Курсовая работа: Разработка системы связи автоматизированной системы оперативного управления гарнизона пожарной охраны

Вероятность состояний сети радиосвязи Р0 и Р1 рассчитываются по формулам:

Р0 = Р0 = (4)

y0= мин-зан.,

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

Из формул (3), (4) следует:

Q =

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

Е=(5)

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

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

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

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

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

1.3 Расчет и выбор высот установки антенн стационарных радиостанций

При определении высот подъема антенн стационарных радиостанций

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

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

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

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

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

Таблица 1.6 - Значения коэффициента ослабления в зависимости от рельефа местности

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

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

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

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

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

En=Eмин+Восл-Вм+-G1+-G2+ ,

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

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

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

Параметр рельефа местности определяется как м.

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

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

Определяем величину напряженности поля полезного сигнала

En=Eмин+Восл-Вм+-G1+-G2+ ,

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

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

1.4 Разработка структурной схемы системы проводной связи гарнизона ПО

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

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

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

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

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

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

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

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

Отличительными особенностями системы оперативной связи ГПС являются:

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

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

отличительные конструктивные качества и особые электрические параметры оконечных устройств;

возможность групповых соединений;

использование усилителей и громкоговорящих устройств передачи

приема информации;

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

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

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

использование звукозаписи, протоколирования, документирования

повторного воспроизведения.

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

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

Таблица 1.7 - Примерный перечень технических средств связи