Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Управление пожарными автомобилями в автоматизированной системе оперативного управления подразделениями ГПС МЧС России 11
1.1. Структура оперативного управления подразделениями пожарной охраны 11
1.1.1. Задачи и общая структура автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями 11
1.1.2. Анализ существующих систем оперативного управления подразделениями пожарной охраны 13
1.1.3. Организационно-функциональная структура автоматизированной системы оперативного управления силами и средствами пожарной охраны 20
1.1.4. Организационная структура центра управления силами и средствами пожарной охраны 23
1.1.5. Алгоритм функционирования автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями
1.2. Организация информационного обеспечения в автоматизированной системе оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями
1.2.1. Назначение и основные виды информационного обеспечения подразделений ГПС в гарнизонах пожарной охраны
1.2.2. Обобщенные структурные схемы организации оперативной связи в ГПС МЧС России 36
1.2.3. Структурная схема диспетчерского управления и информационного обмена с пожарными автомобилями на месте пожара 37
1.3. Выводы по главе 42
Глава 2. Экспериментальные исследования информационных потоков в автоматизированной системе оперативного управления пожарными автомобилями
2.1. Задача исследования информационных потоков в АСУ пожарной охраны 44
2.2. Разработка методики исследования информационных потоков в " автоматизированной системе приема сообщений о пожарах
2.3. Анализ информационных потоков по линиям специальной связи «01» 49
2.4. Выводы по главе 59
Глава 3. Математическое моделирование системы обслуживания сообщений о пожарах, поступающим по информационным каналам диспетчерского управления
3.1. Оценка интенсивности входного потока сообщений 60
3.2. Определение интервалов стационарности потока сообщений
3.3. Математическая модель системы приема первичных сообщений о пожарах 70
3.4. Математическая модель системы приема вторичных сообщений о пожарах 80
3.5.Оценка уровней нестационарности в системе приема сообщений
З.6. Методика определения необходимого числа информационных каналов диспетчерского управления 99
3.7. Выводы по главе 103
Глава 4. Выбор оперативно-технических критериев оценки эффективности функционирования автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями
106
4.1 Разработка оперативно-технических показателей качества функционирования системы 106
4.1.1. Обоснование выбора показателя эффективности функционирования автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями 107
4.1.2. Разработка алгоритма расчета и анализ основных характеристик функционирования системы информационного обеспечения диспетчерского состава 111
4.1.3. Оперативно-технические показатели эффективности функционирования системы и методы их контроля
4.2 Многокритериальный подход к оценке эффективности функционирования автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями 124
4.2.1. Многокритериальный подход к анализу систем оперативного управления 124
4.2.2. Разработка обобщенного комплексного критерия оценки эффективности функционирования системы оперативного управления пожарными автомобилями 128
4.3. Выводы по главе 131
Глава 5. Разработка автоматизированной системы управления движением транспортных потоков и пожарными автомобилями с использованием новых информационных и коммуникационных систем диспетчерского управления 133
5.1. Назначение системы оперативно-диспетчерского управления «НАБАТ» и разработка технических требований к системе 133
5.2. Техническая реализация системы оперативно-диспетчерского управления и связи «НАБАТ» 138
5.3. Функциональные параметры СОДУС «Набат» 143
5.4. Основные технические характеристики и условия эксплуатации системы 145
5.5. Структура и состав СОДУС "НАБАТ" 148
5.6. Назначение и задачи автоматизированной системы управления движением автотранспорта «СТАРТ» 168
5.7. Структурно-функциональная схема системы «СТАРТ» 171
5.8. Организация общегородского и зональных центров управления движением автотранспорта 175
5.9. Программное обеспечение системы «СТАРТ» транспортных потоков 178
5.10. Разработка структурной схемы организации системы оперативно-диспетчерского управления и связи «НАБАТ» в Управлении ГАИ г.Москвы 182
5.11.Выводы по главе 185
Заключение 186
Список используемых источников 189
Приложения 200
Приложение П.А. Результаты различных методов оценки коэффициентов относительной важности 200
Приложение П.Б. Акты внедрения результатов диссертационного исследования 208
- Задачи и общая структура автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями
- Разработка методики исследования информационных потоков в " автоматизированной системе приема сообщений о пожарах
- Оценка интенсивности входного потока сообщений
- Разработка оперативно-технических показателей качества функционирования системы
Введение к работе
Реальным резервом улучшения деятельности Государственной противопожарной службы (ГПС) МЧС России является совершенствование системы управления подразделениями пожарной охраны. Они решают исключительно ответственные, сложные и многоплановые задачи. Своей деятельностью ГПС МЧС России во многом влияет на социальные процессы, происходящие в обществе.
Повышение эффективности управления подразделениями пожарной охраны в современных условиях требует автоматизации диспетчерского управления пожарными автомобилями. Сложность реальных ситуаций на автомагистралях особенно крупных городов приводит к необходимости создания автоматизированных систем управления (АСУ), вырабатывающих управленческие решения на основе оптимизации выбора состава и видов пожарной техники и возможности их оперативной высылки на место пожара, катастрофы, чрезвычайной ситуации (ЧС) и т.п.
Решение данной проблемы тесно связано с автоматизацией процесса управления пожарными автомобилями, начиная с момента приема сообщения о пожаре, его обработки диспетчером в центре управления силами (ЦУС) пожарной охраны и оперативной высылки пожарных подразделений на место пожара или другой ЧС.
Внедрение новых информационных и коммуникационных технологий в автоматизированную систему оперативного управления пожарными автомобилями обеспечивает повышение эффективности ее функционирования. Эффективность управления технологическими процессами и производствами во многом определяется наличием разветвленной и надежно действующей системы сбора и обработки информации. Управление пожарными подразделениями (пожарными автомобилями) в сложной оперативной обстановке при возникновении пожаров, аварий или ЧС, их взаимодействие с другими службами (ГИБДД, службы и структуры обеспечения жизнедеятельности городов) также зависит от эффективности функционирования АСУ пожарной охраной (АСУПО).
Данная работа посвященна исследованию информационных потоков в АСУПО, математическому моделированию системы приема сообщений по каналам диспетчерского управления, разработке структурной схемы и алгоритмов функционирования автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями и критериев оценки эффективности ее функционирования.
Значительный вклад в исследование систем управления пожарной охраной внесли А.К. Микеев, Н.Н. Брушлинский, Е.А. Мешалкин, Б.Ф. Туркин, СВ. Соколов и другие. Однако практика совершенствования системы управления пожарными подразделениями не затрагивала вопросов оперативной передачи сообщений о пожарах и ЧС на ЦУС для обеспечения своевременной высылки пожарных автомобилей на место ЧС.
Актуальность проблемы. Государственная противопожарная служба МЧС России представляет собой сложный организм, входящий в состав Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. Её подразделения (отделы и управления ГПС) рассредоточены по всей территории и составляют широко развернутую структуру, выполняющую многоплановые задачи по обеспечению пожарной безопасности в стране. Успешное выполнение этих задач требует разветвленной и бесперебойно функционирующей системы связи, способной обеспечить управление подразделениями ГПС в сложной оперативной обстановке (возникновении пожаров, катастроф и др. ЧС). Однако, как показывает многолетний опыт организации тушения пожаров, существующая система информационного обеспечения диспетчерского состава ЦУС ГПС в современных условиях не в полной мере соответствует предъявляемым требованиям. От оперативности и надежности средств автоматизации управления транспортными потоками и пожарными автомобилями на улицах города напрямую зависят материальный ущерб от пожаров и количество человеческих жертв. Специалисты считают, что при задержке прибытия подразделений пожарной охраны к месту пожара из-за позднего сообщения о нем резко возрастают размеры социально-экономических последствий от пожара [6,54].
Для создания автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями необходимо разработать структурную схему построения системы и алгоритмы функционирования различных режимов ее работы и провести научно-обоснованный выбор критериев оценки эффективности функционирования системы.
Изложенные обстоятельства определяют актуальность исследований, направленных на разработку методики расчета, планирования и построения автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны.
Правильное решение этих вопросов приведет к повышению качества функционирования системы управления, позволит улучшить деятельность подразделений ГПС по обеспечению пожарной безопасности в гарнизонах и получить значительный экономический и социальный эффект.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является совершенствование автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями, направленной на обеспечение рационального выбора управленческого решения при поступлении сообщений о пожарах и авариях. Для достижения поставленной цели в рамках диссертационного исследования необходимо было решить следующие задачи:
-проанализировать процессы приема сообщений о пожарах, принятия управленческого решения диспетчером и передачи распоряжений на высылку сил и средств пожарной охраны (пожарных автомобилей на место пожара);
-построить алгоритмы и модели функционирования системы диспетчерского управления подразделениями пожарной охраны;
-предложить научно-обоснованные критерии оценки функционирования системы оперативного управления пожарными автомобилями;
-разработать методику определения минимально необходимого числа каналов диспетчерского управления;
-разработать структуру автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием методов аналитического и имитационного моделирования, теории вероятности, математической статистики, теории массового обслуживания и теории управления в технических системах.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается значительным объемом экспериментальных исследований; использованием строгих аналитических методов математического моделирования, теории массового обслуживания и математической статистики при обосновании основных положений; практическим использованием разработанных методов и методик в гарнизонах пожарной охраны городов России.
Научная новизна результатов, полученных в диссертации при решении перечисленных задач, состоит в следующем:
- на основе результатов исследования информационных потоков в каналах диспетчерского управления пожарными подразделениями построены математические модели обслуживания сообщений о пожарах;
- разработана методика определения минимально необходимого числа каналов диспетчерского управления;
- предложен новый метод многокритериальной количественной оценки функционирования системы оперативного управления пожарными автомобилями.
Совокупность перечисленных результатов представляет собой единый комплекс научно-методических предложений, математических моделей, методик и алгоритмов, позволяющих определять приоритеты развития и проводить синтез организационных структур построения автоматизированных систем оперативного управления пожарными автомобилями.
Практическая значимость работы заключается в использовании полученных результатов на этапах разработки, создания и эксплуатации АСУ пожарной охраной городов Москвы и Ростова на Дону для оптимизации их функциональных структур, тактико-технических характеристик и повышения оперативности принятия решений за счет координации информационных потоков в АСУПО. Достигнутое при этом повышение эффективности и оперативности управления подразделениями пожарной охраны позволило снизить материальный ущерб от пожаров за счет сокращения времени прибытия пожарных подразделений к месту пожара.
Разработанный метод многокритериальной количественной оценки эффективности функционирования автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями был использован при выборе структуры построения автоматизированных систем управления пожарной охраной г. Москвы и Ростова-на-Дону.
Результаты исследований внедрены и используются в лекционном курсе, в учебно-методических материалах по дисциплине «АСУ и связь» и при выполнении дипломных проектов на кафедре специальной электротехники, автоматизированных систем и связи (СЭАСС) Академии ГПС МЧС России.
Внедрение результатов работы подтверждено актами УГПС МЧС России Ростовской области, Управления пожарной охраны г.Москвы, Управления ГАИ ГУВД г. Москвы, Академии ГПС МЧС.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Результаты экспериментальных и теоретических исследований информационных потоков в каналах диспетчерского управления подразделениями пожарной охраны.
2.Математические модели функционирования автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями, позволяющие прогнозировать качество работы системы в различных вариантах ее оперативно-тактического использования.
3.Критерии оценки оперативно-технических показателей функционирования автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны.
4.Научно-обоснованная структура построения автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры СЭАСС и на научно-технических конференциях и симпозиумах Академии ГПС МЧС России в 2000-2003 г.г., на международных конференциях «Информатизация систем безопасности» (2001 - 2003 г.г.), на международном симпозиуме «Комплексная безопасность России - исследование, управление, опыт» (г. Москва, май 2002г.).
Публикации. Результаты диссертационных исследований изложены в 7 работах, в том числе: в научно-техническом журнале «Корпоративные и ведомственные сети» [48,85], в сборниках научных трудов Академии ГПС МЧС России, ВНИИПО МЧС России и ВНИИ ГОЧС МЧС России [13, 46, 47, 83, 84]. Результаты работы отражены в 8 рукописных трудах (отчеты по НИР).
Задачи и общая структура автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями
Структурная схема автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями определяется составом и сложностью решаемых ею задач. В свою очередь, эффективность ее функционирования определяется степенью автоматизации решения этих задач и оптимальным составом технических средств. Поэтому в основе выбора конкретной структуры автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями должны быть строго сформулированные задачи. Таким образом, перечень задач, решаемых системой, включает: - прием и автоматическую регистрацию всех видов поступающей информации; - автоматизированный анализ поступающей информации и выработку ф оптимального управленческого решения (приказа на высылку пожарных подразделении); - автоматическую передачу приказа в пожарные части с центра управления силами (ЦУС); - автоматизированный контроль исполнения приказа; - обеспечение надежного обмена информацией между диспетчером ЦУС и пожарными автомобилями, находящимися в пути следования; - хранение информации о состоянии пожарных автомобилей; - хранение справочных данных о защищаемых объектах; хранение информации по расписанию выездов пожарных автомобилей; - хранение типовых программ тушения пожаров; - автоматизированное отображение оперативной обстановки на защищаемой территории гарнизона и отображение наличия пожарных автомобилей в боевой готовности; - автоматизацию прогнозирования развития пожара в реальном масштабе времени и информационную поддержку решений, принимаемых руководителем тушения пожара (РТП).
Анализ состава и сложности перечисленных задач показывает, что их решение должно осуществляться на основе широкого использования современных средств автоматизации и коммутационной аппаратуры [3], объединенных в единую систему информационного обеспечения и оперативного управления подразделениями Государственной противопожарной службы [1,6]. 1.1.2. Анализ существующих автоматизированных систем оперативного управления подразделениями пожарной охраны
В настоящее время в гарнизонах пожарной охраны ощущается острый недостаток коммутационной и каналообразующей аппаратуры, в том числе пультов диспетчерского управления, аппаратуры для передачи данных и документированной информации, средств информационного обеспечения и т.д. Так, по состоянию на 01.01.2003г. укомплектованность территориальных органов управления и подразделений ГПС пультами диспетчерского управления составляет порядка 40% [72]. Из всех средств, используемых для оперативного управления и информационного обеспечения диспетчерского состава в гарнизонах пожарной охраны, более половины полностью выработали установленные нормативные сроки эксплуатации и подлежат замене [13,72].
Для организации каналов диспетчерского управления подразделениями пожарной охраны на территориальном уровне, обеспечения подразделений ГПС и ОВД средствами взаимодействия и оперативной передачи информации с места пожара используются, как правило, радиальные системы информационного обеспечения ("Виола", "Маяк", "Лен", "Сапфир" и др.), которые морально и физически устарели [68].
С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что каналы информационного обеспечения диспетчерского состава являются одним из основных элементов системы управления подразделениями пожарной охраны и несут основную нагрузку по обеспечению обмена информацией между подразделениями. Вместе с тем, существующее состояние систем информационного обеспечения не отвечает современным требованиям по оперативности, надёжности, качеству обслуживания, доступности к источникам информации. Основными причинами этого являются: относительная длительность процессов оповещения и мобилизации личного состава ГПС; неадекватность принимаемых решений реальной оперативной обстановке на пожарах из-за недостаточности и несвоевременности получения информации руководителем тушения пожара (РТП); низкая эффективность использования имеющихся средств управления и вычислительной техники при обмене информацией; низкая надежность каналов и сетей передачи цифровой информации.
Все это снижает эффективность оперативного применения сил и средств пожарной охраны, не позволяет полностью реализовать возможности личного состава, сдерживает внедрение в подразделения ГПС средств автоматизации и снижает объемы внедрения новых информационных технологий. В большинстве гарнизонов пожарной охраны развитие каналов информационного обеспечения диспетчерского состава осуществляется в отрыве от внедрения информационно-управляющих комплексов, что приводит к созданию информационных центров, не обеспечивающих удаленный доступ пользователей к базам оперативных, статистических данных и другим информационным ресурсам, что снижает эффективность принимаемых решений.
Для повышения эффективности управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями в развитых зарубежных странах в последние годы интенсивно внедряются и используются цифровые системы информационного обеспечения диспетчерского состава, позволяющие вести информационный обмен с подвижными и стационарными объектами посредством передачи изображений, данных, графической, текстовой и речевой информации [18, 71].
Анализ современного состояния и тенденций развития систем информационного обеспечения диспетчерского состава в ГПС МЧС России позволяет сделать вывод о том, что основным направлением их дальнейшего развитии следует принять постепенную модернизацию существующей аналоговой системы в аналого-цифровую. Эта модернизация должна проводиться путем разработки и внедрения цифрового оборудования и абонентских терминалов различного назначения [67, 121].
В зарубежных странах развитию автоматизированных систем оперативного управления пожарными автомобилями в общей системе обеспечения пожарной безопасности уделяется большое внимание. Начиная с 1972г. в крупных городах развитых зарубежных стран широко внедряются системы оперативного управления, построенные на базе ЭВМ различных типов совместно с оборудованием телесигнализации и информационного обеспечения. Подобные системы используются для приема и обработки сообщений о всех произошедших пожарах, авариях и других чрезвычайных ситуациях, для последующего формирования и выдачи приказов на выезд пожарных автомобилей, с учетом особенностей оперативной обстановки в обслуживаемом районе, наличием и состоянием задействованных сил и средств, водоисточников и т.п. [54, 85, 87].
Разработка методики исследования информационных потоков в " автоматизированной системе приема сообщений о пожарах
Система приема сообщений о пожарах (СПС) по линиям специальной связи (спецсвязи) «01» является составной частью службы связи ГПС и должна решать задачу оперативного приема и обработки поступающих сообщений о пожарах, авариях и всех других происшествиях. Помимо приема информации о пожарах и происшествиях, поступающих по линиям «01» эти сообщения могут поступать и по выделенным или прямым телефонным линиям, реже - по коммутируемой сети ГАТС, или по каналам радиосвязи. Однако, основным каналом приема сообщений о пожарах, авариях и т. п. являются линии специальной связи «01». представлена типовая схема соединения абонентов городской телефонной сети с диспетчерами центра управления силами и средствами пожарной охраны. В крупных городах или в сельской местности могут быть реализованы другие варианты построения сетей специальной связи, отличающиеся друг от друга способом взаимодействия между РАТС и узлом специальной связи (УСС) [99,100].
Наиболее широко применяется схема параллельного подключения линий специальной связи к пультам диспетчеров, когда каждый диспетчер может принять вызов, поступивший по любой линии спецсвязи «01» или «02». При числе диспетчеров большем двух такой процесс обслуживания нельзя считать эффективным [46,60]. Действительно, при небольшой интенсивности поступления вызовы обслуживаются диспетчерами в порядке их поступления. Однако при увеличении интенсивности потока вызовов и при наличии очереди вызовы начинают обслуживаться диспетчерами в случайном порядке, причем между диспетчерами может возникнуть неопределенность, кому обслуживать вызов.
Улучшение процесса приема вызовов с точки зрения уменьшения времени ожидания обслуживания вызова и снижения напряженности в работе диспетчеров обеспечивается при использовании станций оперативной связи, например: СОС-ЗОМ, ПОС-90, "Спираль", "АТОС" [72]. При применении этих станций вызовы автоматически в порядке поступления коммутируются только на один пульт диспетчера, то есть распределение вызовов между диспетчерами осуществляется поочередным подключением к пультам диспетчеров вновь поступающих вызовов.
Для определения необходимого числа линий специальной связи «01» следует установить фактическую нагрузку, создаваемую поступающими на вход системы вызовами. Для оптимизации системы приема сообщений о пожарах, т.е. необходимо регистрировать поступающие вызовы непосредственно на входе СПС с помощью быстродействующего самопишущего прибора и счетчиков числа вызовов (Сч1, Сч2 и СчЗ). Схема регистрации вызовов, поступающих по линиям специальной связи «01» на ЦУС пожарной охраны, приведена на рис.2.2. СОС
В систему приема информации по линиям специальной связи «01» поступают сообщения не только о пожарах и происшествиях, но и сообщения, связанные с потребностью абонентов в получении различной справочной информации, и сообщения-помехи, связанные со случайным или преднамеренным попаданием абонентов ГАТС в СПС.
Среднее число вызовов за сутки 9658 3076 1546 762 453 395 из них, %: сообщения 0 пожарах и аварийных ситуациях 14,3 13,8 12,5 14,0 13,3 12,7 справочно- информационны случайные 20,1 23,5 21,4 23,4 13,6 17,9 соединения неопознанные 11,2 22,1 11,8 12,5 6,6 21,6 54,4 40,6 53,3 50,1 66,5 40,8 информационного обеспечения на центры управления пожарной охраны на ЦУС некоторых городов России. При проведении экспериментальных исследований информационной нагрузки в системе приема сообщений о пожарах и происшествиях под сообщением, поступающим по линиям специальной связи «01» на ЦУС понимается совокупность данных, имеющая признаки начала и конца и предназначенная для передачи по линиям связи в СПИ. Вызов - это событие в системе приема сообщений, выражающееся в желании некоторого абонента получить соединение с диспетчером ЦУС, для передачи сообщения о пожаре. Потоком вызовов называют последовательность сообщений, поступающих один за другим в СПС через какие-либо интервалы времени или в какие-либо случайные моменты времени [12]. Под обслуживанием вызова понимается процесс двухсторонних переговоров диспетчера ЦУС с абонентом по линии специальной связи, начатые по инициативе позвонившего абонента.
Результаты проведенных экспериментальных исследований информационной нагрузки показали, что время обслуживания сообщений, поступающих по линиям специальной связи «01», ха растеризуется большим разбросом значений длительности обслуживания, так как в потоке поступающих вызовов присутствуют сообщения с большой длительностью обслуживания, достигающей 120с (сообщения о пожарах, авариях, случившихся происшествиях и т.п.), и подавляющее число сообщений с небольшой длительностью приема, колеблющейся от 3 до 20с.
Кроме того, поступление вызовов в СПС характеризуется существенной неравномерностью по времени суток, что подтверждается результатами проведенных исследований. На рис.2.3 - 2.8 приведены соответствующие гистограммы распределения среднего числа сообщений о пожарах (вызовов) по часам суток на ЦУС ряда городов России и Москвы.
Исследования проводились по городам различного уровня: в городах -мегаполисах, в городах областного уровня и в небольших городах. Результаты исследования потоков поступающих сообщений о пожарах в городах различного уровня позволили сделать вывод о зависимости влияния величины города на параметры потока поступающих сообщений, что дало возможность последующего создания единой методики синтеза автоматизированной системы оперативного управления пожарными автомобилями.
Результаты анализа поступающей информационной нагрузки позволили установить, что среднее время приема вызовов в системе приема сообщений составляет около 15 сек., а среднее время обработки вызова-сообщения о пожаре, - около 60 сек. Также было установлено, что подавляющее число вызовов (более 80%), поступавших по линиям специальной связи «01», не несут информации непосредственно о пожарах и авариях и для диспетчера являются вызовами-помехами. Эти вызовы в основном связаны с целью получения от диспетчера справочной информации и с ошибками, возникающими по вине абонента или коммутационного оборудования ГАТС.
Оценка интенсивности входного потока сообщений
Измерение интенсивности входного потока вызовов о пожарах, то есть потока, поступающего по каналам информационного диспетчерского состава (линиям специальной связи «01), сопряжено как с организационными, так и с техническими трудностями. Для решения этой задачи представляется целесообразным сначала регистрировать вызовы, находящихся в системе приема сообщений (СПС) и непосредственно поступающие к диспетчеру на обслуживание, а затем с использованием принятых допущений проводить оценку интенсивности входного потока вызовов, которые поступают от заявителей по линиям городской телефонной сети на вход СПС.
Таким образом, измеренная величина интенсивности принимаемого диспетчером выходного потока вызовов -Лвых будет зависеть от величины его интенсивности на входе -Лвх и от относительной пропускной способности системы приема информации.
В реальных потоках вызовов, циркулирующих в системе приема информации по линиям специальной связи «01», распределение времени обслуживания сообщений отличается от экспоненциального закона [46, 78, 99]. В этом случае оценка величины Р0бс, проведенная по формуле (3.1), может отличаться от реального значения. В данной работе предложен метод оценки интенсивности входного потока вызовов по измеренному выходному потоку, что в итоге позволит оценить и относительную пропускную способность системы приема информации для произвольного числа каналов обслуживания [46].
Кхг Известно [79], что при большом времени наблюдения Т величина вероятности потерь во времени q = Tj/T, где Т\ - суммарное время нахождения системы в состоянии, когда все каналы информационного обеспечения диспетчерского состава заняты совпадает с величиной вероятности потерь по вызовам 7„ы1 = і - ро6с.
Для сравнения точности оценок проводилось имитационное моделирование обслуживания вызовов системой приема информации для различных значений интенсивности входных потоков и распределений времени обслуживания сообщений закону Эрланга второго и пятого порядков [42]. При моделировании измерялись такие параметры, как время занятия вызовом линии специальной связи «01» -Тзан» время обслуживания сообщения диспетчером -Тсооб, интервалы времени между поступившими вызовами и время нахождения системы в состоянии, когда заняты все каналы информационного обеспечения диспетчерского состава. По результатам моделирования проводились оценки доверительных интервалов с мерой точности 95% для интенсивности входного потока вызовов, среднего интервала времени между поступившими вызовами, среднего времени обслуживания заявок и среднего времени занятия вызовами линий «01». По полученным данным определялись минимальные и максимальные значения оценок.
Некоторые результаты моделирования представлены в табл.3.1. Как видно из табл.3.1, наиболее точной является третья оценка. Таким образом, для оценки числа вызовов, поступающих в СПС, предлагается следующий алгоритм проведения измерений: - за время наблюдения -Т измерить число вызовов-N, поступивших в СПС; - измерить суммарное время-Т нахождения системы в состоянии занятия вызовами всех і линий специальной связи «01»; - оценить интенсивность входного потока вызовов по формуле (3.4), считая, что Ттт = TJN.
Таким образом, предложенный в данной работе метод, позволяет с достаточной для практических расчетов точностью проводить оценку интенсивности входного потока вызовов по измеренному выходному потоку. Таблица 3.1 Оценки интенсивности входного потока вызовов
Наиболее распространенной моделью реального потока вызовов, применяемой при рассмотрении систем массового обслуживания, к которой относится и СПС, является простейший стационарный пуассоновский поток, то есть поток вызовов, обладающий свойствами стационарности, ординарности и отсутствием последействия. Так как в СПС поступают вызовы от большой группы источников (с учетом преобладающего числа вызовов-помех), то, согласно [15], для ограниченного промежутка времени поток вызовов, поступающих в СПС, может быть описан, как простейший пуассоновский поток. Тогда за время t при интенсивности Д„ (в границах изменения от 0,45 до 2,84 выз./мин.) поступит к вызовов с вероятностью
Использование метода ЧНН позволяет проектировать системы приема информации с некоторым запасом, так как расчетное значение интенсивности поступления вызовов имеет завышенную оценку по сравнению с ее истинным значением. Таким образом, будем описывать реальный поток вызовов с параметром A(t) ступенчатой функцией так, чтобы для каждого найденного интервала времени суток (большего, чем один час) поток вызовов, поступающих в СПС, можно было считать простейшим пуассоновским.
Будем полагать, что {Mi}, (1=0,1,...,95) - множество значений числа вызовов, поступающих в СПИ за 15 минут в течении суток (согласно рекомендациям Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии — МККТТ, среднестатистическим интервалом регистрации поступающих вызовов является 15-минутный интервал) [59].
С другой стороны, можно утверждать, что, если в систему поступает простейший пуассоновский поток с интенсивностью Я, то число вызовов, поступающих за время t, с вероятностью 0,95 будет находиться в интервале [12] [ММШ=М-2 М + \У Ммакс=М + 2 М-\1 где М -Xt - среднее число вызовов, поступающих за время t. Считая, что M=max{Mi}, найдем непрерывный интервал [То,Ті], для которого V М1 е[МмшпМмакс]. На интервале [7 ,7 ] находим новое значение М и для новых значений Ммин и Ммакс опять находим непрерывный интервал [Т0, Т\] и т.д., пока значения Т0,ТХ не перестанут изменяться. После этого по критерию Пирсона х [57] оценивается достоверность гипотезы о простейшем пуассоновском потоке вызовов на интервале [То, Ті]. Если гипотеза отвергается, то можно попытаться сократить интервал [Т0, Ті] справа или слева и для нового значения М оценить достоверность гипотезы. Данная операция проделывается до тех пор, пока гипотеза о простейшем пуассоновском потоке вызовов на интервале [То, Т] не перестанет отвергаться. Далее, исключив интервал [Т0, Т] из рассмотрения, проделаем выше перечисленные операции снова и найдем новый интервал стационарности « [57, 101].
Разработка оперативно-технических показателей качества функционирования системы
Наиболее общим подходом при построении сложных систем, в том числе автоматизированных систем оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями, является подход, при котором определяется некоторый показатель оценки качества функционирования, характеризующий различные варианты построения рассматриваемой системы [9, 10]. Впоследствии данному варианту системы с данным значением установленного показателя оценки качества функционирования отдается предпочтение перед другими вариантами. В совокупности задание данного показателя и соответствующего выбора того или иного варианта построения системы образуют критерий выбора наиболее рациональной структуры ее построения [102, 103]. Так, при показателе "эффективность функционирования автоматизированной системы" критерием выбора является максимальное значение эффективности функционирования автоматизированной системы. Выбранный показатель качества должен численно характеризовать степень приближения к цели, для достижения которой создается система [106]. При введении критерия оценки автоматизированной системы задача оптимизации сводится к поиску экстремума данного показателя оценки эффективности функционирования системы [7, 17, 35].
Определение критерия оценки эффективности функционирования автоматизированной системы оперативного управления подразделениями пожарной охраны и пожарными автомобилями в терминах минимума потерь или максимума выигрыша позволяет условно разбить процедуру его построения на три этапа: I - выделение некоторой характеристики rj, определяющей качество автоматизированной системы S; II - назначение платы за эту характеристику; III - вычисление численного показателя качества (критерия оптимальности) выбранного варианта системы.
Тогда при назначении (определении) некоторой функции платы r = f(tj) задача оптимизации состоит в поиске системы, обеспечивающей экстремальное значении г. Результат не изменится, если в качестве функции платы выбрать любую другую функцию R, монотонно связанную r:R = F(r) = F[f(r])]. При возрастающей функции F(r) (т.е. dFldr 0) характер экстремума не меняется. При убывающей функции F(r) (т.е. dF/dr 0) максимуму г соответствует минимум функции R и наоборот. Простейшим преобразованием, приводящим критерий максимума выигрыша гв к критерию минимизации потерь гп может быть следующее: F{re) = const — гв =гп. Поэтому, без нарушения общности, можно рассматривать лишь критерий минимума потерь.
Статистический характер модели проектируемой системы связи обусловлен либо наличием случайных внешних воздействий, либо случайным законом функционирования самой системы. Для системы связи гарнизона пожарной охраны существенными являются оба фактора. При этом значения г\ в каждом испытании системы (в каждой отдельной операции) случайно, и сравнивать системы по значению г невозможно. Поэтому процесс построения критерия оценки дополняется вычислением некоторой устойчивой численной характеристики величины г (далее обозначаемой символом р), которая и служит мерой качества системы [98].
Пусть сравниваются две системы связи S и S2. Предположим, что являются известными плотности вероятностей (распределения) vv1)7(/7), vv27(7/), соответствующие системам S и S2. Тогда, поскольку плата г функционально связана с характеристикой TJ, можно считать, что известны wlr(r) и w2r(r). Следовательно, сравнение систем при случайном показателе качества сводится к сравнению соответствующих распределений и при этом возможны три варианта подобного сравнения.
Первый вариант - плотность распределения wlr(r) и w2r(r) не перекрываются (рис.4.1а), так что rIt всегда меньше, чем г2. Тогда система Slt которой соответствует wlr(r), лучше системы S2, имеющей w2r(r) и случайный характер величин т] (или г), не дает ничего нового по сравнению с детерминированным распределением.
Неоднозначное содержание в поставленной задаче появляется в случае, если распределение перекрывается так, что в одних случаях система S{ лучше (рис.4.16), чем S2 (т.е. гх г2), а в других (рис.4.1 в) - хуже (Г г2). В этом случае для сравнения выбирается тот или иной параметр распределения и предпочтение системам Sx или S2 определяется в зависимости от значения этого параметра.
