Автоматические системы связи

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.

 

      Пожар – это стихийное бедствие, которое представляет собой неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Основной причиной возникновения пожаров является человеческий фактор. Так, в результате неосторожного обращения с огнём произошло 44,7 % пожаров, материальный ущерб от которых – 22,7 % общих убытков по стране. Нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования стало причиной 18,9 % пожаров, а доля ущерба от них составила 25,3 %.

В целях защиты личности, имущества, общества и государства от пожаров организуется пожарная охрана. Государственная противопожарная служба (ГПС) входит в состав Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС) в качестве единой и самостоятельной оперативной службы.    

Начальная стадия пожара имеет продолжительность 15–30 минут и характеризуется невысокой температурой и низкой скоростью горения.  
Поэтому для успешной борьбы с пожарами необходимо своевременное оповещение о начале пожара и оперативное реагирование подразделений пожарной охраны на полученное сообщение.

Автоматизация управления существенно повышает производительность труда и создаёт условия для эффективного выполнения функций управления. Поэтому в пожарной охране широко внедряются автоматизированные системы оперативного управления силами и средствами тушения пожаров. Для обеспечения в таких системах процессов обмена информацией между центром управления и пожарными частями предусматривается разветвлённая сеть каналов связи, в том числе проводная и радиосвязь.

На базе современных достижений в области вычислительной техники, средств связи в среде передачи данных создаются информационно-управляющие комплексы пожарной охраны, включающие подсистемы автоматизированного управления функционированием гарнизонов пожарной охраны, противопожарной профилактикой и оперативного управления силами и средствами тушения пожаров.

Эффективное использование средств связи и вычислительной техники в пожарной охране возможно только на основе глубокого освоения инженером по пожарной безопасности теоретических знаний и практических навыков по выбранной специальности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1. Состав и структура автоматических систем 

Система есть совокупность элементов, взаимосвязанных между собой и тем самым образующих определённую целостность. В зависимости от того, в какой системе (простой, сложной, большой) производится управление, различаются системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные системы управления (АСУ).

Для функционирования САУ и АСУ необходима информация о цели управления, так как управление бессмысленно, если оно не направлено на достижение определённой цели. Если управление наилучшим образом соответствует поставленной цели, то такое управление называется оптимальным. Критерием оптимальности управления считается количественно измеряемая величина, отражающая цель управления. Математическая запись критерия оптимальности носит название целевой функции. При оптимальном управлении значение целевой функции достигает экстремума (максимума или минимума в зависимости от критерия оптимальности).

Автоматическое управление осуществляется, как правило, в простых системах, когда известны описание объекта управления и алгоритмы управления им.

В сложных системах, когда связи между элементами и подсистемами не всегда ясны, а критерии функционирования не обладают достаточной чёткостью, в контур системы управления, кроме ЭВМ, действующей по заданным алгоритмам, включается лицо, принимающее решение (ЛПР). Наличие ЛПР в контуре управления является отличительной чертой АСУ. Структурная схема АСУ представлена на рис. 1. 

 

 

 

Рис. 1. Структурная схема АСУ: ПО – программное обеспечение; ОУ – объект управления; ИО – исполнительный орган; V – внешнее возмущение; U – управляющее воздействие; Iвх – информационный поток на входе; Iвых – информационный поток на выходе; Iу – управляющая информация; Iос – обратная связь (информация о текущем состоянии).  

Как видно из рис. 1, ЛПР, получив информацию обратной связи Iос, осведомляющую его о состоянии ОУ, обращается к ЭВМ (поток Iвх), имеющей определённое программное обеспечение и вырабатывающей рекомендации к принятию решения (поток Iвых). На основе анализа предложенных ЭВМ альтернатив ЛПР принимает решение, которое в виде Iу поступает в ИО, переводя его в необходимое состояние. То есть управление в АСУ представляет собой процесс целенаправленной переработки информации.

Структурно автоматизированная система содержит:

– компьютеры (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещённые в узлах сети;

– аппаратуру и каналы передачи данных с сопутствующими им периферийными устройствами;

– интерфейсные платы и устройства (сетевые платы, модемы);

– маршрутизаторы и коммутационные устройства.

Рабочая станция – это подключённый к сети компьютер, через который пользователь получает доступ к её ресурсам. В качестве рабочих станций используются обычные и специализированные компьютеры. Такие специализированные компьютеры называются сетевыми компьютерами (NET PC – Network Computer). Рабочая станция на базе обычного компьютера функционирует как в сетевом, так и в локальных режимах.

В настоящее время для повышения оперативности, надёжности передачи и уменьшения ёмкости запоминающих устройств узлов коммутации длинные сообщения разделяются на несколько более коротких стандартной длины, называемых пакетами.

Программное обеспечение автоматизированных систем выполняет координацию работы основных звеньев и элементов сети.

 

 

1.2. Базы данных. Системы управления базами данных. 

 

База данных обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определённым правилам, включающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными. Централизованная база данных хранится в памяти одной автоматизированной системы. Если эта система является компонентом сети, то возможен распределённый доступ к централизованной базе данных.

Распределённая база данных состоит из нескольких частей, которые хранятся в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределённой базой данных.

Системы управления базами данных разделяются по используемой модели данных на следующие типы: иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные. По характеру использования СУБД делят на персональные и многопользовательские.

 

 

 

 

 

2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ  И ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ.

 

 

 2.1. Назначение и задачи автоматических систем связи и оперативного управления. 

При одновременном (или с незначительным смещением во времени) возникновении более двух пожаров в городе, быстром усложнении оперативной обстановки без наличия средств автоматизации диспетчеры не в состоянии оптимально управлять силами и средствами гарнизона пожарной охраны. Потери во времени образуются за счёт выбора имеющейся в наличии техники, установления связи, выдачи приказов, контроля за их исполнением.  
Теряется время на регистрацию основных управленческих решений, приказов по использованию сил и средств, текущему учёту. В экстремальных условиях, создающихся при сложной оперативной обстановке, возрастает вероятность ошибки как диспетчера, так и руководителей, организующих тушение пожара.

Для управления силами и средствами тушения пожара создаётся автоматизированная система оперативного управления  в пожарной охране, структура которой определяется сложностью решаемых задач, а эффективность – степенью автоматизации решения этих задач.

Основные задачи оперативного управления силами и средствами тушения пожаров в гарнизонах пожарной охраны, решаемые АСОУПО, следующие :

– машинное хранение информации о состоянии всех видов пожарной техники в гарнизоне;

– машинное хранение справочных данных об объектах;

– машинное хранение типовых программ тушения пожаров различных рангов (номеров);

– машинное хранение расписания выездов пожарных подразделений на тушение пожара;

– приём и автоматическая регистрация всех видов информации;

– автоматизация диалога «диспетчерский пункт – заявитель»;

– автоматизация селекции полезной информации;

– автоматизация анализа поступающей информации и выработки оптимального управленческого решения;

– автоматизация передачи приказов пожарным частям;

– автоматизация контроля исполнения приказов;

– автоматизация восстановления сведений об изменении состава пожарной техники в пожарных частях, на пожарах;

– автоматизация выбора оптимального маршрута до места пожара;

– машинное хранение и автоматизация поиска оперативных планов тушения пожаров конкретных объектов;

– автоматизация отображения оперативной обстановки на светоплане;

– автоматизация отображения наличия пожарной техники в частях в реальном масштабе времени;

– автоматизация отображения на плане города маршрута движения к месту пожара пожарной техники в реальной топографии и масштабе времени;

– автоматизация контроля времени прибытия пожарной техники на пожар и пожарную часть;

– автоматизация прогнозирования развития пожаров для наиболее важных объектов;

– автоматизация выработки упреждающих управленческих решений;

– обеспечение круглосуточной  надёжной оперативной связи.

Решение этих задач возможно только с помощью средств автоматизации, объединённых в общую систему оптимального управления силами и средствами тушения пожаров. В основу построения АСОУПО закладываются типовые решения с учётом того, что у каждого конкретного гарнизона пожарной охраны есть свои особенности. Одной из них является фактическая интенсивность вызовов, поступающая в сеть связи гарнизона, так как интенсивность вызовов является основой для оптимизации пропускной способности отдельных подсистем АСОУПО и системы в целом.

Кроме того, при внедрении типовой АСОУПО необходимо сделать привязку её технического комплекса к реальному размещению в конкретном помещении, обеспечить соответствующим электропитанием.  

 

 

2.2. Структурная схема автоматической системы  оперативного управления в пожарной охране. 

 

Структурная схема АСОУПО представлена на рис. 10. Сообщения о пожаре поступают в подсистему приёма и автоматической регистрации информации (ПП и АРИ) и анализируются подсистемой анализа информации (ПАИ), которая с помощью имеющихся сведений в подсистеме информационно-справочного фонда (ИСФ) и типовых программ подсистемы расписаний (ППР) выдаёт соответствующие возникшей оперативной ситуации данные подсистеме управленческого решения (ПУР).

Управленческое решение – это приказ на выезд соответствующим пожарным подразделениям, который передаётся автоматически подсистемой передачи приказов (ППП) по команде диспетчера пожарным частям. Исполнение приказа (выезд пожарных автомобилей) автоматически контролируется на диспетчерском пункте подсистемы 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 учётом выданных указанной подсистемой прогнозов. 

 

                           

 

Рис. 10. Структурная схема АСОУПО  

 

Подсистема оптимизации маршрута (ПОМ) на основании полученного адреса пожара выдаёт оптимальный маршрут следования каждой пожарной части с целью сокращения времени прибытия на место пожара. 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.

Вся информация о наличии техники в пожарных частях гарнизона, об убытии и прибытии её отображается на световом табло (подсистема отображения оперативной обстановки – ПООО) с указанием текущего времени.  
С помощью подсистемы отображения наличия техники (ПОНТ) диспетчер в любое время имеет сведения о наличии техники в боевой готовности в пожарных частях. Передача оперативной информации осуществляется через передающую станцию (ПС). 

 

 

2.3. Организация работы автоматических систем связи  и оперативного управления пожарной охраны

Функции диспетчера в АСОУПО сводятся к контролю функционирования технических средств приёма, переработки и отображения информации, выдачи приказов пожарным частям, контролю и оценке общей оперативной обстановке в гарнизоне пожарной охраны. В случае отказа какой-либо  
АСОУПО диспетчер должен ввести резервную или принять выполнение её функций на себя.

Работа диспетчера характеризуется быстродействием, точностью выполнения операций, надёжностью и психологическим напряжением .