Система передачи тревожных сообщений по радиоканалу

6.2 Расчет входных параметров энергетических характеристик радиоприемного устройства

Как известно, при создании системы стремятся получить наилучшие характеристики и параметры для определенных условий ее работы. Одним из важных параметров радиоприемного устройства является чувствительность приемника или мощность порогового сигнала Рс мин. Она должна быть достаточной для извлечения информации с заданной достоверностью при наличии помех, включая и собственный шум приемника, приведенный к его входу. Данный параметр можно вычислить исходя из мощности излучаемых передающей антенной колебаний Ри , ее коэффициента усиления Gи , коэффициента усиления приемной антенны Gп и длины радиоволны и.

Таким образом, плотность потока мощности, создаваемая излучаемым сигналом, в месте расположения приемной антенны на расстоянии D от передающей антенны, согласно /6/, можно записать в следующем виде:

.

Мощность сигнала в приемной антенне

, (6.1)

где Ап = 2иGп/(4) - эффективная площадь антенны.

Как видно из формулы (6.1), при увеличении дальности D мощность принимаемого сигнала падает и достигает порогового уровня Рс = Рс мин, ограничивающего максимальное значение дальности радиолинии. Так как в разрабатываемой системе в качестве передающей антенны используются ненаправленная штыревая антенна, то ее коэффициент усиления примем равным 1. Коэффициент усиления приемной антенны, как уже отмечалось выше составляет 6 дБ (2 раза). Длину волны и рассчитаем для центральной частоты диапазона f0=167 МГц

Для разрабатываемой системы мощность излучаемых передающей антенной колебаний Ри = 20 мВт, дальность действия системы Dmax = 1,5 км и Dmin = 150 м.

Таким образом, чувствительность приемника

Но реальная чувствительность приемника

,

где к - постоянная Больцмана;

Т0 - шумовая температура приемника;

Nш - коэффициент шума (для данного типа приемника с сжатием импульсов эта величина составляет 11 дБ;

f - полоса принимаемого сигнала;

qвх - отношение сигнал - шум на входе приемника, исходя из технического задания отношение сигнал - шум на входе приемного устройства составляет не менее 10 по мощности.

Сопоставим заданное отношение сигнал - шум с пороговым отношением сигнал - шум, необходимым для достижения вероятности ложной тревоги F = 10-6. Согласно /11/ пороговое отношение сигнал - шум при данной вероятности ложной тревоги и вероятности правильного обнаружения D = 0,9 составляет 6,45 по мощности, что полностью удовлетворяет требованию технического задания.

Таким образом, реальная чувствительность приемника

Рассчитаем динамический диапазон приемника исходя из формулы

.

Примем Рвх мах = Рс2 , объясняя это тем, что это максимальная входная мощность приемника, с которой он будет работать, то есть определяет наибольший порог чувствительности.

Отсюда, динамический диапазон приемника

Учитывая то, что данная система может использоваться в городских условиях, где затухание в среде до приемника достигает до -41 дБ (112 раз), рассчитаем чувствительность, учитывая эти затухания

Таким образом, сравнивая вычисленный параметр с реальной чувствительностью, делаем вывод, что и при работе в сильно застроенном городском районе приемное устройство сохраняет свою работоспособность.

7. Составление матрицы кодов и протокола обмена

7.1 Составление матрицы кодов

Наибольшее распространение на практике получили дискретные частотные (ДЧ) сигналы, обладающие только одним частотным элементом во временной полосе. Подобные сигналы называются сигналами первого порядка. Структура ДЧ сигнала определяется местоположением элементов сигнала на частотно - временной плоскости, а взаимное расположение элементов - их задержкой во времени относительно начала координат. Аналогично можно описать расположение элементов, используя их задержки относительно друг друга, то есть интегралов между ними. При использовании М частот в сигнале, количество возможных различных интегралов, как положительных, так и отрицательных, между парой элементов составляет 2(М-1). Это дает возможность образовать 2(М-1) пару частотных строк, которые дают не более одного совпадения при попарном сложении этих строк и любом временном сдвиге. Для оптимальных ДЧ сигналов возможны два варианта (при четном и нечетном числе М). Тогда объем оптимальной системы ДЧ сигналов будет иметь вид:

(7.1)

Исходя из выше сказанного, можно выработать алгоритм построения оптимальных и квазиоптимальных систем ДЧ сигналов. В табл. 7.1 приведены правила образования последовательностей j(); ограничения, налагаемые на определенные коэффициенты; объем системы и оценка ВКФ.

Таблица 7.1 Алгоритмы построения оптимальных и квазиоптимальных систем ДЧ сигналов

Правила образования последовательностей	Коэффициенты	Объем системы	Максимум ВКФ
j() c0aj+(mod M+1)		M	1/M
j() j+c0(mod M)		M-1	1/M
j() j2+c1+c0(mod M)		(M-1)M	2/M
j() jr+c0(mod M)		M-1	1/M
		Mr-1	r/M
		(M-1)Mr-2	r/M
		M(r+1)/2-1	r/M

В первой строке табл.7.1 число а - первообразный корень по модулю простого числа М+1. Все остальные правила основаны на степенных сравнениях по модулю простого числа М. В четвертой строке числа r и М-1 взаимно-простые, то есть (r, М-1) = 1.

Первая строка табл.7.1 дает алгоритм построения оптимальной системы с максимальным объемом Lmax, равным числу элементов в сигнале М, а вторая и четвертая строки дают алгоритмы, при которых L = M-1.

Остальные строки табл.7.1 дают алгоритмы построения систем, близких к оптимальным, но большего объема. Так, ДЧ сигналы, построенные по алгоритмам, представленным в третьей и шестой строках табл.7.1, имеют пробелы во времени. Это происходит из-за появления частотных элементов, совпадающих по времени.

Из рассмотренных выше алгоритмов, создающих оптимальные системы ДЧ сигналов, наиболее простым является алгоритм первой строки. Проектируемая система имеет число элементов М = 53 и соответственно М+1 = 54, что является простым числом. Поэтому, используя этот алгоритм, можно построить кодовую последовательность, при этом получится оптимальная система, удовлетворяющая требованиям технического задания.

Используя данный алгоритм для построения кодовых последовательностей с различными значениями М и а, была написана программа, распечатка которой и самой последовательности при М = 53 и а = 5 представлены в приложении 2.

7.2 Разработка протокола обмена информацией между ПЦН и объектовыми приборами

Исходя из условия технического задания необходимо предусмотреть разработку мер по контролю канала передачи охранных сообщений, что является необходимым для полноценного функционирования радиоохранной системы. Данное условие предусматривает необходимость установки на ПЦН еще и передатчика, который через определенные промежутки времени будет запрашивать приемник, расположенный на объекте, и в случае отсутствия ответа на несколько запросов будет выдавать сигнал тревоги. Учитывая, что целью данной работы является разработка приемной части системы, то ограничимся лишь разработкой протокола обмена информацией между ПЦН и объектовыми приборами.

Опираясь на американский стандарт примем, что система будет выдавать сигнал тревоги при отсутствии подтверждения на 2 запроса. Интервал между запросами примем равным времени прибытия группы реагирования, то есть 7 минут.

Используя матрицу кодов, запишем протокол обмена информацией между ПЦН и объектовыми приборами в следующем виде:

1-я строка - синхронизация;

2-я строка - номер объекта;

3-я строка - начало передачи;

4-я строка - индивидуальный код;

5-я строка - окончание передачи.

8. Моделирование характера распространения радиоволн в частотном диапазоне при передаче тревожного сообщения

В системах сухопутной радиосвязи распространение радиоволн, подобное распространению в свободном пространстве, существует только на очень коротких трассах без препятствий. Можно считать, что для большинства трасс условия распространения соответствуют условиям распространения в пределах прямой видимости над ровной поверхностью с небольшими поправками на ее характер.

Мощность, поступающая в приемную антенну, расположенную на некотором расстоянии от передающей, находится по формуле:

(8.1)

где Pи = 20 мВт - мощность передаваемого сигнала;

Gи = 1 - коэффициент усиления передающей антенны;

Gп = 2 - коэффициент усиления приемной антенны;

и = 1,8 м - длина волны;

- коэффициент потерь в среде распространения;

D - расстояние между антеннами;

L - коэффициент запаса на неучитываемые факторы (обычно

L = 3…10).

Для точного расчета энергетического потенциала радиолиний необходимо учитывать виды поверхностей, так как коэффициент потерь в среде распространения меняется в зависимости от объектов, находящихся на пути распространения радиоволн. В частности для данной разработки представляют интерес следующие виды поверхностей:

1. открытые районы - участки с небольшим числом препятствий, таких как деревья или строения;

2. пригородные зоны - участки с одноэтажными домами, небольшими деревьями и строениями;

3. городские районы - участки, плотно застроенные высотными зданиями.

Очевидно, что при распространении радиоволн в открытых районах, сигнал будет получать наименьшие затухания.

При распространении сигнала в пригородной зоне коэффициент потерь в среде возрастет, что непосредственно отразится на мощности принимаемого сигнала.

При распространении сигнала в условиях города обнаруживается эффект «многолучевости», заключающийся в том, что сигналы в точку расположения приемной антенны приходят разными путями, по прямому и после отражения от препятствий.

Однако, помимо недостатков, явление «многолучевости» оказывает и положительное действие. В условиях города, застроенного высотными зданиями, сигнал ослабляется в «мертвой зоне» - зоне, закрытой препятствиями, где сигнал может ослабляться до 30 дБ. Если же вблизи этой зоны расположены препятствия, отражающие радиосигналы, то есть выполняющие роль естественных пассивных ретрансляторов, то площадь «мертвой зоны» уменьшается.

Точную оценку затуханий радиоволн, проходящих через такие препятствия, как группа деревьев, получить трудно, потому что на распространение радиоволн влияет высота деревьев, их форма, и даже плотность листьев.

Наряду с препятствиями, возникающими на пути распространения радиоволн, большое влияние на качество принимаемого сигнала оказывают земные источники естественных помех, которые включают в себя естественные излучения, такие как атмосферные шумы и статическое электричество.

Используя формулу (8.1), построим зависимость мощности, поступающей в приемную антенну, от коэффициента потерь в среде, принимая коэффициент запаса на неучитываемые факторы L = 5 и расстояние между антеннами D = 1,5 км. Данная зависимость представлена на рис.8.1.

Из рис.8.1 видно, что при отсутствии потерь в среде ( = 1) мощность на входе приемника составит порядка 7,210-11 Вт, а если коэффициент потерь равен 0,1, то мощность составит порядка 810-12 Вт.

Исследуем также влияние коэффициента запаса на характер распространения радиоволн. При этом выберем среднее значение коэффициента потерь = 0,7 и расстояние между антеннами D = 1,5 км. Зависимость мощности в приемной антенне от коэффициента запаса на неучитываемые факторы представлена на рис.8.2.

Из рис.8.2 видно, что в зависимости от разных коэффициентов запаса мощность на входе приемника меняется от 2,610-11 Вт до 8,510-11 Вт.

Построим также зависимость принимаемой мощности от расстояния между антеннами, принимая = 0,7 и L = 5. данная зависимость приведена на рис.8.3.

Из рис.8.3 видно, что при удалении передающей антенны на 1,5 км от приемной, мощность, поступающая на вход приемной антенны составляет порядка 610-11 Вт, что значительно превышает реальную чувствительность приемника и дает возможность использования системы на более большие расстояния.

9. Технико - экономическое обоснование проекта

9.1 Обоснование целесообразности разработки системы

Главным фактором потребительского выбора является полезность приобретаемого товара, то есть в данном случае полезность нашей системы охранной сигнализации с приемом данных по радиоканалу. Как уже отмечалось выше, спрос на подобные системы высок, так как в сложившейся обстановке, когда уровень преступности очень высокий, предприниматели, директора банков, предприятий, да и простые граждане хотят защитить свои материальные ценности и ценности, которые сданы под их ответственность, от посягательств на них преступников. В частности, рассматривается целесообразность разработки системы с передачей охранных сообщений по радиоканалу. Целесообразность разработки данной системы очевидна, так как проводная охранная система такого рода использует телефонные линии АТС за которые надо платить, а в разрабатываемой системе за канал связи никакой платы не взимается.

Если обращаться к вопросу о финансовых возможностях потребителя, то можно сказать следующее. Подобные системы закупают вневедомственная охрана и частные фирмы, занимающиеся централизованной охраной объектов. Цена на системы охранной сигнализации с передачей данных по радиоканалу колеблется от 10 тысяч рублей до 50 тысяч рублей, например отпускная цена, рассмотренной в разделе 1 системы «Струна 2», с завода изготовителя составляет порядка 20.000 рублей. В сложившейся экономической обстановке в стране закупка товаров фирмами и организациями по таким ценам не вызывает больших затруднений.

При осуществлении своего выбора потребитель исходит не только из того, нужен или нет ему наш продукт, но и из целого ряда влияющих факторов. К ним относится, в первую очередь, цена нашей системы охраны по сравнению с существующими аналогами, а также сравнительные данные технических и эксплуатационных характеристик, к которым относятся надежность, ремонтопригодность, унификация с другими системами. Очевидно, что для возникновения спроса на нашу продукцию необходим ее выигрыш, как по цене, так и по техническим параметрам по сравнению с имеющимися аналогами.

В качестве базы для сравнения возьмем радиосистему передачи извещений «Струна 2», так как это единственная в страна система такого рода. Так как в данном проекте разрабатывается приемная часть системы, то в дальнейшем будем сравнивать приемник радиосистемы «Струна 2» с разрабатываемым приемником, учитывая, что стоимость приемника «Струна 2» составляет порядка 5000 рублей.

9.2 Затраты на техническую подготовку производства

Затраты на техническую подготовку производства включают в себя зарплату разработчиков (основную, дополнительную, отчисления на социальные нужды), затраты на материалы и комплектующие для создания образца, накладные расходы. Зарплату разработчиков удобно определять исходя из табл. 9.1. При этом часовая ставка исполнителя определяется из выражения

.

В настоящее время заработная плата инженера 11-го разряда составляет 405 рублей, а технического руководителя 16-го разряда - 735 рублей.

При проведении расчётов необходимо учитывать, что дополнительная заработная плата составляет 20 % от основной заработной платы работников, а отчисления на социальные нужды - 38,5 % от суммы основной и дополнительной заработной платы.

Тогда дополнительная заработная плата будет равна 300 рублей.

Отчисления на социальные нужды будут равны 693 рубля.

Таким образом, общая сумма, которая уйдет на зарплату разработчиков будет равна 2493 рубля.

Рассчитаем теперь затраты на материал для образца, исходя из табл.9.2.

Таким образом, на материалы и комплектующие будет затрачено всего 775 рублей. Причем на транспортные расходы еще уйдет от 3% до 5% от этой суммы, что составит 35 рублей.

Отсюда получим общую сумму, которая будет затрачена на материал для образца, она составит 810 рублей.

Накладные расходы будут составлять 200 % от основной заработной платы, то есть 3000 рублей.

Общие же затраты на техническую подготовку производства составят 6303 рубля.

Таблица 9.1

Этапы работы	Исполнители	Объем работы, час	Часовая ставка, руб	Сумма, руб
1.Подготовка исходных данных для разработки	Технический руководитель, инженер	4 4	4,34 2,39	17,36 9,56
2.Изучение литературы	инженер	250	2,39	597,5
3.Разработка структурной и принципиальной схем	Инженер, инженер	40 40	2,39 2,39	95,6 95,6
4.Разработка конструкции	Инженер	52	2,39	124,28
5.Изготовление рабочих чертежей	Инженер	52	2,39	124,28
6.Изготовление испытательного образца	Инженер	16	2,39	38,24
7.Снятие характеристик	Инженер	8	2,39	19,12
8.Построение графиков проверка расчетов,	Инженер	150	2,39	358,5
9.Составление отчета	Инженер	8	2,39	19,12
ИТОГО		624		1500

Таблица 9.2

Наименование материала	Единицы измерения	Расход на изделие	Цена, руб	Затраты, руб
1.Стеклотекстолит СТЭФ	кг	0,12	300	36
2.Провод МГГФ	м	3	5	15
3.Сталь листовая	кг	0,5	25	12,5
4.Канифоль	кг	0,1	50	5
5.Припой ПОС-61	кг	0,1	120	12
6.Лак	кг	0,1	100	10
7.Краска	кг	0,2	200	40
8.Раствор хлорного железа	литр	0.1	25	2,5
ИТОГО				133
Комплектующие узлы устройства
Входная цепь	шт	1	11	11
Схема запуска	шт	1	18	18
Генератор ЛЧМ	шт	1	32	32
Фильтры ЛЧМ	шт	2	25	50
Перемножитель	шт	1	50	50
Индикатор	шт	1	100	100
Аккумулятор	шт	1	250	250
Антенна	шт	1	50	50
Комплектующие изделия разрабатываемого блока
1.Конденсаторы КМ-5А	шт	3	8	24
2.Резисторы С2-0,25	шт	7	1	7
3.Операционный усилитель	шт	1	8	8
4.Счетчики К555ИЕ7	шт	4	3	12
5.Регистр К555ИР23	шт	1	5	5
6.Триггер К155ТМ2	шт	1	3	3
7.Схема «ИЛИ» К555ЛН1 К555ЛЛ1	шт шт	1 4	2 3	2 12
8.ПЗУ К573 РФ-2	шт	1	8	8
ИТОГО				642

9.3 Расчет себестоимости и цены изделия

Себестоимость - это сумма затрат, связанных с производством и реализацией продукции. Рассчитывается по статьям калькуляций.

1. Затраты на материалы и комплектующие для образца (табл. 9.2).

2. Основная заработная плата производственных рабочих. Определяется умножением прогнозируемой трудоемкости на часовую ставку выполненных работ. Расчет приведен в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Вид работ	Трудоемкость, час	Часовая ставка, руб	Основная заработная плата, руб
монтажные	4	1,3	5,2
сборочные	2	1,3	2,6
регулировочные	2	2,39	4,78
испытания	1	2,39	2,39
ВСЕГО	9	--	14,97

3. Дополнительная заработная плата рабочих составляет 20% от основной заработной платы

Пд = 0,2·Посн = 0,2·14,97 = 3 руб.

4. Отчисления на социальные нужды составляет 38,5% от суммы основной и дополнительной заработных плат

Псоц = 0,385· (Посн + Пд) = 0,385·(14,97 + 3) = 6,92 руб.

5. Расходы на эксплуатацию и обслуживание производства составляют порядка 180 % от основной заработной платы

Рэо = 1,8·Посн = 1,8·14,97 = 26,95 руб.

6. Цеховые расходы составляют 100% от основной заработной платы рабочих

Рц = Посн = 14,97 руб.

7. Общезаводские расходы составляет 80% от основной заработной платы рабочих

Рз = 0,8·Посн = 0,8·14,97 = 11,98 руб.

Таким образом, производственная себестоимость, определенная как сумма всех семи статей калькуляции, будет равна

Спр = 888,79 руб.

Полная себестоимость определяется как сумма производственной себестоимости и внепроизводственных расходов, составляющих 5% от производственной себестоимости. Таким образом, получим

С = 888,79 + 0,05888,79 = 933,23 руб.

Теперь, определяя цену на изделие, рассчитаем планируемую прибыль, которая составляет 20% от полной себестоимости

П = 0,2·933,23 = 186,65 руб.

Отпускная цена без налога на добавочную стоимость (НДС) состоит из полной себестоимости и планируемой прибыли

Цпредпр = С + П = 933,23 + 186,65 = 1119,88 руб.

Налог на добавленную стоимость составляет 20% от цены предприятия

НДС = 0,2·1119,88 = 223,98 руб.

Полная отпускная цена предприятия

Ц = Цпредпр + НДС = 1119,88 + 223,98 = 1343,86 руб.

9.4 Расчет эксплутационных издержек у потребителя

Данный расчет производится в сравнении с аналогом, которым является система передачи тревожных сообщений «Струна 2».

1. Амортизационные отчисления. Учитываются как 15% от первоначальной стоимости (ПС)

ПС = Ц + ТЗР + М,

где ТЗР - транспортные заготовительные расходы (3..5% от Ц);

М - затраты на монтажные работы (30% от Ц).

Для разрабатываемого устройства

ПС = 1343,86 + 53,75 + 403,16 = 1800,77 руб.

Для аналога разрабатываемого устройства

ПС = 5000 + 200 + 1500 = 6700 руб.

Таким образом, амортизация (А) разрабатываемого устройства

А = 0,15·1800,77 = 270,16 руб.

Амортизация системы передачи тревожных сообщений «Струна 2»

А = 0,15·6700 = 1005 руб.

2. Расходы на электроэнергию

Зэл = Т·Р·Тср,

где Т - тариф за 1 кВт/час ( Т = 0,4 рублей );

Р - потребляемая мощность;

Nг - среднее число часов работы системы в течение года.

Исходя из того, что охрана помещения обычно ведется в нерабочее время, а именно порядка 15 часов в сутки, и с учетом выходных дней получим Nг 6500 часов.

Для разрабатываемой системы Р = 0,001 кВт, а для аналога разрабатываемой системы Р = 0,003 кВт. При этом

Зэл.разр.уст. = 0,4·0,001·6500 = 2,6 руб.

Зэл.аналога = 0,4·0,003·6500 = 7,8 руб.

3. Заработная плата обслуживающего персонала

Пперс = Посн + Пд + Псоц,

где Посн - основная заработная плата;

Пд - дополнительная плата (20% от основной заработной платы);

Псоц - отчисления на социальные нужды (38,5% от суммы основной и дополнительной зарплаты обслуживающего персонала).

Основную заработную плату определим, как

Посн = Nг·Т,

где Nг - число часов работы в год ( 6500 часов );

Т - тарифная ставка в час ( 1,12 рублей ).

Тогда

Посн = 6500·1,12 = 7280 руб,

Пд = 0,2·7280 = 1456 руб,

Псоц = (7280 + 1456)0,385 = 3363,3 руб,

Пперс = 7280 + 1456 + 3363,3 = 12099,3 руб.

4. Затраты на текущий ремонт (3% от цены устройства)

Зт.р.разр.устр. = 0,03·1343,86 = 40,32 руб.

Зт.р.аналога. = 0,03·5000 = 150 руб.

Таким образом, общие эксплутационные затраты за год составят

И' = А + Зэл + 3т.р. + Пперс

Для разрабатываемого устройства

И'2 = 270,16 + 2,6 + 40,32 + 12099,3 = 12412,3 руб.

Для аналога разрабатываемого устройства

И'1 = 1005 + 7,8 + 150 + 12099,3 = 13262,1 руб.

9.5 Расчет капитальных вложений при производстве изделия и определение годового экономического эффекта

Здесь учитываются затраты на техническую подготовку производства и плюс дополнительные капитальные вложения (КВ) на покупку оборудования.

Производство данного изделия не требует затрат на переоборудование предприятия поэтому дополнительные KB не будем учитывать.

Таким образом затраты на техническую подготовку производства будут составлять 6303 рубля.

Произведем расчет годового экономического эффекта от внедрения проектируемой радиоохранной системы. Как было обосновано ранее, базой для сравнения возьмем радиоохранную систему «Струна 2». Годовой экономический эффект определим по формуле:

(9.1)

где З1, З2 - приведенные затраты соответственно базовой и проектируемой системы, руб;

В1, В2 - интегральные коэффициента качества базовой и проектируемой радиоохранной системы, в натуральных единицах;

(Р1+Ен)/(Р2+Ен) - коэффициент "долговечности", учитывающий изменение срока службы проектируемой системы по сравнению с базовой;

Р1 и Р2 - доли отчислений на восстановление базовой и разрабатываемой системы;

К'1, К'2 - сопутствующие капиталовложения потребителя при использовании базовой и проектируемой системы, руб;

И'1, И'2 - годовые эксплуатационные издержки потребителя при ис-

пользовании им базовой и проектируемой системы, руб;

А2 - годовой объем производства проектируемой системы в расчетном году в натуральных единицах.

Рассчитаем приведенные затраты соответственно базовой и проектируемой системы по формуле:

З = С + Ен·К

где С - себестоимость системы;

Ен - коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, зависит от ставки рефинансирования Центробанка (начиная с 6 февраля 2000 года 38 %, Eн = 1,38);

К - капиталовложения;

Вследствие отсутствия информации о себестоимости системы «Струна 2», являющейся базой для сравнения, предположим одинаковую рентабельность производства обеих систем

Ц1 = С1 + П1 + НДС1;

Ц2 = С2 + П2 + НДС2,

где Ц1, Ц2 - цена соответственно системы являющейся базой для сравнения и проектируемой системы;

Цены радиоохранной системы «Струна 2» и проектируемой системы известны, и составляют соответственно

Ц1 = 5000 руб,

Ц2 = 1343,86 руб.

Рассчитаем приведенные затраты для радиоохранной системы «Струна 2».

Ц1 = С1 + П1 + НДС1

П1 = 0,15·С1

НДС = 0,2·( С1 + П1 )

Ц1 = С1 + 0,15·С1 + 0,2·( С1 + 0,15·С1 ) = 1,38·С1

Принимая, что капитальные вложения в базовое и разрабатываемое устройство равны и составляют 6303 рубля, а также учитывая, что ставка рефинансирования приходящаяся на 624 часа работы равна Ен = 0,29, получим приведенные затраты для радиоохранной системы «Струна 2»:

З1 = С1 + Ен·К1 = Ц1/1,38 + Ен·К1 = 5000/1,38 + 0,29·6303 = 5451,06 руб.

Рассчитаем приведенные затраты для проектируемой системы.

З2 = С2 + Ен·К2

где С2 = 933,23 руб - полная себестоимость;

Ен = 0,29 - ставка рефинансирования Центробанка, приходящаяся на

624 часа работы;

К2 = 6303 руб - капитальные вложения в разработку.

З2 = 933,23 + 0,29·6303 = 2761,1 руб.

Интегральные коэффициента качества В1 и В2 базовой и проектируемой радиоохранной системы, в натуральных единицах определены в табл. 9.4.

Таблица 9.4 Интегральные коэффициенты качества

Функции Радиоприемного устройства	Значение параметра	Вес показателя	Предварительная оценка «Струны 2»	Предварительная оценка проектируемой системы	В1	В2	В1	В2
	«Струна 2»	Проектируемая система
1. Радиус действия, км	3	1,5	4	1	0,5	4	2	6,39	6,4
2. Количество каналов	1	53	3	0,02	1	0,06	3
3. Скорость переда- чи информации, кБод	2	0,4	2	1	0,2	2	0,4
4. Ток потребления, мА	250	83	1	0,33	1	0,33	1

Доли отчислений Р1 и Р2 рассчитываются как величины обратно пропорциональные срокам службы радиоохранной системы «Струна 2» и проектируемой системы.

Так как предполагается, что сроки службы систем такого типа одинаковы и составляют в среднем 5 лет (с учетом морального старения), тогда получим:

Р1 = Р2 = 0,1638

Сопутствующие капиталовложения потребителя равны нулю.

К'1 = К'2 = 0

Подставляя рассчитанные значения в формулу годового экономического эффекта (9.1), и предполагая годовой объем продукции равным 100 единицам, получим:

Эг = 334895 руб.

10. Безопасность и экологичность проекта

10.1 Системный анализ безопасности устройства на этапе разработки

В настоящее время анализ безопасности и анализ надежности перекрываются и используются как равнозначные. Поэтому в данном разделе уделим большее внимание надежности разрабатываемой системы. Так как разрабатываемое устройство относится к классу охранных систем, то к ней должны предъявляться высокие требования по надежности. Система должна обеспечивать малый уровень ложных срабатываний и высокий уровень вероятности правильного обнаружения сигнала, приходящего с охраняемого объекта. Таким образом, на этапе разработки мы должны учесть возможные причины, приводящие к аварийной ситуации.

Рассмотрение причин конкретной аварии проводится с привлечением системного анализа - совокупности методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по проблемам безопасности.

Цель системного анализа безопасности состоит в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий, таких как аварии, травмы, пожары и разработать мероприятия, уменьшающие вероятность их проявления. Любая опасность реализуется, принося ущерб по какой-то причине или нескольким причинам. Без причин нет реальных опасностей. Следовательно, предотвращение опасностей или защита от них базируется на знании причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь; опасность есть следствие некоторой причины, которая, в свою очередь, является следствием другой причины и т.д. Таким образом, причины и опасности образуют иерархические, цепные структуры, которые напоминают ветвящиеся деревья. Построение «деревьев» является эффективной процедурой выявления причин различных нежелательных событий (аварий, травм, пожаров и т.п.).

Для разрабатываемого устройства основной аварийной ситуацией является невозможность идентификации сигнала, принимаемого с охраняемого объекта.

Рассмотрим причины этой аварийной ситуации. Прежде всего, возникает вопрос, исправны ли приемник и передатчик системы. Рассуждая дальше, так как система является охранной, возникает вероятность того, что преступник попытается повлиять на работоспособность системы, например, создать помеху, которая бы глушила сигнал, излучаемый передатчиком. Также возникает вероятность того, что аварийная ситуация произойдет по халатности оператора.

Так как в данном дипломном проекте разрабатывается приемное устройство, то в дальнейшем рассмотрим причины, которые привели к неисправности приемника. Например, нет электропитания в сети, это в свою очередь может произойти из-за ремонта линии электросвязи, который привел к временному обесточиванию охраняемого объекта. Также есть вероятность, что преступник выключил электропитание на объекте.

Другой причиной неисправности приемника может быть выход из строя элементов приемника. Это может случиться из-за перегрева этих элементов и из-за нестабильности напряжения в сети. В свою очередь перегрев элементов может произойти из-за непродуманности конструкции и плохой вентиляции устройства. Преступник тоже может каким-то образом вывести из строя приемник, повредив физически корпус или антенну устройства. На основе выше изложенных рассуждений составим «дерево отказов» на этапе эксплуатации системы, которое покажет основные причины аварийной ситуации - необнаружение сигнала с охраняемого объекта.

10.2 Разработка мероприятий по повышению надежности и безопасности устройства

Ввиду специфики применения разрабатываемого устройства все перечисленные выше события предотвратить невозможно, так как нельзя выпускать из виду факт диверсии. Однако, анализируя «дерево отказов», можно произвести ряд мер по повышению надежности устройства. Из рис.10.1 видно, что одной из основных причин неисправности приемника является отсутствие электропитания в сети, в связи с ее ремонтом или вывода из строя преступником. В любом из этих случаях система автоматически перейдет на аварийное питание - аккумулятор, который обязательно входит в набор охранной сигнализации. Вариант того, что преступник попытается заглушить радиосигнал - практически неосуществим, так как система использует специальный радиосигнал с высоким уровнем помехозащищенности. Предусматривая выход из строя элементов приемника, можно усилить блок питания, серьезно отнестись к разработке конструкции устройства и выбору элементной базы, а также предусмотреть благоприятный температурный режим работы устройства.

К примеру, предусматривая опасность выхода из строя элементов приемника из-за их перегрева, надо предусмотреть охлаждение в условиях естественной конвекции и применением радиаторов, также использовать принудительную вентиляцию на пульте централизованной охраны, если разрабатываемая система используется в жарких климатических условиях.

10.3 Защита окружающей среды на всех этапах жизненного цикла приемного устройства

На этапах разработки и эксплуатации системы опасности для экологической системы не возникает, поэтому рассмотрим более подробно защиту окружающей среды на этапах изготовления и утилизации приемного устройства.

На этапе изготовления основной вред окружающей среде приносят токсичные газы (оксид углерода, фтористый водород) и аэрозоли (свинец и его соединения), которые выделяются на участках пайки и лужения печатных плат. Вредные химические вещества попадают в вентиляционный воздух, тем самым загрязняя атмосферу. Для предохранения атмосферы от выбросов в нее химических веществ следует применять сухие пылеулавливатели, электрические фильтры. Фильтры типа Д и Д-КЛ, производящие ультразвуковую очистку вентиляционных выбросов от высокотоксичной пыли. Среди основных типов материалов, используемых в фильтрах для тонкой очистки газовых выбросов от примесей, рекомендуется использовать стеклоткань ТССНФ, имеющую хорошую термостойкость и химическую стойкость к различным средам.

Также на этапе изготовления существует опасность загрязнения гидросферы отходами производства. При изготовлении печатных плат используют различные химические составы (хлорное железо и т. п.), часть из которых может попасть в сточные воды. Исходя из выше сказанного следует, что необходимо разработать ряд мер по отчистке этих вод. В соответствии с видами процессов, происходящих при очистке, все существующие методы принято делить на механические, физико-химические и биологические. При механической очистке сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, фильтрование и т.п. В настоящее время существенно увеличилась роль физико-химических методов (флотация, экстракция, нейтрализация, ионообменная и электрохимическая отчистка) в связи с использованием оборотных систем водоснабжения. Биологическая отчистка сточных вод применяется для выделения из них тонкодисперсионных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для питания органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Из рассмотренных выше способов отчистке гидросферы остановимся на электрохимической отчистке, как наиболее оптимальной при изготовлении нашей системы.

Наряду с вышеперечисленными видами загрязнений существует опасность загрязнения литосферы, так как данное производство не безотходное. При нарезке, пайке, травлении печатных плат, изготовлении и покраске корпуса остаются отходы, содержащие вредные компоненты, которые необходимо собирать и отправлять на полигон для переработки.

На этапе утилизации корпус приемного устройства можно использовать вторично, для размещения в нем другого устройства. Печатные платы могут быть разобраны на отдельные элементы и использованы для изготовления другой аппаратуры. Ненужные и неисправные элементы приемного устройства складываются в спецконтейнер для централизованной утилизации.

Таким образом видно, что при выполнении требований по защите окружающей среды от загрязнений, никакого вреда экосистеме нанесено не будет.

11. Разработка конструкции радиоприемного устройства

Целью данного дипломного проекта является разработка приемной части радиоохранной системы, корпус которой должен удовлетворять следующим требованиям:

конструкция корпуса должна обеспечивать заданный тепловой режим всех элементов аппаратуры;

конструкция корпуса должна обеспечивать минимальные паразитные связи между отдельными частями изделия;

корпус должен иметь жесткую и прочную конструкцию и обеспечивать защиту всех расположенных в нём элементов от механических повреждений;

корпус должен позволять легко и быстро подключать прибор к другим блокам без пайки;

в конструкции корпуса должны быть предусмотрены специальные места для укладки жгутов, соединяющих отдельные части устройства;

конструкция корпуса должна обеспечивать легкий доступ к расположенным в нем блокам для замены, ремонта, осмотра;

конструкция корпуса должна обеспечивать безопасность человека при обслуживании изделия;

корпус должен удовлетворять требованиям технической эстетики.

Конструкция радиоприемного устройства, а также ее габаритные размеры показаны на рис.11.1.

Радиоприемное устройство выполнено в виде законченного конструктивного блока. На передней панели расположены светодиоды, отображающие подачу питания на устройство и переход на аварийное питание. Также индикация номера сработавшего передатчика на охраняемом объекте, в качестве индикатора применяется индикатор на жидких кристаллах. Кроме того, на передней панели расположен переключатель кодов, закрытый крышкой. На задней стенке блока выведен разъем под антенну. Вентиляция приемника осуществляется через прорези, сделанные в верхней части корпуса. На задней стенке блока также расположены 5 клемм, на которые поступает питание «+12 В» и «+5 В» от устройства обработки пульта централизованной охраны, в свою очередь, разъем имеет клемму «Корпус» и 2 клеммы «Выход». Радиоприемное устройство имеет на нижней стенке блока амортизаторы. Надписи на передней панели выполнить эмалью ЭМ ПФ-115 белого цвета. Конструкцию корпуса выполнить из листовой стали и покрыть черной эмалью ЭМ ХС-110'7 ГМ.

Список используемых источников

1. Кочемасов В.Н. и др. Акустоэлектронные фурье-процессоры / В.Н. Кочемасов, Е.В. Долбня, Н.В. Соболь;

под ред. В.Н. Кочемасова. - М. : Радио и связь, 1987. -168с. Ил.

2. Екимов В.Д., Павлов К.М.

Проектирование радиоприемных устройств. Издание второе. - М. : Радио и связь, 1970г. -398 с.

3. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств; / Белкин М.К., Белинский В. Г., Мазор Ю.А.; под ред. Д-ра техн. Наук М.К. Белкина . -Киев: Высшая школа. Главное изд-во, 1982г. - 447с.

4. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М. : Радио и связь, 1987г. - 352с.

5. .Бирюков С.А. Применение интегральных микросхем серий ТТЛ. - М. : «Патриот», «Радио», 1992г. - 120с.

6. Радиотехнические системы: Учебник для ВУЗов; под ред. Ю.М. Казаринова. - М. : Высшая школа, 1990г. -496с. :ил.

7. Мартынов В. А., Селиков Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра. / под ред. Г.Д. Заварина. - второе издание, переработанное и дополненное. - М. : Советское радио, 1980г. - 352с., ил.

8. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. Учебник для ВУЗов. - М. : Связь, 1973г. - 268 с.

9. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Г.И.Тузов / В.А.Сивов и др.; под редакцией Г.И Тузова.- М.: Радио и связь, 1985.- 254с.

10. Орлов B.C., Бондаренко B.C. Фильтры на поверхностных акустических волнах.- М. : Радио и связь, 1984г.- 272с.

11. Лезин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем.- М. : Радио и связь, 1986г.- 280с.

Размещено на Allbest.ru