4.4. Структура сети связи в гарнизоне пожарной охраны

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 и абонентами города, а также обмен оперативной информацией между пожарными подразделениями в целях управления силами и средствами тушения пожаров.

Для изучения структурных свойств сети связи следует воспользоваться ее моделью в виде графа. При этом узлы сети связи сопоставляются с вершинами графа, а каналы - с ребрами (рис. 4.8). Каналы сети могут быть направленными и ненаправленными и называются соответственно дугами и ветвями. Исходящему узлу связи на графе соответствует вершина - исток, а входящему - сток.

Рис. 4.8. Структура сети связи:

а - «каждый с каждым»; б - радиально-узловая; в - сеточная; г - кольцевая

Для количественных оценок каждому узлу приписывается некоторый вес, характеризующий то или иное его свойство как элемента маршрута для передачи информации (длина канала, пропускная способность, интенсивность потока, надежность, стоимость и т.п.). Узлы соединяемые каналом, называется смежными, а число каналов, входящих в узел и исходящих из него, - его рангом. Узел с рангом, равным единице, является тупиковым, и через него не проходит никакой маршрут передачи сообщений.

Полносвязная структура сети связи - структура, в которой каждая пара узлов имеет непосредственную связь между собой, т.е. это способ соединения рассредоточенных источников и потребителей информации (см. рис. 4.8, а). При большом числе узлов подобная структура малореальна, так как требует п(п- 1)/2 каналов ввода-вывода; а каждый из п узлов должен иметь п-1 каналов. Наиболее рациональна древовидная структура радиально-узлового типа с соподчинением (см. рис. 4.8, 6), при которой число каналов равно п-1, при подключении дополнительных узлов требуется такое же число каналов. Однако для повышения устойчивости структуры следует увеличить число каналов за счет введения дублирования. Сеточная структура сети связи обеспечивает связь каждого узла с определенным числом смежных узлов в единое сеточное формирование. Частный случай этой структуры с числом п каналов (кольцевая структура) показан на рис. 4.8, г. Сеточная структура образуется объединением кольцевых структур, в которых для соединения заданного числа узлов требуется число каналов на единицу больше, чем в древовидной структуре. Следует отметить, что введение такого дополнительного канала повышает устойчивость всей сети связи за счет увеличения числа обходных маршрутов для передачи сообщений.

На рис. 4.9 приведена в общем виде структурная схема связи гарнизона пожарной охраны. Из схемы видно, что центр управления силами (ЦУС) имеет достаточно разветвленную сеть линий и каналов связи, основные из которых 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. Так, сеть линии специальной связи 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.

f ₁…f ₆ - частоты рабочих каналов системы радиосвязи; ЦС - центральная станция (АТС); ОС - оконечная станция (АТС); УСС - узел специальной связи; ОВО – особо важные объекты; ПЦО - пункты централизованной охраны; АО – административные органы; СВ - специальные ведомства

В основе системы связи ГПС лежит обмен речевой (аналоговой) информацией. Высокочастотные каналы, как правило, служат для передачи дискретных сигналов, в частности, от датчиков контроля автотранспорта в депо пожарных частей, а также от пожарных извещателей, установленных на охраняемых объектах.

При наличии в городе совмещенных систем охранно-пожарной сигнализации ЦУС и ГГЧ имеют связь по прямым линиям и по линиям ГАТС с центральными пунктами вневедомственной охраны (ЦПВО), откуда передаются сигналы на ЦУС и ГГЧ, принятые ЦПВО от совмещенных объектовых устройств тревожной сигнализации. Передача извещений может быть либо дискретная соответствующими кодовыми посылками, либо аналоговая (речь).

Живучесть структуры сети связи или оперативная устойчивость - это способность обеспечивать своевременную и надежную связь со всеми абонентами в период как нормальной повседневной жизнедеятельности гарнизона, так и сложной оперативной обстановки в экстремальных условиях.

Устойчивость одного канала (линии) связи без резервирования определяется выражением

(4.1)

где 1 - интенсивность повреждений канала связи; t - время работы канала связи до первого отказа.

Для данного случая плотность распределения наработки на отказ определяется как

(4.2)

Устойчивость сети связи при обеспечении надежного прохождения информации между ЦУС и ГГЧ при наличии одного резервного канала связи определяется выражением

(4.3)

где Р2(t-) - вероятность безотказной работы резервного луча в течение наработки (t-) при условии, что до момента  этот луч был работоспособным; 2 - интенсивность повреждений резервного луча.

В целом устойчивость структуры всей системы связи с r-кратным холодным резервированием

(4.4)

где Рkc(ti) - вероятность безотказной работы структуры, имеющей один основной и r резервных каналов; Р(k+1) (ti-) - вероятность безотказной работы (k + 1)-го резервного канала в течение наработки (ti + ) при условии, что до момента  этот канал связи был работоспособным; f kc () - плотность распределения наработки до первого отказа структуры системы связи, имеющей один основной и r резервных каналов связи для обмена информацией.

Следует понимать, что всякое 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. Материальный эффект может быть получен за счет сокращения убытков от пожаров, а социальный - за счет снижения последствий воздействия пожаров на здоровье людей.

4.5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ СООБЩЕНИЙ О ПОЖАРАХ

4.5.1. Разработка методики исследования параметров информационной

нагрузки в системе приема сообщений о пожарах и ЧС

При разработке методологии построения каналов информационного обеспечения в системе оперативного управления подразделениями ГПС исследование статистических характеристик информационных потоков в каналах информационного обеспечения является одним из основных этапов на пути совершенствования системы управления пожарной охраной в целом.

Кроме того, исследование информационной нагрузки в каналах информационного обеспечения диспетчерского состава является одной из важных задач, решаемых разработчиками при совершенствовании существующих и проектировании перспективных систем оперативной связи. Исходя из параметров нагрузки (под нагрузкой понимается произведение двух параметров: интенсивности потока вызовов и времени обслуживания вызова), представляется возможным рассчитать количество каналов (линий связи «01») информационного обеспечения при требуемом качестве обслуживания, выбрать структуру построения системы связи, установить принцип распределения каналов между абонентами и т.п.

Успешное решение этих задач осложняется рядом следующих факторов:

• трудностью обеспечения долговременного автоматического контроля количественных характеристик информационных потоков, не вносящих дополнительных помех в оперативную работу технического оборудования узлов связи ГПС;

• отсутствием в настоящее время практически пригодных методик, обеспечивающих получение и обработку исследуемых параметров информационных потоков;

• специфическим характером передаваемых сообщений по каналам оперативной связи в подразделениях пожарной охраны с использованием условных сокращений и большими предельными отклонениями их времени передачи.

Основными количественными характеристиками информационных потоков в каналах системы оперативного управления являются: количество переговоров в сети связи за единицу времени и продолжительность занятия канала связи. Причем 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. В этих условиях единственно приемлемыми и эффективными являются статистические методы исследования нагрузки в каналах информационного обеспечения. При этом количественная оценка периодичности поступления вызовов может быть проведена на основе результатов исследования количества и продолжительности переговоров во времени и установления законов распределения соответствующих случайных величин.

Таким образом, на основе полученных результатов статистических исследований информационных потоков, циркулирующих в сетях оперативной связи ГПС, могут быть построены математические модели системы приема информации по линиям специальной связи «01». Кроме того, на основе математического аппарата теории массового обслуживания могут быть вычислены стационарные (предельные) значения основных параметров указанных моделей.

Система приема сообщений о пожарах (СПС) по линиям специальной связи «01» (спецлиниям) является составной частью службы связи ГПС и должна решать задачу оперативного приема и обработки поступающих сообщений о пожарах, авариях и всех других происшествиях и ЧС. Помимо приема информации о пожарах и ЧС, поступающих по линиям «01», эти сообщения могут поступать и по выделенным или прямым телефонным линиям, реже - по коммутируемой сети ГАТС или по каналам радиосвязи. Однако основным каналом приема сообщений о пожарах, авариях и т.п. являются линии специальной связи «01». На рис. 4.10 представлена типовая схема соединения абонентов городской телефонной сети с диспетчерами центра управления силами и средствами пожарной охраны.

В крупных городах или в сельской местности могут быть реализованы другие варианты построения сетей специальной связи, отличающиеся друг от друга способом взаимодействия между РАТС и узлом специальной связи (УСС).

Наиболее широко применяется схема параллельного подключения линий специальной связи к пультам диспетчеров, когда каждый диспетчер может принять вызов, поступивший по любой линии специальной связи «01» или «02». Если диспетчеров больше двух, такой процесс обслуживания нельзя считать эффективным. Действительно, при небольшой интенсивности поступления вызовы обслуживаются диспетчерами в порядке их поступления. Однако при увеличении интенсивности потока вызовов и при наличии очереди вызовы начинают обслуживаться диспетчерами в случайном порядке, причем между диспетчерами может возникнуть неопределенность, кому обслуживать вызов.

Рис. 4.10. Схема соединения абонентов города (СПС) с диспетчерами ЦУС:

РАТС - районная автоматическая телефонная станция; УСС - узел специальной связи;

ЦУС - центр управления силами и средствами пожарной охраны СИС - система

приема сообщений

Улучшение процесса приема вызовов с точки зрения уменьшения времени ожидания обслуживания вызова и снижения напряженности в работе диспетчеров обеспечивается при использовании станций оперативной связи, например: СОС-ЗОМ, ПОС-90, «Спираль», «АТОС». При применении этих станций вызовы автоматически в порядке поступления коммутируются только на один пульт диспетчера, т. е. распределение вызовов между диспетчерами осуществляется поочередным подключением к пультам диспетчеров вновь поступающих вызовов.

Для определения фактической нагрузки, создаваемой поступающими на вход системы вызовами, необходимо регистрировать поступающие вызовы непосредственно на входе СПС с помощью быстродействующего самопишущего прибора и счетчиков числа вызовов (СчI, Сч2 и СчЗ). Схема регистрации вызовов, поступающих по линиям специальной связи «01» на ЦУС пожарной охраны, приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Схема регистрации вызовов, поступающих по специальным линиям

связи «01» на ЦУС города