Задание на Контрольную работу по дисциплине «Автоматизированные системы управления и связь» для студентов специальности «Пожарная безопасность»

В систему приема информации по линиям специальной связи «01» поступают сообщения не только о пожарах и происшествиях, но и сообщения, связанные с потребностью абонентов в получении различной справочной информации, и сообщения-помехи, связанные со случайным или преднамеренным попаданием абонентов ГАТС в систему приема сообщений (СПС).

При проведении экспериментальных исследований информационной нагрузки в системе приема сообщений о пожарах и происшествиях под сообщением, поступающим по линиям специальной связи «01» на ЦУС, понимается совокупность данных, имеющая признаки начала и конца и предназначенная для передачи по линиям связи в СПС. Вызов – это событие в системе приема сообщений, выражающееся в желании некоторого абонента получить соединение с диспетчером ЦУС для передачи сообщения о пожаре. Потоком вызовов называют последовательность сообщений, поступающих одно за другим в СПС через какие-либо интервалы времени. Под обслуживанием вызова понимается процесс двухсторонних переговоров диспетчера ЦУС с абонентом по линии специальной связи, начатых по инициативе позвонившего абонента.

Результаты проведенных экспериментальных исследований информационной нагрузки показали, что время обслуживания сообщений, поступающих по линиям спецсвязи, характеризуется большим разбросом значений длительности обслуживания. Периодичность поступления информации по каналам информационного обеспечения является случайным процессом, поэтому случайными величинами будут моменты возникновения отдельных вызовов, количество вызовов и продолжительность их обслуживания.

В силу этого для оптимизации числа линий спецсвязи и количества диспетчеров применяется теория систем массового обслуживания (СМО). Суть ее в следующем: на вход n-канальной СМО подается поток вызовов с интенсивностью λ. Если вызов застал все каналы занятыми, то он получает отказ, а если хотя бы один канал свободен, то он принимается на обслуживание.

Оптимизация сети специальной связи сводится к нахождению минимального числа линий связи «01» и диспетчеров, при которых обеспечивается заданная вероятность отказа в обслуживании (вероятность потери вызова) и необходимая пропускная способность сети специальной связи.

Последовательно увеличивая число линий с 1 до n, находим такое число линий связи, при котором выполняется условие Р_отк ≤ P_П.

Общий алгоритм оптимизации сети специальной связи рассмотрим на конкретном примере инженерного расчета, в результате которого определяется минимально необходимое количество линий специальной связи «01» и общее число диспетчерского состава.

Нагрузка, создаваемая в сети специальной связи, например, при заданных величинах интенсивности входного потока вызовов λ = 0,1 выз/мин и времени обслуживания одного вызова (времени переговора) Т_п = 0,5 мин, может быть представлена как у = λТ_п = 0,1*0,5 = 0,05 мин.

В общем виде вероятность того, что все линии специальной связи свободны, определяется по формуле

,

где k – последовательность целых чисел, k = 0, 1, 2, …, n.

Для случая, когда n = 1, вероятность того, что линия связи будет свободна,

.

В общем виде вероятность того, что все n линий связи будут заняты (т.е. вероятность отказа в обслуживании), определяется как

.

Для случая, когда n = 1, вероятность отказа равна:

.

Сравнивая полученное значение Р_{отк 1} и заданное значение вероятности потери вызова Р_п = 0,001, приходим к выводу, что условие Р_отк1 ≤ Р_п не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 2. При этом вероятность того, что 2 линии связи будут свободны, определяется по формуле

.

Вероятность отказа при этом определяется по формуле

.

Сравнивая полученное значение Р_отк2 и заданное значение Р_п, приходим к выводу, что условие Р_отк2 ≤ Р_п не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий до n = 3. При этом вероятность того, что три линии связи будут свободны, определяется следующим образом:

.

Вероятность отказа при этом определяется как

.

Сравнивая полученное значение Р_отк3 и заданное значение Р_п, приходим к выводу, что условие Р_отк3 ≤ Р_п соблюдается, т.е. Р_отк3 = 0,000018 < Р_п = 0,001. Таким образом, принимаем число линий специальной связи «01» n = 3.

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети специальной связи по линиям «01») определяется как

.

Таким образом, в установившемся режиме в системе информационного обеспечения диспетчерского состава (сети специальной связи) будет обслужено 99,9% поступивших вызовов.

Абсолютная пропускная способность системы информационного обеспечения диспетчерского состава определяется выражением

,

т.е. система (диспетчер) способна обслужить в среднем 0,099 сообщения в минуту.

Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова, ч,

,

где Т_П – заданная величина времени одного «чистого» переговора диспетчера с вызываемым абонентом; Т_обс1 – время занятости диспетчера обработкой принятого вызова (запись поступившего вызова в журнале регистрации и т.п.).

По заданной интенсивности входного потока вызовов λ = 0,1 выз/мин, поступающих в систему информационного обеспечения диспетчерского состава, и времени обслуживания одного вызова диспетчером Т_обс2 = 0,04ч определим полную нагрузку (в часах) на всех диспетчеров за смену, т.е. за 24 часа:

,

где 60 – количество минут в 1ч (при переводе λ в интенсивность входного потока вызовов в час).

Допустимая нагрузка на одного диспетчера за смену с учетом коэффициента занятости диспетчера

,

где К_доп – коэффициент занятости диспетчера; y_1max – максимальная нагрузка на одного диспетчера за смену.

Определим необходимое число диспетчеров:

.

Округляя, получаем число диспетчеров – 1.

Таким образом, по результатам оптимизации системы информационного обеспечения диспетчерского состава (сети специальной связи по линиям «01») определено, что необходимо иметь 3 линии связи «01» и одного диспетчера.

Данная методика оптимизации сети специальной связи позволяет проводить расчет необходимого числа каналов информационного обеспечения (линий специальной связи) и диспетчерского состава при различных начальных условиях.