Автоматизированная система связи и оперативного управления гарнизона пожарной охраны

ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева»

Факультет «Промышленное и гражданское строительство»

Кафедра «Пожарная и производственная безопасность»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине Автоматизированные системы управления и связь.

на тему Автоматизированная система связи и оперативного управления гарнизона пожарной охраны Лесниково — 2011

• Введение
• 1. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
• 1.2 Разработка структурной схемы системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
• 2. Выбор и обоснование технических средств системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны
• 2.1 Общие сведения об основных технических средствах связи гарнизона пожарной охраны
• 2.1.1 Коммутаторы, пульты и станции оперативной телефонной связи
• 2.2 Расчет основных характеристик системы оперативной связи
• 2.2.1 Расчет характеристик устойчивости системы оперативной связи
• 2.2.2 Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» и расчет ее пропускной способности
• 2.2.3 Расчет характеристик функционирования радиосети: оперативности и эффективности функционирования радиосвязи
• 2.2.4 Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи
• 2.2.5 Расчет ЭМС двух близко расположенных радиостанций
• 2.2.6 Расчет координационных расстояний
• 2.2.7 Расчет ЭМС трех радиосетей
• 3. Технико-экономическое обоснование внедрения автоматизированной системы связи и оперативного управления пожарной охраны (АССОУПО)
• 3.1 Назначение и основные функции АССОУПО
• 3.2 Организационно-функциональная структура АССОУПО
• 3.3 Состав основных подсистем центра АССОУПО
• 3.4 Особенности организации центра АССОУПО
• 3.5 Методика расчета эффективности функционирования АССОУПО гарнизона пожарной охраны
• 3.6 Расчет приведенных затрат на построение и эксплуатацию АССОУПО
• 3.7 Экономическая эффективность АССОУПО
• Список использованной литературы

Изучение курса «Автоматизированные системы управления и связь» позволяет приобрести 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 при изучении курса уделяется вопросам организации и технической реализации автоматизированных систем связи и оперативного управления пожарной охраной (АССОУПО).

В результате выполнения курсового проекта мы получаем необходимый объем теоретических знаний и практических навыков по самостоятельной разработке структурных схем автоматизированных систем связи и оперативного управления силами и средствами в гарнизонах пожарной охраны, выбору технических средств для реализации этих систем и организации ремонта и эксплуатации средств радиосвязи пожарной охраны.

При выполнении курсового проекта необходимо четко понимать назначение системы оперативной связи в пожарной охране, которая 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.

Курсовой проект посвящен вопросам организации системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны.

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

Задано:

· гарнизон пожарной охраны включает центр управления силами и средствами — ЦУСС и 14 пожарных части;

· параметр рельефа местности м;

· превышение допустимого уровня мешающего сигнала дБ;

· длина фидерного тракта стационарных антенн ЦУСС м и ПЧ м;

· интенсивность входного потока вызовов, поступивших в сеть специальной связи по линиям «01», выз. /мин.;

· среднее время переговоров в сети специальной связи по линиям «01» мин.;

· вероятность потери вызова в сети специальной связи по линиям «01» во всех вариантах заданий ;

· вероятность безотказной работы основного канала связи ;

· вероятность безотказной работы резервного канала связи ;

· коэффициент готовности аппаратуры ;

· коэффициент занятости диспетчера ;

· максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера часа-занятости;

· время занятости диспетчера обработкой принятого вызова мин.

1.2 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.

Основным средством связи в местных гарнизонах являются городские и сельские телефонные сети общего пользования (ТфОП).

Коммутируемая сеть связи гарнизона пожарной охраны состоит из станционных и линейных устройств и обеспечивает каждому абоненту сети выбор требуемых направлений связи.

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 абонентов ГТС с экстренными службами производится через узел специальной связи (УСС). Узел специальной связи может быть централизованным (устанавливается на центральной станции), частично децентрализованным (устанавливается на каждой узловой станции) и децентрализованным (устанавливается на центральной и узловых станциях).

Вне зависимости от места установки УСС подключение к специальным службам производится набором сокращенного номера. Обычно в радиусе действия УСС достаточно иметь десять пунктов специального назначения экстренных служб. В этом случае на УСС оборудуется одна ступень группового поиска, и вызов экстренных служб производится двузначным номером от «01» до «00». Сокращение количества знаков при наборе «0N» необходимо для повышения оперативности соединения, сокращения числа отказов в линиях по причине их занятости другими переговорами, а также для облегчения запоминания номера оперативной службы у населения. Связь в этом случае производится по специально выделенным пучкам соединительных линий. При наборе цифры «0» абонентом телефонной сети осуществляется соединение с узлом специальной связи городской телефонной сети, а при наборе второй цифры (0−9) устанавливается связь с диспетчером оперативной службы по одной из ограниченного числа специальных линий данной службы. Таким образом, на УСС происходит разделение вызовов по направлениям различных специальных служб города.

Таким образом, сеть проводной связи гарнизона пожарной охраны должна включать в себя телефонную связь по специальным линиям укороченной значности «01», которые предназначены для связи с центром управления силами гарнизона пожарной охраны любого абонента ГТС.

Обычно системы оперативной связи гарнизонов пожарной охраны проектируются таким образом, чтобы число линий «01» специальной связи было больше числа диспетчеров, обслуживающих поступающие вызовы. При поступлении вызова о пожаре в тот момент, когда все диспетчеры заняты, вызов, занимая свободную линию, ждёт начала обслуживания на удержании.

Некоммутируемые сети связи - это такое сочетание технических средств связи и управления, которое обеспечивает соединение оператора (диспетчера) ЦУС, пунктов связи отрядов (ПСО) пожарной охраны, пунктов связи частей (ПСЧ) с абонентом и абонентов между собой без использования оборудования коммутации. Иначе, некоммутируемые сети можно назвать сетями прямой связи, так как при этом направления взаимосвязей для доставки информации являются жесткими и заранее установленными.

Связь в таких системах устанавливается быстро и в ней отсутствуют потери времени, вызванные занятостью абонентов и приборов коллективного пользования, а также имеется возможность установки приоритета для старшего оператора системы (диспетчера ЦУС, должностные лица гарнизона).

В качестве оконечного устройства абонента в сетях прямой телефонной связи применяют телефонные аппараты без номеронабирателя (ТАБН). Существенными недостатками некоммутируемых сетей связи пожарной охраны являются их ограниченные коммутационные возможности, а также высокая стоимость по сравнению с коммутируемой сетью.

Для обеспечения оперативного управления силами и средствам гарнизона пожарной охраны, связи с пожарными автомобилями и подразделениями пожарной охраны на месте пожара, а также для дублирования (резервирования) проводных каналов связи в гарнизонах пожарной охраны используется бесподстроечная симплексная радиосвязь в ОВЧ (УКВ) диапазоне. Радиосвязь обладает целым рядом преимуществ: малым временем установления связи, возможностью установления связи с подвижными объектами, практической независимостью качества связи в УКВ диапазоне от метеорологических условий, времени года и суток, возможностью передачи сообщений одновременно неограниченному числу абонентов, способностью ведения связи в местах, где невозможно проложить проводные линии и т. д. Однако дальность радиосвязи в УКВ диапазоне ограничена зоной прямой видимости приемной и передающей антенн радиостанций.

Схема радиосвязи организуется применительно к местным условиям с учетом тактико-технических возможностей применяемых радиостанций и электромагнитной обстановки в гарнизоне. В зависимости от типов радиостанций, условий прохождения радиосигналов, наличия помех радиоприему и расстояний между радиостанциями схема радиосвязи может строиться по принципу радиосети, когда все радиостанции осуществляют радиообмен с ЦУС; по принципу радионаправлений или комбинированным способом, когда в схему радиосвязи входят радиосети и радионаправления.

Таким образом, 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 и является частным случаем радиосети. В каждом радионаправлении и в каждой радиосети одна из радиостанций является главной и определяется приказом начальника УГПС (рис. 1.3).

Таким образом, система оперативной связи гарнизона является важнейшей составной частью инфраструктуры системы управления подразделениями пожарной охраны и должна охватывать все подразделения гарнизона и строиться на базе стационарных и подвижных узлов связи с учетом комплексного использования технических средств, обеспечивающих управление силами и средствами. Узлы связи гарнизона пожарной охраны организуются на базе:

· центра управления силами (ЦУС) гарнизона;

· пунктов связи отрядов (ПСО) ГПС;

· пунктов связи частей (ПСЧ) при каждой ПЧ города и объектов;

· подвижных узлов связи (ПУС), организуемых на автомобилях связи гарнизонов.

Основными функциями центра управления силами являются прием извещений о пожарах, своевременное направление подразделений пожарной охраны на тушение пожаров или ликвидацию последствий аварий и стихийных бедствий, обеспечение временной передислокации подразделений, оповещение руководящего состава УГПС, обеспечение оперативно-диспетчерской связи с подразделениями пожарной охраны, передача и прием информации с места работы пожарных подразделений, обеспечение надежной связи с наиболее важными объектами города и службами, взаимодействующими с пожарной охраной, обеспечение оперативного учета пожарной техники гарнизона, находящейся в боевом расчете, в резерве, на выполнении заданий. ЦУС концентрирует все виды входящей и исходящей информации и является управляющим центром гарнизона при ликвидации пожаров, стихийных бедствий и аварий на территории гарнизона.

Рис. 1.3 Схема организации радиосвязи в гарнизоне

Центр управления силами должен иметь в своем составе: диспетчерский зал для размещения рабочих мест диспетчеров и технических средств отображения информации; аппаратную для установки кросса, стативов, звукозаписывающей аппаратуры, зарядных и распределительных устройств, усилителей оповещения и другой вспомогательной аппаратуры; помещение центрального пункта радиосвязи (ЦПР); аккумуляторную; агрегатную для установки резервного источника электропитания; техническую комнату; комнату отдыха диспетчеров (при круглосуточном дежурстве), а также другие помещения, необходимые для организации работы ЦУС.

Для повышения надежности (живучести) связи ЦУС оборудуется несколькими кабельными вводами. Основной прокладывается непосредственно от кросса городской или районной АТС. Резервный — прокладывается от другой АТС или от той же АТС, но по другой трассе. Пульты диспетчеров ЦУС должны быть оборудованы средствами оперативной диспетчерской связи с подключением к ним специальных входящих линий «01» .

Центральный пункт радиосвязи должен иметь аппаратную и диспетчерскую, оборудованную радиостанциями из расчета по одной радиостанции на каждую радиосеть или радионаправление. Для обеспечения надежной радиосвязи должны быть также предусмотрены резервные радиостанции, радиосети и радионаправления. Для регистрации передаваемой оперативной информации по радиоканалам на ЦПР должна быть установлена специальная аппаратура многоканальной звукозаписи. ЦПР может функционировать и автономно, но при этом соединяться с ЦУС прямым каналом связи.

Основными документами учета работы ЦУС являются: журнал ЦУС, журнал учета неисправностей средств связи; журнал учета магнитофонных записей и батарейный журнал.

Пункт связи части - ПСЧ создается при каждой ПЧ и осуществляет следующие функции: прием сообщений о пожарах; прием приказов о выезде на пожары; прием извещений о пожарах; прием сообщений о высылке боевых расчетов части на тушение пожаров или ликвидацию последствий аварий и стихийных бедствий; поддержание связи с пожарными автомобилями части; информирование диспетчера ЦУС, а также должностных лиц и организаций о пожарах.

ПСЧ оборудуется: коммутатором для приема извещений о пожарах и осуществления служебной связи; стационарными радиостанциями для связи с пожарными автомобилями и ЦУС; установкой тревожной сигнализации и другой аппаратурой, а также часами и иными необходимыми принадлежностями. На ПСЧ могут быть установлены также приемные аппараты электрической пожарной сигнализации. Помещения ПСЧ, дежурной смены и коридоры, соединяющие их, оборудуются аварийным освещением от аккумуляторных батарей и независимого стационарного источника питания. Аккумуляторную ПСЧ необходимо предусматривать в отдельном помещении, смежным с пунктом связи. Вход в нее должен осуществляться через тамбур.

На пункт связи отряда — ПСО дополнительно возлагается обеспечение приема и передачи телефонограмм и распоряжений для руководства отряда.

Подвижный узел связи - ПУС создается начальником оперативного штаба по распоряжению руководителя тушения пожара (РТП). ПУС организуется на базе автомобиля связи и освещения (АСО), бортовых средств связи других основных, специальных или вспомогательных пожарных автомобилей, а также средств связи объектов, где возник пожар. Работу ПУС обеспечивает отделение службы связи и освещения, организуемое в гарнизоне, или специально выделенные сотрудники.

Связь в гарнизоне пожарной охраны призвана обеспечить:

· 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 и стихийных бедствий;

· обмен информацией между подразделениями гарнизона и специальными аварийными службами, взаимодействующими с пожарной охраной;

· обмен дополнительной информацией, необходимой для нормального функционирования гарнизона.

В соответствии с российским законодательством и нормативными документами ГПС МЧС России в гарнизоне пожарной охраны требуется организовать четыре основных вида связи:

1) Связь извещения для приема сообщений о пожарах.

2) Оперативно-диспетчерскую связь для передачи распоряжений подразделениям на своевременную высылку сил и средств для тушения пожаров, получения сообщений о выездах подразделений и осуществления связи с пожарными автомобилями, а также оперативной передачи приказов на передислокацию техники.

3) Связь на пожаре, для обеспечения четкого и бесперебойного управления силами и средствами, их взаимодействия, передачи информации с места пожара.

4) Административно-управленческая связь для осуществления приема и передачи информации неоперативного характера.

Для организации основных видов связи (рис. 1.4) необходимо предусмотреть соответствующие каналы связи со следующими абонентами (объектами):

Рис. 1.4 Основные виды связи в гарнизонах пожарной охраны

· с узлом специальной связи — УСС линиями укороченной значности;

· с аппаратурой автоматической пожарной сигнализации непосредственно на ЦУС и объектах пожарных частей;

· с наиболее важными объектами противопожарной защиты гарнизона;

· с коммутаторами органов внутренних дел и пунктами централизованного наблюдения вневедомственной охраны гарнизона;

· со всеми стационарными пунктами связи подразделений гарнизона;

· с аварийными, оперативными и экстренными службами гарнизона;

· с пожарными автомобилями, находящимися в пути следования;

· с должностными лицами на месте пожара, а также при необходимости с пожарными автомобилями. Связь организуется для управления силами и средствами, задействованными на пожаре и получения от них сведений об изменении оперативной обстановки. При этом используется оборудование АСО, а также средства радиосвязи, вывозимые на основной и специальной технике гарнизона;

· с подразделениями ГПС, находящимися на пожаре или в пути следования, для передачи сообщений о ходе тушения пожара, вызове дополнительных сил и средств, передачи требований РТП аварийным, оперативным и экстренным службам гарнизона;

· для соединения ЦУС (ПСО, ПСЧ) и должностных лиц коммутируемыми проводными линиями телефонной связи полной значности с абонентами ГАТС;

· для соединения аппаратуры передачи данных и другого имеющегося оборудования ЦУС (ПСО, ПСЧ) с УС ГАТС.

оперативная связь управление пожарная

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.

Отличительными особенностями системы оперативной связи ГПС являются:

· относительная автономность (замкнутость) 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;

· использов. усилителей и громкоговорящих устройств передачи и приема информации;

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

· установка оконечных устройств связи непосредственно на рабочих местах операторов и руководства, возможностью вхождения в связь независимо 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 и повторного воспроизведения, обеспечение надежности и живучести системы связи.

2.1.1 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.

Организация прямых некоммутируемых каналов телефонной связи между ЦУС и подразделениями пожарной охраны может также осуществляться по каналам ведомственной цифровой сети МЧС России.

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.

Аппараты цифровые телефонные с номеронабирателем (ЦТАНН).

Аппараты аналоговые телефонные без номеронабирателя и с номеронабирателем соответственно (ТАБН, ТАНН).

Устройство определения номера телефона вызывающего абонента по линиям экстренных служб и ГТС.

Средства управления и контроля абонентских линий.

Электронная коммутационная аппаратура должна обеспечивать возможность подключения следующих абонентских устройств:

· телефонных аппаратов общего применения с импульсным набором номера;

· систем передачи данных со скоростью 9,6 Кбит/с и выше;

· радиоцентров МЧС России взаимодействующих по согласованным протоколам цифровых АТС;

· Пульт оперативной связи;

· аппаратуры стандарта DECT для организации сетей радиодоступа;

· аппаратуры оповещения личного состава;

· многоканального цифрового комплекса регистрации сигналов для записи переговоров операторов ПОС;

· 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. (рис. 2.1)

Основные технические средства связи в гарнизоне пожарной охраны

Рис. 2.1 Схема развертывания технических средств связи в гарнизоне пожарной охраны

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.

Технические средства связи системы оперативной радиосвязи При выборе средств радиосвязи гарнизона ГПС необходимо учитывать, что все радиостанции ГПС МЧС России работают в режиме одночастотного симплекса в диапазоне очень высоких частот (ОВЧ) в полосах частот, А (148−149 МГц) и В (172−173 МГц).

В соответствии с требованиями нормативных документов ГПС МЧС России все радиостанции гарнизона подразделяются на: стационарные, возимые и носимые.

Стационарные радиостанции устанавливаются на ЦУС, ЦПР, ПСО, ПСЧ и пунктах связи отдельных постов.

Возимыми радиостанциями оборудуются все единицы основной и специальной техники в соответствии с табельной положенностью.

Носимыми радиостанциями оснащается каждое должностное лицо на месте пожара.

Существующая организационная структура, характер выполняемых задач и возникающая необходимость взаимодействия подразделений ГПС как между собой, так и со службами других министерств и ведомств, при тушении пожаров и ликвидации последствий ЧС требуют в гарнизонах пожарной охраны развертывания нескольких радиосетей различного назначения (см. табл. 2.2). Радиосети, организованные с использованием радиочастот F1 - F8, предназначены:

· F1 (плюс F2 - резерв) — для обеспечения связи ЦУС с пунктами связи частей (ПСЧ), отрядов (ПСО) и пожарных постов (ПП);

· F3 - для обеспечения связи ЦУС с пожарными автомобилями, автомобилями связи и освещения и оперативными автомобилями, находящимися в пути следования и работающими на пожаре;

· F4 — для управления силами и средствами, обеспечения их взаимодействия и обмена информацией на месте тушения пожара;

· F5 - для обмена данными между ЦУС и ПСЧ, а также подразделениями, работающими на пожарах;

· F6 - для персонального вызова личного состава подразделений и органов управления ГПС, находящихся не на службе, а также при возникновении ЧС;

· F7 - для обеспечения административно-управленческой деятельности ГПС;

· F8 - для организации взаимодействия с подразделениями городских экстренных и аварийных служб.

Таблица 2.2

Основные радиосети гарнизона ГПС МЧС России

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 (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.

Таблица 2.3

Основные характеристики АСО

2.2 Расчет основных характеристик системы оперативной связи

Центр управления силами и средствами пожарной охраны является основным звеном гарнизона ПО, обеспечивающим прием и обработку информации, выработку управленческих решений и их передачу исполнителям. От оперативности, надежности и безошибочности работы всех подсистем ЦУС зависят размер материальных и социальных последствий от пожаров. Для минимизации времени ликвидации пожаров диспетчерский состав ЦУС должен непрерывно и своевременно получать информацию о пожарах, различных ЧС, об изменении оперативной обстановки в гарнизоне, передислокации и движении сил и средств, изменении дорожной обстановки и др.

Диспетчерским составом ЦУС за минимальное время должна осуществляться быстрая и безошибочная обработка и регистрация всех видов поступающей информации; выработка управленческих решений по высылке и передислокации сил и средств к месту пожара; доведение приказов и распоряжений в ПЧ; информационная поддержка РТП в пути следования к месту пожара и на пожаре.

Для выполнения этих задач ЦУС оборудуются техническими средствами связи, подключенными к магистральным каналам проводной сети связи.

Все вызовы, поступающие в СОДС гарнизона ПО, условно можно разделить на три основных типа: вызовы-сообщения, связанные непосредственно с пожарами; вызовы информационного характера и вызовы-помехи.

Вызовы-помехи, в отличие от вызовов сообщений и вызовов информационного характера, не несут полезной информации и создают дополнительную нагрузку на диспетчеров, снижают оперативность приема сообщений о пожарах. Вызовы-помехи разделяют на следующие виды:

Вызовы-помехи 1 вида. К ним относятся вызовы, связанные с потребностью абонентов в получении различной справочной информации, а также хулиганством отдельных абонентов.

Вызовы-помехи 2 вида. Это вызовы, связанные со случайным обращением абонентов к диспетчеру ЦУС при ошибочном наборе номера телефона.

Вызовы-помехи 3 вида. Такие вызовы связаны с отсутствием в линии специальной связи «01» речевой информации, т. е. когда абонент молчит.

Вызовы-помехи 4 вида. Когда по линии специальной связи «01» проходят сигналы «занято» (сигналы отбоя абонента).

Вызовы информационного характера связаны с передачей информацией об изменении оперативной обстановки на территории гарнизона. Они также создают дополнительную нагрузку на каналы связи и диспетчерский состав и должны учитываться при построении оптимальной структуры системы.

По каналам проводной и радиосвязи на ЦУС поступает поток вызовов, характеризующийся неравномерностью поступления вызовов во времени. Особенно эта неравномерность наблюдается по часам суток. Число вызовов резко увеличивается около 7-ми часов утра, затем плавно увеличивается до максимального значения (около 18-ти часов) и уменьшается до минимального значения в ночные часы. Неравномерность поступления вызовов по дням недели менее ярко выражена, однако наблюдается резкое уменьшение числа вызовов в воскресные дни. Наблюдается также зависимость числа вызовов и по отдельным периодам времени года.

Расчет основных характеристик системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны проводится на основе теории массового обслуживания. При этом под качеством обслуживания понимается, насколько своевременно проведено обслуживание поступивших в систему сообщений о пожарах. СОДС как система массового обслуживания характеризуется: входным потоком вызовов; количеством каналов обслуживания и вероятностью отказа в обслуживании вызовов. Для проведения практических расчетов в теории массового обслуживания наиболее часто рассматривается пуассоновский (простейший) поток вызовов, в котором вероятность поступления в промежуток времени ровно вызовов задается формулой Пуассона

.

Простейший поток обладает тремя основными свойствами: стационарностью, отсутствием последействия и ординарностью. Случайный поток называется стационарным, если вероятность поступления определенного количества вызовов в течение определенного отрезка времени зависит от его величины и не зависит от начала его отсчета на оси времени. То есть для задания простейшего потока достаточно задать только плотность (интенсивность) потока вызовов .

Отсутствие последействия состоит в том, что вероятность поступления за отрезок времени определенного числа вызовов не зависит от того, сколько вызовов уже поступило в систему. Отсутствие последействия предполагает взаимную независимость процесса обслуживания вызовов в не перекрывающиеся между собой промежутки времени.

Ординарность потока вызовов означает практическую невозможность появления двух и более вызовов в один и тот же момент времени.

2.2.1 Расчет характеристик устойчивости системы оперативной связи

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из каналов связи (например, из одного основного и нескольких резервных), характеризуется вероятностью ее безотказной работы:

где — вероятность безотказной работыго канала связи;

— интенсивность повреждения канала связи;

— время работы канала связи.

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из двух каналов связи (основного и резервного), оценивается следующей вероятностью безотказной работы при заданных и :

.

Таким образом, в результате резервирования основного канала связи устойчивость системы оперативной связи повысится на величину .

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

Оптимизация сети специальной связи по линиям «01» сводится к нахождению такого числа линий связи «01» и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети специальной связи.

Последовательно увеличивая число линий связи с 1 до, выбирается такое число линий связи, при котором выполняется условие .

Нагрузка в сети специальной связи по линиям «01» может быть представлена как

мин-зан.

Вероятность того, что все линии связи свободны определяется по формуле

где

— последовательность целых чисел.

Для случая, когда, вероятность того, что линия связи будет свободна, определяется следующим образом:

.

Вероятность того, что все линии связи будут заняты (вероятность отказа в обслуживании) определяется как

.

Для случая, когда, вероятность отказа в обслуживании

не соблюдается, увеличиваем число линий связи до. При этом вероятность того, что две линии связи будут свободны:

.

Вероятность отказа при этом определяется как

.

не соблюдается, увеличиваем число линий связи до. При этом вероятность того, что три линии связи будут свободны,

.

Вероятность отказа при этом определяется как

соблюдается, т. е.. Таким образом, принимаем .

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети связи извещения по коммутируемым линиям укороченной значности «01»):

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

Абсолютная пропускная способность сети связи определяется следующим выражением:

т.е. сеть связи способна обслужить в среднем 0,099 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 — 99,890% 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 6 линий связи «01» и 2 диспетчера.

2.2.3 Расчет характеристик функционирования радиосети: оперативности и эффективности функционирования радиосвязи

Задано: Нагрузка в радиосети мин-зан.;

число радиостанций в радиосети ;

время переговоров в радиосети мин;

непроизводительные затраты времени мин.

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

— время «чистого» переговоров;

— непроизводительные затраты времени на коммутацию абонента, установку соединения и т. п.;

— заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

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

где — вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

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

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины ее состояния, которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

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

где — соответственно время переговоров и непроизводительные затраты времени в радиосети. Определение необходимых высот подъема антенн стационарных радиостанций.

Дальность действия ОВЧ (УКВ) радиосвязи зависит от следующих основных факторов:

· качественных характеристик приемника (чувствительности приемника);

· параметров антенно-фидерного тракта радиостанций (его длины и затухания);

· величины излучаемой мощности передатчика;

· высот подъема приемо-передающих антенн;

· закономерностей распространения радиоволн ОВЧ диапазона в условиях пересеченной местности и городской застройки;

· видов модуляции;

· рельефа местности и др.

Вариант организации радиосети гарнизона представлен на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Вариант организации трех радиосетей гарнизона пожарной охраны на частотах F1-F3

При определении высот подъема антенн стационарных радиостанций ЦУС и ПЧ, необходимых для обеспечения требуемой дальности радиосвязи с самой удаленной ПЧ, пользуются графическими зависимостями изменения напряженности поля (, дБ) полезного сигнала от расстояния (d, км) между антеннами для различных значений произведения высот подъема передающей и приемной антенн (h₁· h₂, м²). Эти графические зависимости приведены на рис. 2.5 и представляют собой медианные значения напряженности поля, превышаемые в 50% мест на границе зоны обслуживания. Кривые напряженности электромагнитного поля приведены для вертикальной поляризации антенн и построены для условий распространения радиоволн метрового диапазона (ОВЧ диапазона) в полосе частот 148−174 МГц.

Рис. 2.5 Зависимость средних значений напряженности поля от расстояния между антеннами

Графики построены для мощности излучения передатчика =10 Вт и расстояний между антеннами от 1 до 60 км. В случае отличия мощности излучения передатчика от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведенным на рис. 2.6 Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента дБ, учитывающего изменение мощности передатчика Вт от 1 до 100 Вт, в зависимости от типа применяемых радиостанций.

Рис. 2.6 Поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика от 10 Вт

Графики напряженности поля приведены для среднепересеченной местности (параметр рельефа местности Дh=50 м). Среднепересеченной считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м.

В случае отличия рельефа местности от среднепересеченного необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала, значения которого для полосы частот 148−174 МГц приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Значения коэффициента ослабления сигнала в зависимости от условной меры неровности рельефа

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).

При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на разных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т. е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Под мешающими влияниями, прежде всего, понимается влияние передатчика одной радиостанции на приемник другой радиостанции, разнесенных между собой территориально и по частоте. Мешающие влияния должны учитываться, в первую очередь, в части блокирования полезного сигнала мешающим. Результаты экспериментальных исследований приемопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надежности радиосвязи (требуемого отношения сигнал/шум на входе низкочастотного тракта приемника) в случае превышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приемника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с требуемым качеством и надежностью необходимо минимальную величину напряженности поля принимаемого сигнала увеличить на, дБ.

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

Таким образом, с учетом вышеизложенного, величина напряженности поля полезного сигнала на входе приемного устройства определяется по формуле:

,

где — коэффициент погонного затухания фидерного тракта передатчика и приемника соответственно;

и — длина фидерного тракта передатчика радиостанции ЦУС и приемника радиостанции ПСЧ соответственно, м;

— коэффициенты усиления антенн передатчика и приемника соответственно;

— поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ при использовании радиостанций типа «МОТОROLA GM640», имеющих мощность излучения передатчика 10 Вт.

По полученной величине напряженности поля полезного сигнала на входе приемника и заданному удалению пожарной части от ЦУС с помощью графиков (рис. 2.5) определяется произведение высот подъема антенн. Из полученного произведения высот выбираются необходимые высоты стационарных антенн ЦУС и удаленной пожарной части .

Пользуясь изложенным выше алгоритмом расчета, можно определить максимальную дальность радиосвязи между ЦУС и пожарными автомобилями. В этом случае высота установки антенны на пожарном автомобиле принимается равной 2м.

2.2.4 Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи

В системах подвижной ОВЧ радиосвязи основными вопросами при решении проблемы электромагнитной совместимости радиосредств ЭМС радиосредств являются определение пространственного и частотного разноса между радиостанциями. Расчет радиуса зоны помех по совмещенному и соседнему каналам приема Радиус зоны помех определяется по результатам вычисления допустимого уровня напряженности поля мешающего сигнала исходя из заданных значений защитного отношения. Под защитным отношением понимается минимальное отношение уровня полезного сигнала к уровню помехи на входе приемника, при котором обеспечивается требуемое качество функционирования радиостанции.