98919

Построение рациональной системы обнаружения с минимальной стоимостью при заданных параметрах

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Еще одна особенность ТСО - нет возможности экспериментально проверить их основные эксплуатационные характеристики (вероятность обнаружения, наработки на ложное срабатывание, рабочие диапазоны температур и т.д.), вследствие чего потребитель вынужден полностью полагаться на значения данных характеристик, декларируемые изготовителем.

Русский

2016-07-14

245.47 KB

0 чел.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(национальный исследовательский университет) «МАИ»

    Кафедра «Информатика и информационные технологии» № 409Б

              Специальность: 090104

«Комплексная защита объектов информатизации»

Курсовая работа

по дисциплине: «Технические средства охраны»

     Тема: «Построение рациональной системы  обнаружения с    минимальной стоимостью при заданных параметрах»

Выполнил:

Студент  Меркулов  Н.М.

Группа:  №  4Б-307

Проверил: Андреев А.С.

Оценка:  _________                      ______________________________

               (дата, подпись преподавателя)

Серпухов 2013

Содержание

Введение 3

1. Анализ ТСО (периметровых), представленных на рынке 5

4.     Расчет стоимости системы обнаружения 6

3. Структурная схема подсистемы обнаружения 8

4. Определение основных показателей качества системы обнаружения 12

4.1. Определение оптимального алгоритма обработки информации 12

4.2. Расчет периода ложных тревог 13

4.3. Расчет вероятности обнаружения нарушителя 15

5. Расчет характеристик надежности 19

5.1. Расчет вероятности безотказной работы 19

5.2. Расчет средней наработки до первого отказа 19

5.3. Выбор способа резервирования 20

6. Схема размещения подсистемы обнаружения 21

7. Алгоритм решения поставленой задачи 22

Заключение 23

Список литературы 24

 

Введение

В данном курсовом проекте мы на основе анализа исходных данных периметровых систем обнаружения решим задачу построения СО с минимальной стоимостью при основных показателях качества не ниже требуемых. Также будет разработан алгоритм решения поставленной задачи. ТСО будут выбраны из представленных на рынке изделий по условиям эксплуатации и критерию технических характеристик. Будет произведен организационно экономический расчет построенной системы обнаружения.

Технические средства обнаружения (ТСО) представляют собой устройства, предназначенные для выявления вторжения человека или другого нерегламентированного объекта в охраняемую зону. Для данных изделий окружающая среда со всем многообразием ее параметров и влияющих факторов является составной частью их информационного канала, в котором реализуется "процесс обнаружения". Поэтому качество ТСО в значительной мере определяется тем, в какой степени реализуемые ими алгоритмы и их электрические схемы способны учесть воздействующие внешние факторы или адаптироваться к ним в процессе функционирования.

Еще одна особенность ТСО - нет возможности экспериментально проверить их основные эксплуатационные характеристики (вероятность обнаружения, наработки на ложное срабатывание, рабочие диапазоны температур и т.д.), вследствие чего потребитель вынужден полностью полагаться на значения данных характеристик, декларируемые изготовителем. В этих условиях особую важность приобретает вопрос о степени достоверности значений основных характеристик изделий данного типа, представленных в их эксплуатационной документации, в рекламно-информационных листках и другой технической документации.

Методы моделировия.

Определение достоверных значений технических характеристик ТСО - процесс сложный, длительный и трудоемкий. Отсутствие строгих аналитических подходов к прогнозированию характеристик данных изделий требует обязательного проведения цикла исследовании, в ходе которых с максимальным приближением должны быть учтены реальные условия эксплуатации изделия. Исследования влияния факторов окружающей среды на процессы сигналообразования могут быть проведены в естественных условиях, а также методами математического и физического моделирования.

Математическое моделирование, несмотря на имеющиеся высокопроизводительные средства вычислительной техники, позволяет получить только предварительные оценки основных параметров ТСО. Это связано с отсутствием достаточно корректных теоретических методов решения задач для ближних, реактивных зон физических полей, располагающихся вдоль неоднородной земной поверхности. Физическое моделирование используется в тех случаях, когда может быть выполнено корректное масштабирование параметров процессов преобразований, например, при исследовании телевизионных, инфракрасных ТСО и т.п.

Ни математическое, ни физическое моделирование не в состоянии воспроизвести в полном объеме реальные условия эксплуатации, отражающие специфику применения ТСО. Этим объясняется достаточно длительный цикл разработки приборов данного класса и неизбежность выполнения большого объема исследований в натурных условиях на этапах разработки, когда закладываются основные технические решения и определяются алгоритмы функционирования.

  1.  Анализ ТСО (периметровых), представленных на рынке

Информация о ТСО собрана с сайтов производителей, откуда и взяты основные ТТХ устройств и стоимость. Информация о ТСО представлена в таблице.

№ п/п

 Название

Тип средства      обнаружения

Вероятность

обнаружения

Период ложных тревог

(в часах)

Протяженность периметра охраны ТС

(в метрах)

Средняя интенсивность отказов

10-6 1/час

Стоим.

(руб.)

1.

Дельфин-М

Вибрационное

0,95

2500

250

33

154000

2.

Дрозд

Вибромагнитометрическое

0,95

1500

500

33

236000

3.

Trezor-V

Вибрационное

0,95

800

1000

66

80000

4.

Мурена-02

Вибрационное

0,95

1000

1000

100

79000

5.

Годограф-универсал

Вибрационное

0,95

1000

500

66

61000

6.

Радий 2/3

Двухпозиционное радиолучевое

0,98

1500

300

16

17610

7.

Барьер-500

Двухпозиционное радиолучевое

0,98

2100

500

16

25650

8.

РЛД-94

Двухпозиционное радиолучевое

0,98

3000

300

16

47790

9.

Тантал-600

Двухпозиционное радиолучевое

0,98

2000

600

16

29500

10.

Призма 1/500 H

Двухпозиционное радиолучевое

0,98

1000

500

66

18000

11.

Импульс мини 1/500 КС

Проводноволновое

0,98

1000

500

16

43500

12.

Газон-3

Проводноволновое

0,95

1000

500

66

65000

13.

Trezor-R

Проводноволновое

0,95

800

250

16

96200

14.

Трасса-2

Проводноволновое

0,98

1500

500

22

35000

15.

Рельеф-2

Проводноволновое

0,98

2000

400

22

37000

Таблица 1. Информация о некоторых ТСО

2. Расчет стоимости системы обнаружения

Так как необходимо построить рациональную систему обнаружения с  минимальной стоимостью при заданных показателях качества, то в первую очередь будем ориентироваться на цену подсистемы обнаружения. Учитывая то, что в подсистеме обнаружения необходимо использовать ТСО, основанные на различных физических принципах, сформируем таблицу из всех ТСО с количеством необходимых комплектов и полной стоимостью рубежа.

Стоимость ПО составляется из стоимости всех рубежей ПО.

,

где Собщ – общая стоимость ПО;

- стоимость i-го рубежа охраны;

n – количество рубежей.

Стоимость рубежа зависит как от стоимости ТС ПО, так и от протяженности периметра охраны. Для полного покрытия этого периметра нам может понадобиться несколько комплектов ТС:

,

где K – число комплектов ТС, обеспечивающих обнаружение;

LТС - протяженность периметра охраны ТС,

LПО – общая протяженность периметра охраны.

Полная стоимость ТС для охраны всего рубежа:

,

где Cр – полная стоимость рубежа ПО;

K – количество комплектов ТС;

CТС – стоимость одного комплекта ТС;

№ п/п

Название

Тип средства обнаружения

Протяженность периметра охраны ТС

(в метрах)

Стоим.

(руб.)

Необходимое количество комплектов

Стоимость рубежа

  1.  

Дельфин-М

Вибрационное

250

154000

14

2156000

  1.  

Дрозд

Вибромагнитометрическое

500

236000

7

1652000

  1.  

Trezor-V

Вибрационное

1000

80000

4

320000

  1.  

Годограф-универсал

Вибрационное

500

61000

7

427000

  1.  

Мурена-02

Вибрационное

1000

79000

4

316000

  1.  

Радий 2/3

Двухпозиционное радиолучевое

300

17610

12

211320

  1.  

Барьер-500

Двухпозиционное радиолучевое

500

25650

7

179550

  1.  

Рлд-94

Двухпозиционное радиолучевое

300

47790

12

573480

  1.  

Тантал-600

Двухпозиционное радиолучевое

600

29500

6

177000

  1.  

Призма 1/500 H

Двухпозиционное радиолучевое

500

18000

7

126000

  1.  1

Импульс мини 1/500 КС

Проводноволновое

500

43500

8

348000

  1.  

Газон-3

Проводноволновое

500

65000

7

455000

  1.  T

Trezor-R

Проводноволновое

250

96200

14

1346800

  1.  

Трасса-2

Проводноволновое

500

35000

7

245000

  1.  Р

Рельеф-2

Проводноволновое

400

37000

9

333000

Таблица 2. Расчет стоимости рубежей

Проанализировав данные составим 3 варианта подсистемы обнаружения и рассчитаем их стоимость.

№ п/п

Название

Тип средства обнаружения

Протяженность периметра охраны ТС

(в метрах)

Стоим.

(руб.)

Необходимое количество комплектов

Стоимость рубежа

I

  1.  

Мурена-02

Вибрационное

1000

79000

4

316000

  1.  

Тантал-600

двупозиционное радиолучевое

600

29500

6

177000

  1.  

Трасса-2

проводноволновое

500

35000

7

245000

Общая стоимость, выбранной подсистемы обнаружения:

738000

II

  1.  

Trezor-V

Вибрационное

1000

80000

4

320000

  1.  

Барьер-500

двупозиционное радиолучевое

500

25650

7

179550

  1.  

Импульс мини 1/500 КС

Проводноволновое

500

35000

7

348000

Общая стоимость, выбранной подсистемы обнаружения:

847550

III

  1.  

Годограф-универсал

вибрационное

500

61000

7

427000

  1.  

Призма 1/500 H

двупозиционное радиолучевое

500

18000

7

126000

  1.  

Рельеф-2

проводноволновое

400

37000

9

333000

Общая стоимость, выбранной подсистемы обнаружения:

825000

Таблица 3. Расчет стоимости вариантов подсистемы обнаружения

3. Расчет для ПО I.

3.1 Построение структурной схемы

Под структурой СО понимается количество рубежей обнаружения в СО и алгоритм обработки информации от ТСО . Определение структуры СО заключается в выборе схемы логической обработки сигналов m из n и конкретных типов ТСО, где m-количество сигналов от различных ТСО необходимое для выдачи СО сигнала “Тревога”, а n-количество рубежей обнаружения в ПО.

Принцип функционирования СО заключается в формировании сигнала «Тревога» при проникновении нарушителя в запретную зону. При этом главным является: насколько качественно эта функция СО будет выполнена.

В нашем случае охраняемый объект является режимным, поэтому можно предположить, что трех рубежной подсистемы обнаружения будет достаточно.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

  1

2

3

4

Охраняемый объект

УО

РУ

УОС

Структурная схема для комплекта ПО I показана на рисунке 1.

ОВ

 

Рисунок 1. Структурная схема подсистемы обнаружения для ПО I

Где:

Первый рубеж на котором расположены 7 комплектов проводно-волнового СО Трасса-2;

Второй рубеж на котором расположены 6 комплектов радиолучевого СО Тантал-600;

Третий рубеж на котором расположены 4 комплекта вибрационного СО Мурена-02;

ОВ- объект вторжения;

УОС- устройство обработки сигнала

РУ- решающее устройство

УО- устройство отображения

3.2 Расчет периода ложных тревог

Формула для расчета периода ложных тревог:

,

где - индексы соответствующих рубежей обнаружения;

k- количество участков ТСО в каждом рубеже

n- количество рубежей в СО;

m- количество сигналов ТСО для выработки сигнала срабатывания ПО;

В формуле обозначает сумму всех возможных произведений по m значений отличающихся индексами n-m произведений , индексы которых отличаются от j-х и между собой. Значит, в каждом члене суммы множества присутствуют все индексы от 1 до n, но у разных сомножителей (k или Т). Время логической обработки сигнала  минуты.

При логике 1 из 3( то есть m=1, n=3) период ложных тревог и вероятность обнаружения нарушителя будут:

      

Подставив значения получим:  

=0ч

При логике 2 из 3( то есть m=2, n=3):

         Подставив значения получим:

32923ч

При логике 3 из 3( то есть m=3, n=3):

         Подставив значения получим:

105042016ч

3.3 Расчет вероятности обнаружения нарушителя

Рассчитав период ложных тревог, необходимо вычислить вероятность обнаружения СО АСО.

Независимо от алгоритма обработки информации и количества участков обнаружения в каждом рубеже в общем виде (для СЛОС m из n ) формула для расчета вероятности обнаружения ПО примет вид:

,

где k –порядковый номер члена суммы, считая первый нулевым, ;

– количество сочетаний k+1 элементов по k;

– вероятность обнаружения i-рубежа;

– сумма всех возможных произведений вероятностей обнаружения из n-рубежей по n+k сомножителей, количество членов множества равно члену сочетаний из n элементов n-m-k.

Для m=1

= (0,95+0,98+0,98)–2*(0,931+0,931+0,9604)+3*0,91238 = 2,91–5,6448+2,73714 = 0,00234

Для m=2

= 0,98*0,95+0,98*0,98+0,98*0,98-2*0,95*0,98*0,98 = =0,9604+0,931+0,931-1,82476 = 0,99764

Для m=3

= 0,95*0,98*0,98 = 0,91238

4. Расчет для ПО II.

4.1 Построение структурной схемы

  1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

  1

2

3

4

Охраняемый объект

УО

РУ

УОС

Структурная схема для комплекта ПО II показана на рисунке 1.

ОВ

 

Рисунок 2. Структурная схема подсистемы обнаружения для ПО II

Где:

Первый рубеж на котором расположены 7 комплектов проводно-волнового СО Импульс мини 1/500 КС;

Второй рубеж на котором расположены 7 комплектов радиолучевого СО Барьер-500;

Третий рубеж на котором расположены 4 комплектa вибрационного СО Trezor-V;

ОВ- объект вторжения;

УОС- устройство обработки сигнала

РУ- решающее устройство

УО- устройство отображения

4.2 Расчет периода ложных тревог

Формула для расчета периода ложных тревог:

,

где - индексы соответствующих рубежей обнаружения;

k- количество участков ТСО в каждом рубеже

n- количество рубежей в СО;

m- количество сигналов ТСО для выработки сигнала срабатывания ПО;

При логике 1 из 3( то есть m=1, n=3) период ложных тревог и вероятность обнаружения нарушителя будут:

      

Подставив значения получим:  

=0ч

При логике 2 из 3( то есть m=2, n=3):

         Подставив значения получим:

19607ч

При логике 3 из 3( то есть m=3, n=3):

         Подставив значения получим:

50420168ч

4.3 Расчет вероятности обнаружения нарушителя

Независимо от алгоритма обработки информации и количества участков обнаружения в каждом рубеже в общем виде (для СЛОС m из n ) формула для расчета вероятности обнаружения ПО примет вид:

,

Для m=1

= (0,95+0,98+0,98)–2*(0,931+0,931+0,9604)+3*0,91238 = 2,91–5,6448+2,73714 = 0,00234

Для m=2

= 0,98*0,95+0,98*0,98+0,98*0,98-2*0,95*0,98*0,98 = =0,9604+0,931+0,931-1,82476 = 0,99764

Для m=3

= 0,95*0,98*0,98 = 0,91238

5. Расчет для ПО III.

5.1 Построение структурной схемы

  1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

2

3

4

5

6

7

  1

2

3

4

5

6

7

Охраняемый объект

УО

РУ

УОС

Структурная схема для комплекта ПО III показана на рисунке 1:

ОВ

 

Рисунок 3. Структурная схема подсистемы обнаружения для ПО III

Где:

Первый рубеж на котором расположены 9 комплектов проводно-волнового СО Рельеф-2;

Второй рубеж на котором расположены 7 комплектов радиолучевого СО Призма 1/500 H;

Третий рубеж на котором расположены 7 комплектов вибрационного СО Годограф-универсал;

ОВ- объект вторжения;

УОС- устройство обработки сигнала

РУ- решающее устройство

УО- устройство отображения

5.2 Расчет периода ложных тревог

Формула для расчета периода ложных тревог:

,

где - индексы соответствующих рубежей обнаружения;

k- количество участков ТСО в каждом рубеже

n- количество рубежей в СО;

m- количество сигналов ТСО для выработки сигнала срабатывания ПО;

При логике 1 из 3( то есть m=1, n=3) период ложных тревог и вероятность обнаружения нарушителя будут:

      

Подставив значения получим:  

=0ч

При логике 2 из 3( то есть m=2, n=3):

         Подставив значения получим:

13131ч

При логике 3 из 3( то есть m=3, n=3):

         Подставив значения получим:

26666666ч

5.3 Расчет вероятности обнаружения нарушителя

Независимо от алгоритма обработки информации и количества участков обнаружения в каждом рубеже в общем виде (для СЛОС m из n ) формула для расчета вероятности обнаружения ПО примет вид:

,

Для m=1

= (0,95+0,98+0,98)–2*(0,931+0,931+0,9604)+3*0,91238 = 2,91–5,6448+2,73714 = 0,00234

Для m=2

= 0,98*0,95+0,98*0,98+0,98*0,98-2*0,95*0,98*0,98 = =0,9604+0,931+0,931-1,82476 = 0,99764

Для m=3

= 0,95*0,98*0,98 = 0,91238

6. Расчет характеристик надежности и выбор способа резервирования выбранного комплекта ПО

6.1 Расчет вероятности безотказной работы

Время возникновения отказов обычно подчинено экспоненциальному закону распределения. Вероятность безотказной работы комплекса ТСО в течении 1000 часов записывается как:

,

где P(t) – вероятность безотказной работы в течении времени t;

r – число типов элементов;

N – число устройств конкретного типа;

λ – средняя интенсивность отказов.

t=1000 ч

Расчет будет производится для ПО I, так как он подходит по минимальным требованиям и является минимальным по стоимости.

Подставляем:

6.2 Расчет средней наработки до первого отказа

Расчет средней наработки до первого отказа по формуле:

Суммарная интенсивность отказов:   

                                                           

Подставляем:

6.3 Выбор способа резервирования

Полученные значения можно оценить как средние, что объясняется конструктивной сложностью аппаратуры, для повышения этих параметров необходимо резервирование узлов подсистемы обнаружения.

Резервировать будем способом «Раздельного резервирования замещением с целой кратностью» показанным на рисунке 4:

Рисунок 4. Раздельное резервирование замещением с целой кратностью

6. Схема размещения подсистемы обнаружения

Так как наш периметр равен 3200м, то для простоты условий представим его в виде шестиугольника, со сторонами по 534м. Схема периметра с расположенными на нем тремя рубежами охраны будет тогда выглядеть так:

6

5

4

5

3

4

3

2

2

1

6

1

Охраняемый объект

Рисунок 5. Структурная схема расположения ТСО

- расположение 4 комплектов ТСО Мурена-02 на заборе периметра.

1

- ТСО Тантал-600 передатчик;  

1

 - ТСО Тантал-600 ПРМ;

              - расположение 7 комплектов Трасса-2.

7. Алгоритм решения поставленной задачи

Заключение

На основании задания на курсовой проект были выбраны технические средства охраны в комплексе составляющие 3 рубежа. Для подсистемы обнаружения выбрана СЛОС (2 из 3) и алгоритм работы СЛОС (алгоритм Б). Рассчитана вероятность обнаружения и период ложного срабатывания = 32923ч. Стоимость подсистемы обнаружения составила 738000 рублей.

Список литературы

1. Андреев А.С. Технические средства охраны. Учебное пособие по курсовому проектированию. СВИ РВ 2009.-34с.

2. Андреев А.С. Технические средства охраны. Учебное пособие. Конспект лекций. СВИ РВ 2009.-285с.

3. http://www.v1electronics.ru/category/radioluchevye-2-pozicionnye/

4. http://www.dedal.ru

5. http://www.shop-sb.ru/shop/CID_11.html

6. http://tso-perimetr.ru/products/seriya_impuls_12/impuls_12tm/

7. http://www.trezorrussia.ru/

8. http://www.umirs-m.ru


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44730. Modals + Perfect Infinitives. Subjunctive Mood. Conditional Sentences 56.05 KB
  By closer observtion of the spectrum however we find tht the spectrum is crossed by n immense number of fine drk lines mounting to mny thousnds. When we investigte the drk lines in the spectrum of the Sun we find tht these correspond line by line to the spectr emitted in the lbortory by vrious elements iron clcium hydrogen etc. From this it follows tht the light from the Sun must hve gone through clouds of these toms somewhere nd in respect to such substnces s iron or clcium or most other elements this must hve hppened on the Sun...
44731. Emphatic Inversion 47 KB
  To get even one report from computer requires the prior ppliction of gret del of intensive skilled humn lbour. Given below re some fundmentls concerning computer opertions. Computers perform with gret speed nd ccurcy mny opertions tht up to now hve trditionlly been done only by humn lbour.
44732. Elliptic Sentences 33.81 KB
  It ws believed on theoreticl grounds tht gs should be nonconducting in the bsence of rdition provided tht the potentil grdient cross it ws not so high tht sprking could tke plce. Curiously enough experiments undertken to test this hypothesis showed tht smple of ir in closed vessel lwys exhibited smll electricl conductivity in spite of every precution to eliminte rdition nd prevent lekge long the insultors. Tht these explntions were not sufficient to ccount for the observed phenomen ws shown by the experiments of some scientists who in...
44733. Word Order in the Simple Sentence. Types of Questions. The Noun: the Category of Number. The Use of Articles. Present, Past, Future Simple (Active Voice) 56 KB
  Mn is lso the cretor of the innumerble spiritul tresures of mnkind: the wonderful works of rt literture nd science. The mchine system mde it possible to include science in production on lrge scle. We live in the epoch when science becomes direct productive force of society. spred of informtion of knowledge of science поширення інформації знань науки 12.
44734. Past Participle, Simple Tenses (Passive Voice); Pronouns: demonstrative, personal and possessive 37.5 KB
  Potentil nd Kinetic Energy The cpcity of body to perform work is clled its energy. This energy is designted potentil if it is due to the position of the body. Energy in this form is designted s kinetic. t this point the body possesses no potentil energy t ll for its distnce bove the ground is zero but it does hve kinetic energy becuse of its motion.
44735. Present Participle. Continuous Tenses (Active, Passive). Quantifiers: some, any, no, much, many, little, a little, few, a few 82 KB
  Prctice reding the following wordcombintions: Tken into ccount for exmple in order to in fct in the lnguge of science in everydy life connected with the ide of time stte of rest stte of motion from motion to rest in scientific sense of the word the force is pplied to result in no work the mount of performed work the product of the force by the distnce the bility to work different kinds of energy ll moving bodies to drive the wterwheels of turbines. TEXT 3 FORCE WORK ENERGY ND POWER In the lnguge of science few words...
44736. Perfect Tenses (Active, Passive). Numerals. Cleft sentences: it is (was)…that (who) 66.5 KB
  In our scientific ge there is generl belief tht ll science s it grows to perfection becomes mthemticl in its ides. It is generlly true tht in the development of lgebr three stges hve been pssed successively: verbl bbrevited nd symbolic. Verbl lgebr is chrcterized by the complete bsence of ny symbols except of course tht the words themselves re used in their symbolic sense.
44737. Роль мультимедиа в повышении эффективности процесса обучения экономике 136.5 KB
  Практические аспекты использования мультимедиа в процессе обучения экономике. Особенности проведения медиа-урока: доходы и расходы семьи. Сравнительный анализ традиционного и нетрадиционного (с использованием мультимедиа) урока...
44738. РАЗВИТИЕ БАНКОВСКИХ ПРОДУКТОВ И УСЛУГ 459 KB
  Изучить основные направления в части оценки состояния номенклатуры и ассортимента продуктов и услуг российских банков, предоставляемых клиентам. Оценить эффективность приоритетов развития и перспектив внедрения новых продуктов и услуг, путей и способов реализации. Разработать рекомендации по внедрению новых продуктов и услуг в банковской среде, предоставляемых клиентам.