Построение рациональной системы обнаружения с минимальной стоимостью при заданных показателях качества

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Анализ особенностей построения систем обнаружения

2. Определение структуры системы обнаружения

2.1 Определение основных показателей качества системы обнаружения

2.2. Расчет вероятности обнаружения нарушителя

2.3 Определение оптимального алгоритма обработки информации

2. 4 Расчет периода ложных тревог

2.5 Расчет стоимости системы обнаружения системы охраны

3. Алгоритм решения поставленной задачи

4. Расчет характеристик надежности

4.1 Расчет вероятности безотказной работы

4.2 Расчет средней наработки до первого отказа

5 Расположение ТСО в охраняемых помещениях

Заключение

Список используемых источников

Введение

система обнаружение безотказный

В настоящее время посягательства против собственности составляют значительно больше половины всех преступлений.

Вероятность стать жертвой преступления для обычного человека не столь уж велика (ее можно оценить разделив число жителей на число преступлений). Но поскольку она имеется, то стоит ли рисковать, а потом нести крест потерпевшего?

Просто Вам необходимо повседневное соблюдение простых правил личной безопасности, к которым необходимо привыкнуть и соблюдать автоматически как правила уличного движения (которые Вы не всегда выполняете). Они совсем не обременительны, но их несоблюдение ведет иногда к тяжелым последствиям, которых можно избежать.

Для большинства людей важно знать минимальные меры предотвращения преступлений.

Достаточно много случаев, когда надежные, но не правильно установленные технические средства позволяют злоумышленникам проникать в дома, офисы или квартиры. Доверяйте свою безопасность профессионалам.

Потери, которые вы можете понести в случае утечки информации, могут перечеркнуть Ваши многолетние усилия.

Продумать безопасность вашего интерьера, способы хранения ценностей и организовать работу с конфиденциальной информацией вы можете только сами, т.к. схема организационных мер является ключом для посягательств, а в случае ее отсутствия — такого препятствия нет.

Простые технические средства (часть из которых Вы уже используете) такие как: решетки, двери, глазки, и замки полностью Вас не защитят, но, безусловно, помогут Вам. Тема для нас более чем актуальная, поскольку число краж все время растет.

Затраты на дополнительные защитные устройства несоизмеримо малы, в сравнении с ущербом от одного единственного взлома. Простые устройства не дороги, но универсальны. При соблюдении правил использования, они дают значительный выигрыш в сравнении с людьми, их не использующих.

Наиболее полную защиту могут вам дать технические средства охраны. Уже сейчас в страну, в связи с повышающимся спросом, ввозятся западные образцы, проектируются оригинальные отечественные охранные устройства.

Материальный ущерб при пожарах намного превосходит убытки от хищений. Охранные системы всегда содержат противопожарные датчики и извещают о возгорании.

Системы телевизионного наблюдения с помощью телекамер позволяют получить на телевизионных или компьютерных мониторах обработанное видеоизображение от разных точек охраняемого объекта. Самые простые индивидуальные системы — видеодомофоны. Сложные — системы обработки видеоинформации сочетают функции систем телевизионного наблюдения и охранных систем

Ограничить доступ помогут Вам технические средства защиты от несанкционированного доступа. Широкий выбор отечественной и импортной техники позволит Вам обнаружить и нейтрализовать работу подслушивающих устройств.

1. Анализ особенностей построения систем обнаружения

Постановка задачи исследования. Выбор рациональных вариантов и формирование структуры системы обнаружения

В качестве основных характеристик подсистемы обнаружения, автоматизированной системы охраны рассматриваются:

Подлежат охране 2 помещения:

40 кв. м (2 окна, 1 дверь, сейф, =0,5)

50 кв. м (3 окна, 1 дверь, сейф, =0,5)

Вероятность обнаружения нарушителя — =0,98;

Период ложных тревог — =20 сут. ;

Задача состоит в минимизации обобщенных стоимостных затрат Со, при которых достигается заданный уровень вероятности обнаружения и периода ложных тревог.

Для этого выбираем подходящие средства обнаружения из предложенных в приложении (таблица 1. 1). Задача выбора СО состоит в определении количества ТСО, их основных показателей назначения удовлетворяющим соотношениям

(1. 1)

(1. 2)

(1. 3)

Так как надо подобрать ТСО для помещения в целом, окна и сейфа, то выбор будет произведён из 5-и групп ТСО: извещатели охранные объёмные (для помещения); извещатели охранные поверхностные звуковые (для окон); извещатели охранные поверхностные емкостные и вибрационные (для сейфа); извещатели охранные магнитоконтактные (для дверей).

Таблица 1. 1

Извещатели охранные объёмные

Волна-5

1947 руб

0,98

40 сут

Аргус-2

876,74 руб

0,98

39 сут

Икар-1

726,88 руб

0,98

39 сут

Икар-2

450,76

0,98

41 сут

Икар-3

386,64

0,98

35 сут.

Извещатели охранные поверхностные звуковые

Арфа

672,60 руб

0,98

40 сут

Арфа-2

672,60 руб

0,98

33 сут

Арфа-2Р

2434 руб

0,98

48 сут

Извещатели охранные поверхностные емкостные

Вернисаж

894,44 руб

0,98

36 сут

ПИК (ИО-305−3)

2000 руб

0,99

45 сут

Извещатели охранные поверхностные вибрационные

Шорох-1

627 руб.

0,98

31 сут

Шорох-2

736 руб.

0,99

38 сут.

Извещатели охранные магнитоконтактные

ИО 102−20/А3 М

143 руб.

0,99

32 сут.

ИО 102−20/Б2 М

102 руб.

0,98

32 сут.

ИО 102−26 АЯКС

67 руб.

0,98

30 сут.

В каждом помещении должно быть минимум 4 рубежа обнаружения. Сформирую 3 варианта выбора различных ТСО для помещений.

Таблица 1. 2

Вариант 1

Помещение 1

Рубеж 1

Икар-3

386,64

0,98

35 сут.

Рубеж 2

Арфа

672,60 руб

0,98

40 сут

Рубеж 3

Вернисаж

894,44 руб

0,98

36 сут

Рубеж 4

ИО 102−26 АЯКС

67 руб.

0,98

30 сут.

Помещение 2

Рубеж 1

Икар-2

450,76

0,98

41 сут

Рубеж 2

Арфа-2

672,60 руб

0,98

33 сут

Рубеж 3

ПИК (ИО-305−3)

2000 руб

0,99

45 сут

Рубеж 4

ИО 102−20/Б2 М

102 руб.

0,98

32 сут.

Таблица 1. 3

Вариант 2

Помещение 1

Рубеж 1

Икар-1

726,88 руб

0,98

39 сут

Рубеж 2

ПИК (ИО-305−3)

2000 руб

0,99

45 сут

Рубеж 3

Арфа-2

672,60 руб

0,98

33 сут

Рубеж 4

ИО 102−26 АЯКС

67 руб.

0,98

30 сут.

Помещение 2

Рубеж 1

Аргус-2

876,74 руб

0,98

39 сут

Рубеж 2

Вернисаж

894,44 руб

0,98

36 сут

Рубеж 3

Арфа-2Р

2434 руб

0,98

48 сут

Рубеж 4

ИО 102−20/Б2 М

102 руб.

0,98

32 сут.

Таблица 1. 4

Вариант 3

Помещение 1

Рубеж 1

Волна-5

1947 руб

0,98

40 сут

Рубеж 2

Арфа

672,60 руб

0,98

40 сут

Рубеж 3

ПИК (ИО-305−3)

2000 руб

0,99

45 сут

Рубеж 4

ИО 102−20/Б2 М

102 руб.

0,98

32 сут.

Помещение 2

Рубеж 1

Волна-5

1947 руб

0,98

40 сут

Рубеж 2

Арфа-2

672,60 руб

0,98

33 сут

Рубеж 3

Вернисаж

894,44 руб

0,98

36 сут

Рубеж 4

ИО 102−26 АЯКС

67 руб.

0,98

30 сут.

2. Определение структуры системы обнаружения

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.

Обобщенная структурная схема СО АСО приведена на рис. 2. 1, где ОВ — объект вторжения (нарушитель), УО — устройство отображения, РУ — решающее устройство, УОС — устройство обработки сигналов.

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.

При вторжении нарушителя в контролируемую зону и воздействии его на физические параметры окружающей среды, функционирование СО включает в себя:

а) регистрацию первичными преобразователями ТСО изменения параметров окружающей среды;

б) обработку поступающей от первичных преобразователей информации;

в) формирование сигнала «Тревога» и отображение информации для оператора.

Обработка поступающей информации во многом зависит от схемы логической обработки информации, входящей в состав УОС. Поэтому главным моментом в функционировании СО является, работа устройств обработки сигналов, в частности схем логической обработки сигналов.

Исходя из предъявляемых требований к подсистеме обнаружения, считаем априорно известными следующие исходные данные:

-требуемое значение вероятности обнаружения СО;

-требуемое значение периода ложных тревог СО;

Рис. 2.1 Обобщенная структурная схема СО АСО

-протяженность периметра охраняемого объекта;

ф- минимально допустимое время обработки информации.

Допустим, что имеется множество серийных типов ТСО U = {1,2, …, N}. При этом каждый i-ый (iU) тип ТСО обладает определенными значениями основных показателей качества, а именно:

Рi-вероятность обнаружение нарушителя;

Тi-период ложных тревог;

Li-протяженность рубежа перекрываемого средством;

Ci-стоимость i-х ТСО.

2.1 Определение основных показателей качества системы обнаружения

Основными показателями качества системы обнаружения являются показатели назначения: вероятность обнаружения, период ложных тревог. На величину этих показателей влияют как характеристики ТСО, входящих в подсистему обнаружения (вероятность обнаружения-Pi и период ложных тревог-Ti, где i- порядковый номер рубежей обнаружения), так и характеристики схемы логической обработки сигналов. К последним относятся: n-количество рубежей обнаружения, m-количество сигналов от ТСО, необходимых для появления сигналов срабатывания подсистемы обнаружения, -время логической обработки сигналов.

Алгоритм обработки сигналов СЛОС представляет собой устройство, формирующее сигнал тревоги ПО при поступлении от n-рубежей ТСО за время обработки информации m-сигналов. Время логической обработки сигналов является тактическим параметром и выбирается исходя из условия максимально допустимого времени преодоления рубежей обнаружения подготовленным нарушителем. Он может колебаться от единиц секунд до нескольких минут.

Так как у меня 2 помещения, в каждом помещении по 4 рубежа, а в каждом рубеже по одному ТСО, то в моём случае n = 4, а m как минимум = 1. Выбираю СЛОС 2 из 4 а также Прибор Приемно-Контрольный Астра-712/8:

8 ШС, под акк. 7 Ач управление кнопкой или touch memory, выход на сирену 1А. 3 реле ПЦН. В комплекте считыватель и кнопка;

удаленности от основного блока до 200 м;

= 750 мс;

2.2 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:

, (2.5. 1)

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. В том случае, когда ПО включает 3 рубежа обнаружения, при преодолении ПО нарушителем возможны различные значения вероятностей обнаружения, в зависимости от выбираемой СЛОС.

Вариант1

Помещение1

Помещение 2

Вариант 2

Помещение 1

Помещение 2

Вариант 3

Помещение 1

Помещение2

Из полученных результатов видно что только при использовании СЛОС 2:3 и 3:4 во всех выбранных вариантах компоновки ТСО для помещений требуемое значении вероятности обнаружения нарушителя достигается.

2.3 Определение оптимального алгоритма обработки информации

Получив СО с минимальной стоимостью необходимо определить вероятность обнаружения ею нарушителя и период ложных тревог. Период ложных тревог является временной характеристикой СО. Он тесно связан с алгоритмом обработки информации, что позволяет определить оптимальный алгоритм обработки сигналов.

В настоящее время достаточно широко используются два алгоритма СЛОС, а именно:

а) Алгоритм А- состоящий в том, что после первого срабатывания одного из ТСО в течение времени принимается еще m-1 сигналов от остальных n-1 ТСО, и при получении их, подсистемой обнаружения вырабатывается сигнал тревоги. Если указанное количество сигналов не поступило за время, то сигнал сбрасывается и все повторяется с начала.

б) Алгоритм Б- состоящий в том, что после первого срабатывания в течение времени принимается сигнал от одного из оставшихся m-1 технических средств обнаружения. При получении второго сигнала снова в течение времени принимается сигнал от одного из оставшихся m-2 ТСО и т. д. До получении m срабатываний и формирования сигнала тревога СО. Если в процессе набора информации хотя бы один раз за время сигнал от ТСО не поступил, происходит сброс информации и процесс повторяется.

Заметим, что числовые значения и могут быть связаны соотношением:

,

2.4 Расчет периода ложных тревог

Расчет периода ложных тревог будем проводить по формуле для алгоритма Б, так как именно этот алгоритм наиболее устойчив к ложным тревогам (предпочтителен). Данная зависимость имеет следующий вид:

, (2.4. 1)

где — период ложных тревог СО при алгоритме Б;

к- количество участков ТСО в каждом рубеже;

n- количество рубежей в СО;

m-количество сигналов ТСО для выработки сигнала срабатывания ПО;

— время логической обработки сигнала при алгоритме Б; (750 мс)

-сумма всех возможных произведений периодов ложных тревог ТСО, различных рубежей по n-m сомножителей в каждом.

Вариант 1

Помещение 1.

Помещение 2.

Вариант 2

Помещение 1.

Помещение 2.

Вариант 3

Помещение 1.

Помещение 2.

На основе полученных данных я выбираю СЛОС 2:4 так как она обеспечивает максимальные значения вероятности обнаружения нарушителя, и значение ложного периода тревог выше требуемого.

При расчете периодов ЛТ внутренних помещений необходимо учитывать, что обнаружители, установленные в них, как правило, работают не круглые сутки, а только часть из них. Этот учет может быть произведен через коэффициент загрузки, представляющий отношение времени работы обнаружителей в течении недели к 168 часам (количество часов в неделю). Для помещений, которые не вскрываются регулярно, для помещений с односменной работой, для помещений с двухсменной работой, а для помещений с трехсменной работой (круглосуточной) (за счет двух выходных дней).

Вариант 1:

Помещение 1

Помещение 2

Вариант 2

Помещение 1

Помещение 2

Вариант 3

Помещение 1

Помещение 2

2.5 Расчет стоимости системы обнаружения системы охраны

Протяженность зоны обнаружения (Lобн) в значительной мере влияет на стоимость ПО, причем степень влияния определяется зависимостью:

, (2.2. 1)

где СПОj — стоимость j-ой СО;

СО — стоимость одного ТСО, используемого в j-ой СО;

bj — количество рубежей обнаружения в j-ой ПО;

Lj — протяженность периметра комплекта ТСО в j-ой СО;

— коэффициент отвлечения средств на ТСО в j-ой СО.

Анализ зависимости (2.2. 1) показывает, что наиболее предпочтительным является ТСО с максимальной зоной обнаружения.

Зависимость (2.2. 1) позволяет определить стоимость СО, при использовании на каждом рубеже одного и того же ТСО. Примем ограничение, что на каждом рубеже обнаружения используется одно и то же ТСО, поэтому зависимость (2.2. 1) принимает вид:

, (2.2. 2)

где: Сi- стоимость i-го ТСО;

Lоi- протяженность рубежа обнаружения, перекрываемого i-м ТСО.

Таким образом, по формуле (2.2. 1) определяем стоимость всех S подсистем обнаружения АСО, с использованием N технических средств обнаружения. Зная значение стоимостей всех подсистем, находим из них СО, которая имеет минимальную стоимость.

Вариант 1.

— суммарная стоимость АСО

Вариант 2.

Вариант 3.

Таким образом самым дешёвым из 3-х вариантов АСО оказался вариант 3 — 4800 руб.

3. Алгоритм решения поставленной задачи

4. Расчет характеристик надежности

4.1 Расчет вероятности безотказной работы

Время возникновения отказов обычно подчинено экспоненциальному закону распределения. Вероятность безотказной работы изделия при основном соединении N элементов записывается как:

,

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

r — число типов элементов;

N — число устройств конкретного типа;

л — средняя интенсивность отказов.

t=1000 ч

Вариант 1

Помещение 1

Тип устройства

Средняя интенсивность отказов,

10−6 1/час

Количество комплектов ТСО на каждом рубеже

N

Вероятность безотказной работы

P (t)

Икар-3

5

1

0,98

Арфа

3

1

Вернисаж

6

1

ИО 102−26 АЯКС

6

1

Помещение 2

Икар-2

7

1

0,976

Арфа-2

4

1

ПИК (ИО-305−3)

5

1

ИО 102−20/Б2 М

8

1

Вариант 2

Помещение 1

Тип устройства

Средняя интенсивность отказов,

10−6 1/час

Количество комплектов ТСО на каждом рубеже

N

Вероятность безотказной работы

P (t)

Икар-1

10

1

0,975

ПИК (ИО-305−3)

5

1

Арфа-2

4

1

ИО 102−26 АЯКС

6

1

Помещение 2

Аргус-2

7

1

0,975

Вернисаж

6

1

Арфа-2Р

4

1

ИО 102−20/Б2 М

8

1

Вариант 3

Помещение 1

Тип устройства

Средняя интенсивность отказов,

10−6 1/час

Количество комплектов ТСО на каждом рубеже

N

Вероятность безотказной работы

P (t)

Волна-5

15

1

0,969

Арфа

3

1

ПИК (ИО-305−3)

5

1

ИО 102−20/Б2 М

8

1

Помещение 2

Волна-5

15

1

0,969

Арфа-2

4

1

Вернисаж

6

1

ИО 102−26 АЯКС

6

1

Так как резервирование не требуется то структурная схема СО будет выглядеть так:

4.2 Расчет средней наработки до первого отказа

Суммарная интенсивность отказов:

Вариант 1

Помещение 1

Тип устройства

Средняя интенсивность отказов,

10−6 1/час

Суммарная интенсивность отказов

1/час

Средняя наработка до первого отказа,

час

Икар-3

5

0,2

50 000

Арфа

3

Вернисаж

6

ИО 102−26 АЯКС

6

Помещение 2

Икар-2

7

0,24

41 666

Арфа-2

4

ПИК (ИО-305−3)

5

ИО 102−20/Б2 М

8

Вариант 2

Помещение 1

Тип устройства

Средняя интенсивность отказов,

10−6 1/час

Суммарная интенсивность отказов

1/час

Средняя наработка до первого отказа,

час

Икар-1

10

0,25

40 000

ПИК (ИО-305−3)

5

Арфа-2

4

ИО 102−26 АЯКС

6

Помещение 2

Аргус-2

7

0,25

40 000

Вернисаж

6

Арфа-2Р

4

ИО 102−20/Б2 М

8

Вариант 3

Помещение 1

Тип устройства

Средняя интенсивность отказов,

10−6 1/час

Суммарная интенсивность отказов

1/час

Средняя наработка до первого отказа,

час

Волна-5

15

0,31

32 256

Арфа

3

ПИК (ИО-305−3)

5

ИО 102−20/Б2 М

8

Помещение 2

Волна-5

15

0,31

32 256

Арфа-2

4

Вернисаж

6

ИО 102−26 АЯКС

6

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

По результатам расчетов целесообразно выбрать комплект ТСО варианта 3, так как он подходит под требуемые параметры, не требует резервирования и имеет наименьшую стоимость.

5. Расположение ТСО в охраняемых помещениях

Рисунок 4. 1

Рисунок 4. 2

Заключение

В работе на основе исходных данных были подобраны соответствующие ТСО с минимальными ценами. Подсистема обнаружения состоит из 4-х рубежей, каждый из которых включает в себя ТСО, работающие на основе разных физических принципов. 1-й рубеж обнаруживает нарушителя при передвижении или появлении в помещении (Извещатели охранные объёмные). 2-й рубеж обнаруживает проникновение через окно (Извещатель охранный поверхностный звуковой). 3-й рубеж обнаруживает проникновение через дверь (Извещатель охранный магнитоконтактный). 4-й рубеж даёт сигнал тревоги если нарушитель прикасается к сейфу. Таким образом были рассмотрены 3 вероятных действия нарушителя

Построена обобщённая структурная схема СО АСО. Определен оптимальный алгоритм обработки информации, поступающей с ПО. Были рассчитан период ложных тревог и вероятность обнаружения нарушителя для каждой из комнат. И, наконец, построен алгоритм решения поставленной задачи в виде блок-схемы.

Список используемых источников

Романов А.М., Андреев А. С. Технические средства охраны: методические рекомендации по выполнению курсового проекта. — МАИ: Серпухов, 2008. — 22 с.

Романов А.М., Андреев А. С. Конспект лекций

Интернет ресурсы:

www. forteza. ru

www. nikiret. ru

www. rubezh. ru

www. perimetr. ru

www. npfpol. ru

1. www.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой