Разработка системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
Введение
Задано:
гарнизон пожарной охраны имеет ЦУСС
и 
= 6 пожарных
частей;
максимальное удаление ПЧ от ЦУСС - d
= 28 км;
параметр рельефа местности - Dh = 120 м;
превышение допустимого уровня
мешающего сигнала - 
= 1 дБ;
длина фидерного тракта стационарных
антенн ЦУСС - 
=7 м и ПЧ - =5 м;
интенсивность входного потока
вызовов, поступивших в сеть спецсвязи по линиям «01» - 
= 0,22
выз/мин;
среднее время переговоров в сети
спецсвязи по линиям «01» - Тп = 1,1 мин;
вероятность потери вызова в сети
спецсвязи по линиям «01» - Рп = 0,001;
вероятность безотказной работы
основного канала связи - P1 = 0,93;
вероятность безотказной работы
резервного канала связи - Р2 = 0,93;
коэффициент готовности аппаратуры -
Кг = 0,94;
коэффициент занятости диспетчера - Кд
= 0,6;
максимальная нагрузка за смену на
одного диспетчера - У1макс= 12 ч-зан; (часо-занятости);
время занятости диспетчера
обработкой принятого вызова - То6с1= 1,45 мин.
Требуется:
1. Разработать структурную схему системы
оперативной связи гарнизона пожарной охраны.
2. Выбрать перечень технических средств
связи.
. Рассчитать характеристики устойчивости
системы оперативной связи; оптимизировать сеть спецсвязи по линиям 01 и
рассчитать характеристики ее пропускной способности; определить высоты подъема
антенн стационарных радиостанций, обеспечивающие заданную дальность радиосвязи.
Разработка структурной схемы системы
оперативной связи гарнизона пожарной охраны
Структурная схема системы оперативной связи
гарнизона ПО представляет собой упорядоченную совокупность различных видов
проводной и радиосвязи, которая предназначена для управления силами и
средствами тушения пожаров и должна обеспечивать обмен информацией
подразделений гарнизона между собой, а также с внешними абонентами города.
На рис. 1 приведена структурная схема системы
оперативной связи гарнизона пожарной охраны. Из схемы видно, что ЦУСС гарнизона
имеет разветвленную сеть линий и каналов связи, основные из которых
обеспечивают круглосуточную связь с пожарными частями (ПЧ), специальными
службами города (ССГ), административными органами (АО), особо важными объектами
(0В0).
Рисунок 1. Структурная схема системы оперативной
связи гарнизона пожарной охраны
Для повышения надежности (живучести) связи
используют несколько дублирующих друг друга линий связи. Линии связи ЦУСС и ПЧ
включают в себя некоммутируемые (прямые) телефонные линии связи, линии АТС
полной значности, специальную связь по линиям «01», радиосвязь, факсимильную и
телеграфную связь [2].
Связь ЦУСС с ССГ осуществляется по прямым
некоммутируемым линиям связи, по линиям АТС и по линиям спецсвязи 01 через узел
спецсвязи (УСС). Связь ЦУСС с особо важными объектами осуществляется по прямым
линиям связи, по линиям АТС и по высокочастотным (ВЧ) каналам. Высокочастотные
каналы, как правило, служат для передачи дискретных сигналов, в частности, от
датчиков контроля автотранспорта, находящегося в депо пожарных частей, а также
от аппаратуры автоматической пожарной сигнализации, установленной на охраняемых
объектах.
При наличии в городе совмещенной
охранно-пожарной сигнализации ЦУСС и ПЧ имеют связь по прямым линиям связи и по
линиям АТС с пунктами централизованной охраны (ПЦО). Сигналы, принятые на ПЦО
от совмещенных объектовых устройств тревожной сигнализации, передаются на ЦУСС
или в пожарную часть.
Связь на месте пожара при организации
оперативного штаба пожаротушения на базе автомобиля связи и освещения (АСО)
осуществляется с использованием средств радио- и проводной связи. Для
организации проводной связи используется коммутатор оперативной связи (КОС), к
которому подключены телефонные аппараты с тональным вызовом для руководителя
тушения пожара (РТП) и начальников боевых участков (НБУ). Для организации
телефонной связи РТП с диспетчером ЦУСС в коммутаторе предусмотрена возможность
подключения к телефонной сети города через районную АТС (РАТС).
Для осуществления громкоговорящего оповещения на
месте пожара используется усилитель мощности (УМ), к которому подключены
громкоговорители на каждый боевой участок. При этом РТП с помощью выносного
микрофона (М) имеет возможность передачи информации на все боевые участки.
Для организации радиосвязи руководителя тушения
пожара с диспетчером ЦУСС и дежурными караулами пожарных частей на автомобиле
связи и освещения установлена возимая радиостанция (РВ), а в пожарных частях и
на ЦУСС устанавливаются стационарные радиостанции. Радиосвязь РТП с
начальниками боевых участков осуществляется с помощью носимых радиостанций
(РН).
Выбор и обоснование перечня
технических средств для организации системы оперативной связи
Для организации системы оперативной связи
гарнизона пожарной охраны могут быть использованы технические средства
проводной и радиосвязи [3, 4].
Технические средства проводной связи
В состав технических средств проводной связи входят:
а) пульт оперативной связи типа ПОС-90;
б) станции оперативной связи типов СОС-30М,
СОС-60 и СПС-10/20 (пульты и станции оперативной связи предназначены для
организации оперативной телефонной и громкоговорящей связи);
в) телефонные аппараты ТА-68ЦБ (центральная
батарея) - для включения в абонентские линии станций оперативной связи; ТА-68
АТС - для включения в абонентские линии АТС любой системы; ТАН-70, ТАН-76.
ТАН-ННК и ТАН-У-74 служат для включения в абонентские линии АТС, причем ТАН-ННК
имеет кнопочный номеронабиратель, а ТАН-У-74 - встроенный усилитель звука;
г) аппараты телеграфной связи: телеграфный
аппарат рулонный трехрегистровый типа Т-63М; телеграфные аппараты типа РТА-70.
РТА-60, РТА-80, СТА-М67.
Технические средства диспетчерской
оперативной связи
Диспетчерская оперативная связь предназначена
для оперативного управления силами и средствами тушения пожаров и обеспечивает
оперативное установление избирательной и циркулярной связи между руководителем
или ответственным дежурным по подразделению (диспетчером) и исполнителями.
В диспетчерскую связь входят: центральный пульт,
групповые пульты, оконечные абонентские устройства, подключенные к групповым
пультам посредством абонентских линий.
Промышленностью выпускаются специальные
установки (коммутаторы) диспетчерской связи:
коммутаторы диспетчерские КД-60, КД-120;
установки оперативной телефонной связи типа
"Псков-1" и "Псков-27", "Кристалл-70" и
"Кристалл-110" и установка типа МИГ;
аппаратура командно-диспетчерской связи типа
"Радиус":
унифицированная аппаратура связи типа
"Лютик" и др.
Технические средства радиосвязи
В состав технических средств радиосвязи входят:
а) радиостанции стационарные: центральная
"Виола-Ц" и "Виола-АС";
б) радиостанции, возимые: автомобильная
"Виола-АА" и для установки на пожарном автомобиле
"Виола-АП";
в) радиостанции носимые: типов
"Сапфир", "Радий", "Транспорт РН-12".
Технические средства факсимильной
радиосвязи
Факсимильная связь предназначена для передачи и
приема документальных сообщений, представленных в виде буквенно-цифровых,
полутоновых и графических изображений. Связь осуществляется по проводным и
радиоканалам.
При использовании факсимильной аппаратуры для
осуществления связи по радиоканалу применяются радиостанции УКВ-диапазона,
которые устанавливаются на подвижных объектах. Факсимильная аппаратура состоит
из факсимильного передатчика "Формат-Д" и факсимильного приемника
"Фор-мат-ПА".
Факсимильная аппаратура типа "Иней",
состоящая из передающего факсимильного аппарата Ф4ДН и приемного факсимильного
аппарата Ф4ПН, предназначена для передачи и приема различных полутоновых
изображений.
Кроме того, промышленностью выпускается аппарат
факсимильной связи типа "Штрих-М", предназначенный для передачи и
приема различных изображений, документальных сообщений, графического и
текстового материалов по каналам проводной связи.
Технические средства распорядительно
- поисковой связи
Распорядительно-поисковая связь (РПС)
предназначена для передачи:
информации оперативного характера с приемом ее
непосредственно на акустические средства ЦУСС (местное оповещение), а также по
проводным линиям связи руководителям и спецслужбам города (общее оповещение);
распоряжений в пределах ЦУСС.
Распорядительно-поисковая связь состоит из
центрального усилителя мощностью от 100 до 1000 Вт, устройств коммутации,
линейных сооружений и громкоговорителей. РПС организуется по схеме
одностороннего действия.
Технические средства радиопоисковой
связи
Радиопоисковая связь предназначена для
организации поисковой связи работников ЦУСС пожарной охраны. Используемая при
этом система персонального радиовызова "Поиск-1" служит для передачи
условного сигнала абоненту, имеющему персональный приемник.
Аппаратура контрольной звукозаписи
Содержание информации, передаваемой по каналам
связи, регистрируется с помощью аппаратуры магнитной записи. Число
устанавливаемых магнитофонов зависит от количества предназначенных для контроля
каналов связи. К каждому магнитофону подводится центральная часовая сеть для
автоматической фиксации времени ведения переговоров.
В сетях оперативной связи пожарной охраны
используются следующие типы магнитофонов;
а) 10-канальный магнитофон типа П-500
отечественного производства;
б) выпускаемые предприятием БРГ (Венгрия)
4-, 8- и 16-канальные магнитофоны типов ШХР-204, ШХР-208 и ШХР-216 соответственно.
Примерный перечень технических средств,
необходимых для организации системы оперативной связи гарнизона ПО, приведен в
табл. 1.
|
Наименование
оборудования
|
Кол-во,
шт.
|
Примечание
|
|
Пульт
оперативной связи типа ПОС-90
|
1
|
Имеет
2 пульта управления, 90 линий прямых абонентов, 2 линии выделенных абонентов,
3 соединительные линии к спецслужбам
|
|
Станция
оперативной связи типа СОС-ЗОМ
|
7
|
Имеет
1 пульт и 30 прямых линий
|
|
Телефонный
аппарат типа ТАН-67
|
11
|
Настольного
типа
|
|
Телефонный
аппарат типа ТАН/ННК
|
5
|
Шест
кнопочный набиратель
|
|
8-канальный
магнитофон типа ШХР-208
|
1
|
Производства
БРГ (Венгрия)
|
|
Пульт
тревожной сигнализации и оповещения ПТСО-1О
|
7
|
Изготовитель
г. Санкт-Петербург
|
|
Телеграфный
аппарат типа РТА-8О
|
9
|
Производства
России
|
|
Радиостанция
стационарная типа ''Виола-АС"
|
8
|
Мощность
излучения передатчика Рпер = 10 Вт.
|
|
Радиостанция
возимая типа "Виола-АА"
|
20
|
Разнос
частот между соседними каналами 25 кГц
|
|
Сеть
распорядительно-поисковой связи. Центральный усилитель типа ТУ-6ОО
|
1
|
Мощность
усилителя от 100 до 1000 Вт. Один усилитель резервный ТУ-100
|
|
Громкоговоритель
|
15
|
Типа
25 ГРД-1У-5 - 5 шт. Типа 10 ГРД-1У-5 - 10 шт.
|
|
Аппаратура
факсимильной связи
|
2
|
Передатчик
типа "Формат-Д" Приемник типа "Формат ПА"
|
Расчет основных характеристик
системы оперативной связи. Расчет характеристик устойчивости системы
оперативной связи
Устойчивость системы связи, состоящей из n
каналов связи (например, из одного основного и нескольких резервных каналов),
характеризуется вероятностью ее безотказной работы
где Pi = ехр(-lпt)
- вероятность безотказной работы i-гo канала связи;
lп - интенсивность
повреждения канала связи;- время работы канала связи.
Устойчивость системы оперативной связи,
состоящей из двух каналов связи, оценивается по формуле
Таким образом, в результате
резервирования основного канала связи устойчивость структуры оперативной связи
в целом повышается на величину 
Оптимизация сети спецсвязи по линиям
01 и расчет характеристик ее пропускной способности
Оптимизация сети спецсвязи сводится к нахождению
такого числа линий связи 01 и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная
вероятность потери вызова Рп = 0,001 и необходимая пропускная
способность сети спецсвязи.
Последовательно увеличивая число
линий связи с 1 до n, находим такое число линий связи,
при котором выполняется условие 
.
мин-зан.
Необходимое число линий связи с
учётом аппаратурной надёжности
, т.е. принимаем 4
Время занятости диспетчера
обслуживанием одного вызова
мин. - 0,0425 ч.
По заданной интенсивности входного
потока вызовов 
выз/мин,
поступивших в сеть спецсвязи, и времени обслуживания одного вызова диспетчером 
ч. определим
полную нагрузку на всех диспетчеров за смену, т. е. за 12 ч.:
ч-зан.,
где 60 - количество минут в 1 ч
(при переводе 
в выз/ч).
Допустимая нагрузка на одного диспетчера за
смену с учётом коэффициента занятости диспетчера
ч-зан.
Определим необходимое число
диспетчеров
Округляя результат, определяем: один диспетчер.
Таким образом, по результатам оптимизации сети
спецсвязи определено, сто необходимо иметь 3 линии связи 01 и одного диспетчера.
Определение необходимых высот
подъема антенн стационарных радиостанций
При определении высот подъема антенн
стационарных радиостанций ЦУСС и ПЧ, обеспечивающих заданную дальность
радиосвязи до самой удаленной ПЧ, воспользуемся графическими зависимостями
напряженности поля 
, дБ
полезного сигнала от расстояния 
, км между антеннами для различных
значений произведения высот подъема антенн 
, м2. Эти графические
зависимости приведены на рис. 2 [8].
Графики построены для мощности
излучения передатчика Рпер = 10 Вт. В случае отличия мощности
излучения передатчика от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведенным на
рис. 3 [8]. Этот график представляет собой зависимость значений поправочного
коэффициента В, учитывающего изменение мощности передатчика от 1 до 100 Вт в
зависимости от типа применяемых радиостанций [7].
Графики напряженности поля (см. рис.
2) приведены для среднепересеченной местности (параметр рельефа местности ∆h
= 50 м). Среднепересеченной считается такая местность, на которой среднее
колебание отметок высот не превышает 50 м [6].
В нашем случае имеется отличие
рельефа местности от среднепересеченного и потому необходимо учитывать
дополнительный коэффициент ослабления Восл, значения которого для
полосы частот 140-174 МГц приведены в табл. 2 [8]. При ∆h=120 м Восл=5
дБ.
При расчете условий обеспечения
заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряженности поля полезного
сигнала Емин, дБ, при которой обеспечивается высокое качество
радиосвязи, принимается равным 20 дБ (10 мкВ/м).
Определение дальности радиосвязи
необходимо проводить исходя из минимального значения напряженности с учетом
влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания
антенно-фидерных трактов передатчика 
и приемника 
,
коэффициентов усиления передающей С1 и приемной С2
антенн, величины превышения допустимого уровня мешающего сигнала. Таким
образом, с учетом вышеизложенного, величина напряженности поля полезного
сигнала определяется по формуле:
где 
= 0,15 -
коэффициент погонного затухания фидерного тракта передатчика и приемника
соответственно, дБ/м;
и 
- длина фидерного тракта
передатчика радиостанции ЦУСС и приемника радиостанции ПЧ соответственно, м;
= 1,5 - коэффициент усиления антенн
передатчика и приемника соответственно, дБ;
- поправочный коэффициент, величина
которого принимается равной 0 дБ (в соответствии с графиком рис. 3 [8]) в
случае использования радиостанций типа "Виола", имеющих мощность
излучения передатчика Рпер = 10 Вт.
дБ
По полученной величине напряженности
поля полезного сигнала на входе приемника ЕП = 24,8 дБ и заданному
удалению ПЧ от ЦУСС (заданной дальности радиосвязи) d = 28 км с помощью
графиков (см. рис. 2 [8]) определяется произведение высот антенн 
= 180 м2. Из полученного
результата выбираются необходимые высоты стационарных антенн ЦУСС - = 18 м и
удаленной ПЧ - = 10 м.
оперативный связь
схема пожарный
Литература
оперативный связь
схема пожарный
1.Автоматизированные
системы управления и связь пожарной охраны. Программа для высших учебных
заведений МВД СССР по специальности «Противопожарная безопасность». - М.: УМЦ
МВД СССР, 1991. - 15 с.
.Шаровар
Ф.И. Автоматизированные системы управления и связь в пожарной охране. - М.: Радио
и связь, 1987. - 303 с.
.Концепция
развития связи Российской Федерации / Булгак В.Б., Варакин Л.Е., Ивашевич Ю.К.
и др. // Под ред. Булгака В.Б., Варакина Л.Е. - М.: Радио и связь, 1995. - 224
с.
.Радиостанции
пожарной связи. Справочник / Дежурный И.И., Кузьмин В.М. и др. - М.: Связь,
1989. - 228 с.
.Вентцель
Е.С. Исследование операций. - М.: Советское радио, 1972. - 552 с.
.Мясковский
Г.М. Системы производственной связи. Справочник. - М.: Связь, 1980. - 217 с.
.Зыков
В.И. Расчёт электромагнитной совместимости радиостанций // Труды ЦНИИ МПС, вып.
593. - М.: 1978. - с. 94-97.
.Зыков
В.И. Методические указания и контрольные задания на расчётно-графические работы
по курсу «Автоматизированные системы управления и связь». - М.: МИПБ МВД
России, 1997. - 77 с.