Применение Сквозное соединение канала DCC_R от SLT до SLT между секциями мультиплексирования (сторона F2)

Тип интерфейса Аналогичный Рек. V.11 МСЭ-Т (RS-422)

Режим работы последовательная дуплексная передача с использованием протокола HDLC

Скорость передачи, кбит/с 192

Линейный код NRZI

Свободное состояние линии Логическая 1 (H или L кода NRZI)

Тип линии симметричная, экранированная

Нагрузка линии аналогично V.11 (150 Ом на соединительном блоке)

Данные интерфейса аналогичны Рекомендации V.11 МСЭ-Т.

Канал передачи данных DCCM

Применение обычно используется как дополнительный канал AUX3 (доступ к каналу на плате ZK11)

Канал служебной связи RS

Применение служебная телефонная связь секции регенерации (SLT - SLR - SLT)

Частотный диапазон, Гц 300 … 3400

Режим работы 4-проводный

с интерфейсом УАТС 2-проводный

Уровень сигнала

4-проводная линия Fin, дБ - 4

4-проводная линия Fout, дБ - 4

2-проводная линия Fin, дБ - 8

2-проводная линия Fout, дБ - 4

Входное сопротивление

4-х проводная линия, Ом (симм.) 600

2-х проводная линия, Ом

с параллельной емкостью 115 мкФ 220 820

Тип сигнализации

Общий вызов в рабочей полоседвоичная последовательность 11001100... (10 мс)

Общий вызов вне рабочей полосы E & M (сигнальный провод)

Селективный вызов MFV (Рек. Q.23 МСЭ-Т)

Селективный вызов по интерфейсу УАТС IWV или MFV

Метод модуляции ИКМ

Скорость передачи, кбит/с 64

Телефонный стык

Вход, Ом 600

Выход, Ом150 /200

Канал служебной связи MS

Применение служебная телефонная связь секции мультиплексирования (SLT - SLT)

Технические характеристики такие же как для служебного канала RS.

Дополнительные каналы (AUX)

Дополнительный канал AUX1

Тип интерфейса согласно Рек. G.703 МСЭ-Т

Интерфейс синхронизации сонаправленный¹¹⁾При несовпадении системной синхронизации и передаваемых данных по сонаправленному интерфейсу G.703 возможно появление проскальзываний⁾

Скорость передачи, кбит/с 64

Смотри данные интерфейса G.703 МСЭ-Т.

Дополнительный канал AUX2

Тип интерфейсааналогичный V.11 МСЭ-Т

Интерфейс синхронизации

Передача противонаправленный

Прием сонаправленный

Скорость передачи, кбит/с 64

Смотри данные интерфейса V.11 МСЭ-Т.

Дополнительный канал AUX3

Тип интерфейса аналогичный V.11 МСЭ-Т

Интерфейс синхронизации

Передача противонаправленный

Прием сонаправленный

Скорость передачи, кбит/с 576

Смотри данные интерфейса V.11 МСЭ-Т.

Дополнительный канал AUX4

Тип интерфейсаG.703 МСЭ-Т

Интерфейссонаправленный¹⁾ для данных и синхронизации

Скорость передачи, кбит/с 64

Смотри данные интерфейса G.703 МСЭ-Т.

Дополнительный канал AUX5

Тип интерфейса аналогичный V.11 МСЭ-Т

Интерфейс синхронизации

Передача противонаправленный

Прием сонаправленный

Скорость передачи, кбит/с 64

Смотри данные интерфейса V.11 МСЭ-Т.

Интерфейс данных аналогичный V.11 МСЭ-Т

Скорость передачи, кбит/с 64 или 576

Формат данных NRZ

Стык симметричный

Интерфейс передачи

Напряжение сигнала на выходе линии

согласно Рек. МСЭ-Т V.11 относительно

провода b на нагрузке R_L = 150 Ом, В 2 Ua-b 5

Подключаемая линия

(симметричная, экранированная), Ом 150

Интерфейс приема

Напряжение сигнала на выходе линии согласно Рек. МСЭ-Т V.11

Линейное напряжение

относительно провода b, В 0.3 Ua-b 6

Ua или Ub относительно земли, В 10

Входное сопротивление, Ом 150 10 %

Минимальное входное напряжение, В 0.3

Интерфейс данных G.703 МСЭ-Т

Скорость передачи, кбит/с 64

Скорость модуляции, кбод 256

Стык симметричный

Интерфейс передачи

Нагрузка, Ом (активная) 120

Форма импульса трехуровневый, прямоугольный

Интерфейс приема

Входное сопротивление, Ом (активная) 120

Допустимое затухание линии, дБ 3

4.12.4.6 Интерфейс сигнализации типа 7R

Выходы тревог

ZA(A) нормально замкнутые контакты

ZA(B) нормально разомкнутые контакты

Нарушения и отказы (замкнутый контакт)

Минимальный ток, мА1

Постоянный ток, мА 60

Остаточное напряжение

(на контакте при максимальном токе), В 2

Нормальная работа

(незамкнутый контакт)

Постоянное напряжение, В 30

Остаточный ток, мкА 20

Допустимое напряжение шума U0-P, В 2

Типы допустимой нагрузкиактивное сопротивление, обмотка реле с шунтирующим диодом, светодиоды

Контакты реле для оборудования

световой сигнализации a, b, el

Нагрузочные параметры

контактов реле 60 В, 100 мА, тип нагрузки: активное сопротивление или реле

Напряжение сигнализации (+S/-S), 12/-60

(от рабочей станции)

4.12.4.7 Интерфейс F(OT)

Применение подключение рабочего терминала

Тип интерфейса V.24 (RS-232-C)

Скорость передачи, кбит/с 9.6

4.12.4.8 Интерфейс Qx

Использование интерфейса Qx требует установки платы MCF-Qx

Применение подключение к системе управления сетью (TMN)

Тип интерфейса Протокол CLNS1 согласно Рек. Q.811 и Q.812 МСЭ-Т (протокол В3 согласно Рек. G.773 МСЭ-Т)

4.12.4.9 Интерфейс QD2

Использование интерфейса QD2 требует установки платы MCF-QD2

Применение подключение к специальной пользовательской системе управления сетью (TMN)

Тип интерфейса

Протоколы уровней 1 и 2

модели ВОС (OSI)согласно Рек. G.773 МСЭ-Т (протокол A1)

4.12.4.10 Интерфейс внешних тревог

Статические условия

для входов и выходов аналогично сигнализации E&M

Входы

Потенциал отрицательный относительно земли

Максимальное входное напряжение, В 75

Величина тока,

текущего на землю, мА 1 … 5

Минимальное сопротивление

разомкнутого контакта, кОм 100

Таблица 4.2 - Точность синхронизации

Уровень качества	Стабильность частоты (в соответствии с требованиями МСЭ-Т)	Источник сигнала
Q1	1 x 10-11	PRC (первичный эталонный источник синхросигнала согласно Рек. G.811 МСЭ-Т)
Q2	1 x 10-9 в течение дня	Транзитный SRC (вторичный эталонный источник синхронизации согласно Рек. G.812 МСЭ-Т)
Q3	2 х 10-8 в течение дня	Местный SRC (Вторичный эталонный источник синхросигнала согласно Рек. G.812 МСЭ-Т)
Q4	4.6 х 10-6	SETS (Источник синхросигнала согласно Рек. G.81s МСЭ-Т) ведомый или работающий в свободном режиме
Q5	-	Неопределенное качество

5. Расчет и выбор среды передачи

5.1 Расчет параметров волоконного световода

Распространение мод в волоконном световоде зависит от формы профиля распределения показателя преломления.

Для практического применения важными являются профили распределения показателя преломления описываемые по степенному закону [8]. Под ними понимаются профили показателя преломления, у которых кривая изменяется по радиусу, описывается как степенная формула радиуса:

(5.1)

где n²(r) = n₂² постоянная для r ab оболочки;

n₁ - показатель преломления вдоль оси оптического волокна;

- нормированная разность показателей преломления;

r - расстояние от оси оптического волокна;

а - радиус сердцевины;

g - показатель степени профиля;

n₂ - показатель преломления оболочки;

для ступенчатого профиля g

При ступенчатом профиле показатель преломления n(r) = n₁ в стекле сердцевины остается постоянным. Для всех других профилей показатель преломления n(r) в стекле сердцевины постепенно увеличивается от n₂ для стекла оболочки до n₁ у оси ВС. Поэтому такие профили называются градиентными профилями распределения показателя преломления. Это название особенно хорошо закрепилось за параболическим профилем, имеющим g =2. Так как оптические волокна с таким профилем имеют очень хорошие технические характеристики передачи света. Другой важной величиной для описания ВС является структурный параметр или нормированная частота V. Она зависит от радиуса r сердцевины, числовой апертуры NA стекла сердцевины и длины волны или волнового числа R света. Нормированная частота является безразмерной величиной:

(5.2)

Число N мод, распространяемых в сердцевине стекла, зависит от этого параметра и для любого профиля показателя преломления, описываемого по степенному закону, при показателе степени профиля g приблизительно равна:

.(5.3)

Для того чтобы свет направлялся в стенке сердцевины ВС со ступенчатым профилем показателя преломления благодаря полному внутреннему отражению необходимо иметь показатель преломления n₁ стена сердцевины немного больше показателя преломления n₂ стекла оболочки на границе раздела двух стеклянных сред. Здесь n₁ одинаков по всему поперечному сечению сердцевины [9]. При прохождении мод вдоль оси ВС моды низшего порядка с малым углом по отношению к оси световода за счет обмена энергией преобразуются в моды высшего порядка с более крутым углом по отношению к оси световода и наоборот. В следствие этого различие скоростей мод выравнивается, а величина уширения t введенного светового импульса становится пропорциональной не длине световода, т.е. t L, а скорее, корню квадратному из длины t = . Эта модовая дисперсия может быть полностью исключена если структурные параметры ступенчатого световода подобрать таки м образом, что в нем будет распространяться только одна мода, а именно - фундаментальная (основная) мода LP₀₁. Однако основная мода также уширяется во времени по мере прохождения ее по такому светводу. Это явление называется хроматической дисперсией и в диапазоне длин волн от 1200 до 1600нм она относительно мала [9].

5.2 Расчет параметров волокна и выбор типа оптического кабеля

Основным элементом волоконно-оптического кабеля является волоконно-оптический световод, по которому распространяется излучение. Световод состоит из двух основных частей: сердечника и оболочки. Как сердечник, так и оболочка изготавливаются из светопроводящих материалов. Чаще всего для этих целей используется плавленый кварц. Сердечник имеет показатель преломления материала n1 и диаметр d, а оболочка n2 и b соответственно. Для того, чтобы излучение могло распространяться по волокну, необходимо выполнение условия n1 > n2 [9]. Этим условием обуславливается полное внутренне отражение (ПВО), возникающее при падении электромагнитной волны из более плотной среды (с большим показателем преломления) на границу раздела с менее плотной средой. Показатель преломления материала оболочки n2 - постоянен, а величина показателя преломления n1 в общем случае есть функция поперечной координаты. Эта функция называется профилем показателя преломления (ППП).

Для того, чтобы в волоконном световоде существовал одномодовый режим, необходимо, чтобы нормированная частота V была меньше или равна 2,405:

(5.4)

где d - диаметр сердечника световода;

- длина волны излучения;

NA - числовая апертура волоконного световода.

Числовая апертура NA является важнейшей характеристикой световода. Физический смысл числовой апертуры состоит в том, что она показывает конус лучей, ось которого лежит на оси световода. Все лучи, падающие на торец световода, лежащие в этом конусе, будут направляться световодом. Числовую апертуру волоконного световода можно найти следующим образом:

,(5.5)

где n₀ - показатель преломления среды внешней по отношению к световоду;

u - апертурный угол световода;

n - относительная разность показателей преломления сердцевины и оболочки.

(5.6)

Для выбранного одномодового световода, согласно рекомендациям ITU-T, величина n = 0,0025 для длины волны 1,55 мкм.

показателем преломления сердцевины n₁ = 1,468.

Определим значение показателя преломления оболочки n₂:

(5.7)

Определим числовую апертуру световода:

NА= (1,466²-1,462²)^1/2 = 0,10

По рекомендациям ITU-T, диаметр сердечника одномодового волоконного световода лежит в пределах от 8 до 10 мкм, а диаметр оболочки равен 125 мкм.

Определим значение нормированной частоты по формуле, при = 1,55 мкм:

Таким образом, в волоконном-оптическом световоде с параметрами: n₁ = 1,468, n = 0,0025, NА = 0,10555, а = 8,4 мкм, в = 125 мкм и рабочей длине волны = 1,55 мкм будет существовать одномодовый режим.

5.3 Лучевой анализ распространения излучения в волокне

Лучи, распространяющиеся вдоль оси волокна, называются меридиональными. Критический режим их распространения соответствует условию:

(5.8)

Полное внутреннее отражение (ПВО) на границе раздела «сердцевина - оболочка» происходит при углах:

_с /2(5.9)

При этом луч, удовлетворяющий условию (5.9), распространяется вдоль сердцевины по зигзагообразной траектории. Поскольку явление ПВО не сопровождается потерями, то становиться очевидно, что набор лучей, удовлетворяющих условию (5.9), может обеспечить передачу светового сигнала на большие расстояния. Отметим, что в волокне имеется бесчисленное множество меридиональных сечений, в каждом из которых возможно распространение множества меридиональных лучей, удовлетворяющих условию (5.9) и, следовательно, имеющих направляющие углы ₁ (т.е. углы между волновым вектором и осью волокна) в пределах:

0 ₁ /2-_с(5.10)

Т.о., если на торец волокна, окруженного прозрачной средой с показателем преломления n₀, падают в какой-либо из меридиональных плоскостей лучи под углами ₀ к оси, то условию их волнового распространения в волокне соответствует следующее ограничение на угол падения ₀:

₀ arcsin(n₁²-n₂²/n₀)^1/2(5.11)

Выражение (5.12) нетрудно получить из закона Снеллиуса для преломления на границе входного торца:

sin_0c/sin_1c = n₁/n₀ n₀ = n₁sin₁/ sin₀(5.12)

а также условия и соотношения _1c+_с = /2:

sin_1c = 90-85,6 = 4,44⁰

_1c = 0,077

n₀ = 1,468*0,077 / 0,10 = 1,129

₀ arcsin(1,466²-1,462² / 1,129)^1/2 = 14,8⁰

Если, как чаще всего бывает, свет падает на входной торец из воздушной среды (для этого достаточно даже минимального зазора между стыкуемыми волокнами или источником света и волокном), то n₀ = 1 и :

sin_0c = (n₁² - n₂²)^1/2 = N_а = 0,10555 (5.13)

_0c = 5,7⁰

Выражение (5.5) определяет ранее известную уже величину - числовую апертуру волокна.

Явление зависимости групповой скорости распространения излучения от параметров излучения называется дисперсией, т.е. явление уширения импульса при распространении по световоду. Любой ВО световод имеет дисперсию. Существует три вида дисперсии волоконного световода: межмодовая, материальная и волноводная. Модовая дисперсия возникает при распространении в световоде нескольких мод. В одномодовых световодах модовая дисперсия отсутствует. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления материала сердечника от длины волны [9]. Волновая дисперсия объясняется зависимостью постоянной распространения от длины волны, т.к. источник излучения излучает не строго одну длину волны л, а некоторый спектр волн, который характеризуется значением спектральной ширины источника Дл.

5.4 Выбор оптического волокна со смещенной ненулевой дисперсией TrueWave® RS

Оптическое волокно TrueWave® RS [10] -- волокно с ненулевой дисперсией и уменьшенным наклоном дисперсионной характеристики. Предназначено для для кабелей оптических систем связи, с волновым уплотнением DWDM и с оптическим усилением, работающих в третьем (1525...1565 нм) и четвёртом (1565...1620 нм) окнах прозрачности.

Ненулевая дисперсия волокна TrueWave® RS обеспечивает подавление нелинейного эффекта четырехволнового смешения благодаря тому, что при его использовании появляется возможность управлять величиной хроматической дисперсии в области рабочих длин волн, соответствующих третьему и четвёртому окнам прозрачности. Величина хроматической дисперсии волокна TrueWave® RS достаточно мала, чтобы передавать сигналы на большие расстояния одновременно на нескольких длинах волн со скоростью 10-40 Гбит/с без компенсации дисперсии (с минимальными затратами на компенсацию дисперсии). Осуществлена передача сигналов 40 Гбит/с по 40 каналам одновременно с суммарной емкостью 1600 Гбит/с по волокну TrueWave® RS.

Волокно TrueWave® RS предназначено применение в оптических кабелях типа G.655 для городских, зоновых и магистральных сетей передачи.

Волокно может использоваться в кабелях модульного типа, кабелях с центральным модулем, кабелях с профильным сердечником, ленточного типа, с пучковым сердечником. Волокно может использоваться в кабелях, предназначенных для подземной прокладки, подвесных кабелях, в кабелях для прокладки в специальных трубах, внутриобъектовых кабелях, оптических соединительных шнурах. Может использоваться в кабелях с повышенными требованиями к минимальной рабочей температуре окружающей среды, в том числе для полностью диэлектрических подвесных самонесущих кабелей.

С использованием TrueWave® RS могут также изготовляться кабели составной конструкции, т.е. с частичным применением одномодовых волокон другого типа.

Затухание

Максимальный коэффициент затухания в дБ/км может быть задан в пределах от 0,22 … 0,25 дБ/км, причем это значение выдерживается в диапазоне от 1550 до 1600 нм.

Затухание в зависимости от длины волны

Максимальное затухание в области длин волн 1525...1620 нм не может превышать затухание на длине волны 1550 нм более чем на 0,05 дБ/км.

Диаметр сердцевины, мк 8,4

n1 1.468

n21.4642

Нулевая дисперсия данного волокна находится на длине волны равной 1523 нм.

5.5 Тип кабеля

Кабель магистральной связи (марка ОМЗКГм) производится по заказу с необходимым числом волокон.

Кабель типа ОМЗКГм содержит 24 одномодовых волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Так как кабель предназначен для непосредственной прокладки в грунт, он имеет защитный броневой покров из стальных проволок диаметром 1,2 мм. Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам, расположенным в броневом покрове кабеля. Снаружи кабель имеет полиэтиленовую оболочку.

Изготавливаются также оптические кабели магистральной связи, в которых цепи дистанционного питания отделены от броневых проволок алюминиевым экраном и расположены внутри кабеля.

Таблица 5.1 - Основные характеристики кабеля ОМЗКГм

Параметр	МС
Размеры волокна, мкм:
сердечник	8,4
оболочка	125
покрытие	500
Температурный диапазон, С	-40до +50
Число волокон	? 72
Длина волны, мкм	1,55
Коэффициент затухания, дБ/км	0,22…0,25
Полоса пропускания, Мгцкм	500-800
Тип волокна	Одномодовое Lucent Technologies G.652 Matched Cladding или по заказу G.655 TrueWave® RS ; Allwave™
Строительная длина, м	6400
Регенерационный участок, км	98
Диаметр кабеля, мм	17
Масса, кг/км	370
Допустимое растягивающее усилие, Н	7000
Стойкость к раздавливанию, кН/см	? 1
электрическое сопротивление изоляции, МОм*м	км ? 2000
Радиус изгиба, мм	250

Рисунок 5.2 - Разрез оптического кабеля магистральной связи

5.6 Потери в оптическом кабеле

Оценим потери, которые возникают при стыковке одинаковых одномодовых световодов из-за поперечного смещения торца одного световода относительно торца другого, а также перекоса световодов 11.

Потери, вызванные поперечным смещением световодов на величину х (х = 0,5 мкм):

(5.14)

x₁, x₂ - безразмерные числа.

(5.15)

(5.16)

n_э - эффективный показатель замедления фазовой скорости моды:

(5.17)

V_ф - фазовая скорость:

(5.18)

с - скорость света (с = 3*10⁵ км/с);

n - средний показатель преломления:

(5.19)

J₀, J₁ - цилиндрические функции первого и второго порядков.

J₀(1,2705) = 0,56;

J₁(1,2697) = 0,4.

дБ

Потери, вызванные перекосом продольных осей на угол ( = 0,3⁰):

W₀ - радиус моды НЕ₁₁ световода:

м

дБ

Типичное среднее значение дополнительных потерь в одномодовом волокне при хорошем качестве сварки менее 0,1 дБ.

5.7 Характеристики приёмопередатчика

Скорость передачи, Мбит/с 622,08

Рабочий диапазон волн, нм 1530 … 1560

Передающий блок

Тип источника лазер QML 5S791

Средняя выходная мощность, дБ-2

Максимальный коэффициент модуляции, дБ 10

Спектральная ширина на -20 дБ, нм 0,1

Пороговый ток, мА 8 … 45

Модулирующий ток, мА10 … 50

Частота модуляции, ГГц 0,8

Напряжение питания, В 1,5

Приёмный блок

Минимальная чувствительность, дБ -29,5

Шумовая полоса, МГц 475

Темновой ток, А 10^-8

Полоса частот, ГГц 3,5

Коэффициент лавинного умножения 10

5.8 Расчет максимальной длины участка регенерации с учетом затухания

Определим максимально возможную длину участка регенерации по затуханию. Тогда длина участка регенерации будет определяться энергетическим запасом системы передачи и километрическим затуханием кабеля:

(5.20)

где Э - энергетический запас системы

L_рс - потери мощности сигнала на разъёмном соединении, на входе и выходе ОВ (0,5дБ);

n_рс - количество разъёмных соединений, (12), по одному на входе и на выходе;

L_зап - запас по затуханию ОВ на РУ (3…5 дБ);

L_к - километрическое затухание ОВ (0,22 дБ);

L_св - затухания ОВ на участке световод-световод (0,4 дБ).

Энергетический запас системы передачи определяется максимально возможными уровнями сигнала на передающем и приемном конце:

(5.21)

дБ

тогда:

км

Таким образом длина регенерационного участка с учетом километрического затухания составляет 78 км.

В результате проведенных расчетов для одномодового волокна остановим свой выбор на типе кабеля производства Применение
Прокладка в кабельной канализации, трубах, блоках, колллекторах ручным и механизированным способом. Кабель сертифицирован Госкомсвязи России.

5.9 Хроматическая дисперсия волокна

Если выбрать разность показателей преломления сердцевины и оболочки и радиус сердцевины таким образом, что V<2,405, то в волокне возможно распространение только одной моды. Какие трудности и выгоды сопряжены с применением одномодового волокна? Остановимся вначале на преимуществах. Прежде всего, ожидается резкое возрастание широкополосности волоконного тракта передачи из-за отсутствия межмодовой дисперсии, определяемой в моногомодовом волокне разностью скоростей мод. Но полоса возрастает не безгранично. Дело в том, что большинство реально применяемых в ВОПС источников света - полупроводниковых лазеров и особенно светоизлучающих диодов имеет достаточно широкий спектр излучаемых оптических частот. Даже когда используется источник с повышенной когерентностью, например РОС-лазер [8] уширение спектра происходит за счет модулирующего сигнала тем сильнее, чем больший объем информации стремятся передать.

В свою очередь, конечная ширина источника влечет за собой появление дисперсионных эффектов. В общем случае время прохождения излучением данной моды отрезка волокна можно связать с аналогичным временем, которое потребовалось в случае бесконечно узкого спектра источника излучения, сосредоточенного на длине волны . Ограничиваясь первыми членами ряда Тейлора в окрестностях , имеем

(5.22)

Первый член характеризует временное запаздывание, связанное с конечностью скорости света. Второй член можно преобразовать, используя формулу (4.29):

(5.23)

где n_гр - групповой показатель преломления в волокне. Как уже известно, в дали от отсечки (V>>0) n_гр›n₁, т. е. стремится к групповому показателю материала сердцевины, а вблизи от VV_l n_гр›n₂ для мод с l=0,1. Для промежуточного случая, который как раз и интересует нас (в одномодовых волокнах обычно 1<V<2,4), перепишем (5.24) в виде

(5.24)

где k₀ - волновое число в свободном пространстве. Уширение спектра источника оптических сигналов приводит к изменению длительности импульса :

(5.25)

(5.26)

Итак, внутримодовая (хроматическая) дисперсия зависит от второй производной , входящей в дисперсионный коэффициент , выражаемый в пс/км • нм.

Фазовый параметр В для случая (слабонаправляющее волокно) можно связать с постоянной распространения следующим образом:

(5.27)

Следовательно, постоянная распространения в имеет два компонента. Один чисто материальный (k₀n₂), другой же зависит от свойств материала, так и от фазового параметра B, который, в свою очередь, зависит для каждой моды от параметра V волокна. Если теперь временно считать материальную дисперсию несущественной, т.е.dn₂/dk₀ , то можно получить из (5.27):

,(5.28)

Следовательно,

(5.29)

и дисперсионный коэффициент S_щ, который в данном случае определяет волноводную дисперсию:

(5.30)

т.е. определяется прежде всего выражением V²[d²(VB)/dV²]. Ход этой функции для одномодового волокна показан на рисунке 5.3 вместе с графиками других важных параметров волокна в диапазоне 0.6? V ? 2.4. В диапазоне 1,3<V<2,6 кривая V²[d²(VB)/dV² хорошо аппроксимируется формулой, вполне пригодной для инженерных расчетов [8]:

.(5.31)

Если теперь временно пренебречь волноводной дисперсией, то дисперсионные свойства волокна уже определяются только свойствами материала.

Спектральную зависимость показателя преломления стекол в диапазоне 0,6...2мкм можно описать трехчленной дисперсионной формулой Селмейера [11]:

,(5.32)

где коэффициенты и A_i, l_i - значения для стекол различных составов находят подгоночным методом, что бы данная функция соответствовала графику полученному экспериментальным способом, это необходимо для получения универсальной формулы рассчитывая дисперсию на других длинах волн., определяются экспериментально. Для изготовления световодов, используемых в области длин волн 0,8…1,8 мкм, применяются кварцевые стекла с добавками окиси германия, фосфора, повышающими показатель преломления кварца, и добавками окиси бора, фтора, понижающими показатель преломления стекла.

Из (5.32) можно получить выражение для группового показателя преломления стекла:

(5.33)

.(5.34)

Получаем:

.(5.35)

Рисунок 5.4 - Компенсация дисперсии

Из графика видно, что длина нулевой хроматической дисперсии находится в районе 1523 нм, следовательно можно для формулы (5.35) найти коэффициенты A_i, l_i, из справочных данных выбираем диапазон изменения этих величин, при помощи программы приведенной в приложении.

Подставляем численные значения найденные выше изложенным способом:

3,49585585 пс/нм*км

Знак и величина материальной дисперсии зависят от типа материала, используемого для создания волоконного световода.

5.10 Расчет длины участка регенерации с учетом дисперсии

Зная удельное значение хроматической дисперсии (S_?) можно определить величину дисперсионных искажений световода:

В аппаратуре передача используется интерфейс АТМ 622 Мбит/с, подразумевающий кодировку 8В/10В, что соответствует частотной модуляции, при коэффициенте модуляции10/8=1,25 [12]:

МГц

(5.36)

где ?л - ширина импульса лазера, 0,1 нм

пс/км

отсюда зная величину дисперсии можно определить значение полосы пропускания.

(5.37)

Получив значение дисперсионных искажений определяем полосу пропускания

МГц* км

км

Т.е. длинна участка, определяемая хроматической дисперсией на много больше длинны регенерационного участка, определяемого затуханием волокна, т.е. L › L_ру, следовательно при данной длине регенерационного участка L_ру =78 км, вносимые искажения хроматической дисперсией будут незначительно сказываться на сигнале.

5.11 Расчет помехозащищенности некогерентных ВОСП

Для скорости приёма 622,08 Мбит/с в данной аппаратуре используем лавинный фотодиод марки QDAX - 500 изготовлен из InGaAs/InGaAsP/InP со следующими техническими характеристиками:

диапазон длин волн ?л, нм 750 … 1700

полоса частот шума F_ш, МГц 475

чувствительность приёмного модуля Р_мин, дБ - 40

динамический диапазон (АРУ) L_АРУ, 28

темновой ток I_т, А 10^-8

коэффициент лавинного умножения М 10

эквивалентная ёмкость (перехода) С_пер, пФ 0,5

полоса частот ?F, ГГц 3,5

напряжение смещения U_см, В 50

монохроматическая токовая чувствительность S_i, А/Вт 10

Для качественного приема сигнала необходим определенный уровень соотношения Сигнал / Шум. Расчет производим для рабочей температуры Т = 300 К.

(5.38)

Сигнальная составляющая тока.

I = S_i * H_C, (5.39)

где Р_с = 10 ^{0,1 * Рмин} = 10^-2,95 = 0,0011.

Квантовая эффективность:

(5.40)

Где ћ - постоянная Планка,6,62 * 10^-34 Вт с/Гц;

q = 1,6 * 10^-19 Кл;

f = с/л_р = 3 * 10⁸ / 1,55 * 10^-6 =1,935 * 10^-14;

Эквивалентная емкость С и сопротивление нагрузки фотодиода R связаны следующим соотношением с полосой пропускания прибора:

(5.41)

Из формулы (5.41) находим R:

Ом

Известно несколько способов приема оптического сигнала; прямое фотодетектирование включает некогерентный энергетический прием;

Другим методом приема является метод фотосмещения (когерентный, гетеродинный и гомодинный).

Некогерентная ВОСП.

Отношение сигнал/шум:

5.12 Расчет порога чувствительности ПРОМ (приемного оптоэлектронного модуля) в ВОСП

Порог чувствительности для цифрового ПРОМа рассчитываем по формуле [8]:

(5.42)

где коэффициент

(5.43)

Q - аргумент функции ошибок; Для Р_ОШ =10^-7 , Q = 5,2;

После подстановки (для ЛФД);

Пороговая чувствительность ПРОМ позволяет принимать полезный сигнал без дополнительных усилителей , потому что минимальный уровень приема сигнала приемника составляет 1,5 мкВт.

5.13 Надежность волоконно-оптических систем передач

Надежность - одна из важнейших характеристик современных сетей связи. Особенно высокие требования по надежности предъявляются к кабельным магистралям с большой пропускной способностью.

Основной задачей системы технического обслуживания оптических кабельных магистралей является обеспечение качественной и бесперебойной работы трактов и каналов связи. Данная задача решается в условиях воздействия на ВОЛС различных дестабилизирующих факторов, приводящих к появлению неисправностей, ухудшающих качество передачи информации и отказам связи в части каналов, отдельных трактов или к полному прекращению связи по ВОЛС [9].

В связи с отсутствием экспериментальных данных о длительности эксплуатации ВОЛС можно воспользоваться средними значениями для обычных кабельных магистралей [8]. Данное предположение основано на идентичности основных причин возникновения отказов. Отказы возникают в результате внешних воздействий или из-за внутренних причин, статистика которых характеризуется следующими данными в процентах:

механические повреждения от земляных работ 61

ошибки строительства и эксплуатации9

грозы 17

сели, землетрясения, обвалы, вибрации грунта 7

прочие причины6

Отказы и неисправности ВОКС возникают в любой момент, образуя во времени случайный процесс-поток отказов.

Процесс устранения отказов на ВОЛС характеризуется временем восстановления t_В, которое в данном дипломном проекте принимается равным 0,5 ч. Время безотказной работы Т_Б.Р>>t_В и Т_Б.Р=7,7210⁴ ч

Тогда интенсивность потока отказов будет равна:

=1/Т_Б.Р=1/7,7210⁴=1310^-6ч^-1

И восстановление исправного состояния ВОЛС происходит в течение случайного времени t_В, распределенного по закону Пуассона с параметром, называемым производительностью подсистемы:

=1/t_В=1/0,5=2ч^-1 (5.44)

Определим интенсивность отказов для ВОЛС протяженностью

L=127 км:

= /L = 1310^-6/127 = 1,0210^-8 ч^-1/км

Одним из основных параметров оценки качества работы ВОКМ является плотность повреждений m, приходящихся на 100 км трассы в год:

m=1008760, (5.45)

где 8760- число часов в году;

100- длина трассы, при которой определяется значение m

m=1,0210^-81008760=0,11

5.14 Расчет показателей состояния оборудования

Оборудование СП представляет собой аппаратуру непрерывного применения, для которой характерно чередование времени использования по назначению, технического обслуживания или ремонта, времени восстановления, т.е в процессе эксплуатации оборудование СП пребывает в различных состояниях [9].

Коэффициент готовности:

К_Г= / (+) (5.46)

Отсюда получаем значение готовности:

К_Г=2/(2+1,2410^-8)= 0,9999999938

характеризует вероятность исправного состояния оборудования в установившемся режиме эксплуатации.

Коэффициент простоя:

К_П=1-К_Г=1- 0,9999999938 =1110^-9

Коэффициент технического использования:

К_ТИ=Т₀/(Т₀+Т_Б.Р+Т_В), (5.47)

где Т_о - среднее значение наработки на отказ, 10⁹ ч ;

Т_Б.Р-среднее время технического обслуживания, 7,7210⁴ ч;

Т_В-среднее время восстановления оборудования, 0,5ч [9].

К_ТИ = 10⁹/ (10⁹+7,72*10⁴+0,5) = 0,999922805

Обеспечение требуемых показателей надежности оборудования систем и линий передачи осуществляется следующими методами:

непрерывным повышением надежности элементов и узлов СП на этапах ее разработки, изготовление и эксплуатация;

совершенствованием технической эксплуатации систем и линий передачи при их использовании;

резервирование трактов и каналов для обеспечения передачи информации между любыми сетевыми узлами .

Программа на алгоритмическом языке Delphi: расчет показателей системы связи

Расчет параметров оптоволокна

unit VOSP;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

StdCtrls, Buttons;

type

TForm1 = class(TForm)

GroupBox1: TGroupBox;

Label1: TLabel;

Button1: TButton;

GroupBox2: TGroupBox;

Label2: TLabel;

Button2: TButton;

Label3: TLabel;

GroupBox3: TGroupBox;

Label4: TLabel;

Button3: TButton;

Label5: TLabel;

BitBtn1: TBitBtn;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

procedure Button3Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

uses Vosp1, Vosp2, Unit4;

{$R *.DFM}

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

form1.hide;

form2.show;

form2.Button1.Enabled:=true

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

begin

form1.Hide;

form3.show

end;

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

begin

form1.hide;

form4.show

end;

end.

Расчет длины регенерационного участка

unit Vosp1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

StdCtrls,math;

type

TForm2 = class(TForm)

GroupBox1: TGroupBox;

Label1: TLabel;

Edit1: TEdit;

Label2: TLabel;

Edit2: TEdit;

Label3: TLabel;

Edit3: TEdit;

Label4: TLabel;

Edit4: TEdit;

Button1: TButton;

GroupBox2: TGroupBox;

Label6: TLabel;

Edit6: TEdit;

Label7: TLabel;

Edit7: TEdit;

Label8: TLabel;

Edit8: TEdit;

Label9: TLabel;

Edit9: TEdit;

Label10: TLabel;

Label11: TLabel;

Edit5: TEdit;

Edit10: TEdit;

Edit11: TEdit;

Edit12: TEdit;

Edit13: TEdit;

Edit14: TEdit;

Label5: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Button2: TButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form2: TForm2;

implementation

uses VOSP;

{$R *.DFM}

procedure TForm2.Button1Click(Sender: TObject);

var

na,v,acc,sm,ob,p,delta,k,ma,me,h,h1: real;

ai,li:array [1 .. 3] of real;

i : integer;

begin

button1.Enabled:=false;

na := sqrt(strtofloat(edit1.text)*strtofloat(edit1.text)-strtofloat(edit2.text)*strtofloat(edit2.text));

na:=arcsin(na);

v:= (pi*strtofloat(edit3.text)*na)/strtofloat(edit4.text);

acc:=(pi*strtofloat(edit3.text)*na)/2.405;

ob:= 0.08+0.549*sqr(2.834-v);

delta:=(strtofloat(edit1.text)-strtofloat(edit2.text))/strtofloat(edit1.text);

p:= (strtofloat(edit2.text)*delta)/(strtofloat(edit4.text)*300000000);

h:=0;

ai[1]:=0.000000691116;

ai[2]:=0.000000399166;

ai[3]:=0.000000890423;

li[1]:=0.000000068227;

li[2]:=0.000000116460;

li[3]:=0.00000599662;

while (k > -2.15)or(k<-5.5) do

begin

for i:=1 to 3 do

begin

ma:=ma+((ai[i]+h1)*(li[i]+h))*(3*(strtofloat(edit4.text)*strtofloat(edit4.text))

+(li[i]+h)*(li[i]+h))/((strtofloat(edit4.text)*strtofloat(edit4.text)-(li[i]+h)*(li[i]+h)*(strtofloat(edit4.text)*strtofloat(edit4.text)-(li[i]+h)*(li[i]+h))*(strtofloat(edit4.text)*strtofloat(edit4.text)-(li[i]+h)*(li[i]+h))));

me:=me+((ai[i]+h1)*(li[i]+h))/((strtofloat(edit4.text)*strtofloat(edit4.text))-(li[i]+h)*(li[i]+h));

me:=me/strtofloat(edit1.text)

end;

k:=((ma-(me*me))/strtofloat(edit1.text))+(ob*p);

h:=h+0.0000001;

h1:=h1+0.00000001

end;

edit6.text:= floattostr(na);

edit7.text:= floattostr(v);

edit8.text:= floattostr(acc);

edit9.text:= floattostr(k);

edit5.text:= floattostr(ai[1]+h1-0.000000001);

edit10.text:= floattostr(ai[2]+h1-0.00000001);

edit13.text:= floattostr(ai[3]+h1-0.00000001);

edit11.text:= floattostr(li[1]+h-0.0000001);

edit12.text:= floattostr(li[2]+h-0.0000001);

edit14.text:= floattostr(li[3]+h-0.0000001);

end;

procedure TForm2.Button2Click(Sender: TObject);

begin

form1.show;

form1.Button2.Enabled:=true;

form2.close

end;

end.

Расчет помехозащищенности аппаратуры

unit Vosp2;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

StdCtrls;

type

TForm3 = class(TForm)

Label1: TLabel;

Edit1: TEdit;

Button1: TButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure FormActivate(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form3: TForm3;

implementation

uses VOSP;

const

ls=6.4;

ass=0.4;

ar=0.5;

nr=2;

az=5;

p1=2;

p2=-40;

var

e,lrm,ak:real;

{$R *.DFM}

procedure TForm3.Button1Click(Sender: TObject);

begin

form1.show;

form3.Close

end;

procedure TForm3.FormCreate(Sender: TObject);

begin

form3.Hide;

end;

procedure TForm3.FormActivate(Sender: TObject);

begin

lrm:=0;

ak:=strtofloat(inputbox('Расчет длины регенерационного участка','Введите килиметрическое затухание в дБ',''));

e:= p1-p2;

lrm:=(e-ar*nr-az)/(ak+ass/ls);

form3.Edit1.Text:=floattostr(lrm)

end;

end.

unit Vosp3;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

StdCtrls;

type

TForm4 = class(TForm)

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Edit1: TEdit;

Edit2: TEdit;

Edit3: TEdit;

Edit4: TEdit;

Edit5: TEdit;

Edit6: TEdit;

Button1: TButton;

GroupBox1: TGroupBox;

Button2: TButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

procedure FormDeactivate(Sender: TObject);

procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure Edit6Change(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form4: TForm4;

implementation

uses VOSP;

const

h=6.62e-34;

q=1.6e-19;

c=3e+8;

a=1.55e-6;

k=1.38e-23;

{$R *.DFM}

procedure TForm4.Button1Click(Sender: TObject);

var

i,f,kapa,r,sigshum,ppor,b:real;

begin

i:=strtofloat(edit1.text)*6.3e-5;

f:=c/a;

kapa:=strtofloat(edit1.text)*h*f/q;

r:=1/(2*pi*3.5e+9*strtofloat(edit2.text));

sigshum:=i*i/(2*q*strtofloat(edit4.text)*(i+strtofloat(edit3.text))

+(4*k*strtofloat(edit4.text)*300*strtofloat(edit5.text))/r);

b:=(q*strtofloat(edit3.text)+(2*k*300*strtofloat(edit5.text))/r)/(1e+3*(q*q)*5.8*3.5e+9);

ppor:=(2*q*3.5e+9*5.8*(1+sqrt(1+b)))/strtofloat(edit1.text);

end;

procedure TForm4.Button2Click(Sender: TObject);

begin

form4.Close;

form1.show

end;

procedure TForm4.FormDeactivate(Sender: TObject);

begin

form1.show

end;

procedure TForm4.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

begin

form1.show

end;

procedure TForm4.FormCreate(Sender: TObject);

begin

button1.Enabled:=false

end;

procedure TForm4.Edit6Change(Sender: TObject);

begin

if edit6.Text='' then

button1.Enabled:=false

else

button1.Enabled:=true

end;

end.

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ условий труда при прокладке кабеля

В процессе прокладки оптоволоконного кабеля используется кабелеукладчик на базе трактора любой модификации. Трактор оснащается дополнительными металлическим конструкциями необходимых для крепления катушки с оптическим кабелем. Масса катушки с кабелем максимальной длинны, которую можно намотать на катушку, составляет около 4000 кг [11], что отражается на устойчивости кабелеукладчика.

Одной из достаточно частых причин несчастных случаев при эксплуатации грузоподъемных, колесных гусеничных строительных машин является потеря ими устойчивости - опрокидывание. Опрокидывание машин обычно происходит вследствие ряда неблагоприятных эксплуатационных факторов: увеличение поднимаемого груза до недопустимого веса, подъем примерзших к земле конструкций, значительные динамические нагрузки при неправильной эксплуатации, большая ветровая нагрузка, сверхнормативный наклон местности, просадка грунта и др.

В качестве основного показателя устойчивости машин принят коэффициент запаса устойчивости, представляющий собой отношения момента удерживающих сил относительно ребра опрокидывания к моменту опрокидывающих сил [19]:

М_уд / М_опр К_у, (6.1)

где М_уд - момент удерживающих сил относительно ребра опрокидывания, М_опр - моменту опрокидывающих сил.

Этот показатель позволяет оценить устойчивость машины при проектировании, исследовать влияние на устойчивость различных эксплуатационных факторов и обосновать требования техники безопасности.

При обеспечении устойчивости различные виды строительных машин имеют особенности, поэтому требования к коэффициенту запаса устойчивости и порядок нахождения его могут существенно отличаться.

6.1.1 Расчет устойчивость колесных и гусеничных строительных машин

В соответствии с нормативами документом РД 50-233--81 для колесных и гусеничных машин определяют горизонтальную статическую устойчивость с номинальным грузом, устойчивость на наклонной площадке и динамическую устойчивость.

В качестве количественных показателей устойчивости приняты: момент устойчивости, угол устойчивости, максимальная статическая нагрузка на рабочее оборудование, момент и угол запаса устойчивости, а также угол крена.

Используемые машины в качестве кабелеукладчиков являются трактора с следующими техническими характеристиками [20]:

масса m_т, кг 9000

длина активного участка гусеницы l, м 3,1

ширина гусениц b_гус, м 0,35

ширина b, м2

высота h_т, м 2,7

центр массы на высоте h₀, м1

При продольном уклоне:

Момент устойчивости равен произведению силы тяжести кабелеукладчика, приложенной в центре массы, на плечо её относительно ребра опрокидывания:

М_уст = Q_п * l₀,(6.2)

где Q_п общий вес машины, Н.

Q_п = m * q,(6.3)

где q - ускорение свободного падения равно 10 м/с² .

Q_п = 14000 * 10 = 140000 Н;

М_уст = 140000 * 1,25 = 175000 Н.

Статическую устойчивость наклонно установленной машины характеризуют углом устойчивости, моментом и углом запаса устойчивости. За угол устойчивости принимают предельный наклон опорной площадки, на которой может стоять машина не опрокидываясь:

б_уст = arctg (h₀ / l₀ ),(6.4)

где h₀ - расстояние центра тяжести машины от опорной площадки, м.

б_уст = arctg (1,25/1) = 51⁰.

Момент запаса устойчивости находят по формуле :

М_зап = М_уст cos б - Q_п sin б ,(6.5)

где б - угол наклона опорной площадки, на которой установлена машина, рассматривается предельный угол уклона б = б_уст = 51⁰, при уменьшении б, запас устойчивости устойчивости увеличивается:

М_зап = 75000 * cos 51 - 140000 * sin 51 = 750 Н.

Угол крена возникает вследствие деформации опорной площадки (грунта) и упругих опор машины. Его определяют по формуле:

б _кр = Q_п * cos б / (С₁ * В) - М_зап * ( С₁ + С₂ ) / ( В² * С₁ * С₂ ), (6.6)

где В величина, соответствующая базе ходовой части машины при определении продольного крена и колес ходовой части поперечного крена, м; С₁ - жесткость опор машины или приведенная жесткость основания (грунта) и опор, находящихся со стороны ребра опрокидывания, Н/м; С₂ - жесткость опор машины или приведенная жесткость основания (грунта) и опор, внешних по отношению к оси опрокидывания, Н/м. Обычно принимают услови С₁ = С₂ = С.

Условную жесткость грунта в контакте с гусеничным движетелем находят по формуле:

С_гр = 2 * (b_гус * l_к * n_к ) / к ,(6.7)

где b_гус - ширина гусениц; l_к - длина активного участка гусеницы под каждым опорным катком; n_к - число опорных катков на сторону.

С_гр =2 * (0,35 * 0,5 * 5) / 0,4 * 10⁶ = 4,375 *10⁶ Н/м.

За длину активного участка гусеницы l_к принимают следующее количество шагов гусеничной цепи t_зв : при t_зв = 2 к = 0,1…0,51 * 10^-6 м³/Н:

б _кр = 140000 * cos 51 / 4,375 * 10⁶ * 3 - 2 * 750 / 4,375 * 10⁶ * 9 = 0,006625,

этим углом можно пренебреч при расчетах угла запаса.

Угол запаса устойчивости определяют разностью угла устойчивости, угла наклона опорной площадки и угла крена, рассмотрим случай для максимального угла наклона б = б_уст = 51⁰:

б _зап = arctg (( М_зап * cos б_уст )/( Q_п * h₀ * cos (б_уст - б ); (6.8)

б _зап = arctg (( 750 * cos 51) / (140000 * 1 * cos ( 51 - 51) = 0,1917⁰,

данный угол очень мал его можно не учитывать.

При поперечном наклоне:

l₀, м 1

h₀, м 1

М_уст = Q_п * l₀ = 140000 * 1 = 140000 Н*м;

б_уст = arctg (h₀ / l₀ ) = arctg (1/1) = 45⁰;

М_зап = М_уст cos б - Q_п sin б =140000 * cos 45 - 140000 * sin 45 = 0,

запас устойчивости отсутствует, поэтому кабелеукладчик запрещается ставить под уклоном в 45⁰ и больше.

Расчеты производились для случая с поднятым ножом.

б_уст

h₀ Q_п

B

б l₀

Рисунок 6.1 - Действие, приложенных, сил на кабелеукладчик.

6.1.2 Освещение при ведения строительных работ

Для уменьшения сроков укладки оптического кабеля в данном проекте работают три смены, что ведет к принятию мер для обеспечения благоприятных условий труда. Необходимо использовать освещение в темное время суток. Для этого необходимо чтоб осветительная установка передвигалась вместе с кабелеукладчиком, в таком случае осветительные прожекторы устанавливаются на самом тракторе. Необходимо рассчитать необходимую мощность каждого прожектора и количество прожекторов.

В соответствии с ГОСТ 12.1.064 - 85 общее равномерное рабочее освещение строительных площадок и участков должно быть не менее 30 лк [19].

Принимаем систему общего освещения лампами накаливания. Необходимый количество ламп рассчитывается по формуле (6.9) [21]:

Е_min = (F_л * N * з * г)/(К_з * S * z) =>

N = (Е_min * К_з * S * z)/( * F_л * з * г), (6.9)

Где - Е_min, лм/м² 30

- освещаемая площадь S, м² 9

- коэффициент неравномерности освещения z 0,9

- коэффициент затенения, примем равным г 0.8-0.9

- число ламп в помещении N

- коэффициент использования ?

Условно рабочей поверхностью считается горизонтальная плоскость Н_р = 2.7м.

Для создания необходимой равномерности освещения, отношение расстояния между лампами L к высоте их подвеса над рабочей поверхностью Н_р должно составлять 1,4 -1,8 при размещении светильников параллельным рядом:

л = L/Н_р = 1.4,(6.10)

Тогда расстояние между прожекторами:

L=лН_р =1.42.7 = 3,78 м.

Для нахождения ? рассчитаем индекс помещения I по формуле (6.11):

I=AB/(Н_р (A+B)(6.11)

Тогда I=33/(2.7 (3+3))=1.03

Кз = 1,5;

Из справочных данных находим ?=60%.

По формуле (7.9) рассчитаем необходимое количество светильников для обеспечения минимальной освещенности Е_мин , при использовании ламп накаливания со световым потоком каждой лампы F_л = 645 лм:

N = (301.590,9)/(6450.40.9) = 1,56.

Для освещения хорошо подходят лампы накаливания на 60 Вт со световым потоком в 645 лм.

6.2 Анализ условий труда при эксплуатации линии связи

Аппаратура, система передачи данных, устанавливается в существующих помещениях, в автозалах АТС, либо в кроссовых залах. Для организаций благоприятных условий труда обслуживающего персонала необходимо, чтоб освещенность рабочего места соответствовало нормам. Для этого рассчитаем искусственную и естественную освещенность помещения.

6.2.1 Расчет освещения в помещении

По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах (окна); верхнее, осуществляемое через световые проемы в покрытии и фонари; и комбинированное - сочетание верхнего и естественного бокового освещения.

Естественное освещение характеризуется коэффициентом естественного освещения КЕО [21]. КЕО - отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к значению наружной горизонтальной освещенности - создаваемой светом полностью открытого небосвода, измеряется в %.

При естественном боковом освещении нормируется минимальное значение, при верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО.

Нормированное значение КЕО приводятся для III пояса светового климата, для остальных поясов светового климата нормированные значения КЕО определяют по формуле:

e_н^IV = e_н^III * m * с(6.12)

где e_н^III - значение КЕО для III пояса;

m - коэффициент светового климата;

c - коэффициент солнечного климата.

Рассчитаем площадь боковых световых проемов кроссового помещения, необходимой для создания нормируемой освещенности на рабочих местах.

Исходные данные:

Кроссовое помещение имеет размеры: длина L = 10 м, ширина В = 6 м, высота Н = 3,5 м.

Высота рабочей поверхности над уровнем пола 0,8 м., окна начинаются с высоты 1 м., высота окон 2 м.

IV световой пояс.

Рядом с помещением находится на расстоянии 12 м Здание высотой 15 м, с трех других сторон затеняющих зданий нет.

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов.

При боковом освещении определяют площадь световых проемов (окон) S₀, обеспечивающую нормированные значения КЕО, по формуле:

( S₀ / S_п ) * 100 = (e_н^IV * з₀ / ф₀ * r₁ ) * k_зд * k_з. (6.13)

Из формулы определим площадь световых проемов:

S₀ = (e_н^IV * з₀ * S_п * k_зд * k_з ) / (ф₀ * r₁ * 100 ),(6.14)