Построение устройства защиты от ошибок, обеспечивающего выполнение заданных требований по достоверности и максимизирующего значение скорости передачи системы

Построение устройства защиты от ошибок, обеспечивающего выполнение заданных требований по достоверности и максимизирующего значение скорости передачи системы

ВВЕДЕНИЕ

Территориальная распределенность объектов специального назначения, телекоммуникационных сетей общего пользования требует решения задач по их охране [4]. Однако использование для этих целей оборудования подразделений вневедомственной охраны (ПВО), частных охранных предприятий (ЧОП) и подразделений ФСБ не всегда экономически оправдано. С учетом особенностей объектов возможен «комбинированный» подход к их охране, суть которого сводится к информированию ПВО, ЧОП и ФСБ о фактах вторжения (вскрытия) объектов, а сама система разворачивается предприятием телекоммуникационных сетей и функционирует не только в интересах охраны, но и обеспечивает сбор информации о внутреннем состоянии объекта в интересах предприятия.

В силу значительной удаленности, очевидно, что построение системы охраны с применением проводных линий связи, с учетом удаленности этих объектов, крайне затруднительно и малоэффективно. Прокладка проводных линий связи, либо их аренда, требует значительных материальных затрат, а так же дополнительной аппаратуры, позволяющей системе работать по длинным проводным линиям связи. При длинных линиях связи это требует технических решений по защите аппаратуры от влияния паразитных электромагнитных наводок и помех, а так же установки устройств грозозащиты, магистральных усилителей и ретрансляторов. Помимо некоторых чисто технических проблем построения системы охраны удаленных объектов с использованием проводных линий связи существует и проблема, связанная с надежностью такой системы охраны. Дело в том, что прокладка индивидуальных проводных линий связи от каждого объекта до централизованного поста охраны практически невозможна. Как правило, удаленные объекты охраны разделяют по группам и затем прокладывают воздушную линию связи между той или иной группой объектов охраны и центральным постом охраны, а зачастую и сигналы от ряда групп объектов объединяют в единый кабель связи. В связи с этим возникает проблема, которая заключается в том, что если злоумышленник выведет из строя групповой кабель связи, то группа дежурной охраны физически не сможет обеспечить охрану всех объектов, от которых не поступают сигналы в связи с обрывом кабеля связи. И часть объектов, в данном случае, останется без охраны на время ремонта поврежденной линии связи.

Наряду с проводными системами все чаще стали использоваться беспроводные системы охраны удаленных объектов с передачей сигналов по каналам сотовой связи. В качестве передающего и приемного блока используются или стандартные сотовые телефоны или специализированные модули для приема и передачи информации по каналам сотовой связи. Если такая система построена достаточно грамотно и обеспечивает все необходимые функции мониторинга и приема сигналов тревоги от удаленных объектов охраны, то она по своим тактико-техническим характеристикам превосходит систему охраны удаленных объектов, в которой используются проводные линии связи. Но и такая система имеет существенные недостатки. Так блоки приема и передачи регистрируются у оператора сотовой связи аналогично сотовым телефонам, и за предоставление услуг связи сотовый оператор начисляет определенную плату как за обслуживание сотового телефона. Если деньги на счету того или иного модуля передачи информации по каналам сотовой связи закончились, то оператор сотовой связи вправе заблокировать данный сотовый телефон или модуль передачи. В связи с этим владелец охраняемого объекта с такой системой связи должен контролировать остаток средств на счете данного сотового телефона или специализированного модуля. При этом охранная организация несет ответственность за охраняемые удаленные объекты, а оператор сотовой связи нет. Он только предоставляет связь по сотовым каналам на общих основаниях.

Блокирование оператором сотовой связи по тем или иным причинам каналов связи на неопределенный промежуток времени или при длительных перегрузках сети сотовой связи может рассматриваться в данном контексте, как вывод системы охраны из строя на некоторое время, которое может составлять от нескольких часов до суток.

Надежность охраны удаленных объектов включает в себя не только надежность аппаратуры системы, установленной на объекте охраны. Под надежностью охраны понимается как надежность аппаратуры системы охраны, так и оперативность реагирования службы охраны удаленных объектов по времени их прибытия на тот объект, от которого поступил сигнал тревоги. Наряду с этим в общие характеристики надежности охраны удаленных объектов должен входить параметр и недоступности проникновения к установленной аппаратуре на объекте злоумышленника с целью блокирования данной аппаратуры или вывода ее из строя. Исходя из вышесказанного, при проектировании, выборе аппаратуры, алгоритма работы систем мониторинга и охраны удаленных объектов, как правило, проектировщик руководствуется общепринятыми мнениями, нормами и необходимыми техническими характеристиками для таких систем. Наряду с этим действуют и экономические составляющие, которые можно определить как возможно максимальное количество объектов в системе при минимальной стоимости объектового оборудования и максимальной при этом надежности оборудования. С этой точки зрения целесообразным становится использование ведомственных радиосетей как транспортной основы для построения системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов базирующихся на пакетных радиосетях (ПРС).

Типовые каналы сети связи всегда являются двухсторонними. Благодаря наличию обратной связи нет необходимости использовать коды, исправляющие ошибки, имеющие очень высокую избыточность проверочной информации. В таких каналах передачи данных можно использовать коды обнаруживающие ошибки, у которых для обеспечения требуемой верности передачи информации избыточность проверочной информации будет небольшой.

Корректирующий код для систем передачи дискретной информации с обратной связью должен удовлетворять следующим двум требованиям:

вероятность необнаружения ошибок в кодовой комбинации должна быть не больше заданной;

скорость передачи должна быть возможно большей.

Эти два требования являются противоречивыми, так как уменьшение вероятности необнаружения ошибки при заданной длине кода достигается увеличением избыточности, т.е. за счет уменьшения скорости передачи. Это противоречие можно разрешить путем выбора достаточно длинных кодов. Однако, длинные коды, в свою очередь, влекут за собой некоторое усложнение аппаратуры передачи и приема.

Таким образом, целью дипломного проекта является построение устройства защиты от ошибок, обеспечивающего выполнение заданных требований по достоверности и максимизирующего значение скорости передачи системы. Задачей дипломного проекта является определение оптимальных в соответствии с заданными критериями характеристик корректирующего кода и разработка кодирующего устройства выбранного кода.

Проект состоит из введения, 6 глав, заключения и списка использованных источников.

Во введении обосновывается актуальность, практическая значимость создания дипломного проекта, а также определяется цель и задачи, которые необходимо решить.

В первой главе рассматриваются технические системы сбора телеметрической информации и охраны стационарных и подвижных объектов.

Во второй главе проанализированы составляющие системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов.

В третьей главе описаны методы обеспечения целостности информации в системах информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов.

В четвертой главе разработан алгоритм работы устройства, на основе которого разработаны структурная, функциональная и принципиальная схемы кодирующего устройства.

В пятой главе обосновывается безопасность и экологичность проекта.

В шестой главе приводится расчет технико-экономической эффективности проекта.

Все главы проекта заканчиваются выводами.

В заключении делаются общие выводы, рассматриваются результаты проектирования.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СБОРА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ОХРАНЫ СТАЦИОНАРНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.1 Область применения технических систем сбора телеметрической информации и охраны стационарных и подвижных объектов

Технические системы можно разделить на классы в зависимости от области их применения:

-    диагностические системы, экологического контроля и мониторинга;

-       диспетчерские системы;

-       охранные системы, в том числе противоугонные, безопасности, охраны недвижимости и др.;

-       системы информационного сервиса.

Наибольшее развитие получили охранные системы. Это направление наиболее востребованное и является обычно дополнительным сервисом к другим охранным подсистемам. Новые технологии беспроводного доступа к информации позволяют реализовывать новые более экономичные и надежные решения. Системы диагностики только начинают свое развитие с учетом современных достижений беспроводной связи. Их роль в развитии, прежде всего, индустриальных районов, крупных городов, несомненно, будет возрастать. Развитие диспетчерских систем является, с одной стороны, хорошо известным направлением развития систем мониторинга. С другой стороны, это наиболее сложное направление, которое с учетом последних технологических достижений только начинается серьезно развиваться.

1.2 Классификация технических систем информационного мониторинга

Структуру любой технической системы мониторинга можно рассматривать с позиции трех основных составных частей (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Структура технической системы мониторинга

Подсистема наблюдаемых объектов - множество объектов наблюдения. Оборудование каждого из них (далее по тексту - технический терминал) решает задачу определения параметров слежения (системы определения местоположения, датчики состояний, мобильные терминалы ввода информации и др.) [7].

Ядро системы мониторинга включает в себя сервер и базу данных мониторинга, а также набор программ для построения коммуникации всех элементов системы.

Подсистема управления и наблюдения представляет собой клиентское программное обеспечения для доступа к данным мониторинга для решения задач наблюдения и управления [1,4].

В системах связи происходят значительные перемены, которые определяют основной прогресс в системах мониторинга. Развитие средств связи, используемых в системах мониторинга, можно проследить на примере (рисунок 1.2)

Динамика развития беспроводной связи открывает все большие возможности в сервисе передачи данных в сетях мониторинга. Высокоскоростная передача данных позволяет снабжать системы мониторинга каналом передачи объемной телеметрической информации и видеосигнала [6].

Рисунок 1.2 - Схема развития средств связи, используемых в системах мониторинга

Каждую систему мониторинга можно классифицировать на основе следующих характеристик:

-    область применения;

-       распределенность (локальный вариант системы, когда ее компоненты реализуются на одном объекте, или вариант системы с географически распределенной структурой);

-       наличие удаленного доступа через клиентские приложения к базе данных мониторинга;

-       тип определения местоположения объекта (GPS, ГЛОНАСС, пеленгации радиомаяков или др.);

-       тип связи объекта наблюдения с ядром системы (сотовые сети стандартов GSM, CDMA, транкинговая или СиБи-радиосвязь, спутниковая);

-       уровень интеллектуальности технических терминалов наблюдаемых объектов (неуправляемый терминал с запрограммированным профилем, управляемые удаленно терминалы, терминалы с интерфейсом ввода информации, функция накопления данных в режиме оff-line);

-       замкнутость (использование открытых или закрытых каналов передачи данных, Интернет/Интранет);

-       степень безопасности и конфиденциальности данных (передача данных в открытом формате, шифрование, использование протоколов безопасности соединения);

-       тип сервиса (корпоративный закрытый или публичный, открытый для подключения клиентов разных категорий);

-       географическая зона действия;

-    наличие информационного сервиса на основе связи с базами данных других систем (например, передача наблюдаемым объектам информации по дорожной обстановке на основе запросов к другой информационной системе);

-    наличие географической информационной системы для поддержки системы управления и наблюдения, дополнительные возможности системы управления (решение задач оптимизации, ведение базы клиентских объектов подвижных и фиксированных, расширенная система рапортов, биллинг);

-       наличие служб оперативного действия, связанных с системой мониторинга (службы реагирования, техническая, медицинская помощь).

1.3 Характеристика основных технических систем мониторинга

К основным принципам построения такого рода систем можно отнести:

Высокая живучесть. Для построения системы используются решения, обеспечивающие «выживание» системы в условиях высокого уровня вандализма. Специальные схемы построения сетей и наличие обходных путей передачи данных должны обеспечить устойчивое функционирование системы.

Открытые стандарты. Для построения предлагается использование таких аппаратно-программных средств, которые обеспечивают независимость от производителей электронных компонентов. Это позволяет выбирать наиболее оптимальные с точки зрения критерия «цена/качество» технические решения, а также использовать отработанные программные компоненты.

Многоуровневое построение системы. Для оптимального решения данной задачи система строится по иерархическому принципу. Это позволяет построить гибкую, легко адаптируемую систему и максимально экономно использовать пропускную способность каналов связи как внутри уровней, так и между уровнями.

Принцип доступности компонентов. Для построения всех узлов системы предполагается использовать устройства, которые производятся в России, т.е. решается задача постоянной модификации узлов и гарантированной поставки.

Принцип комплексирования. Для передачи информации в системе предлагается использовать комплексные решения для организации каналов связи. Применение этого принципа позволит построить систему с оптимальным использованием пропускной способности каналов связи.

Принцип самоконтроля и управления. При построении системы используются средства встроенного контроля каждого узла, и организуется централизованный контроль со стороны центра управления. Это позволит гибко управлять ресурсами системы и локализовать «проблемные узлы» без потери работоспособности всей системы.

Принцип двунаправленности. Система должна поддерживать передачу данных как от объекта в центр, так и от центра к объекту. Это позволяет организовать прием данных системы телесигнализации и передачу данных системы телеуправления объектом.

Основой подобных систем являются объектовые контроллеры, которые предназначены для сбора телеметрической информации с объекта, организации системы охраны объекта и обмена информацией с контроллерами более высокого уровня [16].

Основные функции объектовых контроллеров:

-    охранные функции (идентификация пользователя и обслуживание шлейфов);

-       сбор информации от датчиков различного типа (телесигнализация);

-       управление исполнительными устройствами (телеуправление);

-       обмен информацией с другими контроллерами по каналам связи различного типа (наличие внешней шины);

-       функции встроенного самоконтроля и контроля состояния шлейфов (распознавание обрыва и короткого замыкания шлейфа).

1.4 Обоснование тактико-технических требований к системе информационного мониторинга

При обосновании тактико-технических требований к системе сбора телеметрической информации и охраны стационарных объектов рассмотрим несколько вариантов построения систем дистанционного мониторинга и охраны удаленных объектов с применением беспроводной передачи информации от объекта на центральный диспетчерский пост охраны.

.4.1 Система с циклическим опросом центральной станцией аппаратуры удаленных объектов охраны

Система с циклическим опросом строится по принципу центрального «ведущего». В роли центрального ведущего выступает центральный пост мониторинга (ЦПМ). ЦПМ последовательно опрашивает удаленные объекты и на свои запросы получает от удаленных объектов телеметрическую информацию или сигнал тревоги. В этом случае ЦПМ может получить телеметрическую информацию о состоянии аппаратуры удаленного объекта охраны или сигнал тревоги только при запросе в цикле общего опроса аппаратуры данного объекта.

Преимущества:

-    постоянный циклический опрос объектов - постоянно проверяется функционирование аппаратуры удаленных объектов;

-       система работает на одной рабочей радиочастоте.

Недостатки:

-    все объекты должны оснащаться полной радиостанцией дополнительно к самому блоку охраны;

-       при большом количестве объектов общее время цикла опроса всех объектов системы будет большим, чем расчетное из-за возможных повторных запросов центральной станцией информации от одного и того же объекта из-за атмосферных или иных помех в радиосвязи;

-       организация дополнительных центральных постов контроля и мониторинга достаточно затруднительна.

1.4.2 Система охраны удаленных объектов с выходом в эфир аппаратуры объекта

Данная система полностью повторяет систему, описанную в 1.4.1, но дополнительно объектовые комплекты аппаратуры передают на центральную станцию с заданным интервалом времени тестовые посылки. Данный заданный интервал передачи тестовых посылок на центральную станцию рассчитывается исходя из емкости системы и времени передачи одной посылки. Ориентировочно, суммарное время передачи тестовых посылок от объектовых комплектов аппаратуры не должно превышать 5-10% от времени заданного цикла передачи тестовых посылок одним комплектом аппаратуры. В связи с тем, что ввод объектового комплекта аппаратуры в работу является случайной величиной (во времени), то и передача тестовых посылок от объектов на центральную станцию так же будет случайной по времени между объектами. А так, как общее время передачи в эфир всех посылок от всех включенных в работу объектовых комплектов аппаратуры составляет не более 5-10% от времени цикла передачи тестовых посылок, то вероятность «свободного» радиоканала на момент передачи тем или иным объектом сигнала тревоги на центральную станцию достаточно высока. И чем меньше суммарное время передачи тестовых посылок от всех объектов в процентном соотношении к установленному циклу передачи тестовых посылок одного объекта, тем выше вероятность наличия «свободного» эфира для передачи тем или иным объектом сигнала тревоги на центральную станцию.

Для улучшения вероятностных характеристик работы системы, сигналы тревоги должны передаваться на центральную станцию не однократно, а несколько раз с расстановкой по времени.

Преимущества:

-    на объекте охраны используется не дорогостоящая радиостанция, а только передатчик требуемой мощности для обеспечения характеристик по дальности связи;

-       циклические тестовые посылки от объектовых комплектов аппаратуры позволяют контролировать работоспособность аппаратуры удаленных объектов;

-       сигналы тревоги мгновенно передаются и получаются центральной станцией при срабатывании датчиков на объекте.

Недостатки:

-    неисправность объектовой аппаратуры определяется центральной станцией мониторинга с периодом, установленным временем в данной системе для передачи циклических тестовых посылок от объектов на центральную станцию мониторинга.

Несколько повысить надежность работы такой системы можно, если включить в работу аппаратуры объекта передачу на центральную станцию мониторинга помимо тестовых сигналов контроля дополнительно сигналов постановки - снятия объекта с охраны, а так же и дополнительный сигнал, который аппаратура должна передавать при разряде резервного аккумулятора. При выводе тем или иным способом комплекта аппаратуры охраняемого объекта из строя центральная станция мониторинга «обнаружит» данную неисправность по отсутствию очередной контрольной посылки от аппаратуры данного объекта охраны.

1.4.3 Система охраны удаленных объектов с выходом в эфир только для передачи сигнала тревоги

Любая аппаратура обладает той или иной надежностью в работе, определяемой вероятностью отказа или выходом его из строя. Исходя из расчетов вероятности отказа аппаратуры, можно сказать, что если блок охраны объекта оснастить передатчиком, который будет передавать на центральную станцию мониторинга только сигналы тревоги, то надежность работы такой системы охраны объекта будет выше, чем у аппаратуры объекта, в которую включена полная цифровая радиостанция. И надежность такого блока охраны будет выше только из-за того, что количество радиоэлементов в его схеме будет меньше.

Преимущества:

-    при тревоге объектовый комплект аппаратуры мгновенно передает информацию на центральную станцию. В связи с тем, что возникновение одновременно на нескольких объектах ситуации, по которой несколько объектовых комплектов аппаратуры должны выходить в эфир маловероятно, то количество объектов в системе неограниченно и центральная станция получает информацию от объекта мгновенно.

-       работа системы на одной радиочастоте;

-       стоимость комплекта аппаратуры объекта охраны минимальна.

-       возможность организации нескольких базовых станций центрального мониторинга:

-       полностью «свободный» радиоканал.

Недостатки:

-    при выходе из строя объектовой аппаратуры центральная станция мониторинга не получает сведений об этом.

Но так, как все же существует вероятность возникновение одновременной ситуации тревоги на 2-5 объектах одновременно, то объектовые комплекты аппаратуры должны передавать сигнал тревоги не однократно, а несколько раз с расстановкой передачи сигналов на центральную станцию мониторинга по времени. Желательно, что бы данная расстановка по времени передачи сигнала тревоги от объектового комплекта аппаратуры на центральную станцию мониторинга была псевдослучайной.

1.4.4 Система с циклическим опросом центральной станцией аппаратуры удаленных объектов охраны и передачей сигналов тревоги на второй свободной частоте

Преимущества:

-    экстренные сигналы тревоги передаются на центральную станцию на рабочей радиочастоте F2 вне зависимости от времени опроса центральной станцией аппаратуры объектов на радиочастоте F1;

-       возможность в организации дополнительных центров приема сигналов тревоги от объектов охраны.

Недостатки:

-    удорожание объектовой аппаратуры дополнительным передатчиком или установкой цифровой радиостанцией с возможностью перестройки с одной рабочей частоты на другую, удорожание центральной станции дополнительным приемником;

-       дополнительные передатчики и дополнительный приемник находятся в режиме радиомолчания и выход их из строя не диагностируются центральной станцией.

-       требуется две рабочих частоты для работы системы.

Основное преимущество таких систем в том, что сигналы тревоги при срабатывании датчиков охраны практически мгновенно передаются на центральную станцию контроля. В данных системах можно практически без ограничения производить наращивания системы по количеству охраняемым объектам. Ограничением будет служить выбранный по тем или иным соображениям максимально возможный по времени цикл проверки работоспособности аппаратуры установленной на объекте охраны.

Рассмотренные выше алгоритмы работ систем охраны имеют некие отличительные особенности, но их объединяет то, что в своем составе объектовая аппаратура и центральная станция в обязательном порядке должны имеет полные цифровые радиостанции [4]. Альтернативным путем реализации системы охраны удаленных объектов, в которых не требуется наличие полных цифровых радиостанций, является использование имеющегося парка радиосредств и перевод их в режим функционирования на вторичной основе используя пакетную радиосеть.

Выводы:

1. Новые технологии беспроводного доступа к информации, содержащей сведения о состоянии объектов, позволяют реализовать экономичные и надежные решения по сбору телеметрической информации и охраны стационарных объектов.

2. Для многих приложений систем мониторинга главным сдерживающим фактором является экономический фактор. Использование систем сотовой связи, особенно при решении экстремальных задач, где требуется непрерывное слежение за объектом, является пока еще достаточно дорогим, что объективно требует рационального использования для этих целей уже имеющихся ведомственных или корпоративных радиосетей.

3.   Применение технологий двойного использования ресурса радиосетей в системах мониторинга оставляет возможность функционирования радиосетей в штатном режиме.

4.   Использование пакетных радиосетей в системах мониторинга объектов позволяет строить технические системы с полносвязной и распределенной структурой, на протяженных территориях с критичным сечением рельефа местности и обеспечивать обмен данными с требуемым качеством.

2. СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА СТАЦИОНАРНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

2.1 Структурная схема системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов

Основными элементами системы информационного мониторинга являются объектовые блоки контролируемых объектов, узлы-ретрансляторы и аппаратно-програмный комплекс (АПК) службы безопасности (рисунок 2.1).

Система сбора телеметрической информации и охраны стационарных объектов представляет собой сеть удаленных объектовых блоков (модулей) расположенных на контролируемых стационарных объектах, узлов-ретрансляторов и аппаратно-программного комплекса центра диспетчирования и мониторинга, функционирующих в рамках одной или нескольких ПРС. Информация от удаленных объектовых блоков поступает по каналам ведомственной сети диспетчерский центр для накопления и последующей обработки и возможно передачи в региональные или глобальные информационные сети.

В состав объектовых блоков, устанавливаемых на контролируемых объектах входят: блок контроллера, блок сопряжения с аналоговыми датчиками, блок сопряжения с аналого-цифровыми датчиками, блок сопряжения с исполнительными устройствами, сетевой и резервный автономный блоки питания, радиостанция, модем, кодирующее устройство канала связи, посредством которых осуществляется передача коротких информационных пакетов о состоянии контролируемых объектов в центр (рисунок 2.2).

Рисунок 2.1 - Структурная схема системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов на базе ПРС

Система сбора телеметрической информации и охраны стационарных объектов представляет собой сеть удаленных объектовых блоков (модулей) расположенных на контролируемых стационарных объектах, узлов-ретрансляторов и АПК центра диспетчирования и мониторинга, функционирующих в рамках одной или нескольких ПРС. Информация от удаленных объектовых блоков поступает по каналам ведомственной сети диспетчерский центр для накопления и последующей обработки и возможно передачи в региональные или глобальные информационные сети.

В состав объектовых блоков, входят: блок контроллера, блок сопряжения с аналоговыми датчиками, блок сопряжения с аналого-цифровыми датчиками, блок сопряжения с исполнительными устройствами, сетевой и резервный автономный блоки питания, а так же радиостанция, модем, устройство защиты от ошибок канала связи, посредством которых осуществляется передача коротких информационных пакетов о состоянии контролируемых объектов в центр (рисунок 2.2).

Ключевым устройством объектового блока является контроллер, посредством которого осуществляется обработка сигналов от объектовых датчиков и в случае возникновения угрозы формирование пакета для передачи в центр [8,17]. По нескольким входам может обрабатываться аналоговая величина (напряжение) поступающая от какого-либо датчика и передача информации о достижении заранее установленной пороговой величины или о выходе этой величины за пределы заданного интервала.

Пороговые значения и границы допустимых интервалов напряжений на аналоговых и аналого-цифровых входах объектового блока программируются перед его установкой и могут, изменятся непосредственно через порт терминала или по команде дистанционно.

АПК службы безопасности принимает информацию от множества датчиков расположенных на стационарных объектах и накапливает в соответствующей базе данных из состава своего программного обеспечения. Остальные данные архивируются и подвергаются статистической обработке.

Посредством АПК диспетчерского центра возможна и передача команд на объектовые блоки. В соответствии с принимаемыми командами через объектовые блоки может осуществляться управление различными исполнительными устройствами технических и инженерных сетей стационарных объектов.

Контроллер объектового блока осуществляет управление всеми устройствами, обрабатывает поступающие от центра команды, формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства, формирует короткие сообщения для передачи на центр.

Рисунок 2.2 - Структурная схема объектового блока системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов на базе ПРС

На стационарном объекте питание объектового блока производится от сети переменного тока или от автономного резервного источника питания.

Объектовый блок может быть оснащен дополнительными аппаратно-программными блоками (модулями) расширяющими его возможности. Дополнительные блоки сопряжения позволяют увеличить количество входов обработки датчиков и выходов управления исполнительными устройствами систем контролируемого объекта.

Помимо основных задач - контроля состояния объектов, сбора телеметрической информации, АПК сбора телеметрической информации и охраны стационарных объектов может решать и другие задачи, например, предоставление объектам различного рода справочной информации, оповещение, организация взаимодействия между объектами в группе и др.

Программно-техническое обеспечение АПК мониторинга и управления представляет собой одно или совокупность АРМ, средств организации и ведения массивов информации, средств отображения информации коллективного и индивидуального пользования, объединенных в составе локальной или распределенной вычислительной сети.

В состав АПК мониторинга и управления могут входить следующие подсистемы.

Подсистема обмена информацией с объектовыми блоками по радиоканалу, которая обеспечивает прием пакетов данных от объектов контроля и пользователей, их декодирование и проверку, а также передачу объектам контроля и пользователям управляющей информации.

Подсистема анализа, накопления и обработки данных сохраняет пакеты данных в архиве, выполняет семантический анализ принятых сообщений и обеспечивает реализацию действий, заданных для данной ситуации.

Подсистема отображения обеспечивает вывод информации о состоянии контролируемых объектов и в текстовом виде, а также голосовое и (или) текстовое оповещение об изменении состояния объекта.

Информационно-справочная подсистема обеспечивает получение справок об объектах контроля, пользователях, ситуациях, функционировании системы, доступе пользователей к процедурам и данным и т.д.

Подсистема установки параметров функционирования предоставляет возможность задавать конфигурацию контролируемых параметров, размещение программных и информационных файлов, параметры для информационного взаимодействия с объектами и пользователями через канал связи, управляющие параметры для процедур системы и др.

Подсистема контроля и диагностики обеспечивает обнаружение сбоев и отказов в работе оборудования, фиксацию событий данного типа в соответствующих файлах, реализует необходимые действия для устранения последствий возникновения неисправностей.

Подсистема технологического обеспечения предназначена для осуществления мероприятий по обеспечению защиты информации, выполнения технологических операций по актуализации, настройке, копированию и восстановлению базы данных АПК мониторинга и управления.

2.2 Принципы построения пакетной радиосвязи

Как было показано ранее, большинство систем строящихся на базе ПРС имеют непосредственное отношение к комплексу направлений обеспечивающих безопасность объектов, зданий, транспорта и личной безопасности. Выполнение задач возложенных на данные системы во многом зависит от своевременного доведения информации. Для того чтобы решить данную задачу необходимо создать надежную систему обмена информации, позволяющую в короткий срок передавать и принимать сообщения.

Передача данных по радиоканалу во многих случаях надежнее и дешевле, чем передача по коммутируемым или арендованным каналам, и особенно по каналам сотовых сетей связи. В ситуациях, характеризующихся отсутствием развитой инфраструктуры связи, использование радиосредств для передачи данных часто является единственно разумным вариантом организации связи [3].

В качестве транспортной основы систем мониторинга стационарных и мобильных объектов предполагается использовать ПРС.

Они обладают рядом преимуществ:

-     улучшаются показатели качества функционирования (своевременность доведения сообщений до получателей, достоверность и безопасность ведения информационного обмена);

-          повышается пропускная способность канала радиосвязи;

-          совершенствуются способы управления частотами;

-          появляется многообразие и гибкость операций передачи сигналов (путем сочетания прямых линий связи с применением ретрансляции пакетов по обходным маршрутам);

-          реализуется оперативное изменение конфигурации сети;

-          становится возможной организация связи с подвижными объектами, в том числе оснащенными специализированными средствами вычислительной техники;

-          повышаются помехоустойчивость и защищенность каналов радиосвязи от перехвата;

-          снижаются эксплуатационные расходы.

Рассмотрим отличительные особенности ПРС:

-     коллективное использование ресурсов связи осуществляется не на сетевом, как в сетях Х.25, а непосредственно на физическом уровне, что обусловлено равнодоступностью радиоканала для всех пользователей;

-          применение радиоканала в качестве среды передачи позволяет путем сравнительно малых затрат организовать полносвязную пакетную радиосеть на значительной территории, быстро развертывать и реконфигурировать эту сеть, подверженную влиянию помех естественного и искусственного происхождения;

-          пользователи пакетной радиосети могут постоянно находится в движении или периодически менять свое местоположение;

-          возможно несколько вариантов ретрансляции пакетов (на физическом уровне - с демодуляцией, на канальном - с декодированием и с исправлением ошибок, на сетевом - без сборки или со сборкой и с изменением служебной части пакетов).

По мере развития электронной техники, компьютеров и радиостанций появилась возможность передачи пакетных сообщений. Передача производится блоками определенной длины, максимальная длина пакета может быть 256 символов.

Скорость передачи: 300 бод в декаметровом диапазоне радиоволн, до 9600 бод в метровом диапазоне радиоволн. Существуют также линии связи в метровом диапазоне со скоростями передачи 56 кбод. Для того чтобы все цифровые радиостанции понимали, друг, друга в 1984 году был создан протокол обмена AХ.25, устанавливающий для всех единые правила формирования цифровой последовательности сигналов [1,4].

Стала возможной передача не только текстовой информации, но и компьютерных программ по радиоэфиру.

Пакетная связь призвана не заменить собой традиционные виды связи, а дать возможность получить дополнительные виды услуг: корпоративная электронная почта, информационные банки данных, мониторинг состояния подвижных и стационарных объектов и т.д. [1].

В настоящее время создана и надежно функционирует сеть пакетной связи различного назначения [11]. В ее состав входят локальные сети метрового и декаметрового диапазонов радиоволн, которые объединены между собой линиями дальней декаметровой связи. Локальные сети, как правило, базируются на применении мощных электронных почтовых ящиков и ретрансляторов. В состав пользовательской аппаратуры входят: УКВ-ЧМ радиостанции мощностью передатчиков 1-5 ватт, контроллер пакетной связи, компьютер с терминальной программой и средствами хранения информации [4].

На линиях дальней декаметровой связи используются, как правило, промышленные трансиверы, обладающие высокой стабильностью частоты,(+-10 Гц за сутки), мощностью 100-200 Ватт. Функционально трансивер объединен в общий узел связи с электронной почтой, управляется программой мощного компьютера и иногда имеет возможность по отдельной программе менять частоты, диапазон, а антенна изменять направление на корреспондентов.

Терминал пакетной радиосвязи имеет самое прямое отношение к развитию систем электронной почты. Стало возможным передача не только персональных сообщений, но и ведение переговоров в режиме конференции.

Электронная почта умеет принимать, пересылать по заданным радио адресам, хранить сколь угодно долго и выдавать по радио эфиру персональные сообщения - электронные письма, умеет принимать, пересылать и хранить циркулярные сообщения - бюллетени для всех пользователей или для определенной группы лиц. Умеет сортировать сообщения по заданной тематике, а так же имеется возможность сканирования частот, установка «привилегированных» каналов, дистанционный контроль и обслуживание по радио и телефонному каналу и еще многое другое.

Обмен информацией, письмами, бюллетенями, программными файлами в электронной почте происходит в автоматическом режиме так называемого «автофорвардинга», когда сообщение, адресованное конкретному корреспонденту (или группе корреспондентов), переправляется по указанному адресу. При этом вовсе не нужно указывать, какой путь должно пройти ваше сообщение. Вы должны только указать позывной вашего корреспондента и позывной электронной почты, которым пользуется ваш корреспондент.

Линии связи между корреспондентами могут быть как на коротких волнах, так и на различных диапазонах УКВ. Таким образом, все электронные почты связаны в единую информационную сеть, и любой корреспондент может переслать свое послание в любой уголок земного шара.

Часто бывает так, что корреспондент не может связаться с электронной почтой напрямую, так как находится далеко от него, или мощность его передатчика слишком мала, или антенна - очень плохая, например, находящаяся внутри комнаты. В таких случаях используются цифровой ретранслятор. Ретрансляторы, как и голосовые репитеры, устанавливаются на высокие точки, применяется хорошая аппаратура, хорошие антенны, так, чтобы через него могли связаться как можно больше корреспондентов. Любая станция пакетной связи может работать как ретранслятор, причем эта работа совершенно не будет мешать работе станции в обычном режиме. Таким образом, если вы не можете связаться с электронной почтой или каким-либо корреспондентом напрямую, вы можете использовать один или несколько ретрансляторов и через такую цепочку передавать ваши сообщения.

2.3 Пересылка сообщений в пакетной радиосети

Пересылка сообщений - главная задача пакетной сети. Желательно, чтобы сообщения пересылались быстро и без ошибок. Все это не вызывает никаких затруднений, если число ретрансляторов в сети невелико, и каждая станция связана с каждой. Такая ситуация типична в рамках одной корпоративной сети. В действительности обмен сообщениями может, происходит не только внутри ведомственной сети, поэтому приходится рассматривать пакетную сеть как составную часть пакетной сети региона и т.д. Отсюда и проблемы пересылки.

Во-первых, число станций в сети становится очень большим. Казалось бы, это не проблема для компьютера, однако это создает определенные неудобства.

Во-вторых, исчезает важное свойство маленькой сети: каждый связан с каждым. Поэтому сообщения приходится пересылать от отправителя к получателю через цепочку промежуточных станций. В результате увеличивается время доставки сообщения и снижается ее надежность. Кроме того, возникает проблема выбора маршрута сообщения, поскольку между отправителем и получателем может существовать несколько различных путей. Задача маршрутизации заключается в том, чтобы «научить» ретранслятор определять по адресу сообщения, какому из корреспондентов оно должно быть переслано. Адресом персонального сообщения является позывной адресата. Ясно, что общее число возможных адресов очень велико и приближается к числу активных пакетных станций. Для решения задачи маршрутизации оператор должен знать структуру сети (кто, где находится и с кем связан) начиная со своей станции, желательно на возможно большую глубину. Сеть изменяется во времени: исчезают одни связи и появляются другие, исчезают и появляются станции и так далее [10,11]. Это усложняет задачу маршрутизации и требует регулярного обслуживания. Здесь стоит заметить, что при наличии только одного ретранслятора необходимость маршрутизации сообщений отпадает, так как все сообщения независимо от адреса пересылаются одной и той же станции.

Сеть передачи данных может быть оперативно развернута практически в любом географическом регионе. В зависимости от используемых приемопередатчиков такая сеть может обслуживать своих абонентов в зоне радиусом от единиц до десятков и даже сотен километров. Огромную практическую ценность пакетные терминалы имеют там, где необходима передача небольших объемов информации.

2.4 Особенности реализации установок ПРС

В классическом виде объектовый модуль может быть представлен в виде станции пакетной радиосвязи, состоящей из терминала, радиостанции (приемопередатчика) и контролера пакетной связи. В качестве приемопередатчика может быть использована любая радиостанция метрового диапазона. Однако необходимо учитывать, что необходимым условием для выбора радиостанции является высокая стабильность частоты опорного кварцевого генератора.

В качестве терминала может использоваться персональный компьютер или его терминальная часть, который имеет или имитирует порт RS-232 [12].

Минимальную конфигурацию компьютера в каждом отдельном случае определяет TNC (Terminal Node Controller) - узловой контроллер терминала. Это устройство служит «посредником» между радиостанцией и компьютером. Оно обрабатывает последовательности сигналов по специальному алгоритму, упаковывает в пакеты, посылает их и контролирует, правильность их приема. Так же TNC принимает и расшифровывает пакеты, сообщает о правильности приема. Кроме того, TNC выполняет множество других функций, имеет свою систему команд, словом, это настоящий компьютер. Поэтому не обязательно подключать к нему еще один компьютер, в простейшем случае достаточно терминала. Аналогично, передаваемую информацию вы можете подготовить, отредактировать заранее, и затем быстро передать ее корреспонденту в автоматическом режиме. Таким образом, вы не будете надолго занимать радиоканал, и заставлять ждать вашего корреспондента.

Терминалы специально сделаны для «общения» с компьютерными устройствами (а TNC, как было уже сказано, и есть специализированный компьютер). Итак, на контроллер возлагается задача реализации протокола АХ.25.

2.5 Протокол передачи данных по радиоканалуАХ.25

Алгоритмы функционирования пакетных радиосетей регламентируются рекомендацией АХ.25. Данный стандарт устанавливает единый протокол обмена пакетами, то есть обязательный для всех пользователей пакетных радиосетей порядок осуществления обмена данными. Стандарт АХ.25 представляет собой специально переработанную для пакетных радиосетей версию протокола Х.25..25 обеспечивает следующие возможности:

-    установление логического канала для передачи данных с одним или несколькими абонентами и отслеживание его состояния;

-       обеспечение безошибочности передачи данных по установленному каналу, методом подтверждения правильности приема порций информации и повтора искаженных;

-       возможность согласования с помощью его средств скорости передачи и скорости приема на другой стороне соединения.

Протоколы обмена содержат семь уровней. Вся логика работы по радиоканалу описывается во втором уровне. Практически он реализуется, как правило, специальным контроллером пакетной связи, который размещается между компьютером и приемопередатчиком, либо функцию контроллера выполняет сам компьютер. Особенность пакетных радиосетей заключается в том, что один и тот же радиоканал используется для передачи всеми пользователями сети в режиме множественного доступа. Протокол обмена АХ.25 устанавливает единый протокол обмена пакетами, т.е. обязательный для всех пользователей пакетных радиосетей порядок осуществления обмена данными и предусматривает множественный доступ в канал связи с контролем занятости. Все пользователи (станции) сети считаются равноправными. Прежде чем начать передачу проверяется, свободен канал или нет. Если канал занят, то передача своих данных откладывается до момента его освобождения. Если канал оказывается свободным, то сразу же начинается передача информации. Очевидно, что в тот же самый момент может начать передачу и любой другой пользователь данной радиосети. В этом случае происходит наложение (конфликт) сигналов двух терминалов, в результате чего их данные с высокой вероятностью серьезно исказятся под воздействием взаимных помех. Корреспондент узнает об этом, получив отрицательное подтверждение на переданный пакет данных или в результате превышения времени тайм-аута. В такой ситуации он обязан будет повторить передачу этого пакета по уже описанному алгоритму.

Протокол AX.25 разработан для обеспечения обслуживания, независимо от используемого уровня передачи данных. Как определено, этот протокол будет работать одинаково хорошо в полудуплексных и дуплексных режимах. Этот протокол был разработан как для непосредственной связи между двумя индивидуальным пакетными станциями, так и для связи между индивидуальной станцией и многопортовым терминалом [19]. Этот протокол учитывает возможность установления более одной связи на устройство, если устройство в состоянии обработать ее. Этот протокол не запрещает связь с самим собой. Под связью с самим собой понимается ситуация, когда устройство устанавливает связь на себя с использованием собственного адреса и для кадра-источника и для кадра-назначения. Большинство сетевых протоколов предполагает наличие одного главного прибора (оконечное устройство управления) соединенного с одним или несколькими подчиненными приборами (оконечное оборудование данных). Этот тип несбалансированного действия не практикуется в общедоступной радиосреде. Вместо этого, AX.25 предполагает идентичность типов обоих концов линии связи, вследствие этого не требуется двух различных классов приборов.

Выводы:

1.   Для реализации системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов на базе ведомственной (корпоративной) радиосети необходимо развертывание комплекса оборудования обеспечивающего съем, передачу и обработку информации о состоянии объектов.

2.       Система информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов представляет собой сеть удаленных объектовых блоков (модулей) расположенных на контролируемых стационарных объектах, узлов-ретрансляторов и АПК службы безопасности предприятия, функционирующих в рамках одной или нескольких ПРС.

3.   Для определения топологии системы информационного мониторинга стационарных и подвижных объектов, с учетом имеющейся технической базы предприятия необходимо проведение анализа условий распространения радиоволн в соответствующей зоне с использованием программ исследования и анализа радиосетей.

4.   Применение в качестве транспортной основы ПРС позволит не только гарантированно довести информацию до получателей, но и использовать существующую ведомственную радиосеть в штатном режиме.

5.   Обмен данными в радиоканале строится в соответствии с единой для всех корреспондентов сети процедурой, называемой протоколом передачи данных. Одним из самых распространенных протоколов является протокол передачи данных по радио АХ.25.

охрана информация корректирующий код

3. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ ИНФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА СТАЦИОНАРНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

.1 Анализ помехоустойчивости канала

Проблема обеспечения безошибочности (достоверности) передачи информации в пакетных сетях имеет очень важное значение [18]. Если при передаче обычной телеграммы возникает в тексте ошибка или при разговоре по телефону слышен треск, то в большинстве случаев ошибки и искажения легко обнаруживаются по смыслу. Но при передаче данных одна ошибка (искажение одного бита) на тысячу переданных сигналов может серьезно отразиться на качестве информации.

Существует множество методов обеспечения достоверности передачи информации (методов защиты от ошибок), отличающихся по используемым для их реализации средствам, по затратам времени на их применение на передающем и приемном пунктах, по затратам дополнительного времени на передачу фиксированного объема данных (оно обусловлено изменением объема трафика пользователя при реализации данного метода), по степени обеспечения достоверности передачи информации. Практическое воплощение методов состоит из двух частей - программной и аппаратной. Соотношение между ними может быть самым различным, вплоть до почти полного отсутствия одной из частей.

Выделяют две основные причины возникновения ошибок при передаче информации в сетях:

-    сбои в какой-то части оборудования сети или возникновение неблагоприятных объективных событий в сети (например, коллизий при использовании метода случайного доступа в сеть). Как правило, система передачи данных готова к такого рода проявлениям и устраняет их с помощью планово предусмотренных средств;

-       помехи, вызванные внешними источниками и атмосферными явлениями.

Помехи - это электрические возмущения, возникающие в самой аппаратуре или попадающие в нее извне. Наиболее распространенными являются флуктуационные (случайные) помехи. Они представляют собой последовательность импульсов, имеющих случайную амплитуду и следующих друг за другом через различные промежутки времени. Примерами таких помех могут быть атмосферные и индустриальные помехи, которые обычно проявляются в виде одиночных импульсов малой длительности и большой амплитуды. Возможны и сосредоточенные помехи в виде синусоидальных колебаний. К ним относятся сигналы от посторонних радиостанций, излучения генераторов высокой частоты. Встречаются и смешанные помехи. В приемнике помехи могут настолько ослабить информационный сигнал, что он либо вообще не будет обнаружен, либо искажен так, что «единица» может перейти в «нуль» и наоборот.

Трудности борьбы с помехами заключаются в беспорядочности, нерегулярности и в структурном сходстве помех с информационными сигналами. Поэтому защита информации от ошибок и вредного влияния помех имеет большое практическое значение и является одной из серьезных проблем современной теории и техники связи [2].

3.2 Анализ каналов связи, применяемых для передачи данных

Основным способом повышения верности передачи дискретных сообщений является введение в передаваемую последовательность избыточности с целью обнаружения и исправления ошибок в принятой информации. Все устройства защиты от ошибок (УЗО) делятся на две группы: симплексные (без обратной связи) и дуплексные (с обратной связью) [27].

В симплексных УЗО повышение верности передачи может быть достигнуто тремя способами: путем многократного повторения символов; одновременной передачей одной и той же информации по нескольким каналам; применением кодов исправляющих ошибки.

К дуплексной группе УЗО относятся устройства, в которых повышение верности передаваемой информации достигается за счет введения обратной связи. Они в свою очередь делятся на системы с решающей (РОС), информационной (ИОС) и комбинированной (КОС) обратной связью. Сущность повышения верности в этих системах состоит в том, что при обнаружении искажений в передаваемом сообщении происходит запрос блока, в котором находятся один или несколько неправильно принятых знака. В системах с РОС передаваемые данные кодируются избыточными кодами, позволяющими обнаруживать одиночные ошибки или пачки (группы) ошибок. Решение о необходимости повторения блока информации, в котором обнаружена ошибка, принимается приемником на основании анализа поступившей последовательности. В случае обнаружения в принятом блоке ошибок он стирается и по каналу обратной связи (ОС) приемная станция посылает сигнал «Запрос», на основании которого передатчик повторно выдает этот же блок. При безошибочном приеме блока данные поступают потребителю, а по каналу ОС передается сигнал «Подтверждение».

Одной из главных задач проектирования УЗО является выбор способа защиты от ошибок, который при минимальных затратах обеспечит выполнение поставленных требований. Под затратами подразумевается не только стоимость аппаратуры, но и необходимые полоса частот (требуемое число каналов связи), время на передачу сообщения, а также стоимость обслуживания устройства в процессе эксплуатации.

3.3 Каналы передачи данных с обратной связью

Системами передачи дискретной информации с обратной связью называются системы, в которых передатчик с приемником соединены прямым и обратным каналами связи и передатчик при вводе избыточности использует информацию о состоянии прямого канала, получаемую по каналу обратной связи. Классифицируются системы с обратной связью по следующим признакам.

По назначению канала обратной связи различают:

. Системы с решающей обратной связью (РОС), в которых приемник по сигналу, соответствующему комбинаций из п элементов, принимает окончательное решение на выдачу комбинации в приемник информации ПИ или на ее стирание и переспрос.

. Системы с информационной обратной связью (ИОС), в которых канал обратной связи используется для передачи информации о принятой комбинации или о состоянии канала связи.

. Системы с комбинированной обратной связью, в которых решение о повторной передаче или выдаче комбинаций в ПИ может приниматься и в приемнике и в передатчике системы, а канал обратной связи используется как для передачи решений, принятых приемником системы, так и для передачи информации о принятой комбинации или состоянии канала связи.

Системы с обратной связью также делятся на системы с ограниченным числом повторений (в системах РОС более распространено название «системы с ограниченным переспросом») и с неограниченным числом повторений. В системах с ограниченным числом повторений каждая комбинация может повторяться не более r раз, а в системах с неограниченным числом до тех пор пока не будет принято решение о выдаче этой комбинации в приемник информации.

Системы с обратной связью, в которых используется информация, содержащаяся в забракованных комбинациях, называются системами с памятью. Если же забракованные комбинации отбрасываются, то системы называются системами без памяти.

По способу функционирования (алгоритму работы) системы РОС делятся на следующие классы:

. Системы с ожиданием сигнала обратной связи (РОС-ОЖ). Основная особенность этих систем состоит в том, что передатчик, передав п - элементную кодовую комбинацию, или ожидает сигнал обратной связи или повторяет ранее переданную комбинацию. Следующую комбинацию он может передавать лишь после приема сигнала подтверждения по ранее переданной комбинации.

. Системы с накоплением правильно принятых комбинаций (РОС-НК). В этих системах h комбинаций корректирующего кода объединены в подблок, а i таких одинаковых подблоков составляют единый блок, передаваемый одновременно передатчиком системы. Следовательно, каждая комбинация передается i раз с разносом во времени, определяемом числом h.

. Системы с адресным переспросом (РОС-АП). Эти системы во многом аналогичны системам с накоплением, но в отличие от последних приемник формирует и передает сложный сигнал переспроса, в котором указываются условные номера (адреса) непринятых приемником комбинаций блока. В соответствии с этим сигналом передатчик повторяет не весь блок, как в системе с накоплением, а лишь непринятые комбинации.

. Системы с адресным переспросом и переходом в режим накопления при большом числе неправильно принятых комбинации в блоке (РОС-АПнк).

. Системы с последовательной передачей кодовых комбинаций (РОС-ПП). Данные системы характеризуются тем, что их передатчик передает непрерывную последовательность комбинаций, причем очередные комбинации передаются в канал при отсутствии сигналов обратной связи по h предшествующим комбинациям

. Системы с многоступенчатым переспросом (РОС - МП). В этих системах предусматривается как переспрос комбинаций, так и переспрос блоков комбинаций, т.е. имеются несколько ступеней переспроса.

. Системы, использующие для передачи информации несколько параллельных каналов (РОС-ПК).

3.4 Основные параметры систем с обратной связью

Для оценки систем с обратной связью используют следующие параметры [17]:

. Вероятности трансформации переданной k-элементной комбинации в другую комбинацию входного множества Р_ошс(k) (вероятность ошибочного приема комбинации) и в сигнал стирания Р_стс(k). В системах с одинаковыми входным и выходным алфавитами Р_стс(k) = 0. Вероятностью Р_ошс(k) оценивается достоверность, обеспечиваемая системой с обратной связью.

. Время задержки, которое в системах с обратной связью является случайной величиной. Поэтому для оценки системы, с точки зрения задержки информации, используют функцию распределения времени задержки Fl(t), равную вероятности задержки сообщения из l двоичных элементов на время, меньше t, т.е.

Fl (t) = Р { t(l) < t }.

. Скорость передачи. В системах с обратной связью число символов, поступающих на вход системы в единицу времени, меняется в зависимости от состояния канала связи, поэтому различают текущую и среднюю скорости передачи.

Текущая абсолютная скорость передачи R_aбст есть отношение числа двоичных символов Н(t), поступивших на вход системы от ДИ (выданных с выхода системы в ПИ) за время t, ко времени t:

R_aбcт = H (t) / t.(3.1)

Средняя абсолютная скорость передачи R_aбc есть величина, к которой сходится по вероятности R_aбcт при достаточно больших t.

Текущая относительная скорость передачи R_т есть отношение R_aбcт к скорости телеграфирования (скорости модуляции) V в бодах:

R_т = R_aбcт / V = Н (t) / Vt(3.2)

Средняя относительная скорость передачи R (или просто скорость передачи) есть величина, к которой сходится по вероятности R_т при достаточно больших t. Скорость передачи R характеризует эффективность использования системой канала связи прямого направления.

. Коэффициент использования каналов связи R_эфф. Этот параметр необходим для оценки эффективности использования каналов связи как прямого, так и обратного направлений. Если информация передается только в одном направлении и V1 - скорость телеграфирования в данном направлении, a V2 - скорость телеграфирования в канале обратной связи, то

(3.3)

Если же каналы связи обоих направлений одновременно используются для передачи информации соответственно со скоростями R1 и R2, то

(3.4)

. Вероятности вставок и выпадений кодовых комбинаций. Из-за воздействия помех в канале обратной связи сигналы обратной связи могут искажаться. Это приводит к тому, что некоторые комбинации, выданные ДИ, вообще не попадут в ПИ, а некоторые комбинации могут быть выданы в ПИ дважды, трижды и т.д. Эти события, которые могут иметь место в любой системе с обратной связью, называются выпадениями и вставками комбинаций. Они ведут к сдвигам комбинаций в выходной последовательности по отношению к комбинациям входной последовательности. Для потребителей информации эти сдвиги не равноценны ошибкам, связанным с ошибочным приемом двоичных символов. Поэтому вероятности выпадений Р_вып и вставок Р_вст комбинаций определяются отдельно и являются важными параметрами систем с обратной связью.

3.5 Критерии, определяющие выбор корректирующего кода

Как известно, для повышения помехозащищенности кода требуется увеличивать избыточность. Но увеличение избыточности приводит к уменьшению производительности системы, так как значительно возрастает число элементов в кодовых комбинациях. Поэтому выбор кода с определенными корректирующими возможностями и, следовательно, с определенной избыточностью, должен быть всегда строго обоснован, исходя из характера распределения ошибок в канале, связи и получения необходимой верности принимаемой информации [18].

Задача построения избыточного кода сводится к выбору из N_n = 2ⁿ кодовых комбинаций таких N_k-разрядных кодовых комбинаций N_k = 2^k = 2^n-r, для которых обеспечивается заданное кодовое расстояние d_o. Здесь r - число проверочных разрядов в кодовой комбинации. Существующие методы построения избыточных кодов решают в основном нахождение такого алгоритма кодирования и декодирования, который позволял бы наиболее просто построить и реализовать код с заданным значением d_o. Поэтому различные избыточные коды при одинаковых d_o сравнивают по сложности кодирующего и декодирующего устройств. Этот критерий является определяющим при выборе того или иного кода. Только при таком подходе можно выбрать код с минимальной, избыточностью и тем самым при обеспечении заданной верности получить наибольшую производительность системы или скорость передачи информации.

Корректирующий код для систем передачи дискретной информации должен удовлетворять следующим двум требованиям:

вероятность необнаружения ошибок Р_ошс (≥ 1,l) в кодовой комбинации должна быть не больше заданной;

скорость передачи R должна быть возможно большей.

Эти два требования являются противоречивыми, так как уменьшение вероятности необнаружения ошибки при заданной длине кода достигается увеличением избыточности, т.е. за счет уменьшения скорости передачи. Это противоречие можно разрешить путем выбора достаточно длинных кодов. Однако, длинные коды, в свою очередь, влекут за собой некоторое усложнение аппаратуры передачи и приема.

Поэтому при выборе корректирующего кода используется критерий максимума скорости передачи. По этому критерию оптимальным считается корректирующий код, применение которого в системе с решающей обратной связью обеспечивает заданные требования по достоверности и максимальное значение скорости передачи системы.

3.6 Выбор корректирующего кода для системы передачи данных РОС

При известных значениях параметров канала связи Р (вероятность искажения элемента в заданном канале связи) и a (коэффициент группирования ошибок в этом же канале) величины Р_ошс (≥ 1,l) и R будут функциями аргументов п и k. В соответствии с критериями максимума скорости передачи оптимальными значениями п и k будут такие значения, при которых: Р_ошс (≥ 1,l) ≤ P_доп (≥ 1,l) и R = R_max, где P_доп (≥ 1,l) - допустимое значение вероятности ошибочного приёма l-элементной комбинации первичного кода; Р_ошс (≥ 1,l) - значение вероятности ошибочного приема комбинации первичного кода, получаемое при использовании в системе с РОС корректирующего кода.

В общем случае длина первичного l-элементного кода может быть не равна числу информационных элементов в кодовой комбинации корректирующего кода (l ≠ k). Поэтому возникает необходимость в расчете вероятности появления l-элементной комбинации первичного кода с ошибкой Р_ошс(≥ 1,l) на выходе системы по известной величине вероятности появления с ошибкой кодовой комбинации на выходе системы при использовании корректирующего кода Р_ошс(k).

Так для системы РОС используется формула (3.5)

 (3.5)

где n - длина кодовой комбинации циклического кода; k - число информационных элементов в кодовой комбинации циклического кода; a - коэффициент группирования ошибок в канале; Р - вероятность искажения элементов в канале; l - длина первичного кода.

Выбор корректирующего кода, оптимального в смысле критерия максимума скорости передачи, производится в следующем порядке:

. Выбирается класс корректирующего кода. В соответствие с заданием на дипломный проект используются циклические коды.

2. По формуле (3.5) рассчитываются вероятности P_ошс(k) для циклических кодов с различными п и k. При этом п определяется из выражения  при т = 4, 5, 6, 7, 8, 9. Значения k следует взять от k = n до n-15 с шагом, равным 1. Результаты расчета сводятся в таблицы.

По результатам расчетов строятся графики Р_ошс(k) =f(k,n). Значения Р_ошс(k) рекомендуется откладывать по оси ординат в логарифмическом масштабе, а значения k/n по оси абсцисс в линейном масштабе. На этом же графике наносится заданное значение допустимой вероятности P_доп (≥ 1,l).

. По построенным в результате расчетов графикам выбираются коды, обеспечивающие выполнения условия Р_ошс(k) ≤ P_доп(≥ 1,l) и имеющие максимальные значения k/n для каждого п. Точки пересечения P_доп (≥ 1,l) на графике с расчетными значениями Р_ошс(k) для каждого n определяют максимальные значения k/n, при которых обеспечивается P_доп(≥ 1,l)

Эти значения п и k рекомендуется свести в таблицу.

. Для каждого выбранного кода рассчитывается скорость передачи R по формуле (3.6):

,(3.6)

где t_ож - время ожидания, определяемое по формуле (3.7):

(3.7)

t_p - время распространения сигнала по прямому каналу связи

,

L - протяженность канала связи между передающей и приемной станциями; Vc - скорость распространения электромагнитной энергии в каналах связи. Для радио и радиорелейных каналов связи Vс = 3×10⁵ км/с,

t_c - время формирования и передачи по обратному каналу связи сигнала подтверждения правильности приема комбинации или сигнала переспроса комбинации,

, ;

В - скорость передачи информации;

t_аз - время анализа принятой информации и принятия решения на ее выдачу в приемник информации или на стирание и переспрос;

t_ас - время приема сигнала подтверждения правильности приема или переспроса по обратному каналу связи и его анализа.

Исходя из существующих скоростей работы узлов системы с РОС и элементной базы, на практике обычно считают, что

,.

Полученные результаты расчета R представляются в виде таблицы и строится график зависимости R = f(n). По графику определяется значение оптимальной длины кода n_опт, при котором R = R_max. По значению n_опт определяют и k_опт.

Может оказаться, что по графику скорость, близкая к максимальной, обеспечивается циклическим кодом с различными значениями n. В этом случае определение оптимального значение n_опт происходит с учетом экономичности и надежности проектируемой системы.

Проведем необходимые расчеты со следующими исходными данными:

1.  Тип канала связи - радиорелейный, Р = 2,66×10^-4.

2.       Показатель группирования ошибок a = 0,606.

.        Скорость телеграфирования В = 1200 бит/с.

.        Допустимая вероятность ошибки P_доп (≥ 1,l) = 1×10^-7.

.        Длина первичного кода l=7.

6.   Протяженность канала связи между передающей и приемной станциями L=50 км.

Рассчитаем P_ошс(k) для значений n = 15, 31, 63, 127, 255 и k = n до n-15 с шагом, равным 1. Результаты расчета представлены в таблице 3.1.

График зависимости P_ошс(k) = f(k,n) представлен на рисунке 3.1.

Таблица 3.1

Результаты расчета вероятности P_ошс(k)

Рисунок 3.1 - График зависимости P_ошс(k) = f(k,n)

По построенным в результате расчетов графикам из приложения [13], выбираем коды, обеспечивающие выполнения условия Р_ошс(k) ≤ 10^-7 и имеющие максимальные значения k/n для каждого п. Эти данные приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Выбор корректирующих кодов

Следующим этапом является расчет скорости передачи R для каждого из выбранных кодов. Данные расчетов приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Результаты расчета скорости передачи R

Итак, для удовлетворения требований по допустимой вероятности ошибки при максимальной скорости передачи был определен циклический код с n_опт = 255 и k_опт = 239.

Следующим этапом работы будет разработка структурной и функциональной схемы устройства.

Выводы:

На основе анализа параметров каналов передачи данных с обратной связью определены критерии эффективности корректирующих кодов - вероятность необнаружения ошибок в кодовой комбинации должна быть не больше заданной, а также скорость передачи должна быть возможно большей, используя которые проведен выбор кода с параметрами n_опт = 255 и k_опт = 239, обеспечивающего заданную достоверность и максимизирующего скорость информационного обмена.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОДИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

4.1 Разработка структурной схемы кодирующего устройства

Кодирующее устройство представляет собой конечный автомат, выходная последовательность символов B_i которого зависит в данный момент времени от k входных информационных символов L_i. Так как при линейном кодировании проверочные символы b_n получаются как линейные комбинации информационных, то кодирующее устройство должно состоять из запоминающего блока информационной последовательности, алгоритмического блока и запоминающего блока выходной последовательности. Структурная схема кодирующего устройства имеет вид, представленный на рисунке 4.1.

Рис. 4.1 - Структурная схема кодирующего устройства

P₁ - запоминающий регистр L_i;

P₂ - запоминающий регистр b_пр;

АБ - алгоритмический блок.

В качестве запоминающих блоков удобно использовать регистры сдвига, а основными элементами алгоритмического блока являются сумматоры по модулю два. Алгоритм кодирования определяет набор коэффициентов связи между ячейками регистров.

Таким образом, дальнейшим направлением работы будет проектирование запоминающий устройств и алгоритмического блока.

4.2 Разработка функциональной схемы кодирующего устройства

Кодовая комбинация циклического n-элементного избыточного кода может быть получена двумя способами:

1.   Умножением кодовой комбинации G(x) простого k-элементного кода на порождающий полином Р(х).

2.       Умножением кодовой комбинации G(x) простого кода на одночлен х^r и добавлением к этому произведению остатка R(x), полученною в результате деления произведения x^rG(x) на порождающий полином Р(х).

Однако в некоторых случаях более простым и наглядным является второй способ преобразования простого k-элементного кода в n-элементный циклический код. Приписав к каждой кодовой комбинации G(x) простого кода остаток от деления произведения x^rG(x) на порождающий многочлен, имеющий степень r, получим циклический корректирующий (n,k)-код.

В качестве устройства для реализации деления многочлена x^rG(x) на Р(х) и получения остатка R(x) можно использовать сдвигающий регистр с набором сумматоров по модулю 2.

Правила построения схем регистров, используемых в качестве кодирующих и декодирующих устройств следующие:

1.   Число ячеек в регистре равно степени образующего (порождающего) полинома Р(х) или числу избыточных элементов в кодовой комбинации циклического кода.

2.       Ячейки в регистре располагаются по возрастающим индексам коэффициентов полинома Р(х), при этом первая ячейка соответствует коэффициенту при нулевой степени (х⁰), а последняя - коэффициенту при (n - k - 1) = (r-1)-й степени (х^n-k-1 = х^r-1).

.        Число сумматоров по модулю 2 в схеме равно весу образующего полинома Р(х) без единицы или числу знаков "+" в порождающем многочлене.

.        Сумматоры по модулю 2 включаются в следующем порядке: первый сумматор подключается перед входом ячейки нулевой степени (х⁰), остальные сумматоры - перед входом тех ячеек, которые отображают члены полинома Р(х) с ненулевыми коэффициентами, кроме члена высшей степени.

.        Перед членом высшей степени можно включить также сумматор, но на практике он не включается, так как дает результат сложения по модулю 2 старшего разряда делимого со старшим разрядом делителя, а этот результат заранее известен (1 + 1) и тождественно равен нулю.

.        Выход регистра подключается к входу первого сумматора; такое соединение образует цепь обратной связи. На другой вход этого сумматора подается делимое.

.        Выход первого сумматора подключается к входу первой ячейки регистра х⁰ и ко вторым входам всех остальных сумматоров.

Образующий полином выбирается по известным n и k. По ним определяется и число проверочных элементов r. В большинстве случаев образующий полином может быть представлен как произведение нескольких неприводимых сомножителей:

P(x) = P₁(x)×P₂(x)…P_n(x).

Неприводимые сомножители выбираются такой степени, чтобы в результате их умножения по правилам над многочленами в поле двоичных чисел степень старшего члена была равна степени образующего полинома.

В соответствии с результатами выбора корректирующего кода: n=255, k = 239. Тогда степень образующего полинома должна быть равна r = n - k = 255 - 239 = 16. Такой полином может быть представлен как произведение как произведение двух неприводимых сомножителей восьмой степени. По корням неприводимых сомножителей по теоремам Боуза-Чоудхури определяется кратность гарантировано обнаруживаемых ошибок циклическим кодом.

В нашем случае:

P₁(x) = x⁸+x⁴+x³+x²+1(4.1)

P₂(x) = x⁸+x⁶+x⁵+x⁴+x²+x+1(4.2)

Тогда:

P(x) = x¹⁶+x¹⁴+x¹³+x¹¹+x¹⁰+x⁹+x⁸+x⁶+x⁵+x+1(4.3)

Исходя из изложенного выше, функциональная схема кодирующего устройства для циклического (255,239)-кода имеет следующий вид (рисунок 4.2).

Кодирующее устройство состоит из регистра, в который входят ячейки и десять сумматоров по модулю 2. Пусть требуется закодировать произведение x^rG(x) = 1000000. Это значит, что необходимо полином степени «n» x^rG(x) разделить на порождающий многочлен Р(х).

Процесс деления заканчивается через k = n-r = 239 тактов, весь процесс кодирования осуществляется за n = 255 тактов. Кодирование осуществляется в два этапа.

В течение первого этапа, который продолжается k = 239 тактов, ячейка И1 открыта, а ячейка И2 закрыта. Поэтому на выход поступает k информационных разрядов. Одновременно с этим производится деление x^rG(x) на образующий полином Р(х).

На втором этапе, который состоит из r = 16 тактов, записанный на ячейках регистра результат деления (проверочные разряды) выводится на выход кодирующего устройства. В течение второго этапа ячейка И1 закрыта, а И2 - открыта.

В рассматриваемой схеме регистра первый остаток получается после первого такта, 239-й - после 239-го такта. За последние 16 тактов остаток выводится из регистра и передается в канал через ячейки И2 и ИЛИ.

Временные диаграммы работы устройства приведены на рисунке 4.3. Из вышеизложенного следует, что схема кодирующего устройства определяется образующим (порождающим) полиномом Р(х). Поскольку для построения каждого циклического (n,k)-кода можно использовать несколько образующих полиномов и так как наиболее сложным элементом в регистрах кодирующих и декодирующих устройств являются сумматоры по модулю 2, то целесообразно использовать образующие полиномы, имеющие минимальный вес. Тогда согласно пункту 3 правил построения кодирующих и декодирующих устройств их регистры будут содержать минимальное количество сумматоров по модулю 2.

4.3 Разработка принципиальной электрической схемы кодирующего устройства

Существует большое разнообразие систем логических элементов в зависимости от типа логической схемы (диодно-транзисторная логика, транзисторно-транзисторная логика, эмиттерно-связанная логика и др.), физических принципов построения активных приборов (биполярные, полевые, туннельные), от типа информационных сигналов (потенциальные, импульсные, импульсно-потенциальные), от способа передачи информации от одного ЛЭ к другому (синхронные, асинхронные, стартстопные) [ЛИТ].

Однако несмотря на все это, ЛЭ характеризуются некоторыми общими свойствами и параметрами, выделяющими их в самостоятельный класс электронных схем, работающих по качественному признаку да-нет.

Рисунок 4.2 - Функциональная схема кодирующего устройства

4.3.1 Выбор элементной базы

Прежде чем приступить к построению принципиальной схемы устройства необходимо подобрать элементную базу, на которой оно будет построено.

Рисунок 4.3 - Временные диаграммы работы устройства

Согласно заданию на дипломный проект элементы схемы должны отвечать следующим условиям:

-    обеспечивать скорость передачи информации не менее 100 Мбит/с;

-       иметь малое энергопотребление;

-       иметь малую стоимость;

-       иметь высокую надежность;

-       иметь малые габариты.

Учитывая выше изложенные условия, сделаем выбор элементной базы, на которой будет строиться проектируемое устройство.

Для реализации ИС с различным быстродействием используют несколько отличающихся друг от друга схемотехнических принципов. Наиболее быстродействующие ИС построены на основе элементов эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ). Такие ИС могут переключаться с высокой частотой, достигающей в некоторых микросхемах 2000 МГц, но при этом они потребляют значительную мощность и имеют низкую помехоустойчивость.

Для микроэлектронных устройств с меньшим быстродействием более приемлемы ИС, построенные на основе элементов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Эти микросхемы по быстродействию перекрывают диапазон до 150 МГц, характеризуются меньшим энергопотреблением и более высокой помехоустойчивостью.

Интегральные микросхемы построенные на основе КМОП (комплементарные полевые транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник) технологий по отношению к ИС ТТЛ обладают малой потребляемой мощностью (в статическом режиме), имеют большой диапазон напряжения питания (возможно использовать нестабилизированные источники питания), позволяют подключать к выходу до 50 элементов. Однако недостатки присущие элементам КМОП существенно сужают область их применения, к таким недостаткам следует отнести:

-    повышенное выходное сопротивление,

-       большие времена задержки и длительности фронтов,

-       большой разброс всех параметров.

Исходя из приведенных выше данных, разработку принципиальной схемы проектируемого устройства необходимо осуществлять на основе интегральных схем ТТЛ структуры.

Микросхемы К531ТМ8 и К531ТМ9 расположены в 16-контактных корпусах и содержат наборы D-триггеров, имеющих общие входы синхронного сброса  и тактового запуска С. В микросхемах К531ТМ8 число триггеров четыре, у каждого есть выходы Q и . Микросхема К531ТМ9 содержат шесть D-триггеров, у которых только один выход Q. Микросхема К531ТМ8 имеет структуру, показанную на рисунке 4.4а. Ее цоколевка приведена на рисунке 4.4б. Аналогичные изображения для микросхемы К531ТМ9 даны на рисунках 4.4в, г. Режимы работы триггеров в микросхемах К531ТМ8 и К531ТМ9 соответствуют таблице 4.1.

Сброс всех триггеров в состояние Q_n=H произойдет, когда на вход асинхронного сброса  будет подано напряжение низкого уровня Н.

Таблица 4.1

Состояния триггеров из микросхем К531ТМ8 и К531ТМ9

Вход

Выход

СD_nQ_n

Сброс

Н

x

x

H

B

Загрузка 1

В

­

в

B

H

Загрузка 0

В

­

н

H

B

Входы С и D_n, когда  = H, не действуют, их состояние безразлично (х). Информацию от параллельных входов данных (Dl-D4 для К531ТМ8 и D1-D6 для К531ТМ9) можно загрузить в триггеры микросхем, если на вход  подать напряжение высокого уровня.

Сброс всех триггеров в состояние Q_n=H произойдет, когда на вход асинхронного сброса  будет подано напряжение низкого уровня Н. Входы С и D_n, когда  = H, не действуют, их состояние безразлично (х). Информацию от параллельных входов данных (Dl-D4 для К531ТМ8 и D1-D6 для К531ТМ9) можно загрузить в триггеры микросхем, если на вход  подать напряжение высокого уровня. Тогда на тактовый вход С следует подать положительный перепад импульса и предварительно установленные на каждом входе D напряжения высокого или низкого (в или н) уровня появятся на выходе Q (т.е. В или Н соответственно).

Микросхема К531ТМ8 имеет ток потребления 96 мА, Максимальная тактовая частота составляет 50 МГц, а время задержки распространения сигнала сброса 22 нс.

Микросхема К531ТМ9 потребляет пропорционально усложнению больший ток питания -144 мА. Тактовая частота достигает 75 МГц. Основное назначение микросхем К531ТМ8 и К531ТМ9 - построение регистров данных, запускаемых перепадами тактового импульса.

Кроме выше перечисленных устройств, схема содержит простые логические устройства 2И, 2ИЛИ, сумматоры по mod2 которые имеются во всех сериях микросхем.

Электрическая принципиальная схема разрабатываемого устройства представлена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.4 - D-триггеры

D-триггеры:

а) - микросхема К531ТМ8; б) - цоколевка К531ТМ8; в) - микросхема К531ТМ9; г) - цоколевка К531ТМ9

Рисунок 4.5 - Схема электрическая принципиальная кодирующего устройства

Выводы:

1.   На основе принципов линейного кодирования была разработана структурная схема, на основе которой построена функциональная схема проектируемого устройства.

.     В качестве элементной базы выбраны интегральные схемы ТТЛ структуры, с использованием которых произведена разработка электрической принципиальной схемы.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

5.1 Общая характеристика условий труда оператора ПЭВМ

Работа оператора ПЭВМ относится к категории работ, связанных с опасными и вредными условиями труда. В процессе труда на оператора ПЭВМ оказывают действие опасные и вредные производственные факторы [29] приведенные в таблице 5.1

Таблица 5.1

Вредные и опасные факторы, влияющие на оператора ПЭВМ

Возникновение большинства из них возникает в результате ошибок человека-оператора и ненадлежащего состояния технических систем. Человеком-оператором является любой человек, использующий для выполнения производственных или бытовых задач технические средства. Деятельность оператора при решении той или иной технологической операции состоит из следующих этапов:

-    восприятия информации,

-       оценки информации,

-       анализа и обобщения информации на основе заранее заданных и сформулированных критериев оценки,

-       принятия решения о действиях,

-       приведение в исполнение принятого решения.

На каждом из этих этапов возможны ошибки. Причины ошибок, приводящих к травматизму можно объединить в следующие группы:

. Ошибки ориентации, возникающие в результате неполучения оператором информации из-за слабого сигнала или его отсутствия. Это самые распространенные ошибки.

. Ошибки принятия решений. Возникают по 2 причинам: во-первых, из-за неспособности принять решение ввиду неправильной оценки ситуации, неприспособленности к работе из-за недостатка знаний, опыта; во-вторых, неправильный выбор действия из-за недостатка знаний, опыта.

. Ошибки выполнения действий, т.е. неверные действия. Ошибка может быть выражена в бездействии (не усвоенная последовательность действий) или в неправильном выборе действия (неадекватное расположение приборов, недостаточность внимания, усталость и т.д.).

Основные способы снижения вероятности возникновения ошибок у операторов ПЭВМ, которые способны привести к аварийным ситуациям приведены на рисунке 5.1.

При работе со студентами одним из самых важных методов обеспечения безопасности является обучение безопасным приемам работы.

Обучению по охране труда и проверке знаний требований охраны труда подлежат все работники организации, в том числе ее руководитель. Работники, имеющие квалификацию инженера (специалиста) по безопасности технологических процессов и производств или по охране труда, а также работники федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в области охраны труда, государственного надзора и контроля, имеющие непрерывный стаж работы в области охраны труда не менее пяти лет, в течение года после поступления на работу могут не проходить обучение по охране труда и проверку знаний требований охраны труда.

Рисунок 5.1 - Способы уменьшения вероятности ошибок оператора ПЭВМ

Работодатель обязан обеспечить обучение работников безопасным методам труда в объёмах программ по профессиям, утверждённым в установленном порядке. Обучение должно быть организовано в соответствии с требованиями «Порядка обучения по охране труда и проверки знаний требований охраны труда работников организаций» от 13.01.2003 г. №1/29.

Для всех принимаемых на работу лиц, а также для работников, переводимых на другую работу, работодатель (или уполномоченное им лицо) обязан проводить инструктаж по охране труда (рисунок 5.2).

Все виды инструктажей считаются элементами учебы. При инструктаже особое внимание уделяется сотрудникам со стажем до 1 года, а также опытным сотрудникам с большим стажем.

Рисунок 5.2 - Виды инструктажа в процессе трудовой деятельности

Эти категории рабочих наиболее подвержены травматизму. В первом случае - из-за неопытности, во втором - из-за чрезмерной самоуверенности. Разбор несчастных случаев, проработка приказов есть также своеобразная форма обучения. По характеру и времени проведения инструктажи подразделяют на:

1        вводный;

2        первичный на рабочем месте;

3        повторный;

4        внеплановый;

5        целевой.

Вводный инструктаж и первичный на рабочем месте проводятся по утвержденным программам.

Вводный инструктаж по безопасности труда проводит инженер по охране труда или лицо, на которое возложены эти обязанности, со всеми вновь принимаемыми на работу не зависимо от их образования, стажа работы по данной профессии или должности, с временными работниками, командированными, учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику, а также учащимися в учебных заведениях. Он знакомит с правилами по технике безопасности, внутреннего распорядка предприятия, основными причинами несчастных случаев. О проведении вводного инструктажа делают запись в журнале регистрации вводного инструктажа с обязательной подписью инструктируемого и инструктирующего, а также в документе о приеме на работу или контрольном листе. Проведение вводного инструктажа с учащимися регистрируют в журнале учета учебной работы.

Первичный инструктаж по охране труда на рабочем месте до начала производственной деятельности проводит непосредственный руководитель работ по инструкциям по охране труда, разработанным для отдельных профессий или видов работ:

-    со всеми работниками, вновь принятыми в организацию, и переводимыми из одного подразделения в другое;

-       с работниками, выполняющими новую для них работу, командированными, временными работниками;

-       со строителями, выполняющими строительно-монтажные работы на территории действующей организации;

-       со студентами и учащимися, прибывшими на производственное обучение или практику перед выполнением новых видов работ, а также перед изучением каждой новой темы при проведении практических занятий в учебных лабораториях, классах, мастерских, участках.

Лица, которые не связаны с обслуживанием, испытанием, наладкой и ремонтом оборудования, использованием инструмента, хранением и применением сырья и материалов, могут быть освобождены от первичного инструктажа.

Перечень профессий и должностных работников, освобожденных от первичного инструктажа на рабочем месте, утверждает руководитель организации по согласованию с профсоюзным комитетом и службой охраны труда

Все работники, в том числе выпускники профтехучилищ, после первичного инструктажа на рабочем месте должны в течение первых 2-14 смен (в зависимости от характера работы, квалификации работника) пройти стажировку по безопасным методам и приемам труда на рабочем месте под руководством лиц, назначенных приказом (распоряжением) по предприятию (подразделению, цеху, участку и т.п.). Ученики и практиканты прикрепляются к квалифицированным специалистам на время практики.

Повторный инструктаж проходят все работающие, за исключением лиц, освобожденных от первичного инструктажа на рабочем месте, не зависимо от их квалификации, образования и стажа работы не реже чем через 6 месяцев. Его проводят с целью проверки знаний правил и инструкций по охране труда, а также с целью повышения знаний индивидуально или с группой работников одной профессии, бригады по программе инструктажа на рабочем месте. По согласованию с соответствующими органами государственного надзора для некоторых категорий работников может быть установлен более продолжительный (до 1 года) срок прохождения повторного инструктажа.

Повторный инструктаж проводится по программам первичного инструктажа на рабочем месте и регистрируется в журнале инструктажа на рабочем месте.

Внеплановый инструктаж проводится:

-    при введении в действие новых или переработанных стандартов, правил, инструкций по охране труда, а также изменений к ним;

-       при изменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования, приспособлений и инструмента, исходного сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность труда;

-       при нарушении работающими и учащимися требований безопасности труда, которые могут привести или привели к травме, аварии, взрыву или пожару, отравлению;

-       по требованию органов надзора;

-       при переводе на новую должность;

-       при перерывах в работе - для работ, к которым предъявляются дополнительные (повышенные) требования безопасности труда, более чем 30 календарных дней, а для остальных работ - более двух месяцев.

Внеплановый инструктаж проводят индивидуально или с группой работников одной профессии. Объем и содержание инструктажа определяют в каждом конкретном случае в зависимости от причин или обстоятельств, вызвавших необходимость его проведения. Внеплановый инструктаж отмечается в журнале регистрации инструктажа на рабочем месте с указанием причин его проведения. Внеплановый инструктаж проводит непосредственно руководитель работ (преподаватель, мастер).

Целевой инструктаж проводится:

-    при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями работника по специальности (погрузка, выгрузка, уборка территории, разовые работы вне предприятия, цеха и т. п.);

-       при ликвидации последствий аварии, стихийных бедствий, производстве работ, на которые оформляется наряд-допуск, разрешение и другие документы. Целевой инструктаж проводится непосредственно руководителем работ и фиксируется в журнале инструктажей и необходимых случаях - в наряде-допуске.

Организация рабочего места оператора существенным образом влияет на его работоспособность. Т.к. большая часть труда студента связана с работой за персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ), рассмотрим особенности рациональной компоновки рабочего места оператора ПЭВМ. Основные требования к организации работы с ПЭВМ, направленные на предотвращения неблагоприятного влияния на здоровье человека вредных факторов производственной среды и трудового процесса изложены в Санитарно-эпидемиологических правилах и нормативах [30] . Требования охраны труда (ОТ) при работе ПЭВМ приведены на рисунке 5.3.

Рис. 5.3 - Требования охраны труда при работе ПЭВМ

Соблюдение всех указанных требований в учебном заведении - залог сохранения здоровья студентов.

Одним из существенных факторов, влияющих на работоспособность оператора ПЭВМ является шум. Шум - это беспорядочное сочетание звука в помещении или на открытой местности. Классификация шумов в помещениях, оборудованных ПЭВМ:

-    По характеру спектра - широкополосный, тональный;

-       По временному показателю: постоянный (уровень меняется за рабочую смену не более чем на 5 дБ), непостоянный (импульсный - состоит из отдельных сигналов длительностью 1 сек и менее; прерывистый, широкополосный, колеблющийся).

По источнику возникновения: механический, аэродинамический. Негативные проявления шума:

-    Увеличение мускульного напряжения;

-       Напряжение нервной системы;

-       снижение работоспособности и ослабление внимания;

-       Колебание артериального давления;

-       Нарушение витаминного, белкового, жирового обмена;

-       Измерение частоты и ритма дыхания и биения сердца;

-       Изменение остроты зрения.

Методы борьбы с шумом:

-    Снижение уровня шума в источнике возникновения за счет технологической модернизации самой технической системы или использование специального звукоизолирующих кабин или кожухов;

-    Снижение шума на пути распространения при помощи рациональной планировки системы зеленых насаждений.

-    Защита объекта, на который воздействует шум, за счет звукопоглощения;

-       Организационные мероприятия, направленные на ограничение времени пребывания в зоне воздействия шума.

Так как помещение находится вблизи оживленной транспортной магистрали с уровнем шума 70-75 дБ, определим звукоизоляцию шума окном (изоляцию воздушного шума, создаваемого городским транспортным потоком). Частотная характеристика изоляции воздушного шума данной конструкцией окна по представленным фирмой-изготовителем результатам испытаний приведена в таблице 5.2

Таблица 5.2

Частотная характеристика изоляции воздушного шума

Величина звукоизоляции окном R_Атран. дБА, определяется на основании частотной характеристики изоляции воздушного шума окном с помощью эталонного спектра шума потока городского транспорта. Уровни эталонного спектра, скорректированные по кривой частотной коррекции «А» для шума с уровнем 75 дБА. Для определения величины звукоизоляции окна необходимо в каждой третьоктавной полосе частот из уровня эталонного спектра вычесть величину изоляции воздушного шума данной конструкцией окна. Полученные величины уровней складывают энергетически и результат сложения вычитают из уровня эталонного шума, равного для территории населенных мест 75 дБА.

Величина звукоизоляции окна определяется по формуле

(5.1)

где L i, - уровни звукового эталонного спектра (скорректированные по «А»), дБi - изоляция воздушного шума окном, дБ

1.   Определяем разность между эталонным уровнем звукового давления и фактическими значениями изоляции воздушного шума данной перегородкой, результаты заносим в таблицу 5.3

Таблица 5.3

Значения изоляции воздушного шума

где L i-R i - разность, дБ

2. =10lg(10^0.4+ 10 ^0.8+ 10+ 10^1.5+10^1.8+ 2∙10^1.9+

^2.1+4∙10^2.2+4∙10^2.3)=10lg (2.5 + 6.3+10+31.6+63+158.8+ 125.9+

.9+798.1)= 10lg 1830.1=32.6 дБА

3.  R_{А тран} = 75-32.6 = 42.4 дБА

Следовательно, уровень шума, проникающего в помещение не превышает установленных СанПиН величин.

5.2    Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Под чрезвычайной ситуацией (ЧС) понимают внешне неожиданную, внезапно возникающую обстановку, характеризующуюся резким нарушением установившегося процесса и оказывающую значительное воздействие на жизнедеятельность людей, функционирование техники, природную среду.

В помещениях, оборудованных ПЭВМ чрезвычайные ситуации могут возникнуть в результате:

-    ошибочных действий оператора;

-       нарушения изоляции токоведущих частей оборудования;

-       социальных воздействий (военные, террористические и пр.),

-       воздействия со стороны других технических систем.

Все возможные ЧС будут локальными. Для предотвращения ЧС и снижения тяжести их последствий в помещении предусмотрены организационные и технические мероприятия и средства:

для снижения вероятности поражения электрическим током, в соответствии с ПУЭ - блокировки, защитное отключение, защитное заземление, контроль за целостностью электропроводки, обучение безопасным приемам работы;

для снижения вероятности возникновения пожара: обучение и соблюдение правил противопожарной безопасности;

для снижения числа пострадавших при пожаре: огнетушители (ОУ), обучение.

Выводы:

1.   В разделе проведена идентификация вредных и опасных факторов, возникающих при эксплуатации ПЭВМ.

2.       Рассмотрены методы обеспечения безопасности на рабочем месте студента и описаны виды инструктажей, проводимых для снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций и чрезвычайных ситуаций.

.        Проведена оценка уровня снижения транспортного шума, проникающего во внутрь помещения, окном.

.        Описаны виды, причины и мероприятия по предотвращению возникновения чрезвычайных ситуаций.

6. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА

6.1 Расчет стоимости устройства

Целью разработки в дипломном проекте нового образца кодирующего устройства является существенное сокращение массы и габаритов устройства при выполнении заданных требований по уровню технических характеристик.

Разработанное кодирующее устройство решает поставленную задачу за счет использования интегральных микросхем средней степени интеграции, обладающих минимальными массогабаритными показателями и низкой потребляемой мощностью.

Планируется выпуск устройств для перевооружения узлов связи на протяжении 3 лет: в 1-ый год - 60 шт, во 2-ой - 50 шт, в 3-ий год - 40 шт.

Разрабатываемое устройство сравнивается с базовым устройством, параметры которого приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Параметры базового устройства

6.2 Расчет затрат на стадии исследования и разработки

Разработка кодирующего устройства ведется на специализированном предприятии, оснащенного соответствующим оборудованием и механизмами, поэтому производство работ сторонними организациями, командировочные расходы, амортизационные отчисления на оборудование не учитываем.

Затраты на разработку устройства складываются из расходов по следующим статьям:

-   заработная плата разработчиков;

-       затраты на электроэнергию;

-       затраты на изделия и полуфабрикаты.

Составим таблицу расходов на заработную плату разработчиков устройства:

Таблица 6.2

Заработная плата разработчиков кодирующего устройства

Основная заработная плата определяется по формуле:

,(6.1)

гдеT_i - трудоемкость i-го вида работ, ч; S_чi - часовая тарифная ставка исполнителя при выполнении i-го вида работ.

Тогда основная заработная плата составит

З_о = 2580 руб.

На статью «дополнительная зарплата» относятся выплаты, связанные с очередными и дополнительными отпусками, оплатой времени по выполнению государственных и общественных обязанностей и т.п.

Дополнительная заработная плата определяется следующим образом:

, (6.1а)

где k - коэффициент, учитывающий дополнительные выплаты. При проведении научно-исследовательских опытно-конструкторских работ (НИОКР) можно принять k=1,1…1,2.

Тогда дополнительная з/п, составляющая 10% от основной, будет равна:

З_д = 2580×10 = 258 руб.

ВСЕГО = З_о + З_д =2580 + 258 = 2838 руб.

Единый социальный налог берется от суммы основной и дополнительной зарплаты в размере r = 35,6%:

, (6.2)

Тогда отчисления в фонд внебюджетного страхования будут равны:

R_вн = (2580+258)·0,356 = 1010 руб.

Аналогичным образом определяются накладные расходы, учитывающие затраты на управление и хозяйственное обслуживание проводимых работ.

,(6.3)

где m - коэффициент, учитывающий накладные расходы. В научных организациях и конструкторских бюро (КБ) накладные расходы μ составляют от 20 до 100% суммы основной и дополнительной заработной платы.

Пусть накладные расходы составляют 43% от з/п:

Н_р = 2838·0,43 = 1220 руб.

Для расчета других статей расходов (стоимость материалов и комплектующих изделий, затрат на электроэнергию) составим таблицы 6.3 - 6.5.

Расчеты затрат на электроэнергию выполняется с учетом потребляемой мощности отдельных электроприемников Р_g (кВт)_, длительности эксплуатации оборудования при проведении ОКР t_g (ч) и тарифа на электроэнергию Ц_э (руб./кВтч).

.(6.4)

Таблица 6.3

Затраты на электроэнергию

Воспользовавшись данными таблицы 6.3 рассчитаем затраты на электроэнергию:

З_э = (50×0,1+40×0,07+100×0,04+5×1+100)×0,8=93,4 руб.

Суммарные затраты на сырье и материалы, а также затраты на комплектующие изделия можно определить по формулам:

,(6.5)

где P_j - норма расхода j-го материала; f_j - цена единицы материала; l_k - количество комплектующего изделия k-го типа; Z_k - цена единицы k-го изделия.

Таблица 6.4

Расходные материалы

Таблица 6.5

Комплектующие изделия

Тогда стоимость материалов и комплектующих составит

С_м = 0,4×100+0,2×20+0,5×40+30×23+37,7=792 руб.

С_к = 3×2+4×3,5+2×1,5+1×2+1×15+2,8=43 руб.

Общие затраты на проведение НИОКР определяется путем суммирования отдельных составляющих:

,(6.6)

гдеk_тр - коэффициент транспортно-заготовительных расходов (обычно принимаются в размере 1,05).

Тогда общие затраты на проведение НИОКР по формуле (6.6):

 руб.

Такими образом, в данном подразделе были рассчитаны расходы на проведение научно-исследовательской опытно-конструкторской работы по проектированию устройства защиты от ошибок.

6.3 Расчет себестоимости изделия

Себестоимость определяется путем суммирования отдельных составляющих затрат на изготовление изделия. Методика определения их аналогична ранее изложенной для расчета стоимости ОКР.

Основными статьями расходов является:

-   сырье и материалы;

-       комплектующие изделия;

-       затраты на электроэнергию;

-       основная и дополнительная з/п производственных рабочих;

-       отчисления в фонд внебюджетного страхования;

-       расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые, общезаводские расходы, которые могут быть учтены через накладные и внепроизводственные расходы.

Расчет отдельных составляющих можно произвести по ранее приведенным формулам (6.1-6.5). При этом основную заработную плату производственных рабочих следует определять по формуле:

,(6.7)

гдеη - коэффициент, учитывающий премию (1,1…1,2); t_d - норма времени изготовления изделия по d-му разряду, нормо-ч.; S_чd - часовая тарифная ставка рабочего d-го разряда, руб/нормо-ч.

Отчисления в фонд внебюджетного страхования считаются по формуле 6.2, отталкиваясь от заработной платы производственных рабочих.

Суммарная себестоимость изделия в результате рассчитывается по формуле:

,(6.8)

гдеμ - коэффициент, учитывающий величину накладных расходов (зависит от организации изготовителя, составляет от 120 до 180% зарплаты); β - коэффициент, учитывающий внепроизводственные расходы (2…5%); З - сумма основной и дополнительной заработной платы, а также отчислений в социальный фонд, руб.

Расчет себестоимости устройства защиты от ошибок выполним, воспользовавшись ранее полученными данными и дополнительно вычислив заработную плату производственных рабочих. Для этого составляем таблицу 6.6.

Таблица 6.6

Основная заработная плата производственных рабочих

Результаты расчета отдельных составляющих себестоимости сведены в таблицу 6.7.

Таблица 6.7

Полная калькуляция себестоимости изделия

Сумма основной, дополнительной з/п и отчислений в соц. фонд составляет 2476 руб. Накладные расходы возьмем в размере 120% от этой суммы.

Полная себестоимость по формуле (6.8):

 руб.

Оптовая цена единицы изделия определяется путем суммирования полной себестоимости и валовой прибыли П_в. Валовая прибыль учитывает экономическую ситуацию в стране, темпы инфляции, риски. С другой стороны она должна учитывать возможное удешевление издержек в условиях мелкосерийного или серийного производства. Ориентировочно П_в можно принять в размере 30…50% от себестоимости изделия.

.(6.9)

Чистую прибыль получают как разность валовой прибыли П_в и налога на прибыль НП.

_.(6.10)

Налог на прибыль установлен в размере 35% (в федеральный бюджет - 11%, в краевой - 7,98%, в городской - 16,02%).

Договорная цена выпускаемого изделия устанавливается с учетом налога на добавленную стоимость НД (НД составляет 20% от оптовой цены).

.(6.11)

Валовую прибыль возьмем в размере 30% от себестоимости:

 руб.

Оптовая цена.

 руб.

Договорная цена с учетом 18% НДС:

 руб.< Ц_баз = 15000 руб.

Чистая прибыль от реализации 1 устройства с учетом налога по формуле (6.10):

 руб.

Годовая прибыль от реализации устройств с учетом неодинакового по годам количества выпускаемых устройств:

Таким образом, в данном подразделе были рассчитаны себестоимость устройства от ошибок, его оптовая и договорная цена, а также прибыль, получаемая при производстве и реализации устройства.

6.4 Расчет капитальных вложений

Единовременные затраты в сфере производства разработанного изделия включают предпроизводственные затраты К_пп.з и капитальные вложения в производственные фонды завода-изготовителя К_пф.

.(6.12)

Предпроизводственные затраты определяются по формуле:

,(6.13)

Где S_НИОКР - сметная стоимость НИОКР; К_осв - затраты на освоение производства и доработку опытных образцов (ориентировочно можно принять К_осв равным 5…10% от суммарной стоимости общего объема выпуска изделий).

Капитальные вложения в производственные фонды рассчитываются по формуле:

,(6.14)

Где К_оф - стоимость всех видов основных производственных фондов, непосредственно связанных с изготовлением проектируемого изделия. При этом, если изготовление новых изделий возможно на имеющемся оборудовании, должна быть учтена среднегодовая остаточная стоимость основных производственных фондов изготовителя; К_ос - пополнение оборотных средств. В состав оборотных средств включаются запасы сырья, материалов, топлива и полуфабрикатов, а также незавершенное производство (К_ос можно принять в размере 10…20% от себестоимости годового выпуска продукции); К_пр - прочие капитальные вложения, связанные с предотвращением отрицательных социальных, экологических и других последствий, созданием социальной инфраструктуры (К_пр можно принять в размере 5% от К_оф+К_ос).

Все составляющие капитальных вложений в производственные фонды определяются прямым счетом на основе соответствующей проектно-сметной и технической документации, действующих прейскурантов цен, норм и нормативов.

Капитальные вложения в основные фонды могут быть также рассчитаны исходя из показателей удельной фондоемкости или капиталоемкости действующего производства с учетом их корректировки в зависимости от увеличения объема производимых изделий.

Предпроизводственные затраты по формуле (6.13) составят:

К_осв = 0,1(50·6694)=33470 руб.

К_ппз = 6037,7+33470 = 39507,7 руб.

Капиталовложения в основные фонды с учетом того, что производство идет на имеющимся оборудовании (осциллограф, сверлильный станок, вольтметры и т.д.) приблизительно оценены в 10000 руб. (К_оф = 10000 руб.).

Оборотные средства возьмем в размере 15% от себестоимости среднегодового выпуска продукции:

К_ос = 0,15(50·6694) = 50205 руб.

Прочие капиталовложения:

К_пр = 0,05(10000+50205) = 3010,25 руб.

Капиталовложения в производственные фонды по формуле (6.14):

К_пф = 10000+50205+3010,25 = 63215,25 руб.

Полные капиталовложения в (5.12):

К_п =39507,7 +63215,25 = 102723 руб.

Для реализации данного проекта берется кредит в банке под 30% годовых с равномерными выплатами по кредиту в течение 3 лет. Расчет выплат по ведем по формуле

,

Где К_m - платеж на m - том шаге с учетом процентов; Е_к - номинальная годовая процентная ставка в банке.

 руб. ежегодно в течение 3 лет.

Дисконтируя капиталовложения, получим при норме дисконта Е = 20% (0,2):

 руб.

Таким образом, были рассчитаны капитальные вложения, необходимые при производстве устройства.

6.5 Расчет общих экономических показателей

Чистый дисконтированный доход (без учета амортизации) рассчитывается по формуле:

, (6.15)

Где П_m - чистая прибыль, получаемая на m - том шаге; Е - норма дисконта; К_m - капитальные вложения на m - том шаге.

При норме дисконта Е = 0,2:

руб.

Поскольку ЧДД > 0, можно говорить об эффективности проекта.

Рассчитаем внутреннюю норму доходности (Е_вн).

Денежный поток к расчету ВНД имеет следующий вид:

шаг119146 руб.

шаг78300 руб.

шаг65250 руб.

шаг52200 руб.

Предполагаем, что Е_вн лежит в диапазоне 30…35%. ЧДД при норме дисконта Е = 30% равен 3454 руб. (положителен), при Е = 35% ЧДД = - 4127 руб. (отрицателен).

Сужая диапазон нахождения Е_вн до 32…33%, уточним значение ВНД.

Рассчитаем также срок окупаемости капиталовложений с учетом дисконтирования. Сроком окупаемости называется время, за которое поступления от производственной деятельности предприятия покрывают затраты на инвестиции. Срок окупаемости измеряется в годах или месяцах. Так как доход предприятия по годам распределяется неравномерно, то срок окупаемости рассчитывается прямым подсчетом числа лет, в течение которых инвестиции будут погашены кумулятивным доходом.

Величины приведенных (дисконтированных) годовых эффектов по годам расчетного периода равны:

Величина дохода за первые два года составит:

,

что меньше величины дисконтированных капиталовложений (119146 руб.).

За 3 года:

,

что больше величины дисконтированных капиталовложений.

Тогда срок окупаемости составит:

 года.

Результаты технико-экономического расчета в целом по дипломному проекту могут быть представлены в виде таблицы 6.8.

Таблица 6.8

Результаты технико-экономического расчета

Выводы:

Таким образом, разработанное кодирующее устройство по своим тактико-техническим и экономическим показателям не уступает, а по некоторым превосходит существующий образец. Из расчетов технико-экономической эффективности следует, что стоимость устройства с учетом всех расходов на производство составит 10442,64 рубля, срок окупаемости устройства составит 2,3 года, при этом предприятие получит доход в размере 21625 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе дипломного проектирования решалась задача разработки кодирующего устройства для аппаратуры передачи данных. При этом разработанное устройство является лишь составной частью всего комплекса приемо-передающего оборудования.

В результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1.   Анализ каналов связи, применяемых для передачи данных, показал, что для информационного обмена в автоматизированных системах наиболее целесообразно применять каналы связи с обратной связью.

2.       На основе анализа параметров каналов передачи данных с обратной связью определены критерии эффективности корректирующих кодов, используя которые проведен выбор кода, обеспечивающего заданную достоверность и максимизирующего скорость информационного обмена.

.        На основе принципов линейного кодирования была разработана структурная схема, на основе которой построена функциональная схема проектируемого устройства, произведена разработка электрической принципиальной схемы, осуществлен подбор элементной базы.

.        Проведенные расчеты надежности и стоимости устройства показали, что устройство является не дорогим, обладает большим запасом времени наработки на отказ, достаточной вероятностью безотказной работы и достаточно малой интенсивностью отказов.

.        Итогом проектирования является принципиальная схема устройства.

Спроектированное устройство предлагается использовать для модернизации существующих моделей аппаратуры передачи данных

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Весоловский К. Системы подвижной радиосвязи [Текст]/ Весоловский К.// М.: Горячая Линия - Телеком, 2006 - 536 с.

2. Воронин А.А. Основы построения систем передачи данных [Текст]/ Воронин А.А. Ростовцев Ю.Г., Цыбрин В.Г.//Л.: ВИКИ, 1978 - 419 с.

3.       Волков Л.Н. Система цифровой радиосвязи. Базовые методы и характеристики [Текст]/ Волков Л.Н., Немировский М. С., Шинаков Ю.С.// М.: Эко-Трендз, 2005 - 392 с.

.        Гаврилов Л.П. Мобильные телекоммуникации в электронной коммерции и бизнесе [Текст]/ Гаврилов Л.П., Соколов С.В. // М.: Финансы и статистика, 2006 - 336 с.

.        Гадзиковский В.И. Теоретические основы цифровой обработки сигналов [Текст]/ Гадзиковский В. И.// М.: Радио и связь, 2004 - 344 с.

6.       Дж. Парк  <http://www.ozon.ru/context/detail/id/3431536/>Передача данных в системах контроля и управления Серия: Безопасность и системы промышленной автоматизации. Опыт практического применения <http://www.ozon.ru/context/detail/id/3113152/> [Текст]/ Дж. Парк, С. Маккей, Э. Райт //М.: ООО «Группа ИДТ», 2007 - 480 с.

.        Дьяконов В.П. Электронные средства связи [Текст]/ Дьяконов В.П. Образцов А.А., Смердов В.Ю. //М.: Солон-Пресс, 2005 - 432 с.

.        Дэвид Бэйли Радиотехника и телеметрия в промышленности. Практическое руководство [Текст]/ Дэвид Бэйли // М.: ООО «Группа ИДТ», 2008 - 320 с.

9. Ивницкий В.А. Теория сетей массового обслуживания [Текст]/ Ивницкий В.А. // М.: Физико-математическая литература, 2004 - 772 с.

10.     Карлащук В.И. Спутниковая навигация. Методы и средства [Текст]/ Карлащук В.И., Карлащук С.В. // М: Солон-Пресс, 2006 - 176 с.

.        Комашинский В.И. Системы подвижной радиосвязи с пакетной передачей информации. Основы моделирования [Текст]/ Комашинский В.И., Максимов А.В.// М.: Горячая Линия - Телеком, 2007 - 176 с.

.        Конахович Г.Ф. Чуприн В.М. Сети передачи пакетных данных [Текст]/ Конахович Г.Ф. Чуприн В.М.// М.: МК-Пресс, 2006 - 272 с.

.        Клочко В.И. Защита от ошибок при обмене информацией в АСУ [Текст]/ Клочко В.И. //Москва: МО СССР, 1980 - 271с.

.        Кучумов А.И. Электроника и схемотехника [Текст]/ Кучумов А.И. // М.: Гелиос АРВ, 2002 - 301 с.

.        Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника [Текст]/ Опадчий Ю.Ф., Глудкий О.П., Гуров А.И. // М.: Горячая Линия-Телеком, 2002 - 768 с.

.        Рембовский А.М. Радиомониторинг. Задачи, методы, средства [Текст]/ Рембовский А.М., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. //М.: Горячая Линия - Телеком, 2006 - 504 с.

17.     Рихтер <http://www.ozon.ru/context/detail/id/4767097/> С.Г. Кодирование и передача речи в цифровых системах подвижной радиосвязи [Текст]/ Рихтер <http://www.ozon.ru/context/detail/id/4767097/> С.Г. // М.: Горячая Линия - Телеком <http://www.ozon.ru/context/detail/id/856795/>, 2011 - 304 с.

.        Сердюков П.Н. Защищенные радиосистемы цифровой передачи информации [Текст]/ Сердюков П.Н., Бельчиков А.В.// М.: АСТ, 2006 -

408 с.

19. Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами [Текст]/ Смит Дж. // М.: Мир, 2001 - 266 с.

20.     Сосновский А.А. Радионавигационные системы [Текст]/ Сосновский А.А., Бакулев П.А. //М.: Радиотехника, 2005 - 224 с.

.        Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети [Текст]/ Столлингс В. // М-СПб.: Вильямс 2003 - 640 с.

.        Томаси У. Электронные системы связи [Текст]/ Томаси У.//М.: Техносфера, 2007 - 1360 с.

.        Шаров А.Н. Сети радиосвязи с пакетной передачей информации [Текст]/ Шаров А.Н., Степанец В.А., Комашинский В.И.// Л.: ВАС, 1994 - 216 с.

.        Шахнович И.В. Современные технологии беспроводной связи [Текст]/ Шахнович И.В. // М.: Техносфера, 2006 - 288 с.

.        Шварцман В.О. Теория передачи дискретной информации [Текст]/ Шварцман В.О., Емельянов Г.А. // М.: Связь, 1979 - 424 с.

26. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. 2-е изд., испр. [Текст]/ Шило В.Л. // Челябинск: Металлургия, 1989 - 352 с.

27. Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений [Текст]/ Шувалов В.П., Захарченко Н.В. // М.: Радио и связь, 1990 - 462 с.

28. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра [Текст]/ Феер К.// М.: Радио и связь,2003 - 520 с.

29.     ГОСТ 12.0.003-74 Опасные и вредные производственные факторы. Классификация

.        СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»