АСУ Курсовой. АСУ-курсовой. Разработка системы связи и автоматизации систем связи оперативного управления пожарной охраны
Скачать 0.51 Mb.
|
3. Разработка структурной схемы и расчет основных характеристик АССОУПО 3.1. Разработка различных вариантов обобщенной структурной схемы АССОУПО Структура АССОУПО определяется количеством и сложностью решаемых ею задач. Главной функцией системы является автоматизация основных процессов управления оперативной деятельностью гарнизонов, частей и подразделений ПО, в том числе: – прием и регистрация всех видов поступающей информации; – анализ поступающей информации и выработка оптимального решения; – возможность корректировки проекта приказа на выезд подразделений ПО и пожарной техники; – организация обмена информацией между ЦУСС и другими подразделениями ПО. На рис. 3.1 показаны варианты обобщенной структурной схемы АССОУПО, конкретная реализация которой позволит выполнить перечисленные выше функции. Эта схема включает: – устройство распределения входящих по спец. линиям "01" вызовов и сообщений, позволяющее равномерно распределять нагрузку на диспетчеров ЦУСС; – автоматические определители номера вызывающего абонента (АОН) для фиксации номера телефона, с которого был осуществлен вызов; – магнитофоны для регистрации переговоров с заявителями; – автоматизированные рабочие места (АРМ) диспетчера ЦУСС, представляющие собой персональные электронные вычислительные машины с соответствующей технической и программной комплектацией; – файл-сервер, представляющий собой электронную вычислительную машину с соответствующей технической и программной комплектацией для обеспечения взаимодействия между АРМ, удаленными рабочими станциями и другим оборудованием, включенным в сеть компьютерной связи; – аппаратуру для обеспечения приема/передачи цифровой информации по проводным линиям связи и радиоканалу (факс-модем, специальные блоки связи). |
¹ варианта | Наименование | Комплектация | Стоимость, руб. |
1, 2, 3 | АРМ ЦУСС | Системный блок P233/32 Mb/3,2 GbМониторКлавиатура + мышь Принтер | 700040005003000 |
1 | Файл - сервер | Системный блок Celeron 333/64 Mb/4,5 GbМонитор монохромныйКлавиатура + мышь | 100001500500 |
2 | Файл – сервер | Системный блок Celeron 366/64 Mb/6,4 GbМонитор монохромныйКлавиатура + мышь Факс – модем | 1100015005005000 |
2 | Факс | 7500 | |
3 | Файл – сервер | Системный блок Celeron 400/64 Mb/8,4 GbМонитор монохромныйКлавиатура + мышь Факс-модем | 1200015005005000 |
АРМ диспетчера ПЧ | Системный блок P200/32 Mb/2,1 GbМониторКлавиатура + мышь Факс-модем Принтер | 650040005005000 3000 |
Затраты на эксплуатацию системы Сэк (текущий и профилактический ремонт оборудования, стоимость услуг сторонних организаций, содержание обслуживающего персонала и т.п.) обычно составляют от 3 до 6% в год от стоимости оборудования АССОУПО и определяются по формуле:
(3.13)
где кэк - коэффициент, учитывающий эксплуатационные расходы.
Окончательно приведенные затраты на построение и эксплуатацию системы при i - м варианте комплекса ПСЧ определяются по формуле:
(3.14)
Для оценки экономической эффективности АРМ диспетчера ЦУСС необходимо рассчитать предотвращенный материальный ущерб Э1 и приведенные затраты на построение и эксплуатацию АССОУПО С1 для первого варианта структуры пункта связи пожарной части (ПСЧ) и, в зависимости от соотношения Э1 и С1, сделать вывод об эффективности (или неэффективности) АРМ.
Выбор варианта структуры ПСЧ основывается на определении показателя экономической эффективности функционирования АССОУПО Еi для 2- и 3-го вариантов структуры ПСЧ с отсутствием и наличием мобильной удаленной рабочей станции (АРМ РТП). Выбор варианта осуществляется в сравнении с АССОУПО с первым вариантом структуры ПСЧ и выбором такого варианта структуры АССОУПО, для которого эффективность максимальна.
Показатель экономической эффективности АССОУПО Еi для i-го(i ≠ 1) варианта структуры ПСЧ можно определить по формуле:
(3.15)
где Эi и Сi - соответственно предотвращенный ущерб и приведенные затраты на построение и эксплуатацию системы для i-го варианта структуры ПСЧ.
Выбор варианта структурной схемы аппаратного комплекса ПСЧ
Время свободного развития пожара без применения АССОУПО:
τср0 = τ0 + τреш0 + τпп0 + τслед0 =19 + 1,5 + 2,4 + 12 = 34,9 мин.
1-й вариант аппаратного комплекса ПСЧ:
Время свободного развития пожара при применении АССОУПО :
τср1 = τ0 + τреш + τпп1 + τслед =19 + 0,5 + 2,4 + 11 = 32,9 мин.
Предотвращенный ущерб с применением АРМ диспетчера ЦУСС :
Приведенные затраты на построение и эксплуатацию АРМ диспетчера :
Вывод: так как предотвращенный ущерб с применением АРМ диспетчера ЦУСС Э1 = 12,6 млн. руб. больше, чем приведенные затраты на построение и эксплуатацию АРМ диспетчера ЦУСС С1 = 11,6 тыс.руб., то внедрение в гарнизоне АССОУПО на основе применения АРМ диспетчера целесообразно.
2-й вариант аппаратного комплекса ПСЧ:
Время свободного развития пожара при применении АССОУПО:
τср2 = τ0 + τреш + τпп2 + τслед = 19 + 0,5 + 2,1 + 11 = 32,6 мин.
Предотвращенный ущерб с применением АРМ диспетчера ЦУСС :
Приведенные затраты на построение и эксплуатацию АРМ диспетчера :
Показатель экономической эффективности АССОУПО для 2-го варианта структуры ПСЧ :
Вывод: так как значение показателя экономической эффективности АССОУПО для 2-го варианта структуры ПСЧ без применения АРМ РТП больше 1, то применение данной структуры ПСЧ целесообразно.
3-й вариант аппаратного комплекса ПСЧ:
Время свободного развития пожара при применении АССОУПО:
τср3 = τ0 + τреш + τпп3 + τслед = 19 + 0,5 + 0,58 + 11 = 31,08 мин.
Предотвращенный ущерб с применением АРМ диспетчера ЦУСС :
Приведенные затраты на построение и эксплуатацию АРМ диспетчера :
Показатель экономической эффективности АССОУПО для 3-го варианта структуры ПСЧ :
Вывод: так как значение показателя экономической эффективности АССОУПО для 3-го варианта структуры ПСЧ без применения АРМ РТП больше 1, то применение данной структуры ПСЧ целесообразно.
Общий вывод: сравнивая показатели экономической эффективности, видим, что максимальную эффективность имеет АССОУПО со 2-м вариантом структуры пункта связи части.
3.3. Выбор перечня технических средств для реализации выбранного варианта АССОУПО в гарнизоне пожарной охраны
Перечень технических средств для реализации выбранного варианта Таблица 3.2
АССОУПО в гарнизоне пожарной охраны
Оборудование | Кол-во, шт. | Примечание |
АРМ ЦУСС | 1 | Системный блок P233/32 Mb/3,2 GbМониторКлавиатура + мышь Принтер |
Файл – сервер | 2 | Системный блок Celeron 366/64 Mb/6,4 GbМонитор монохромныйКлавиатура + мышь Факс – модем |
Факс | 12 | Установлены в ПСЧ |
3.4. Разработка структурной схемы АССОУПО в гарнизоне пожарной охраны
ЦУСС
Устройство распределения вызовов
ПСД1
АОН
Магнитофон
ПСД2
АОН
Магнитофон
Файл - сервер
АРМ диспетчера 1
АРМ диспетчера 2
ПСЧ 1
ПСД
Факс - модем
Факс
Линии "01"
Рис 3.2. Структурная схема АССОУПО в гарнизоне пожарной охраны
ПСЧ 2
ПСД
Факс
ПСЧ 3
ПСД
Факс
ПСЧ 4
ПСД
Факс
ПСЧ 5
ПСД
Факс
ПСЧ 6
ПСД
Факс
ПСЧ 7
ПСД
Факс
ПСЧ 8
ПСД
Факс
Принтер
4. Организация ремонта и эксплуатации средств радиосвязи пожарной охраны
4.1. Оценка эффективности регламентного технического обслуживания радиостанций
Ряд радиостанций, установленных на ЦУСС и ПСЧ, работает в непрерывном режиме. При эксплуатации непрерывно работающей радиоаппаратуры в ней могут возникать два вида отказов - внезапные и постепенные.
Внезапные отказы представляют собой простейший поток случайных событий, который характеризуется постоянной интенсивностью λвн = const. Внезапный отказ не поддается прогнозированию и надежная профилактика его невозможна.
Постепенные отказы возникают в результате постепенного изменения параметров радиоаппаратуры, что в целом позволяет предотвратить отказы проведением профилактических мероприятий (регламентных работ).
Существует множество различных стратегий ремонтного обслуживания радиостанций. В частности, ремонт может начинаться сразу же после выхода устройства из строя или только после того, как накопится определенное число отказавших устройств. Ремонт может обеспечиваться несколькими бригадами, специализирующимися либо на определенных типах работ, либо на определенных типах аппаратуры. Ремонт бывает либо централизованный (осуществляется в централизованной мастерской), либо децентрализованный (производится по месту размещения радиостанций).
Возможны два пути решения задачи по организации ремонтно-профилактического обслуживания радиостанций:
определение количества ремонтных бригад, которое обеспечит бесперебойную работу в течение года определенной группы радиостанций при достигнутой в результате их эксплуатации наработке на отказ и известных временных затратах на устранение отказов;
достижение такой надежности радиоаппаратуры, при которой одна ремонтная бригада обеспечивала бы нормальное функционирование группы радиостанций при достигнутой в результате ее эксплуатации наработке на отказ и известных временных затратах на устранение отказов.
Решение данной задачи возможно путем моделирования вариантов системы обслуживания группы радиостанций. В основу моделирования положены следующие условия:
имеется ремонтная мастерская;
имеются заявки (сведения об отказах), поступающие в мастерскую в случайные моменты времени и ждущие своей очереди (если такая возникает);
обслуживание заявок осуществляется по принципу: "первый пришел - первый обслужен";
требуемое для обслуживания время - величина случайная;
интервалы времени между последовательными моментами поступления заявок в систему (интервалы поступления) также являются случайными величинами.
От случайных переменных зависят параметры системы обслуживания: число прибывших в заданный промежуток заявок; время пребывания заявки в очереди; длина очереди; нагрузка на мастерскую и т. д.
4.2. Расчет максимального периода выполнения
регламентных работ
Максимальный период вьшолнения регламентных работ определяется как сумма времени хранения и работы технических средств радиосвязи под током:
(4.1)
где - наработка радиоаппаратуры на отказ; tр - время работы радиоаппаратуры под током; - коэффициент пересчета интенсивности отказов радиоаппаратуры от режима работы под током к режиму хранения.
4.2. Расчет оптимального периода выполнения
регламентных работ
Для заданной вероятности безотказной работы радиостанции Рдоп по формуле (4.1) можно рассчитать оптимальную периодичность выполнения профилактических работ, при которой будет обеспечиваться минимальное значение коэффициента простоя Кп мин радиостанций.
Оптимальное значение периода регламентных работ :
(4.2)
где Тпр – среднее время проведения одной профилактики; λпо – интенсивность постепенных отказов радиостанций, обнаруженных при контроле параметров.
4.4. Оценка эффективности централизованного ремонта и ремонта на местах размещения радиостанций
Для оценки эффективности централизованного и децентрализованного ремонта рассчитаем среднее время ожидания начала обслуживания при ремонте на месте Т0 и среднее время простоя одной радиостанции при ремонте в мастерской Т1.
При ремонте на месте одновременно может ремонтироваться п радиостанций. Если вышло из строя больше, чем п радиостанций, то будут иметь место потери времени на ожидание начала ремонта. При ремонте в централизованной мастерской затраты рабочего времени (кроме самого ремонта) будут связаны с доставкой радиостанции туда и обратно. Принимаем, что мощность централизованной мастерской такова, что ремонт очередной неисправной радиостанции начинается с момента ее доставки в мастерскую.
Необходимо найти среднее время ожидания обслуживания на месте размещения радиостанций и время, необходимое для осуществления централизованного ремонта. Предпочтение должно быть отдано тому способу, при котором простой радиостанций будет минимальным.
4.5. Определение предельных вероятностей всех состояний СМО (систем массового обслуживания) при ремонте радиостанций на местах
Значения данных предельных вероятностей определяются выражениями:
(4.3)
(4.4)
где Р0 - вероятность того, что ни одна радиостанция на ремонт не поступила и все рабочие стенды в ремонтной мастерской свободны.
Значения предельных вероятностей:
4.5.1. Расчет времени ожидания начала ремонта при центральном ремонте и ремонте на местах размещения радиостанцией
Среднее время ожидания начала обслуживания при ремонте на месте размещения радиостанций определяется следующим выражением:
(4.5)
При централизованном ремонте среднее время простоя одной радиостанции определяется выражением:
(4.6)
где - время, затрачиваемое на доставку неисправной радиостанции в мастерскую и обратно.
Среднее время ожидания начала обслуживания при ремонте на месте размещения радиостанций
Время, затрачиваемое на доставку неисправной радиостанции в мастерскую и обратно
Среднее время простоя одной радиостанции
Так как Т0 <T1 (0,0089 < 2,58), то выгоден ремонт радиостанций на местах их размещения.
4.6. Оценка надежности радиостанций
Надежность радиостанций оценивается с двух позиций: технической и технико-экономической.
Оценка технической надежности
Одним из важнейших параметров функционирования радиостанций является вероятность их нормального функционирования:
(4.7)
где - коэффициент готовности – вероятность исправного состояния радиостанции в начальный момент времени перед применением;
- вероятность безотказной работы радиостанции за время t;
- интенсивность постепенных отказов, 1/ч.
Выражение (4.7) представляет собой вероятность, того, что радиостанция, исправная в начальном состоянии с вероятностью КГ, проработает безотказно в течение времени tс вероятностью Р(t). Оценим составляющие уравнения (4.7) для радиостанций с резервированием, полагая, что Tотк = 150ч и tв = 0,5ч.
Коэффициент готовности резервной радиостанции:
Вероятность безотказной работы резервной радиостанции за время tв (пока основная радиостанция находится в ремонте):
где
Полагая, что минимальное среднее время восстановления при работе резервной радиостанции tв = 16ч, получаем (при сохранении той же вероятности безотказной работы радиостанций) требуемое (минимальное) значение наработки на отказ
(4.8)
При этом коэффициент готовности , т.е. не хуже, чем для резервной радиостанции.
Оценка технико-экономической надежности
При оценке надежности радиостанций целесообразно также учитывать стоимость их обслуживания и затраты на обеспечение надежности. Требуемое оптимальное значение наработки на отказ при известных (заданных) значениях среднего времени восстановления и коэффициента готовности определяется по формуле:
(4.9)
где С1 - затраты, связанные с обслуживанием радиостанций и приведенные к одному отказу (стоимость замененных элементов, материалов, расходуемых при устранении причин отказа; стоимость содержания ремонтного персонала, а также транспорта для перевозок);
С0 - затраты, связанные с обеспечением надежности действующей радиостанции;
Тр - срок службы радиостанций;
КП - коэффициент простоя (КП = 1 – КГ);
α - показатель, зависящий от уровня разработки и производства и имеющий, по опытным данным, значения от 0,5 до 1,5 (для ориентировочных расчетов принимаем α= 1).
Учитывая, что практически 80 - 90 % элементов радиостанции дублируется для обеспечения ее надежности, за оценку С0 можно принять половину стоимости радиостанции. Анализ нормативных документов по обслуживанию радиостанций "Виола" показал, что для этого типа радиостанций С0 /С1 = 0,35. При этом срок службы радиостанций составляет Tр = 70000 ч или около 8 лет.
Оценим значение КП с двух позиций:
а) за максимально допустимое значение КП примем величину КПа радиостанции (аналога) при ее работе с постоянным присутствием обслуживающего персонала. Для радиостанции как дублированной системы связи с ненагруженным резервом и неограниченным временем восстановления имеем:
(4.10)
При принятых выше значениях Tотк и tв для радиостанций, работающих с постоянным присутствием обслуживающего персонала, имеем
б) оптимальное значение КП с учетом затрат на производство и эксплуатацию :
(4.11)
Для приведенных выше значений коэффициента простоя (КПа и КПопт) определим оптимальное значение наработки на отказ Тотк оптрадиостанций, имея в виду, что для дублированной системы связи с ненагруженньш резервом и неограниченным временем восстановления наработка на отказ
(4.12)
Принимаем Тотк сист = Тотк опт, тогда, согласно формуле (4.9):
при КП = КПа и tв =12 – 16 ч, Тотк опт = 5400 – 7100 ч;
при КП = КПопт и tв =12 – 16 ч, Тотк опт = 6700 – 9000 ч.
Вывод: С учетом приведенных выше соображений, а также технико-экономических показателей целесообразно требуемое значение наработки на отказ для радиостанций задавать в интервале от 400 до 5000 ч при условии обеспечения минимального значения среднего времени восстановления 12 - 16 ч (с учетом времени на устранение причин отказа и времени перевозки радиостанции). Такая наработка на отказ позволит сократить эксплуатационные расходы на обслуживание радиостанций и обеспечить их бесперебойную работу.
5. Список использованной литературы
1. Приказ МВД СССР от 9 октября 1989 г. № 241 "Об утверждении Наставления по службе связи пожарной охраны МВД СССР".
2. Программа по курсу "СУ и связь в ПО" / Топольский Н.Г и др - М: ВИПТШ МВД РФ, 1993.
3. Зыков В.И., Кимстач Л.И., Ильинский Н.Н., Чекмарев Ю.В. Методические указания и контрольные задания на расчетно-графические работы по курсу "Автоматизированные системы управления и связь" -М.: МИПБ МВД РФ, 1997.
4. Нейман В.И. Теоретические основы единой автоматизированной сети связи;- М.: Наука, 1994.
5. Зыков В.И. Методические указания по расчету системы радиосвязи. - М.: Транспорт, 1977.
6. Шаровар Ф.И. Автоматизированные системы управления и связи в пожарной охране. - М.: Радио и связь, 1987.
7. Зыков В.И. Методические указания и контрольные задания на расчетно-графические работы по курсу "АСУ и связь пожарной охраны" для слушателей ФЗО. - М.: МИПБ МВД РФ, 1997.
8. Оценка экономической эффективности автоматизированной системы управления пожарной охраной: Метод, рек. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1990.
Академия ГПС МЧС РОССИИ
Кафедра: «СЭАСС»
Дисциплина: «АСУ и связь»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: «Разработка системы связи и автоматизации систем связи оперативного управления пожарной охраны»
Выполнил: слушатель учебной группы 1301
Л-т внутренней службы Куклин А. В.
Проверил: преподаватель кафедры
Майор вн. службы
. Петренко А.Н..