Расчет основных показателей функционирования систем связи гарнизонов ГПС

Расчет проводится исходя из минимально допустимого значения напряжённости поля с учётом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика и приёмника, коэффициентов усиления передающей  и приёмной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающих сигналов определяется по формуле [7]:

 

Еср = Емин + Восл + Едп + ∆Едоп – Вм – G1 – G2         (3.8)

 

При расчёте условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряжённости поля полезного сигнала Емин берется равным 20 дБ (соотношение сигнал/шум определяется техническими характеристиками радиостанций) [4].

Графики напряжённости поля приведены для среднепересечённой местности (параметр рельефа местности ∆h=50м). Среднепересечённой считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м. В случае отличия рельефа местности от среднепересечённого необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала (Восл), значения которого для полосы частот 140-174 МГц приведены в таблице 1 [7].

В точке приема возможно действие помех (атмосферных и промышленных). При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Результаты экспериментальных исследований приёмопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надёжности радиосвязи (заданного отношения сигнал/шум на выходе низкочастотного тракта приёмника) в случае повышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приёмника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надёжностью (при заданной в контрольной работе величине превышения допустимого уровня мешающего сигнала ∆Едоп) необходимо минимальную величину напряжённости поля Емин увеличить на величину ∆Eдоп (т.е. на то же число децибел). Поэтому при расчетах берется запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, и, как правило, задается в пределах от 5 до 20 дБ. В этом случае обеспечивается устойчивая радиосвязь.

 

      Таблица 1 Зависимость коэффициента ослабления сигнала (Восл) от рельефа

∆h, м	330	440	550	770	990	1110	1120	1140	1150
Восл, дБ	--2	--1	00	01	33	44	65	66	77
∆h, м	1170	1190	2210	2230	2250	2290	3330	3360	5500
Восл, дБ	88	99	110	111	112	113	114	115	116

 

Кроме того, всегда есть дополнительные потери (Едп), обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн (Епот) и т.п. Величина Епот составляет порядка 2-5 дБ. Кроме того, при использовании внешних антенн, подключаемых к радиооборудованию с помощью коаксиальных кабелей, необходимо знать длину кабелей (l) и величину погонного затухания (β) в них, выражаемого в дБ/м (приложение 6). Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Едп:

 

Едп = Епот + β1 l1 + β2 l2

 

Вм – поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ в случае использования радиостанций, имеющих мощность передатчика Рпер = 10 Вт. В случае отличия мощности излучения передающей антенны от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведённым в приложении 5 (рис. 2). Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента Вм, дБ, учитывающего изменение излучаемой мощности Рпер от 1 до 100 Вт в зависимости от типа применяемых радиостанций [7].

Коэффициент усиления антенн достаточно значимая величина при расчете энергетических параметров радиолинии, т.к. имеет двойной эффект: на передаче и на приеме. Коэффициент усиления антенны показывает, насколько уровень наводимого в ней сигнала превышает уровень сигнала на эталонной антенне. В качестве эталонной антенны принимают полуволновый вибратор или изотропную антенну (полностью ненаправленная антенна, имеющая пространственную диаграмму направленности в виде сферы). В связи с тем, что данный параметр является относительной величиной, то производители антенного оборудования, указывая коэффициент усиления антенны, не дают ссылку относительно какого эталона приведены техническая характеристика. Для расчетов коэффициенты усиления антенн принимаем равным 1,5 дБ [4].

Пример: Рассчитываем напряженность поля сигнала исходя из имеющихся данных без учета  затухания сигнала в антенно – фидерном тракте:

 

 

Еср = Емин + Восл + ∆Едоп – Вм – G1 – G2 = 20 + 8 + 3 – 0 – 1,5 – 1,5 = 28 дБ

 

По заданному удалению ПЧ от ЦДП (заданной дальности радиосвязи 24 км) и расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков осуществляется выбор необходимой кривой. Для данных условий  высоты стационарных антенн должны размещаться: ЦДП h1 ≈ 13 м и удалённой ПЧ  h2 ≈ 8 м ((h1 ∙ h2)  = 104 м2).

Затухание сигнала в кабеле (при  β1 = β2 = 0,08 дБ/м) составит:

 

Едп = β1 l1 + β2 l2 = 0,08 × 5 + 0,08 × 4 = 0,72 дБ

 

Затухание сигнала в кабеле при передаче составляет около 1 дБ, что приводит к уменьшению мощности излучения сигнала в передающей антенне  приблизительно на 2 Вт.

Повторно проводится расчет напряжённости поля полезного сигнала на входе приёмника для новых условий:

 

Еср = 20 + 1 + 0,72 + 3 – 0 – 1,5 – 1,5 ≈ 21,72 дБ

 

По заданной дальности радиосвязи и новой расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков делается вывод, что при данных условиях минимальная высота установки антенн составляет: для ЦДП h1 ≈ 15 м и удалённой ПЧ  h2 ≈ 10 м ((h1 ∙ h2) =150 м2).

С помощью изложенного выше алгоритма расчёта, определяется максимальная дальность радиосвязи между ЦДП и пожарными автомобилями. При расчете высот установки антенн, а также дальности радиосвязи с автомобилями следует учитывать, что высота поднятия антенн не равна длине фидерной линии

 

 

Заключение.

В результате выполнения курсового проекта  по дисциплине «АСУ и связь», я получила необходимый объем теоретических знаний и практических навыков по самостоятельной разработке структурных схем систем связи и автоматизированных систем оперативного управления силами и средствами гарнизона, выбору технических средств, для реализации этих систем в гарнизонах пожарной охраны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Приказ МВД России от 30.06.2000г. № 700 Об утверждении Наставления по службе связи ГПС МВД  России
2. Приказ МЧС России от 10.09.2002г. № 428 Об утверждении Концепции развития единых дежурно-диспетчерских служб в субъектах РФ
3. Приказ МЧС России от 02.12.2002г. № 553 Об утверждении плана создания единых дежурно-диспетчерских служб на базе телефонного номера «01»
4. Шаровар Ф.И. Автоматизированные системы управления и связь в пожарной охране. – М.: Радио и связь, 1987. – 304с.
5. Грущинский А.Г., Зыков В.И., Дятлов В.В. Новые коммуникационные технологии в деятельности пожарной охраны. Состояние и перспективы использования (системы подвижной радиосвязи). – М.:ВНИИПО, 1999. – 126с.
6. Автоматизированные системы управления и связь: рабочая программа. – Иваново: Ивановский институт ГПС МЧС России, 2005. – 21с.
7. Зыков В.И., Коробков В.В., Мосягин А.Б., Нечаев Д.Ю. Методические указания на курсовое проектирование по дисциплине «Автоматизированные системы управления и связь». – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. – 74с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4.

 

Таблица 2. Исходные данные для расчётов

Варианты заданий	10	7	12	130	10	0,31	1,3	0,82	0,81	0,7	0,93	0,4	4	1,11	0,18	1,8	Для всех вариантов: Рп = 0,001	Для всех вариантов: дежурство круглосуточное
	9	8	16	110	8	0,41	0,9	0,93	0,87	0,9	0,78	0,2	6	0,96	0,24	1,8
	8	7	14	160	7	0,37	0,7	0,92	0,91	0,6	0,81	0,4	5	0,93	0,19	1,6
	7	5	17	110	6	0,14	1,2	0,89	0,82	0,8	0,85	0,1	5	1,05	0,22	2,2
	6	8	19	70	9	0,53	1,1	0,85	0,81	0,6	0,73	0,2	3	0,99	0,26	1,9
	5	9	14	170	7	0,35	0,9	0,95	0,81	0,5	0,67	0,3	4	0,84	0,19	1,7
	4	7	16	100	8	0,47	1,3	0,93	0,84	0,9	0,88	0,4	4	0,93	0,26	1,8
	3	5	19	90	5	0,46	1,2	0,79	0,79	0,8	0,86	0,1	5	0,78	0,25	2,1
	2	8	20	140	6	0,22	1,1	0,91	0,79	0,7	0,91	0,2	6	1,21	0,17	1,9
	1	9	16	70	10	0,26	0,9	0,88	0,81	0,6	0,78	0,3	3	0,89	0,31	1,6
Параметры		Число пожарных частей в гарнизоне Nпч	Максимальное удаление ПЧ от ЦДП d, км	Параметр рельефа местности ∆h, м	Превышение уровня мешающего сигнала ∆Едоп, дБ	Интенсивность потока вызовов lп, выз./мин	Среднее время разговора по линии «01» Тп, мин	Вероятность безотказной работы основного канала связи Р1	Вероятность безотказной работы резервного канала связи Р2	Коэффициент занятости диспетчера Кд	Коэффициент готовности аппаратуры Кг	Интенсивность потока вызовов по радиоканалу lр, выз./мин	Число абонентов в радиосети N	Среднее время разговора в радиосети Tпер, мин	Непроизводительные затраты времени Tн, мин	Время занятости диспетчера обработкой вызова Табс, мин	Допустимая вероятность потери вызова по линиям «01» Рп	Максимальная нагрузка на диспетчера за смену Умакс, ч

 

 

Варианты заданий	20	9	20	160	4	0,11	1,2	0,94	0,75	0,4	0,83	0,1	4	0,43	0,21	1,5	Для всех вариантов: Рп = 0,001	Для всех вариантов: дежурство круглосуточное
	19	6	19	150	5	0,12	0,9	0,85	0,81	0,6	0,72	0,2	5	0,55	0,15	1,4
	18	4	18	140	7	0,15	1,3	0,92	0,81	0,5	0,59	0,5	6	0,61	0,14	1,3
	17	8	17	180	6	0,25	1,1	0,82	0,79	0,7	0,93	0,4	5	1,04	0,28	1,1
	16	9	14	150	5	0,24	0,9	0,89	0,77	0,6	0,64	0,3	4	0,92	0,22	1,2
	15	10	12	160	4	0,17	1,2	0,91	0,71	0,7	0,91	0,2	3	0,77	0,16	1,7
	14	7	13	170	3	0,19	1,1	0,74	0,74	0,8	0,84	0,1	6	0,86	0,19	1,6
	13	9	15	180	5	0,22	0,8	0,86	0,81	0,9	0,73	0,5	5	0,59	0,31	1,5
	12	8	20	190	4	0,31	0,9	0,88	0,87	0,6	0,67	0,4	3	0,44	0,26	1,4
	11	11	16	200	6	0,28	0,8	0,83	0,79	0,4	0,56	0,3	4	0,35	0,17	1,3
Параметры		Число пожарных частей в гарнизоне Nпч	Максимальное удаление ПЧ от ЦДП d, км	Параметр рельефа местности ∆h, м	Превышение уровня мешающего сигнала ∆Едоп, дБ	Интенсивность потока вызовов lп, выз./мин	Среднее время разговора по линии «01» Тп, мин	Вероятность безотказной работы основного канала связи Р1	Вероятность безотказной работы резервного канала связи Р2	Коэффициент занятости диспетчера Кд	Коэффициент готовности аппаратуры Кг	Интенсивность потока вызовов по радиоканалу lр, выз./мин	Число абонентов в радиосети N	Среднее время разговора в радиосети Tпер, мин	Непроизводительные затраты времени Tн, мин	Время занятости диспетчера обработкой вызова Табс, мин	Допустимая вероятность потери вызова по линиям «01» Рп	Максимальная нагрузка на диспетчера за смену Умакс, ч