Автоматизированные системы управления и связь

Кафедра Автоматизированных систем противопожарной защиты Дисциплина : Автоматизированные системы управления и связь Преподаватели ведущие дисциплину: • Доцент, к.т.н., Луговкин Владимир Викторович (лекц., лаб., курс. пр-т) • Доцент, к.ф-м.н., Куанышев Валерий Таукенович (лекц., лаб., курс. пр-т) *УПЧ преподавательская Ч-210 Рабочая программа учебной дисциплины АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗЬ по специальности Пожарная безопасность (уровень специалитета) 2019 г. Основная литература: 1. Куанышев В.Т., Кобелев А.М., Сидаш И.А. Автоматизированные системы управления и связь: учеб. пособие,– Екатеринбург: Уральский институт ГПС МЧС России, 2017. – 334 с. 2. Гольдштейн Б.С., Н.А. Соколов, Г.Г. Яновский. Сети связи: Учебник для ВУЗов. СПб.: БХВ-Петербург, 2010.-400 с. 3. Берлин, А. Н. Сотовые системы связи: учеб. пособие, Интернет-Универ. Инф. Технологий – М.: Бином, 2010. – 360с. 4. Беспроводные технологии от последней мили до последнего дюйма : учеб. пособие / под ред. М. С. Немировского, О. А. Шорина – М.: Эко-Тренз, 2010. – 400с. 5. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для ВУЗов. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2012. – 944 с. 6. Информатика. Базовый курс: учебник для ВУЗов / под ред. Симоновича С.В. – СПб.: Питер, 2007. 7. Носов М.В., Орлов Н.В. Организационно-технический состав систем оповещения гражданской обороны: учебное пособие – Новогорск: АГЗ МЧС России, 2005. – 142с. Методические разработки кафедры 1. Автоматизированные системы управления и связь: сборник задач. Специальность 280705 Пожарная безопасность, 280700 Техносферная безопасность/ А.М. Кобелев, И.А. Сидаш, И.Д. Опарин – Екатеринбург: Уральский институт ГПС МЧС России, 2014. – 51 с. 2. Автоматизированные системы управления и связь: Лабораторный практикум 280705 Пожарная безопасность/сост. А.М. Кобелев, И.Д. Опарин, И.А. Сидаш. – Екатеринбург: Уральский институт ГПС МЧС России», 2013. – 68 с. 3. Автоматизированные системы управления и связь. Разработка системы связи гарнизона пожарной охраны: учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта по теме. Специальность 20.05.01 Пожарная безопасность/ И.А. Сидаш, Кобелев А.М., – Екатеринбург: Уральский институт ГПС МЧС России, 2015. – 59 с. 4. Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины «Автоматизированные системы управления и связь» по направлению подготовки 280705 Пожарная безопасность (квалификация (степень) «специалист») – Екатеринбург: ФГБОУ ВПО «Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России», 2012. – 21 с.(1-7 5. Автоматизированные системы управления и связь: методические рекомендации по подготовке к экзамену. Специальность 280705 Пожарная безопасность / сост. И.А. Сидаш. – Екатеринбург : Уральский институт ГПС МЧС России», 2013. – 27 с. Материалы ВКонтакте Автоматизированные системы управления и связь № п/п Наименование разделов и тем Раздел 1. Связь в подразделениях Государственной противопожарной службы 1 Тема 1. Информационные основы связи 2 Тема 2. Основы проводной связи 3 Тема 3. Основы радиосвязи 4 Тема 4. Организация службы связи Государственной противопожарной службы МЧС России Раздел 2. Автоматизированные системы управления в пожарной охране 6 Тема 5. Основы построения информационно-телекоммуникационных сетей. Информационные технологии в пожарной охране 7 Тема 6. Автоматизированные системы связи и оперативного управления пожарной охраны 8 Тема 7. Основы эксплуатации и технического обслуживания комплекса технических средств связи и управления Курсовой проект Итоговый контроль – экзамен РАЗДЕЛ № 1 «Связь в подразделениях Государственной противопожарной службы МЧС России» ТЕМА № 1 «Информационные основы связи» Занятие № 1. Лекция «Общие понятия о системе электросвязи» Вопросы лекции: 1) Основные понятия и определения дисциплины АСУиСв 2) Основные термины и определения в теории электросвязи 3) Общие понятия системы электросвязи Введение Информация о пожаре – сведения получаемые диспетчером по телефону или от автоматических датчиков. Эта информация очень важна (от нее зависит жизнь человека), поэтому возрастают требования к точности (например, точность информации о адресе, позволит пожарной бригаде быстрее прибыть на место), достоверности (ложные вызовы приводят к значительным материальным затратам; машина, отправленная по ложному вызову может опоздать на следующий («настоящий»), могут быть жертвы). Оперативность - важнейшее свойство данной информации – она быстро теряет актуальность, нужна быстрая реакция. (Промедление в может повлечь за собой значительный материальный ущерб и угрозу жизни.) Современное человеческое общество живет в период, характеризующийся небывалым увеличением потоков информации. Справиться с ними «вручную» для человека становится невыполнимой задачей. Чтобы информация обладала необходимыми свойствами оперативности, точности, достоверности, существуют автоматизированные системы управления (АСУ) и современные технологии связи, которые находятся в постоянном развитии. Вопрос №1 Основные понятия и определения дисциплины АСУиСв Автоматизированная система управления (АСУ) • Автоматизированная система управления (АСУ) – это человекомашинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления объектом. Cистема связи • Процесс управления подразделениями ГПС основывается на поступающей оперативной информации, содержащей сведения о состоянии объекта управления. От полноты и качества оперативной информации зависит эффективность управления. • Задача передачи информации в системах управления возложена на системы связи. Связь МЧС России • В соответствии с «Методическими рекомендациями по планированию, организации и обеспечению связи в МЧС России» (2013 г.): • Связь МЧС России – это передача и прием с требуемым качеством различных видов информации в системах управления. Связь является технической основой управления силами МЧС России. Потеря связи ведет к потере управления. • Система связи МЧС России относится к сетям связи специального назначения ЕСЭ РФ (единая сеть электросвязи Российской Федерации). Вопрос №2 Основные термины и определения в теории электросвязи Информация и данные • Информация - совокупность сведений о какихлибо событиях, явлениях или предметах, предназначенных для передачи, приема, обработки, преобразования, хранения или непосредственного использования. • Информацию, еще не усвоенную и необработанную пользователем, циркулирующую в каналах связи, вычислительных системах, устройствах, аппаратуре технических систем называют данными. Сообщение Сообщение - это информация, подлежащая передаче и выраженная в определенной форме. Для передачи информации с помощью технических средств сообщения представляют в виде рисунков, в текстовой, цифровой или звуковой форме. В зависимости от способа восприятия сообщения подразделяют на оптические и звуковые (80… 90% информации человек получает через органы зрения, а 10% ─ через органы слуха). В системах связи в качестве носителей сообщений используются сигналы (электрические, оптические). Электрический сигнал ─ это электрическая величина, однозначно отображающая каким-либо образом содержание передаваемого сообщения. Между сигналом и сообщением существует однозначное соответствие. Правила преобразования могут быть различными в зависимости от способа передачи информации и аппаратуры, используемой для этого. Вопрос №3 Общие понятия системы электросвязи Система электросвязи ─ это комплекс технических средств, обеспечивающих передачу и прием информации между удаленными друг от друга людьми или какими-либо устройствами. Чтобы реализовать систему связи необходимо осуществить над информацией сначала прямое преобразование, т. е. представить информацию в виде сообщения, далее сигнала, а затем на приемной стороне ─ обратное. Рис. 1.2 Структурная схема системы связи Источником и получателем сообщений, как правило, являются люди. Но ими могут быть и различные датчики, автоматические устройства, ЭВМ. Передаваемое сообщение поступает на преобразователь, который преобразует его в электрический первичный сигнал. Такие сигналы не всегда удобно, а иногда невозможно передавать в определенной среде распространения. Поэтому с выхода преобразователя первичные сигналы поступают на вход передатчика. Передатчик преобразует первичные сигналы во вторичные, способные проходить в конкретной среде распространения. В качестве среды могут использоваться токопроводящие металлические провода, волоконно-оптические линии связи, открытое пространство. На приемной стороне осуществляется обратное преобразование сигнала в сообщение, поступающее абоненту. Линия связи ─ это среда распространения электрических сигналов от передатчика к приемнику в системе электросвязи. Организация линии связи требует больших затрат. Так, при прокладке коаксиального кабеля на расстояние 1000 км расходуется 630 тонн меди и 1800 тонн свинца. Поэтому для повышения эффективности использования линий связи в них организуются каналы связи. Каналом связи называется совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу и прием сигналов одной пары абонентов по общей для нескольких пар линии связи. Многоканальная связь ─ это связь нескольких пар абонентов по общей линии связи. При этом каждой паре выделяется канал связи. Образование каналов для передачи сигналов по одной линии связи называется разделением каналов. Сигналы сообщений всех каналов смешиваются на передающем пункте и поступают в линию. На приемном пункте сигналы снова разделяются и преобразуются в независимые сообщения. Рис. 1.3. Схема системы многоканальной связи 11-1n – отправители; 21-2n – преобразователи; 31-3n – передатчики; 4 – линия связи; 51-5n – селекторы (разделители); 61-6n – приемники; 71-7n – преобразователи; 81-8n – получатели; 9 – помехи • Выделение нужного сигнала на приемном пункте из смеси сигналов, поступающих с линии, осуществляется с помощью операции разделения (селекции). • Селекторы реагируют только на соответствующие признаки используемых сигналов и не реагируют на признаки других сообщений. • В результате создаются раздельные каналы связи, использующие общую линию связи. Основными качественными показателями системы связи являются: 1) Пропускная способность- это наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по системе в единицу времени. 2) Достоверность передачи информации – это соответствие принятого сообщения переданному. 3) Надежность работы– это способность системы связи обеспечивать непрерывное управление в любых условиях оперативной обстановки. Пропускная способность системы определяется физическими свойствами канала связи и сигнала. От пропускной способности канала зависит максимально возможная скорость передачи данных по этому каналу. Для реализации максимально возможной пропускной способности необходимо согласование между собой параметров канала связи и параметров сигнала. Параметры канала 1) F - полоса пропускания канала связи - это диапазон частот, который канал может пропустить, не внося заметного (нормированного) затухания сигнала. Например, полоса пропускания телефонного провода (Cat1) составляет 0,1МГц = 100000Гц. Рис.1.4 Телефонный провод 2) D - динамический диапазон канала связи, представляющий собой логарифм отношения максимальной мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной. Pk max Dk  10  lg , дБ Pk min 3) T - время, в течение которого канал используется для передачи данных. Параметры сигнала 1) Fс - ширина спектра частот сигнала, под которой понимают интервал частот, занимаемый сигналом. Например, ширина спектра телефонного сигнала Fc  f max  f min  3400  300  3100 Гц Так как звуковые волны в диапазоне 300 — 4000 Гц соответствуют человеческому голосу 2) Dс - динамический диапазон сигнала, представляющий собой отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которая необходима для заданного качества передачи речи. Pc max Dc  10  lg , дБ Pc min 3) Tс - длительность сигнала, т. е. время его существования. Произведение этих трех параметров определяет соответственно: • объем канала связи V = F ∙ D ∙ T ; • объем сигнала Vс = Fс ∙ Dс ∙ Tс . Для неискаженной передачи информации по каналу связи необходимо, чтобы выполнялось соотношение V  Vс . При этом если отдельные параметры объема сигнала превышают соответствующие параметры емкости канала (например, Fc  Fк), то сигнал будет передан с искажением. ВЫВОД : Для передачи информации на большое расстояние от одного человека к другому необходимо, чтобы информация была преобразована с помощью комплекса технических средств связи сначала в сообщение а потом уже в сигнал, таким образом чтобы она не была искажена при передаче по каналу связи. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Работа над курсовым проектом включает в себя следующие этапы: 1) заполнение листа технического задания; 2) оформление пояснительной записки и чертежей; 3) представление курсового проекта руководителю, получение рецензии и устранение указанных в ней замечаний; 4) защита курсового проекта. 1-й этап Заполнение листа технического задания Номер варианта, состоит из четырех чисел (у каждого индивидуальный) См. УМ пособие по выполнению курсового проекта/ Выбор варианта Номер варианта Первая цифра Вторая цифра Третья цифра Четвертая цифра Определяется по первой букве фамилии Определяется по первой букве имени Предпоследняя цифра номера зач. книжки Последняя цифра номера зач. книжки А-Б 1 А 1 В-Д 2 Б-Г 2 Е-З 3 Д 3 И-Л 4 Е-З 4 М-О 5 И 5 П-С 6 К-Л 6 Т-Ф 7 М 7 Х-Ч 8 Н-П 8 Ш-Э 9 Р-С 9 Ю-Я Т-Я Принимается в соответствии с таблицей 1.2 стр.8 /УМ пособие по выполнению курсового проекта/. Выбирается по ПЕРВОЙ цифре варианта. ХХХХ Номер варианта ХХХХ Таблица 1.2 Структура телефонной сети общего пользования Первая цифра номера варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Структура телефонной сети Районированная городская телефонная сеть без узлообразования. Интерфейс подключения BRI4. Районированная городская телефонная сеть с узлами входящего сообщения. Интерфейс подключения BRI8. Районированная городская телефонная сеть с узлами исходящего и входящего сообщения. Интерфейс подключения E1. Районированная городская телефонная сеть с узлами исходящего и входящего сообщения. Интерфейс подключения PRI30. Районированная городская телефонная сеть с узлами входящего сообщения. Интерфейс подключения E1. Районированная городская телефонная сеть без узлообразования. Интерфейс подключения BRI8. Районированная городская телефонная сеть с узлами входящего сообщения. Интерфейс подключения BRI4. Районированная городская телефонная сеть с узлами исходящего и входящего сообщения. Интерфейс подключения PRI30. Районированная городская телефонная сеть без узлообразования. Интерфейс подключения PRI30. Районированная городская телефонная сеть с узлами исходящего и входящего сообщения. Интерфейс подключения BRI8. Номер варианта ХХХХ ХХХХ РГТС бУ. BRI 4 Таблица 1.3 Характеристика гарнизона пожарной охраны Количество пожарных частей, шт. Вторая цифра номера варианта 6 1 7 2 15 3 9 4 10 5 11 6 12 7 13 8 8 9 14 Принимается в соответствии с таблицей 1.4 стр.8 /УМ пособие по выполнению курсового проекта/. Выбирается по ТРЕТЬЕЙ цифре номера варианта ХХХХ РГТС бУ. BRI 4 6 0,55 Номер варианта ХХХХ Таблица 1.4 Интенсивность входного потока вызовов в проводной связи Интенсивность входного потока, выз/мин 0,55 1 0,54 Третья цифра номера варианта 2 3 4 5 6 7 0,48 0,5 0,45 0,36 0,15 0,49 И Т.Д. 8 0,32 9 0,47 Таблица 1.6 Время занятости диспетчера обработкой принятого вызова Время занятости диспетчера, мин 1 2 0,75 0,5 0,85 Вторая цифра номера варианта 3 4 5 6 0,7 0,9 0,8 0,95 7 8 9 0,6 0,55 0,65 Лист технического задания хранится в курсовом проекте до момента защиты! ЛИТЕРАТУРА НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА: МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ «РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СВЯЗИ ГАРНИЗОНА ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ» СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ВЫОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ» 5 2-й этап Оформление пояснительной записки и чертежей Курсовой проект состоит из расчетнопояснительной записки и графической части и должен быть собран в папку-скоросшиватель в следующей последовательности: • • • • • Титульный лист (приложение № 2 МУ на КП) Техническое задание на проектирование Содержание Введение Расчетно-пояснительная записка с тремя разделами по КП • Заключение (выводы) • Список использованных источников • Графическая часть (приложения). Текстовая часть курсового проекта выполнена машинописным способом. должна быть Пояснительная записка Пояснительная записка выполняется на одной стороне белой бумаги формата А4 (210×297 мм) одним из следующих способов: – с применением печатающих устройств и текстового редактора, шрифт – Times New Roman или аналогичный, межстрочный интервал 1,5, размер шрифта 14 пт или 12 (для таблиц); Лист должен иметь поля: левое 30 мм, правое и верхнее 20 мм, нижнее 25 мм. Абзацы в тексте начинают отступом, равным 1,25 – 1,5 см. Страницы нумеруются арабскими цифрами внизу страницы по центру. Нумерация страниц должна быть сквозной. Титульный лист и лист технического задания являются первой и второй страницей (номер не ставится). Текст пояснительной записки состоит из разделов и подразделов. ВВЕДЕНИЕ 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ ГАРНИЗОНА ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ 1.1. Структура проводной связи гарнизона пожарной охраны 1.2. Расчет требуемого количества линий специальной связи «01» и расчет пропускной способности сети специальной связи «01» 1.3. Определение числа диспетчерского состава 1.4. Перечень оборудования для организации проводной связи гарнизона пожарной охраны 2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСВЯЗИ ГАРНИЗОНА ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ … ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 3 4 5 6 7 8 9 35 38 Расстояние между заголовком и текстом при выполнении документа должно быть равно 2 см. Каждый раздел текстового документа рекомендуется начинать с нового листа (страницы). Формулы должны нумероваться сквозной нумерацией арабскими цифрами, которые записывают на уровне формулы справа в круглых скобках. Допускается нумерация в пределах раздела Допускается нумеровать иллюстрации в пределах раздела. В этом случае номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой. Рисунок 2.1. Схема районированной ГТС без узлообразования Все схемы должны быть выполнены в любом из графических редакторов и распечатаны на форматах А3. 3-й этап представление курсового проекта руководителю, получение рецензии и устранение указанных в ней замечаний Распечатанные сброшюрованные курсовые проекты высылаются методисту ЗО за 10 дней до начала сессии. Преподаватель проверяет, если есть замечания, пишет их в рецензии. 4-й этап защита курсового проекта Защита проводиться в форме компьютерного тестирования, с выставлением оценки в зачетную книжку.