close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Большаков1 ТСО

код для вставкиСкачать
Московский Авиационный Институт
(Государственный Технический Университет) "МАИ"
Кафедра 409Б МАИ
Специальность: 090104
"Комплексная защита объектов информатизации"
Курсовой проект
по дисциплине: "Технические средства охраны"
Тема: "Определение структуры системы обнаружения,объекта охраны."
Выполнил:
студент УЦ "Интеграция" Большаков С.А.
Группа: № 941
Проверил: Андреев А.С.
Оценка ______ ____________________________
(дата, подпись преподавателя)
Серпухов 2010
Содержание
Введение...................................................................................................................4
1 Постановка задачи исследования........................................................................5
1.1 Определение основных показателей подсистемы обнаружения...............5
1.2 Определение задачи исследования...............................................................7
2 Анализ периметровых ТСО, представленных на рынке...................................9
3 Структурная схема подсистемы обнаружения................................................11
4 Отбор ТСО для синтеза подсистемы обнаружения........................................13
4.1 Расчет стоимости рубежей...........................................................................13
4.2 Расчет стоимости подсистемы обнаружения..............................................15
5 Определение основных показателей качества системы обнаружения..........16
5.1 Выбор алгоритма СЛОС..............................................................................16
5.2 Расчет периода ложных тревог...................................................................17
5.3 Расчет вероятности обнаружения нарушителя..........................................18
6 Расчет характеристик надежности....................................................................20
6.1 Расчет вероятности безотказной работы....................................................20
6.2 Расчет средней наработки до первого отказа............................................20
7 Алгоритм решения задачи построения подсистемы обнаружения с минимальной стоимостью при заданных показателях качества.......................22
8 Структурная схема подсистемы обнаружения....................................23
Заключение.............................................................................................................24
Список использованных источников...................................................................25 Введение
В данном курсовом проекте мы решим задачу построения СО с минимальной стоимостью при основных показателях качества не ниже требуемых на основе анализа исходных данных периметровых систем обнаружения. 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 СО.
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. 1 Постановка задачи исследования
1.1 Определение основных показателей подсистемы обнаружения
Предварительный выбор расчётных вариантов подсистемы обнаружения по составу средств и алгоритму их взаимодействия проводится на основе формализованной модели, учитывающей вероятные способы вторжения нарушителя в зону обнаружения и технические характеристики ТСО. Этот этап синтеза предполагает решение задачи оптимального назначения ТСО по возможным способам вторжения нарушителя и позволяет выявить те варианты, которые удовлетворяют требуемому значению вероятности обнаружения нарушителя подсистемой:
На этом этапе синтеза можно дать предварительные рекомендации по выбору варианта, обладающего минимальной стоимостью. Однако данные рекомендации являются лишь предварительными, поскольку на указанном этапе не учитываются изменения вероятности обнаружения ПО за счёт применения возможных алгоритмических методов повышения устойчивости её функционирования.
Противоречивые требования обеспечения необходимых уровней вероятности обнаружения нарушителя и устойчивости функционирования учитываются при выборе подсистемы на основе анализа зависимостей вероятности обнаружения и устойчивости подсистемы от принятых алгоритмов обработки сигналов от ТСО. Поэтому следующим этапом синтеза подсистемы обнаружения является установление указанных зависимостей.
Показатель устойчивости функционирования системы (среднее число ложных тревог) зависит от характеристик ТСО, их количества, алгоритма обработки сигналов от средств. По этим зависимостям, зная требуемые значения показателей устойчивости системы, можно выбрать алгоритмы обработки сигналов, при которых одновременно удовлетворяются требования подсистемы по вероятности обнаружения и числу ложных тревог. Дальнейший отбор вариантов проводится по минимуму стоимости из числа вариантов, удовлетворяющих требованиям по вероятности обнаружения и ложным тревогам .
Следует отметить, что вероятность обнаружения СО в значительной мере зависит от способа объединения средств в подсистему и их взаимодействия (алгоритма обработки сигналов от ТСО).
Таким образом, задача формирования и отбора оптимального варианта ПО состоит в определении количества ТСО, их основных показателей назначения, структуры и алгоритма обработки сигналов, удовлетворяющих следующей системе соотношений:
где - минимальная стоимость подсистемы обнаружения из рассматриваемого множества вариантов;
- стоимость j-го варианта подсистемы в рассматриваемом множестве;
j = - множество рассматриваемых вариантов;
- показатель вероятности обнаружения подсистемы, имеющей минимальную стоимость в множестве рассматриваемых вариантов;
- требуемое значение показателя вероятности обнаружения подсистемы;
- показатель устойчивости функционирования (период ложных тревог) подсистемы, имеющей минимальную стоимость в множестве рассматриваемых вариантов;
- требуемый средний период ложных тревог подсистемы.
1.2 Определение задачи исследования
Исходя из вышеизложенного проанализируем исходные данные задания на курсовой проект. Основными параметрами подсистемы обнаружения автоматизированной системы охраны, на основе которых она будет спроектирована, являются:
Тип подсистемы обнаружения - периметровая;
Вероятность обнаружения нарушителя - Рпо = 0,9
Период ложных тревог - Т_лт = 1 раз в 20 суток
Периметр охраняемого объекта - L = 2000 метров
Исходя из этого возможно решение двух задач.
Первая задача состоит в минимизации обобщенных стоимостных затрат , при которых достигается заданный уровень вероятности обнаружения и периода ложных тревог.
Вторая задача заключается в том, что исходной величиной являются материальные затраты, а максимизируются основные показатели качества с учетом принятых ограничений.
При решении прикладных задач наибольшее распространение получила первая задача. Именно в соответствии с данной задачей и решается проблема построения подсистемы обнаружения в данном курсовом проекте.
Основными показателями качества системы обнаружения являются показатели назначения: вероятность обнаружения, период ложных тревог. На величину этих показателей качества влияют как показатели качества ТСО, входящих в подсистему обнаружения (вероятность обнаружения- Pi и период ложных тревог- , 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 формирования сигнала тревоги подсистемы обнаружения, - время логической обработки сигналов.
Схема логической обработки сигналов представляет собой устройство, формулирующее сигнал тревоги СО при поступлении от n-рубежей ТСО за время обработки информации не менее m-сигналов. Время логической обработки сигналов является тактическим параметром и выбирается исходя из условия максимального допустимого времени преодоления рубежей обнаружения подготовленным нарушителем.
В общем случае задача формирования оптимального по составу варианта функциональной системы состоит в решении ряда частных задач, последовательное выполнение которых приводит, в конечном счете, к выбору наиболее рациональной структуры. Взаимосвязь задач, решаемых при синтезе системы, показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Взаимосвязь задач, решаемых при синтезе функциональной подсистемы.
2 Анализ периметровых ТСО, представленных на рынке
Для объективного построения подсистемы обнаружения необходимо проанализировать ТСО, представленные на рынке. Для построения эффективной подсистемы обнаружения необходимо включить в нее ТСО работающие на разных физических принципах. Информация о ТСО собрана с сайтов производителей, откуда и взяты основные ТТХ устройств, стоимость, принцип работы и условия размещения на объекте.
Информацию о ТСО сведем в таблицу.
№ п/пНазваниеТип средства обнаруженияВероятность
обнаруженияПериод ложных тревог
(в часах)Протяже-нность перимет-ра охраны ТС
(в метрах)Средняя интенсивность отказов
10-6 1/часСтоим.
(руб.) Годограф-СМ-С-1Сейсмическое0,9510003001263956 ВерескВибрационное0,9812005001082187 РЛД Редут-300
Двупозиционное радиолучевое0,9880030015156410 Годограф-СМ-В-1Б
Вибрационное0,958005001086966 БАРЬЕР-300Двупозиционное радиолучевое0,981500300724990 БАРЬЕР-500Двупозиционное радиолучевое0,9815005001325990 РЛД-94Двупозиционное радиолучевое0,969003001151094 ПолюсЕмкостное0,9520005001451220 РАДИАН-14Емкостное0,9610005001164528 Алмаз-01Индуктивное0,958005001778214
Таблица 1 - Периметровые ТСО
3 Структурная схема подсистемы 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 СО.
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 трехрубежной подсистемы обнаружения будет достаточно:
12 3
Рисунок 2 - Структурная схема подсистемы обнаружения
ОВ - объект вторжения;
УОС - устройство обработки сигнала
РУ - решающее устройство
УО - устройство отображения
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.
4 Отбор ТСО для синтеза подсистемы обнаружения
4.1 Расчет стоимости рубежей
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 СО составляется из стоимости всех рубежей СО. ,
где Собщ - общая стоимость СО;
- стоимость i-го рубежа охраны;
n - количество рубежей.
Стоимость рубежа зависит как от стоимости ТС СО, 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;
Общая длина рубежа охраны:
L_по = 2000 м
№ п/пНазваниеТип средства обнаруженияПротяженность периметра охраны ТС
(в метрах)Стоим.
(руб.)Необходимое количество комплектовСтоимость рубежа Годограф-СМ-С-1сейсмическое300639567447692 Вересквибрационное500821874328748 РЛД Редут-300
вибрационное5001564104625640 Годограф-СМ-В-1Б
вибрационное250869668695752 БАРЬЕР-300двупозиционное радиолучевое300249907174930 БАРЬЕР-500двупозиционное радиолучевое500259904103960 РЛД-94двупозиционное радиолучевое300510947357658 Полюсемкостное500512204204880 РАДИАН-14емкостное500645284258112 Алмаз-01индуктивное500782144312856 Таблица 2 - Расчет стоимости рубежей
4.2 Расчет стоимости подсистемы обнаружения
Анализируя колонки "Тип средства обнаружения" и "Стоимость рубежа" выберем ТСО с минимальными стоимостями, работающими на различных физических принципах.
№ под-систе-мы№ п/пНазваниеТип средства обнаруженияПротяженность периметра охраны ТС
(в метрах)Стоим.
(руб.)Необходи-мое количество комплектовСтоимость рубежаI Годограф-СМ-С-1сейсмическое300639567447692 БАРЬЕР-500двупозиционное радиолучевое500259904103960 Алмаз-01индуктивное500782144312856Общая стоимость выбранной подсистемы обнаружения:864508II Вересквибрационное500821874328748 БАРЬЕР-300двупозиционное радиолучевое300249907174930 Радиан-14емкостное500645284258112Общая стоимость выбранной подсистемы обнаружения:761790III Вересквибрационное500821874328748 БАРЬЕР-500двупозиционное радиолучевое500259904103960 Полюсемкостное500512204204880Общая стоимость выбранной подсистемы обнаружения:637588
Таблица 3 - Расчет стоимости вариантов подсистемы обнаружения
Анализируя три подсистемы обнаружения выбираем вторую подсистему обнаружения с ценой 761790 рублей. 5 Определение основных показателей качества системы обнаружения
5.1 Выбор алгоритма СЛОС
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 получения m-срабатываний и формирования сигнала тревоги 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:
.
Так как в задании на курсовой проект не указаны условия для выбора алгоритма, то будем использовать алгоритм Б, так как для него приведена подробная методика расчета показателей качества, кроме того именно этот алгоритм наиболее устойчив к ложным тревогам (предпочтителен).
5.2 Расчет периода ложных тревог
,
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;
- сумма всех возможных произведений периодов ложных тревог ТСО, различных рубежей по n-m сомножителей в каждом. В тех случаях, когда количество участков ТСО в каждом рубеже различно (к1, к2,..., кn), формула принимает вид:
,
где - индексы соответствующих рубежей обнаружения.
В формуле обозначает сумму всех возможных произведений по m значений k_j, 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 T_1,3^Б = (1200*1500*1000)/((1200*1500*4+1500*1000*4+1000*1200*7))=83,33 часов
T_2,3^Б = (1200*1500*1000)/(〖2*0,016〗^1*(1200*7*4+1500*4*4+1000*4*7))=657126,168 часов
T_3,3^Б = (2*1200*1500*1000)/(6*0,000256*(4*7*4))=20926339285,714 часов
5.3 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.
P_1,3=(0,98+0,98+0,96)-2(0,98*0,98+0,98*0,96+0,98*0,96)+3*0,98*0,98*0,96=2,92-5,684+2,766=0,002
P_2,3 = 0,98*0,98+0,98*0,96+0,98*0,96-2*0,98*0,98*0,96 = 0,998
P_3,3=0,98*0,98*0,96=0,922
Проанализировав вероятности обнаружения нарушителя и периоды ложных тревог делаем вывод о том, что ТСО выбраны верно и для соответствия требования выбираем m равное двум.
6 Расчет характеристик надежности
6.1 Расчет вероятности безотказной работы
1 2 3
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;
λ - средняя интенсивность отказов.
t=1000 ч
P(t) = e^(-1000(3*〖10*10〗^(-6)+5*〖13*10〗^(-6)+3*〖11*10〗^(-6))) = e^(-0,128) = 0,87985
6.2 Расчет средней наработки до первого отказа
Суммарная интенсивность отказов:
λ_Σ=(10+13+11)*〖10〗^(-6)=34*〖10〗^(-6) 1/час
T_ср=1/(34*〖10〗^(-6) )=2941176,4 часов
Полученные значения можно оценить как хорошие. Применение резервирования не требуется.
7 Алгоритм решения задачи построения подсистемы обнаружения с минимальной стоимостью при заданных показателях качества
8 Структурная схема подсистемы обнаружения
Для простоты представим периметр в виде пятиугольника, со сторонами по 300м. В реальных условиях в зависимости от формы периметра объекта может понадобиться увеличение количества комплектов ТСО. Заключение
На основании задания на курсовой проект были выбраны технические средства охраны, в комплексе составляющие 3 рубежа. Для подсистемы обнаружения рассчитана вероятность обнаружения и период ложного срабатывания T_2,3^Б=657126,168 часов.
Выбрана СЛОС (2 из 3) и алгоритм работы СЛОС (алгоритм Б). Стоимость подсистемы обнаружения составила 761790 рублей.
Список использованных источников
Андреев А.С. Курсовой проект по дисциплине: "Технические средства охраны". "Построение рациональной системы обнаружения с минимальной стоимостью при заданных показателях качества". Методические указания по выполнению. - МАИ: Серпухов, 2009. - 38 с.
Андреев А.С. Технические средства охраны. - МАИ: Серпухов, 2009. - 283 с.
3. Конспект лекций по дисциплине "Технические средства охраны".
4. http://www.centers.ru/catalog/perimeter/russia/radian/yarus_radian14.htm
5. http://kiev-security.org.ua/box/3/43.shtml
6. http://www.guarda.ru/guarda/data/common_data/txt_10.php
7. www.V1net.ru
8. www.perimetr.ru
9. www.npfpol.ru
10. www.eleron.ru
11. www.alpha.tula.ru
12. www.forteza.ru
13. www.nikiret.ru
14. www.rubezh.ru
15. www.escort-center.ru
3
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
41
Размер файла
150 Кб
Теги
большаков, тсо
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа