействующими аварийными службами.
В соответствии с российским законодательством и нормативными документами ГПС МЧС России в гарнизоне пожарной охраны требуется организовать 4 основных вида связи:
1) связь извещения;
) оперативно-диспетчерская связь;
) связь на пожаре;
) административно-управленческая связь.
Вывод: Для организации основных видов связи необходимо предусмотреть
соответствующие каналы связи с абонентами (объектами).
2. Выбор и обоснование технических средств системы оперативной связи
гарнизона пожарной охраны
2.1 Общие сведения об основных технических средствах связи 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:
· техника связи: радиостанции, радиопередатчики, ретрансляторы, радиорелейные станции, телеграфная, фототелеграфная, факсимильная, телефонная, телевизионная аппаратура, аппаратура телеуправления, телесигнализации, дистанционного управления, звукозаписи и громкоговорящей связи, оповещения, а также другое оборудование, 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) ЦУС, ПСО, ПСЧ и руководству подразделений ГПС была обеспечена безотказная возможность быстрого вхождения в связь с абонентами подразделений и наоборот. Средства связи, предназначенные для организации административно-хозяйственной связи, такими возможностями не обладают. Сети оперативной связи ГПС МЧС России строятся на основе проводных, волоконно-оптических, радио и спутниковых каналов связи, ведомственных и локальных информационных сетей.
Коммутаторы, пульты и станции оперативной телефонной связи
Для обеспечения преемственности по отношению к существующим аналоговым системам оперативной связи и центрам автоматизированной системы связи и оперативного управления пожарной охраной в качестве станций оперативно-диспетчерской связи в подразделениях ГПС рекомендовано применять технические средства связи с элементами современных цифровых сетей связи и электронной коммутации каналов.
Электронная коммутационная аппаратура должна обеспечивать:
· прием и обработку информации, поступающей по линиям «01», по прямым соединительным линиям экстренных служб; соединительным линиям ГТС общего пользования;
· установление соединений оператора пульта оперативной связи (ПОС) и собственных абонентов между собой;
· соединение с операторами станций оперативной связи МЧС в автоматическом и полуавтоматическом режимах.
Пульт оперативной связи - ПОС диспетчера гарнизона предназначен для обеспечения управления установлением требуемых соединений при организации автоматической и полуавтоматической связи между диспетчером гарнизона и абонентами, приема и передачи речевой информации, сигналов управления и взаимодействия, а также отображения необходимой информации и выдачи звуковой и световой сигнализации.
· аппаратуры управления и контроля абонентских линий.
Все оборудование должно взаимодействовать между собой, а также сопрягаться с сетями оперативной связи гарнизона пожарной охраны в едином номерном поле.
Основные технические средства связи в гарнизоне пожарной охраны
Обозначение Технические средства связи и управления комплект связи внешний ведомственной сети связи комплект связи внешних абонентских линий городской
телефонной сети комплект связи внешний линий ЦУС «01» комплект связи внешнего узла связи комплект связи внешней однотипной станции по соединительным
линиям комплект связи внешнего канала тональной частоты (ТЧ) комплект внутренних абонентов комплект местной батареи (ТА-57) Электронная АТС - оконечная станция электронная коммутационная аппаратура ПОС и СОС - пульт и станция оперативной связи (коммутатор
оперативной связи) прямая телефонная связь телефонная связь по линиям полной значности ГТС телефонная связь по линиям специальной связи (укороченной
значности) «01» магистральный канал связи ГТС магистральный канал МТС канал связи с реализацией тонового набора телефонный аппарат без
номеронабирателя (ТАБН) телефонный аппарат (ТА) с
номеронабирателем (ТАНН) Дополнительная аппаратура системы оперативно-диспетчерской связи ЦУС В качестве дополнительной аппаратуры системы оперативно-диспетчерской
связи (СОДС) на стационарных узлах связи ГПС возможна установка: · аппаратуры факсимильной связи, предназначенной для приема и передачи по
проводным или беспроводным каналам связи данных, представленных в виде
буквенно-цифровых и графических изображений; · аппаратуры телеграфной связи; · аппаратуры распорядительно-поисковой связи, предназначенной
для передачи информации оперативного характера и сигналов тревоги с приемом
непосредственно на акустические средства стационарного узла связи (местное
оповещение), а в ряде случаев, с возможностью передачи этой информации по
проводным линиям связи ГТС на узлы связи специальных служб города (объекта); · аппаратуры систем персонального радиовызова, например,
пейджинговой, сотовой и спутниковой радиотелефонной связи.
Перечень технических средств, устанавливаемых на автомобилях связи и
освещения Находящийся на вооружении гарнизона пожарной охраны автомобиль связи и
освещения (АСО) предназначен для доставки к месту пожара технических средств,
обеспечивающих освещение места пожара и боевых участков, связь между штабом
пожаротушения, ЦУС (ЦПР) и экстренными службами города (службами
взаимодействия). Для энергоснабжения технических средств на автомобиле имеется
электросиловая установка. В настоящее время используются два типа АСО, основные
характеристики которых приведены в табл. 2.3. Автомобиль связи и освещения позволяют обеспечить освещение до 3-х боевых
участков и организовать радиосвязь по двум радионаправлениям: - с боевыми
участками и с ЦУС гарнизона. Коммутатор оперативной связи, помимо прямой телефонной связи с боевыми
участками, при подключении к ГТС позволяет организовать телефонную связь с
абонентами города.
Производство средств радиосвязи постоянно совершенствуется. Использование
новых технологий, производства средств связи, внедрение цифровых способов
управления и обработки сигналов позволило создать широкий спектр средств связи
для радиостанций. Также радиостанции гарнизона делятся на: стационарные,
возимые и носимые. Стационарный узел связи представляет собой комплекс средств связи, линий
и каналов связи, объединенных в определенном порядке и предназначенных для
обеспечения управления повседневной деятельностью подразделений ГПС и решения
других задач. В качестве стационарной радиостанции выбираем "Альтавия-101". Профессиональные стационарные радиостанции «Альтавия» являются
универсальными 100-канальными приемопередатчиками и предназначены для
организации аналоговой радиосвязи в диапазонах частот 146-174 МГц
(«Альтавия-101М») и 403-470 МГц («Альтавия-101Д»). Полностью совместимы с
существующим парком аналоговых радиостанций с частотной модуляцией. Отличительные особенности · Полная совместимость с существующим парком радиостанций · Возможность маскирования речевых сообщений · Работа в режимах одно- и двухчастотного симплекса · Программирование радиостанции с помощью персонального
компьютера · Таймер ограничения времени работы на передачу · Кодер/декодер CTCSS, DCS · Генератор вызывных тональных частот · Поддержка нескольких режимов сканирования · Дистанционное управление режимами работы · Программируемые функциональные кнопки · Индикация номера канала
Основные тактико-технические характеристики Альтавия-101М(Д) Выходная мощность, Вт Уровень побочных излучений, дБ Шаг сетки частот, кГц Чувствительность, мкВ Избирательность по соседнему каналу не менее, дБ Интермодуляционная избирательность не менее, дБ Избирательность по побочным каналам не менее, дБ Количество каналов Напряжение питания, В Диапазон рабочих температур, °С от -40 до +55 Размеры, мм Масса, кг Подвижной узел связи предназначен для организации оперативного управления
подразделениями ГПС при тушении пожаров и проведении связанных с ними
первоочередных аварийно-спасательных работ, обеспечения информационной
поддержки руководителя тушения пожара и взаимодействия с вышестоящими органами
управления ГПС Возимыми радиостанциями оборудуются все единицы основной и специальной
техники (пожарные и специальные автомобили) в соответствии с табельной положенностью.(Motorola GM-140, Motorola GM-340, Motorola GM-360, Motorola GM-660, Motorola GM-1280, Гранит-В, Гранит 2Р-24, Гранит Р-25.01) Радиостанция Motorola GM-1280 из серии "Многофункциональная"
представляет в распоряжение пользователя широкий выбор функциональных
возможностей. Четырехстрочный цифровой дисплей с удобной системой меню
позволяет оперативно изменять параметры радиостанции, а также отображать
идентификаторы вызывающих корреспондентов. Для наиболее часто используемых
функций радиостанция имеет программируемые функциональные клавиши и
светодиодные статусные индикаторы. Большая канальная емкость и наличие богатых
возможностей селективного вызова позволяет использовать радиостанцию в весьма
сложных системах связи. · Рабочий диапазон частот: o VHF: 136-174 МГц, o UHF: 403-470 MГц · Мощность передатчика 25-45 Вт · Сертифицирована на соответствие MIL-STD 810 C/D/E и IP54 · Поддержание систем сигнализации: CTCSS и 5-тоновый селективный
сигналинг (Select-V) · Экстренная сигнализация · "Одинокий" работник · Внешний сигнал оповещения · 4-строчный цифровой дисплей · Пиктограммы меню · Адерсная книга · Статусные сообщения · Сигналы DTMF · Режим мегафона · Канал памяти - программирование кнопок для быстрого доступа к
выбранному каналу · Отключение автомагнитолы при приеме или передаче вызова · возможность передачи данных · Режим сканирования · Технология сжатия речи X-Pand и система шумопонижения · переадресация вызова · Возможность установки дополнительных плат Модель GM-1280V GM-1280U Количество каналов 255 Шаг канальной сетки 12.5/20/25 кГц Напряжение питания 13,2 В Температура окружающей среды -30 С..+60 С Стабильность частоты +2.5*10 -6 Габариты 72х185х189 мм Приемник Чувствительность: EIA 12 дБ SINAD 0,22-0,30 мкВ Интермодуляционная избирательность >65 дБ Подавление побочных и зеркального канала >65 дБ Выходная мощность НЧ 3-13 Вт на нагрузке 4 Ом,
нелинейные искажения <10% Передатчик Выходная мощность от 25 до 45 Вт Модуляция 16K0F3E (8K50F3E для
12,5 кГц версии) Максимальная девиация +5 кГц (+2,5 кГц для 12,5 кГц
версии)
Носимыми радиостанциями оснащается каждое должностное лицо на месте
пожара.(Motorola GP-140, Motorola GP-300, Motorola GP-320, Motorola GP-360; Motorola GP-1200; Гранит-П, Гранит 2Р-44, Гранит Р-43 и др.) Носимая радиостанция motorola-gp1200 предназначена для работы в
транкинговых системах связи стандарта MPT-1327 и удовлетворяет всем его
требованиям, включая поддержку протокола передачи данных MAP-27. УКВ
радиостанция motorola gp-1200 может работать и в обычных конвенциональных
системах. Носимая рация motorola gp-1200 обладает исключительными характеристиками
надежности. Носимая VHF/UHF радиостанция Возможность исполнения с ЖК-дисплеем и
DTMF-клавиатурой Соответствует требованиям международного стандарта
MIL-STD 810 по ударопрочности и стойкости к внешним воздействиям Работа в полном частотном диапазоне и минуя
ретранслятор Предупреждение о вызове, поступившем в отсутствие
оператора Память на 40 намеров, повторный набор номера,
приоритетный вызов Програмируемая мощность каналов
Характеристики радиостанции motorola 1200 LPD
2 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 .
2.2.1 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
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
Сравнивая
полученное значение и требуемое значение вероятности потери вызова , приходим к выводу, что условие не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи
до . При этом вероятность того, что две линии связи будут
свободны: Сравнивая
опять полученное значение и требуемое значение вероятности потери вызова , приходим к выводу, что условие не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи
до . При этом вероятность того, что три линии связи будут
свободны,
Вероятность
отказа при этом определяется как
Сравнивая
полученное значение и требуемое значение ,
приходим к выводу, что условие 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 0,5396 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 - 99,95 % 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 в выз/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 4 линий связи «01» и два диспетчера.
2.2.2 Расчет характеристик функционирования радиосети: оперативности и эффективности функционирования радиосвязи число
радиостанций в радиосети ; время
переговора в радиосети мин; непроизводительные
затраты времени мин. Оперативность
радиосвязи при этом определяется как
Эффективность
функционирования 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 приемно-передающих антенн; · закономерности распространения радиоволн ОВЧ диапазона в
условиях пересеченной местности и городской застройки; · видов модуляции; · рельефа местности и др. Вариант организации радиосетей гарнизона пожарной охраны на частотах F1-F3 представлен на рисунке.
В
случае отличия рельефа местности от среднепересеченного необходимо ввести
дополнительный коэффициент ослабления сигнала . 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 20 дБ (10 мкВ/м). Таким
образом, 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; Поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 1,2 дБ при использовании
радиостанции типа Motorola GP1200, имеющих мощность излучения передатчика 16
Вт.
По
полученной величине напряженности поля полезного сигнала на входе приемника и заданному удалению пожарной части от ЦУС с помощью графиков определяется произведение высот
подъема антенн м 2 . 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.
2.3
Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи Вследствие
высоких уровней помех при организации связи на месте пожара отличен подход и к
определению минимального значения защищаемой напряженности поля. В этом случае
задаются минимально необходимым уровнем полезного сигнала (дБ - уровень реализуемой чувствительности) на входе
приемника, при котором соотношение сигнал/помеха на выходе его низкочастотного
тракта будет не хуже 12 дБ, т.е. качество радиосвязи будет удовлетворительным
(класс III). Учитывая,
что в большинстве случаев для организации радиосвязи в гарнизоне пожарной
охраны требуется, как правило, шесть частотных каналов, в основу расчета сетки
рабочих частот оперативной радиосвязи ГПС положено шесть интермодуляционно
совместимых каналов. Номера рабочих частот подбираются таким образом, что
позволяет разбить всю выделенную полосу частот на группы из шести
интермодуляционно совместимых каналов. В этом случае территориальный разнос
между радиостанциями, работа которых будет организована на интермодуляционно
совместимых частотах, должен рассчитывается из условия исключения блокирования
полезного сигнала мешающим, что, в свою очередь, определяется параметром
двухсигнальной избирательности приемника. На
основании анализа результатов экспериментальных исследований ЭМС радиосредств и
полученных статистических данных было установлено, что функциональная
зависимость допустимого уровня мешающего сигнала на входе приемника от частотного разноса с достаточной для практических
расчетов точностью описывается следующим эмпирическим выражением:
= где
Уровень полезного сигнала на входе приемника, который принимается равным = Если
уровень полезного сигнала при этом будет не ниже 10 мкВ (20 дБ), то в
соответствии с приведенной выше эмпирической формулой допустимый уровень
мешающего сигнала может достигать величины 143 дБ (73+50+20=143 дБ). Такая
величина допустимого уровня позволит в большинстве случаев обеспечить работу
без мешающих влияний двух соседних радиостанций, расположенных в пределах
одного служебного здания ЦУС, но работающих в разных сетях связи, и осуществить
установку двух стационарных антенн в непосредственной близости друг от друга на
крыше здания. Таким
образом, пользуясь полученной эмпирической формулой, можно провести оценку ЭМС
радиосредств и определить оптимальные частотные и территориальные разносы
радиостанций, работающих в соседних радиосетях.
2.2.3.1 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. Задано:
Коэффициент погонного затухания антенно-фидерного тракта передатчика и
приемника стационарных радиостанций; длина
антенно-фидерного трактов передатчика и приемника соответственно и ; коэффициент
усиления передающей и приемной антенн расстояние
между 2 стационарными антеннами, установленными в пределах крыши служебного
здания, r=6м. Требуется
выбрать номиналы рабочих частот двух стационарных радиостанций, размещенных в
одном служебном здании ЦУС.
Решение
Допустимый уровень мешающего сигнала от близко расположенного передатчика
определяется по формуле:
А =148-0,15·6+1,5-0,15·6+1,5-37=112,2.
Частотный разнос рабочих каналов радиостанций определяется по формуле:
На заключительном этапе расчета проводиться выбор номиналов рабочих частот. Если
одна стационарная станция работает на частоте 2.3.2
Расчет ЭМС трех радиосетей В
случае расчета допустимого уровня мешающего влияния передатчиков двух соседних
радиостанций на приемник третьей необходимо рассматривать интермодуляционные
помехи третьего порядка. Результаты экспериментальных исследований частотной
зависимости параметра трехсигнальной избирательности приемных устройств
радиостанций типов «Виола» и «Сапфир» показали, что оценка взаимных мешающих
влияний между тремя радиосетями, организуемыми на интермодуляционно
несовместимых частотах проводится исходя из величины трехсигнальной
избирательности приемника, равной 70 дБ. Уровень мешающего сигнала на входе
приемного устройства радиостанции при этом вычисляется по формуле
дБ
- параметр трехсигнальной избирательности приемника (допустимый уровень
мешающего сигнала); В И
- поправка, учитывающая допустимый процент времени (на уровне 10 %)
проявления помех по совмещенному частотному каналу, принимается равной В И =-5
дБ.
2.4
Разработка схемы организации связи на пожаре Связь
на пожаре предназначена для управления силами и средствами, обеспечения их
взаимодействия и обмена информацией. Связь на пожаре организуется для четкого
управления пожарными подразделениями на месте пожара, обеспечения их
взаимодействия и своевременной передачи информации с места пожара на ЦУС или
ПЧ. На
месте пожара должны быть организованы следующие виды связи: · связь управления - между руководителем тушения пожара (РТП), штабом
пожаротушения (НШ), начальником тыла (НТ), боевыми участками (БУ) 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 боевых участков и
подразделениями, работающими на пожаре, при помощи радиостанций, полевых
телефонных аппаратов и сигнально-переговорных устройств; · связь информации - между оперативным штабом пожаротушения
(РТП) и ЦУС с использованием телефонных аппаратов городской телефонной сети или
с помощью радиостанции, установленной на автомобиле связи и освещения. Для организации проводной связи используется коммутатор оперативной связи
(КОС), обеспечивающий подключение полевых телефонных аппаратов РТП и
начальников боевых участков. Для организации телефонной связи РТП с диспетчером
ЦУС в КОС предусмотрена возможность подключения к телефонной сети города через
районную АТС.
Схема организации и размещения средств радио и проводной связи на пожаре
Для осуществления громкоговорящего оповещения на месте пожара
используется усилитель мощности (УМ), к которому подключаются громкоговорители
по числу боевых участков. При этом РТП с помощью выносного микрофона (М) имеет
возможность передачи циркулярной информации на все боевые участки.
Вывод: В данной главе производился 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. По данным расчета было получено, что для оптимальной работы оперативной
связи гарнизона необходимо иметь 4 линий связи «01» и 2 диспетчеров, что
обеспечит необходимую пропускную способность сети специальной связи. При
определении высот подъема антенн стационарных радиостанций ЦУС и ПЧ расчетным
методом определили произведение высот подъема антенн . Из полученного произведения высот выбирали
необходимые высоты стационарных антенн ЦУС и
удаленной пожарной части . В качестве возимых радиостанций выбираем " Motorola GM-1280 " и
в качестве стационарных радиостанций выбираем "Альтавия-101" Использовать будем радиостанцию типа “Motorola GP1200”.
В условиях осложнения и быстрого изменения оперативной обстановки на
объектах противопожарной защиты в каналах оперативно-диспетчерского управления
гарнизона резко возрастает информационный поток вызовов-сообщений, что ведет к
увеличению суммарной нагрузки на диспетчерский состав дежурной смены ЦУС и
ощутимым издержкам во времени обслуживания поступающих сообщений о пожарах. Издержки возникают за счет потерь времени диспетчером гарнизона на
обоснованный выбор имеющихся в наличии гарнизона сил и средств с учетом их
состояния, на установление связи, выдачу приказов и контроль их исполнения, на
текущую регистрацию (в основном ручную) всех видов поступающей на ЦУС
информации. Увеличение суммарной нагрузки на диспетчерский состав в
экстремальных условиях, быстрое осложнение оперативной обстановки приводит к
резкому возрастанию ошибок как диспетчерского состава ЦУС, так и руководителя
тушения пожара - РТП на месте пожара. Основным назначением АССОУПО является повышение уровня пожарной
безопасности, уменьшения материального ущерба и гибели людей от пожаров,
уменьшение количества ошибок в действиях диспетчерского состава и служб
пожаротушения, повышение эффективности организационной и хозяйственной
деятельности гарнизона, эффективное использование средств связи, пожарной
техники и личного состава в гарнизонах пожарной охраны. Основные функции АССОУПО. Функционирование АССОУПО основано на
взаимодействии основных ее подсистем и структурных подразделений в процессе
решения функциональных задач. В соответствии с основными задачами АССОУПО выполняет
следующие функции: · обеспечивает круглосуточное оперативно-диспетчерское управление в
гарнизоне пожарной охраны, в том числе во время отказа отдельных подсистем и
элементов; · осуществляет сбор, переработку и анализ информации,
поступающей по каналам диспетчерского управления на ЦУС и узлы связи гарнизона
(сигналов, сообщений, информационных данных, документов и т.п.) о состоянии
объекта управления и оперативной обстановке на защищаемой территории; · обеспечивает выработку управляющих воздействий (приказов,
программ, планов и т.д.) · осуществляет передачу управляющих воздействий (сигналов,
приказов, путевок на выезд, документов и т.п.) на исполнение и контроль; · осуществляет реализацию и контроль выполнения управляющих
воздействий; · осуществляет профилактический осмотр и ремонт вычислительной
техники и периферийного оборудования АССОУПО на основе планов-графиков; · проводит анализ работы компонентов системы и
технико-экономических показателей АССОУПО; · составляет и представляет в срок установленную отчетность по
вопросам деятельности центра АССОУПО и использования вычислительной техники в
соответствии с действующими нормативными документами; · осуществляет контроль по обеспечению работоспособности
комплекса технических средств АССОУПО и его правильной эксплуатации.
Автоматизированная система связи и оперативного управления пожарной
охраной может создаваться как автономная автоматизированная система управления
силами и средствами гарнизона пожарной охраны или как часть комплексной
автоматизированной системы управления пожарной охраной крупного
административного центра. АССОУПО имеет три модификации, определяющие уровень
автоматизации решения задач управления. Выбор модификации АССОУПО для
конкретного гарнизона пожарной охраны осуществляется в соответствии с приказами
МВД России и МЧС России. Организационно-функциональная структура АССОУПО определяется
географическим расположением объектов охраны, дислокацией подразделений
пожарной охраны и выполняемыми ими функциями. АССОУПО включает в себя центр
управления силами (ЦУС) Государственной противопожарной службы - УГПС (ОГПС),
пункты связи пожарных частей, службы взаимодействия, объекты защиты. В общем виде состоит из следующих взаимосвязанных составных частей
(систем), представленных на рис.3.1: · система оперативно-диспетчерского управления (СОДУ); · система оперативно-диспетчерской связи (СОДС); · система организационного и правового обеспечения (СОПО); · информационно-управляющая вычислительная система (ИВС). СОДУ разделяется на центральную СОДУ (СОДУ-Ц), размещаемую на ЦУС
гарнизона, и комплекс аппаратуры телемеханики и связи (КАТМиС), который
размещается в каждой пожарной части. В состав КАТМиС входят комплекс устройств связи (КУС) и комплекс
телемеханики (КТ), органы, управления которых должны выводиться на рабочее
место диспетчера (РМД) пожарной части. Система оперативно-диспетчерской связи состоит из двух подсистем:
подсистемы оперативной диспетчерской телефонной связи (СОДТС) и подсистемы
оперативно-диспетчерской радиосвязи (СОДРС), предназначенных для сбора и обмена
информацией между подразделениями и службами пожарной охраны, оперативным
составом и мобильными подразделениями, а также заявителями и экстренными
службами города (милиция, водопроводная, энергетическая, газоаварийная и
медицинская службы). Система организационного и правового обеспечения (СОПО) включает в себя
нормативно-правовую и организационно-техническую подсистемы (документацию),
устанавливающую и закрепляющую порядок создания, цели, задачи, структуру,
функции и правовой статус подразделений АССОУПО, и предназначенную для
обеспечения эффективного функционирования системы. Организационно-функциональная структура АССОУПО определяется
географическим расположением объектов охраны, дислокацией подразделений
пожарной охраны и выполняемыми ими функциями. Организационно-функциональная
структура АССОУПО включает в себя центр АССОУПО, стационарные и подвижные УС
гарнизона, службы взаимодействия, объекты защиты. Структура АССОУПО не должна
нарушать структуру системы оперативно-диспетчерской связи гарнизона,
организованную по принципу централизованного управления. Конкретные технические и организационные решения по созданию СОДС, СОДУ,
СОПО и ИВС устанавливаются в проектной документации на АССОУПО.
3.3 Состав основных подсистем центра АССОУПО
В основу построения АССОУПО в гарнизоне должны быть положены типовые
решения, однако для каждого конкретного гарнизона пожарной охраны могут быть
свои особенности. На этапе проектных изысканий следует детально
проанализировать существующую СОДС гарнизона, исследовать ее характеристики,
определить степень ее пригодности для функционирования АССОУПО. Кроме того,
необходимо провести детальное технико-экономическое обоснование
целесообразности автоматизации функций той или иной подсистемы АССОУПО. В состав структуры АССОУПО входит совокупность взаимосвязанных
технических подсистем.
4 Особенности организации центра АССОУПО
Для обеспечения функционирования АССОУПО в гарнизоне пожарной охраны
создается центр АССОУПО и ПСЧ ПЧ или ПСО. В процессе выполнения своих функций
центр АССОУПО взаимодействует с УГПС, ОГПС, дежурной службой пожаротушения, а
также службами жизнеобеспечения. Центр АССОУПО обеспечивает, круглосуточную,
непрерывную оперативно-диспетчерскую службу в гарнизоне пожарной охраны. Функционирование центра АССОУПО осуществляется под руководством
начальника центра, дежурной части и технической части под руководством
заместителя начальника центра АССОУПО. Функционирование центра и работа его
персонала осуществляется на основе положения о центре АССОУПО, должностных и
технологических инструкций, которые разрабатываются УГПС на базе типовых
положений и инструкций, входящих в состав проектной документации АССОУПО.
3.5 Методика расчета эффективности функционирования АССОУПО гарнизона
пожарной охраны
Обобщенный показатель экономической эффективности функционирования
АССОУПО. В качестве обобщенного показателя эффективности функционирования
АССОУПО принято отношение оценки результата ее применения в реальных условиях
(Э) к приведенным затратам на построение и эксплуатацию системы (С общ): Экономический
эффект АССОУПО. Оценкой результата применения АССОУПО является экономический
эффект Э, получаемый за счет предотвращенных с помощью АССОУПО убытков от
пожаров. Экономический эффект можно представить как разность между суммарными
потерями от пожаров при базовом варианте (т.е. до внедрения системы) и
суммарными потерями от пожаров при новом варианте, т.е. после внедрения
системы:
Руб. (3.2)
где:
- среднее число крупных пожаров за исследуемый
промежуток времени; и , руб. -
средние значения материальных убытков, образующихся до начала тушения пожара,
соответственно до внедрения АССОУПО и после внедрения ее; и , руб. -
средние значения материальных убытков, образующихся в период тушения пожара, до
внедрения АССОУПО и после ее внедрения; и , руб. - средние значения косвенных материальных
убытков от пожаров, соответственно до внедрения АССОУПО и после ее внедрения. Стоимость
убытков , образующихся на конкретном этапе тушения пожара
зависит от условий возникновения и характера развития пожара, времени его
обнаружения, времени выработки управленческого решения диспетчером (выбора
состава техники и формирования приказа на выезд), транспортного времени, времени
разведки пожара и ввода достаточного количества сил и средств на всех
направлениях боевых действий, а также от удельной стоимости горючей нагрузки
(горючих материалов) на объекте пожара. В общем виде средний размер ущерба то
пожара до начала его тушения вычисляется по формуле:
Мин. -
время передачи приказа в пожарные части (согласно расписания выезда); Мин. -
время от момента выезда пожарных машин до начала тушения (транспортное время) с
учетом времени боевого развертывания подразделений. Применение
АССОУПО позволит сократить значения и за счет автоматизации приема и обработки заявки,
выработки управленческого решения и передачи приказов пожарным частям. Применение
АССОУПО сокращает материальный ущерб от пожара за счет того, что пожарное
подразделение прибывает на место пожара раньше и, следовательно, тушение
начинается при меньшем размере 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 АССОУПО
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 АССОУПО 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
дополнительной пожарной техники при возрастании номера какого-либо пожара.
Кроме того, при наличии АССОУПО сокращается время, затрачиваемое диспетчером на
управленческие операции, особенно в период сложившейся оперативной обстановки,
когда несколько раз требуется высылать дополнительные силы, средства и технику,
что, в конечном счете, приводит к снижению материального ущерба. В
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. Косвенный
ущерб составляют: · 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 др. 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 непосредственного ущерба от
пожаров. При проведении практических расчетов разница значений косвенного
материального ущерба без АССОУПО и с применением АССОУПО (предотвращенный ущерб
за счет применения АССОУПО) может быть установлена по среднестатистическим
данным для соответствующих классов объектов. Расчет величины косвенного ущерба
может быть проведен по методике, разработанной ФГУ ВНИИПО МЧС России.
6 Установка оборудования АССОУПО в ПЧ и ЦУС
В ЦУС устанавливаем в качестве основного и резервного сервера - Intel i7-920 4x 2.67
GHz, 12GB DDR3 Ram, 2
х 1,5 Тб HDD Принтер - Samsung
ML1640 Факс - Canon FAX-TT200 Мини АТС(включает пульт ПОС) - СОДС «Набат» Проекционный телевизор - PHILIPS 42PFL3604/60 Радиостанция - Радий-101 МЗУ(многоканальное записывающее устройство, для записи разговора с
абонентом) - CLON-ip2A Свитч - Switch 3com 3CFSU05 Микрофон - Иволга МТ-310 В ПЧ 1 устанавливаем следуещее оборудование: Персональный компьютер диспечера - Core 2 Duo E8400/ 4 Гб/ 640
Гб/ 1 Гб GeForce 9800GT/ DVDRW/ Win7 Premium Источник бесперебойного питания - UPS 500VA PowerCom Принтер - Samsung
ML1640 Радиостанция - Радий-101 Микрофон - Иволга МТ-310 ПГУ(переговорное громкоговорящее устройство) - Элект - 50-1 В остальные пожарные части устанавливаем оборудование как в ПЧ 1.
Приведенное оборудование показано в Приложении 1. В качестве УРВ и модема мы
будем использовать уже имеющие в гарнизоне УРВ «SIP IP-УАТС MOSA 4600Plus» и
модем «Zyxel U-336 E».
7 Расчет приведенных затрат на построение и эксплуатацию АССОУПО
1.
Годовой фонд заработной платы производственных рабочих по облуживанию и
техническому содержанию - . Для обслуживания в гарнизоне имеется 2 штатные
должности инженеров-программистов ЦУС. Увеличение годового фонда заработной
платы для создания новой системы не требуется. Стоимость аппаратно-программного комплекса с учетом накладных расходов
представлена в табл. 3.1 и составляет 3238561
руб. Таблица
3.1 Спецификация оборудования для реализации предлагаемой схемы АССОУПО
Наименование оборудования Имеется шт. Требуется шт. Стоимость С, руб Сервер Intel i7-920 4x 2.67 GHz, 12GB DDR3 Ram, 2 х 1,5 Тб HDD ПЭВМ РМ диспетчеров ЦУС Core 2 Duo E8400/
4 Гб/ 640 Гб/ 1 Гб GeForce 9800GT/ DVDRW/ Win7
Premium ПЭВМ РМ диспетчеров ПСЧ и ПСО Core 2 Duo E8400/
4 Гб/ 640 Гб/ 1 Гб GeForce 9800GT/ DVDRW/ Win7
Premium 13х28600=371800 Источники бесперебойного питания «UPS 500VA PowerCom» Принтер «Samsung ML1640» Факс«Canon FAX-TT200» СОДС «Набат» с установкой Проекционный телевизор «PHILIPS 42PFL3604/60» Радиостанция «Радий-101» 41500х15=622500 МЗУ «CLON-ip2A» Switch 3com 3CFSU05 Микрофон «Иволга МТ-310» ПГУ Элект - 50-1 6600 х18=118800 Установка ПЭВМ и оборудования 10000 х15=15000 Прокладка проводов Установка ПГУ Накладные расходы от стоимости оборудования Стоимость запасных частей и материалов (ЗИП) рассчитывается по формуле:
Исходя из результатов расчетов, можно сделать вывод, что
автоматизированную систему в данном виде целесообразно внедрять в подразделения
пожарной охраны гарнизона, т. к. затраты на содержание и обслуживание не
значительны, за счет применения АССОУПО мы можем достигнуть автоматизации в
подразделениях пожарной охраны.
Выполнив курсовой проект по дисциплине «Автоматизированные
системы управления и связь» были получены теоретические знания и практические
навыки в области автоматизированных систем оперативного управления силами и
средствами пожарной охраны, а также систем оперативно-диспетчерской связи в
гарнизонах пожарной охраны. Особое внимание было уделено вопросам организации и
технической реализации автоматизированных систем связи и оперативного
управления пожарной охраной (АССОУПО). Также самостоятельно разрабатывались
структурные схемы автоматизированных систем связи и оперативного управления
силами и средствами в гарнизонах пожарной охраны, выбор технических средств для
реализации этих систем и организации ремонта и эксплуатации средств радиосвязи
пожарной охраны. 1. Устав
службы пожарной охраны. // Приложение 1 к приказу МВД России от 05.07. 1995 г.
№257. - М.: 1996. - 55 с. 2. Словарь
основных терминов и определений. // Справочное приложение к Руководящему
документу «Основные положения развития Взаимоувязанной сети связи Российской
Федерации». 3. Федеральный
закон «О пожарной безопасности».- М.: РФ,1995. - 48 с. 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. Яхнис
Л.Н. Автоматизация оперативной связи. - М.: Связь, 1976. - 120 с. Корнышев
Ю.Н, Фань Г.Л. Теория распределения информации. - М.: Радио и связь, 1989. -
184 с. Лившиц
Б.С, Фидлин Я.В, Харкевич А.Д. Теория телефонных и телеграфных сообщений. - М.:
Связь, 1971. - 304 с. 8. . www.spbec.ru
. www.albatros.ru
. www.1c-astor.ru
Концепция развития
системы связи МЧС России на период до 2010 года. - М.: ВНИИ ГОЧС, 2001. - 52 с. .
Motorola GM
1280 255 - канальная VHF/UHF возимая радиостанция
Технические характеристики
,
- последовательность целых чисел.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
-
коэффициенты усиления антенн передатчика и приемника соответственно;
, дБ, (2.1)
- разнос частот между полезным и мешающим сигналами;
;
-
коэффициент согласования размерности.
;
,
а частотный разнос рабочих каналов составил 
, тогда
рабочая частота второй радиостанции (второй радиосети) будет равной .
3.
Технико-экономическое обоснование внедрения автоматизированной системы связи и
оперативного управления пожарной охраной (АССОУПО)
.1 Назначение и основные функции АССОУПО
3.2 Организационно-функциональная структура АССОУПО
Заключение
Литература
