Организация связи в пожарной охране
Модуль 4
Содержание
Организация связи в пожарной охране
Единая служба связи ГПС МЧС России:
Классификация видов связи противопожарной службы
Связь Государственной противопожарной службы МЧС России по назначению классифицируется на следующие основные виды:
Виды связи гарнизона ГПС
Связь извещения
Оперативно-диспетчерская связь
Связь на пожаре
Административно-управленческая связь
Основные функции территориальной службы связи
Служба связи территориального гарнизона выполняет следующие функции:
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Сеть проводной связи гарнизона организуется на базе местных и междугородных линий связи Министерства Российской Федерации по связи и информатизации, проводных каналов связи федеральных органов исполнительной власти и иных организаций с использованием их линейно-кабельных сооружений, а также сооружений и объектов связи.
Сеть проводной связи гарнизона включает:
ПСО – пункт связи отряда
ПСЧ – пункт связи части
ЦУС –центральный узел связи (ЕДДС с 2013 г.) - ЕДДС – единая дежурно-диспетчерская служба
ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСВЯЗИ
Радиосвязь предназначена:
Радиосвязь гарнизона включает радиосети и радионаправления
В каждом радионаправлении и в каждой радиосети одна из радиостанций является главной. Главная радиостанция определяется приказом начальника.
Радиостанции гарнизона подразделяются на стационарные, возимые и носимые.
ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСВЯЗИ В ГАРНИЗОНЕ
С учетом существующей организационной структуры, характера выполняемых задач и необходимости взаимодействия подразделений ФПС как между собой, так и со службами других министерств и ведомств при тушении пожаров в территориальных гарнизонах необходимо развертывание радиосетей, показанных в таблице:
Кроме этого, необходимо выделить радио-частоты для организации взаимодействия с медицинскими, аварийными и иными служ-бами жизнеобеспечения, для обеспечения охраны общественного порядка. Необходи-мое количество радиосетей определяется схемой организации радиосвязи гарнизона.
| Радиостанция стационарная, радиопередатчик |
| Радиостанция возимая |
| Радиостанция носимая |
| Радиоприемник сети персонального радиовызова (пейджер) |
Структура сети связи гарнизона
Структура сети связи гарнизона – это упорядоченная совокупность различных видов проводной и беспроводной связи, учитывающая топологию размещения абонентов и обеспечивающая обмен текущей служебной информацией между подразделениями гарнизона пожарной охраны (ГПО) и абонентами города, а также обмен оперативной информацией между пожарными подразделениями с целью управления силами и средствами тушения пожаров.
Для анализа структурных свойств сети используется её модель в виде графов. Узлы сети связи сопоставляются с вершинами графа, а каналы – с ребрами.
а – полносвязная;
б – древовидная;
в – сеточная;
г – кольцевая
Полносвязная структура сети связи – структура, в которой каждая пара узлов имеет непосредственную связь между собой. В сложной сети связи гарнизона такая структура нереальна. Наиболее рациональна древовидная структура радиально-узлового типа с соподчинением. Для повышения устойчивости структуры увеличивают число каналов за счет введения дублирования.
Сеточная структура образуется объединением кольцевых структур. Здесь для соединения заданного числа узлов требуется линий на единицу больше, чем в древовидной структуре. Введение дополнительной линии повышает устойчивость всей сети связи за счёт увеличения числа обходных маршрутов.
Схема организации системы оперативной связи гарнизона
Центр управления силами (ЦУС) имеет достаточно разветвленную сеть линий и каналов связи, основные из них обеспечивают круглосуточную связь с пожарными частями (ПЧ), службами взаимодействия (СВ) города (горгаз, милиция, скорая помощь, электросети, водоканал и др.), городскими административными органами (АО) и особо важными объектами (ОВО).
Для повышения оперативности, устойчивости и живучести связи применяют несколько дублирующих друг друга линий связи различных видов.
Например: сеть линии спецсвязи ЦУС с ПЧ включает в себя прямые линии городской телефонной сети ГАТС, линии специальной связи «01». Связь ЦУС со специальными службами города и с подразделениями ГПС гарнизона осуществляется по прямым некоммутируемым линиям связи, по специальным линиям и линиям ГАТС, а ЦУС с ОВО – по прямым линиям ГАТС, линии специальной связи «01» и в отдельных случаях по высокочастотным каналам.
В основе системы связи ГПС лежит обмен
речевой (аналоговой) информацией.
Эффективность противопожарной службы
Эффективность противопожарной службы характеризуется вероятностью того, что сообщение будет передано требуемому абоненту в течение времени, не более заданного, которое устанавливается исходя из скорости старения информации.
где Pkc(ti) – вероятность безотказной работы структуры, имеющей один основной и k резервных лучей; P(k + 1)(ti – τ) – вероятность безотказной работы (k + 1)-го резервного луча в течение времени наработки (ti – τ) при условии, что до момента τ этот луч был работоспособный; fkc(τ) – плотность распределения наработки до первого отказа структуры, имеющей один основной и k резервных лучей для обмена информацией.
Резервирование требует дополнительных затрат. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы затраты на резервирование Ср не превышали получаемого выигрыша Св, т.е. Ср ≤ Св.
Выигрыш включает в себя как материальный, так и социальный эффект:
РЕЗЕРВИРОВАНИЕ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ СООБЩЕНИЙ О ПОЖАРАХ
Для проектирования системы оперативной связи гранизона необходимо исследовать информационную нагрузку в каналах связи диспетчерского состава.
Расчет количество каналов (линий связи «01») информационного обеспечения при требуемом качестве обслуживания осуществляется на основе двух параметров нагрузки:
На основе этих расчетов выбирают структуру построения системы связи, принцип распределения каналов между абонентами и другие характеристики.
Основными количественными характеристиками информационных потоков в каналах системы управления являются:
Периодичность поступления вызовов в систему является случайным процессом, поэтому случайными величинами будут моменты появления отдельных вызовов, количество вызовов в единицу времени и продолжительность их обслуживания. Поэтому используют статистические методы исследования нагрузки в каналах и устанавливают законы распределения соответствующих случайных величин.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ СООБЩЕНИЙ О ПОЖАРАХ
Типовая схема соединения абонентов ТФОП с диспетчерами центра управления гарнизона
Для улучшения процесса приема вызовов (уменьшение времени ожидания обслуживания вызова и снижение напряженности в работе диспетчеров) используются станции оперативной связи (например: СОС-30М, ПОС-90, "Спираль", "АТОС«).
При применении этих станций вызовы автоматически в порядке поступления коммутируются только на один пульт диспетчера, то есть распределение вызовов между диспетчерами осуществляется поочередным подключением к пультам диспетчеров вновь поступающих вызовов.
Все поступающие вызовы регистрируются на входе СПС с помощью быстродействующего самопишущего прибора и счетчиков числа вызовов.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ СООБЩЕНИЙ О ПОЖАРАХ
Результаты проведенных экспериментальных исследований информационной нагрузки вразных городах России показали, что время обслуживания сообщений, поступающих по линиям специальной связи «01», характеризуется большим разбросом значений длительности обслуживания (в потоке поступающих вызовов присутствуют сообщения о пожарах, авариях, случившихся происшествиях с большой длительностью обслуживания - до 120 с, и подавляющее число сообщений с небольшой длительностью приема, колеблющейся от 3 до 20 с). Поступление вызовов в СПС характеризуется существенной неравномерностью по времени суток.
Исследования проводились в городах различного уровня: мегаполисах, городах областного уровня и в небольших населенных пунктах. Результаты исследования потоков поступающих сообщений о пожарах в городах различного уровня позволили сделать вывод о зависимости влияния величины города на параметры потока поступающих сообщений, что дало возможность последующего создания единой методики синтеза системы оперативной связи подразделений пожарно-спасательных формирований.
Москва
Архангельск
С-Пб
Оценка интенсивности входного потока сообщений
где:�I - интенсивность трафика�T - длительность периода наблюдения�ti - время удержания индивидуального вызова�Nc - общее число вызовов за период наблюдения�t - среднее время удержания�nc = число вызовов за единицу времени
Другие параметры:
Оценка интенсивности входного потока сообщений
Очереди заявок могут и отсутствовать, если дисциплина обслуживания их не предусматривает: модель с потерями, а не с ожиданием)
Простейшая модель системы массового обслуживания
Вопросами моделирования трафика в сетях занимается Теория массового обслуживания - ТМО (область теории вероятностей и математической статистики).
Основная цель использования инструментов ТМО - определение (расчет) оптимального соотношения между количеством обслуживающих приборов в системе, входным потоком заявок и требованиями к качеству их обслуживания.
Оценка интенсивности входного потока сообщений
Вероятность поступления точно k вызовов простейшего потока за отрезок времени t определяется формулой Пуассона:
Важнейшие свойства случайного потока событий:
1. Стационарность - независимость вероятности числа поступивших вызовов от начального момента
2. Ординарность - невозможность одно-временного поступления двух вызовов
3. Отсутствие последействия - стохастические свойства не зависят от истории процесса
Простейший поток – стационарный, ординарный, без последействия
Оценка интенсивности входного потока сообщений
Узел спецсвязи соединяется с центральным пунктом пожарной связи (ЦППС) пучком соединительных линий (спецлиний «01»). Спецлинии «01» заведены на станции оперативной связи (СОС) типа ПОС-90, СОС-30М или СПС-10/20. Все СОС, применяемые в пожарной охране, являются станциями с ручным управлением.
Обычно число линий «01» больше числа диспетчеров, обслуживающих поступающие вызовы. При поступлении вызова в тот момент, когда все диспетчеры заняты, вызов, занимая свободную линию, ждет начала обслуживания.
Процесс обслуживания вызовов на участке «узел спецсвязи-диспетчер» можно формализовать в виде системы массового обслуживания с ограниченным числом мест ожидания. Зная поток поступающих вызовов и время обслуживания вызова, можно с помощью математических расчетов определить оптимальную структуру системы обслуживания.
Пропускная способность подсистемы приема вызовов по спецлиниям «01» будет зависеть от числа спецлиний «01» и количества диспетчеров.
В момент времени, когда все диспетчеры заняты приемом вызовов, очередной поступивший вызов будет ожидать начала обслуживания, заняв в качестве места для ожидания одну из спецлиний «01», т.е. ту спецлинию «01», по которой он поступил. Поскольку число спецлиний «01» ограничено, то в момент времени, когда все спецлинии «01» заняты обслуживаемыми и ожидающими обслуживания вызовами, очередной поступивший вызов получит отказ в обслуживании. Следовательно, процесс приема вызовов по спецлиниям «01» характеризуется возможностью потери вызова и ожиданием начала обслуживания. Нормированное значение вероятности потери вызова в службе «01» Рн=0,001
Методика определения необходимого числа линий специальной связи «01» и количества диспетчерского состава
где k – последовательность целых чисел, k = 0,1,2,…,n.
Для случая, когда n=1 (одна линия связи), вероятность того, что эта линия связи будет свободна:
Вероятность того, что все n линий связи будут заняты (т.е. вероятность отказа в обслуживании)
, для n=1 вероятность отказа в обслуживании равна:
Методика определения необходимого числа линий специальной связи «01» и количества диспетчерского состава
Методика определения необходимого числа линий специальной связи «01» и количества диспетчерского состава
Данная методика оптимизация сети специальной связи позволяет проводить расчет необходимого числа каналов информационного обеспечения (линий специальной связи) и диспетчерского состава при различных начальных условиях.
Моделирование процесса обслуживания поступающих вызовов в системе оперативной радиосвязи
Существует два типа радиосетей, которым соответствуют две модели обслуживания абонентов.
Моделирование процесса обслуживания поступающих вызовов в системе оперативной радиосвязи
На основе этих математических моделей получены также другие зависимости:
1) Зависимость среднего времени ожидания от числа абонентов N сети связи для различных значений среднего времени переговоров Тп при интенсивности входного потока вызова λ=0,5 выз/мин
2) Зависимость оперативности Q связи от числа абонентов N при различных значениях средней продолжительности переговоров Тп для интенсивности входного потока вызова λ=0,5 выз/мин
Пользуясь полученными кривыми, можно установить число абонентов, которые должны работать на одном частотном канале при определенных условиях, например, при определенных величинах эффективности функционирования и оперативности связи.
Можно определить допустимое время ожидания при различном числе абонентов и разном времени продолжительности переговоров, а также решать другие вопросы, связанные с оптимизацией построения сетей оперативной связи ГПС.
Расчет характеристик оперативности и эффективности функционирования радиосвязи
Расчет дальности действия УКВ и КВ радиосвязи
Расчет дальности действия УКВ и КВ радиосвязи
Зависимость средних значений напряженности поля от расстояния между антеннами
График поправок
1
2
Расчет дальности действия УКВ и КВ радиосвязи
Δh [м] | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | 110 | 120 | 140 | 150 | 170 | 190 | 210 | 230 | 250 | 290 | 330 | 360 | 500 |
| -2 | -1 | 0 | 1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Размеры зоны уверенной радиосвязи зависят от процента времени проявления помех со стороны мешающих передатчиков. Для одноканальных ведомственных сетей радиосвязи с небольшой нагрузкой, не выходящих на городскую телефонную сеть, принимается процент времени надежности связи на границе зоны обслуживания (50 %). При этом поправка ВИ, учитывающая надежность канала связи на уровне вероятности 50 % составляет 0 дБ. Допустимый процент времени проявления помех со стороны мешающих радиостанций, работающих в совмещенном частотном канале, и на частотах, близких к частоте полезного сигнала, устанавливается равным 10 %. При этом поправка ВИ составляет -5 дБ.
Расчет дальности действия УКВ и КВ радиосвязи
1
С помощью графиков решается и задача по определению ожидаемой дальности связи между стационарной и возимой радиостанциями, установленными соответственно на ЦУС и на пожарном автомобиле. Для этого вычисляем уровень напряженности поля полезного сигнала на входе приемного устройства по формуле (1) и по графикам определяем дальность действия радиосвязи для заданных значений высот установки антенн. Высота подъема антенны возимой радиостанции пожарного автомобиля при этом принимается равной 2 м.
1
Особенности расчета дальности связи для носимых радиостанций
Основой для расчета ожидаемой дальности связи в радиосетях ГПС, где используются носимые радиостанции (Виола-Н, Транспорт РН-12, Радиус, Моторола, Гранит и др.), имеющие различные значения выходной мощности излучения передатчика: 0,2; 0,5 и 1,0 Вт, служат те же положения, что и для расчета каналов связи (ожидаемой дальности радиосвязи), организуемых на стационарных и возимых радиостанциях. Вместе с тем, в случае использования носимых радиостанций необходимо учитывать следующие особенности организации связи:
В случае организации радиосвязи между носимой и стационарной радиостанциями высоко установленная антенна на стационарном пункте позволяет обеспечить условия прямой видимости между антеннами, а при организации связи только между носимыми радиостанциями условия прямой видимости не обеспечиваются.
В сложных условиях организации связи при использовании носимых радиостанций величина поправки, учитывающей отмеченные выше особенности, достигает 2-4 дБ при организации радиосвязи на среднепересеченной местности в сельскохозяйственных районах и 6-8 дБ – в условиях городской застройки и при организации радиосвязи на месте пожара.
Организация планирования радиосетей
Радиосеть образуется в том случае, когда на одном частотном канале работают три и более радиостанции с общими радиоданными. Работа радиосетей характеризуется тем, что создается возможность циркулярной передачи сообщений всем радиостанциям сети. Эффективно используется радиоканал.
Радионаправление образуется при работе на одном частотном канале только двух радиостанций с общими радиоданными. Достоинство этого способа – быстрота вхождения в связь, большая пропускная способность при радиообмене и устойчивость связи; недостатки – потребность большого числа рабочих частот и радиостанций.
Чаще всего радиосвязь организуется комбинированным способом, когда в схему входят радиосети и радионаправления.
Основная задача планирования сетей радиосвязи, работающих в ограниченных территориальных районах, заключается в такой расстановке стационарных радиостанций этих сетей и распределение рабочих частот между ними, чтобы полностью исключить или свести до минимума возникновение взаимных помех.
Главной причиной возникновения взаимных помех является одновременное воздействие на вход приемника одного или нескольких мешающих сигналов более высокого уровня, чем допустимого для нормальной его работы. Взаимным мешающим влиянием двух радиостанций можно пренебречь, если в течение заданного процента времени отношение сигнал/помеха полезного и мешающего сигналов в точке приема будет больше некоторой величины.
Защитное отношение - минимально приемлемое отношение сигнал/помеха на входе приемного устройства, при котором можно обеспечить заданное качество радиосвязи.
Задача по обеспечению совместной работы радиосетей без взаимных помех решается, исходя из чувствительности приемников радиостанций на рабочих частотах, величины защитного отношения, значений многосигнальной избирательности и уровней мешающих сигналов.
Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи
Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи
Интермодуляционные помехи.
Зависимость территориального разноса антенн радиостанций, работающих на интермодуляционно совместимых частотах, от высоты установки антенн
Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи
Расчет ЭМС двух близко расположенных радиостанций
При проведении практического выбора рабочих частот радиостанций в случае установки двух стационарных антенн на крыше одного служебного здания (ЦУС или ЦПР) допустимый уровень мешающего сигнала определяется в основном выходным уровнем сигнала от передатчика мешающей радиостанции (равным 148 дБ при выходной мощности излучения передатчика 10 Вт) и затуханием электромагнитного поля между стационарными антеннами.
ЗАВИСИМОСТЬ ЗАТУХАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ (BA) ОТ РАССТОЯНИЯ (R) МЕЖДУ ДВУМЯ АНТЕННАМИ СТАЦИОНАРНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ
R [м] | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 17 |
BA [Дб] | 18 | 24 | 28 | 31 | 34 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 |
Расчет электромагнитной совместимости радиосредств в сетях оперативной связи
Расчет ЭМС трех близко расположенных радиостанций
Организация связи и освещения на пожаре
Связь на пожаре предназначена для управления силами и средствами, обеспечения их взаимодействия и обмена информацией.
Связь на пожаре организуется для четкого управления пожарными подразделениями на месте пожара, обеспечения их взаимодействия и своевременной передачи информации с места пожара на ЕДДС (ЦУС) или ПЧ.
На месте пожара должны быть организованы следующие виды связи:
Организация связи и освещения на пожаре
Связь на пожаре может осуществляться с помощью автомобильных и носимых радиостанций, полевых телефонных аппаратов, сигнально-переговорных устройств, громкоговорящих установок, мегафонов и телевидения.
На пожар выезжает отделение связи, которое выполняет следующие работы:
Автомобиль связи и освещения оборудуется звукоусилительной установкой, антенным устройством, громкоговорителем мощностью 10–50 Вт, электромегафонами, выносными микрофонами, переходными штуцерами для блоков усилителя, магнитофоном с резервным комплектом магнитных пленок.
Для осуществления громкоговорящего оповещения на месте пожара используется усилитель мощности (УМ), к которому подключаются громкоговорители по числу боевых участков. При этом РТП с помощью выносного микрофона (М) имеет возможность передачи циркулярной информации на все боевые участки.