🗊Презентация Системы связи и оповещения в РСЧС. Вводная лекция

Учебная дисциплина Системы связи и оповещения в РСЧС

ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ

Литература

Цель дисциплины - изучение теоретических и практических принципов организации связи и оповещения в РСЧС. Результат освоения дисциплины - получение представления о принципах построения систем связи и оповещения, их роли в звеньях управления РСЧС, особенностях обеспечения эффективного функционирования систем связи и оповещения в ходе ликвидации чрезвычайных ситуаций.

История развития систем связи и оповещения Виды оповещения: звуковые; световые; с использованием технических средств.

Семафорная морская азбука

Сигналы семафорной азбуки из одного флага А А — Произвожу испытания на скорость, прошу свернуть с пути! Б В — Везу боеприпасы и взрывчатые вещества. Не приближайтесь! ЦС -Да. ДО — Нет (с 1944 года также «Воздушная тревога») или «Держитесь в стороне от меня. Я управляюсь с трудом». ЕЕ — Я направляю свой курс вправо. Ф F — Я не управляюсь. Держите связь со мной. Г G — Мне нужен лоцман. X Н — У меня на борту лоцман. И I — Я направляю свой курс влево. Й J — Я собираюсь сделать сообщение по семафору. К К — Остановите немедленно своё судно! JIL — Остановитесь. Я должен передать вам важное сообщение. ММ — У меня на борту врач. О О — Человек за бортом! П Р — (в гавани) Все должны быть на борту! ЩО — Все члены экипажа здоровы. Прошу разрешения войти в гавань. PR — Моё судно не имеет хода. Вы можете осторожно пройти мимо меня. С S — Мои машины работают полным ходом назад. Т Т — Не пересекайте моего курса! У U — Вы идёте к опасности. Ж V — Мне нужна помощь. В W — Пришлите врача. ЬХ — Остановитесь и наблюдайте за моими сигналами! Ы У — Везу почту. 3Z — Хочу установить связь с береговой станцией!

Сигналы семафорной азбуки из нескольких флагов АБ АВ — Немедленно покиньте корабль! АП АР — Я на мели. AT AT — Я на мели, немедленно окажите помощь! ДА DA — Мой якорь чист, окажите помощь! ДН DN — Я иду к вам на помощь! ДС DS — Не могу вам помочь. ДЩ DQ — У меня пожар, нужна немедленная помощь! ФЙ FJ — К вам плывёт шлюпка. ФК FK — Мне нужна шлюпка. ФН FN — Я не могу прислать шлюпку. ЛИ LI — Я потерял способность управляться. ЛО LO — Мои машины не могут работать. НЩ NQ — У меня пожар. ОН ON — Немедленно остановитесь! ТК ТК — Срочно пришлите провизию! ЖВ VB — Сигнал не понят, хотя флаги разбираю! ЖХ VH — Поднимите свои позывные! ВБ WB — Измените скорость! ВС WS — Держите курс правее! BTWT — Держите курс левее! ЬЫ XY — Можете ли взять меня на буксир? ЬЙ XJ — Мне нужна вода. ЗИ ZI — Отчаливаю. АЗХ AZH — Покиньте своё судно как можно скорее! РВА RBA — До свидания!

Передача сообщений при помощи флажков

Телеграф Шаппа на крыше парижского Лувра

Телеграф Земмеринга Схема с изображением сигнального механизма на основе гидролиза воды

АЗБУКА МОРЗЕ

Азбуку Морзе можно передавать руками или флажками

Аппарат Морзе

Радиотелеграфный прибор Попова

Сообщение - это объект передачи (передаваемая информация). Сигнал - средство передачи сообщения (некий физический процесс соответствующий сообщению) Характеристики сообщений Достоверность сообщений - вероятность обнаружения ошибок при приёме, вероятность исправления ошибок, вероятность приёма ложных сообщений и т. д. Оперативность передачи сообщений. Сообщения должны передаваться в темпе управляемого процесса. Режим реального времени определяет допустимые задержки и запаздывания при передаче сообщений; Эффективность использования канала связи. Информация должна занимать минимальный объём канала связи, с тем, чтобы по данному каналу передавать максимум сообщений.

Упрощенная схема системы передачи сообщений: ИС - источник сообщений; ПС - приёмник сообщений

КАНАЛ СВЯЗИ Под каналом связи подразумевают совокупность технических и программных средств, предназначенных для передачи информации от одного источника сообщений другому.

Классификация каналов и линий связи Линии и каналы бывают: электрические (проводные, радио); неэлектрические (оптика, акустика, гидравлика, пневматика, механика). Каналы связи бывают односторонними (симплексными) и двухсторонними (дуплексными).

Основные виды каналов связи Собственные подземные или подвесные кабели электрической связи: Проводные воздушные линии связи; Телефонные (телеграфные) линии и каналы связи; Радиоканалы УКВ; ВЧ каналы по высоковольтным линиям электропередачи (35 кВ и выше) и каналы тональной частоты по силовым распределительным электрическим сетям 10 кВ и ниже; Оптико-волоконные линии и т. д.

РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ Разделение сигналов - это обеспечение независимой передачи и приема многих сигналов по одной линии связи, при которой, сигналы сохраняют свои свойства и не искажают друг друга.

МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ МОДУЛЯЦИЯ НЕПРЕРЫВНАЯ переносчиком сообщения является синусоидальный сигнал - «несущая». Синусоидальный сигнал характеризуется такими параметрами, как амплитуда, частота и фаза - Амплитудная модуляция (AM). - Частотная модуляция (ЧМ). - Фазовая модуляция (ФМ). МОДУЛЯЦИЯ ИМПУЛЬСНАЯ в импульсной модуляции переносчиком сообщения является серия импульсов, характеризующаяся рядом параметров: амплитудой, длительностью, положением во времени, числом импульсов и т. д.

ПРЕИМУЩЕСТВА МОДУЛЯЦИИ Возможность увеличения каналов на одной линии связи. Рост достоверности передаваемой информации при использовании помехоустойчивых методов модуляции. Повышение эффективности излучения сигнала при передаче по радиоканалу. Повышение эффективности каналов связи и удешевление передачи сообщений.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ Амплитудной модуляцией (AM) называют образование сигнала путём изменения амплитуды гармонического колебания («несущей») пропорционально мгновенным значениям напряжения или тока другого, более низкочастотного электрического сигнала, называемого сообщением.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ AM сигнал образуется перемножением двух колебаний: сообщения и «несущей». Демодуляция - выделение сообщения из сложного сигнала, называется детектированием.

ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ Частотной модуляцией (ЧM) называют образование сигнала путём изменения частоты гармонического колебания («несущей») пропорционально мгновенным значениям напряжения или тока другого, более низкочастотного электрического сигнала, называемого сообщением.

Сравнение амплитудной модуляции и частотной модуляции Техническая реализация AM проще, чем ЧМ; Полоса частот при AM значительно меньше, чем при ЧМ; Помехоустойчивость ЧМ значительно выше AM (т. к. помехи воздействуют в первую очередь на амплитуду сигнала).

ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ При фазовой модуляции (ФМ) передаваемое сообщение изменяет значение фазы φ несущей пропорционально мгновенным значениям тока или напряжения модулируемого сообщения: φ = Δ φ • sin(Ωt).

ИМПУЛЬСНЫЕ МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИИ Импульсная модуляция - изменение какого-либо параметра серии импульсов под действием сообщения. Амплитудно-импульсная модуляция Широтно -импульсная модуляция Фазоимпульсная модуляция Частотно-импульсная модуляция

Разделение сигналов в каналах связи При частотном разделении передача информации от нескольких источников сообщений по одной линии связи осуществляется одновременно на различных частотных диапазонах. Каждому каналу связи отводится определённый участок общей полосы частот (fв - fн). передаваемых по линии связи.

Разделение сигналов в каналах связи При временном разделении каналов связи сообщения дискретизируются и передаются только их мгновенные значения, один раз за период повторения. Мгновенные значения каждого сообщения передаются короткими импульсами, поэтому по одной линии связи можно передавать последовательно во времени несколько сообщений. Для каждого канала связи выделяется определённый промежуток времени, являющийся частью периода повторения, в течение которого высылаются импульсы, модулированные информацией, передаваемой по данному каналу. Модуляция импульсов осуществляется по амплитуде, длительности или по фазе.

Система с временным разделением каналов связи

Временно-кодовое разделение каналов связи Каждому сообщению от канала приписывается избирательный признак, называемый адресом. Передатчик опрашивает источники с переменным циклом, при наличии сообщения у какого-либо источника, передаётся адрес этого источника в виде кода и сообщение также в виде кода.

Способы разделения каналов 1. Синхронная передача сигналов При синхронной передачи каждому каналу выделяется своё время. Имеется временной таймер. 2. Асинхронная передача сигналов При асинхронной передачи на текущей временной позиции может быть любой канал, который требуется. 3. Спорадическая (случайная) передача сигналов. Спорадическая - передача при накоплении нужного объёма инфор­мации или в заранее заданные интервалы времени. Остальное время, переносчик выключен.

Линии связи. Классификация 1. Механические. 2. Гидравлические (десятки метров, не больше). 3. Пневматические (max Fсигн~ 10 Гц). 4. Акустические линии связи: частота сигнала в воздухе до 1 МГц: частота сигнала в воде до 10 МГц. 5. Электрические проводные: воздушные (до 200 кГц): кабельные на симметричном кабеле (до 1 МГц); коаксиальные кабели (до 15 МГц).

Линии связи. Классификация 6. Беспроводные. Радиолинии: радиосвязь ДВ. СВ, KB, УКВ (от 10 кГц до 1 ГГц): радиорелейные линии (от УКВ и выше от 30 МГц до 3 ГГц) в пределах прямой видимости; космические (до 15 ГГц). 7. Оптические линии связи: с открытым каналом (например, лазер) до 3·1014 Гц. с закрытым каналом до 8 · 1014Гц.

Древнейшими линиями связи являются акустические и оптические. В наше время наибольшее распространение получили электрические линии связи. Древнейшими линиями связи являются акустические и оптические. В наше время наибольшее распространение получили электрические линии связи. Проводные линии связи допускают передачу энергии при частоте токов до нескольких МГц и позволяют производить по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным в 1856 г., организовывали лишь телеграфную связь, и только через 100 лет в 1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи. В качестве проводных линий связи используются в основном телефонные линии и телевизионные кабели. Наиболее развитой является телефонная проводная связь. Но ей присуши серьезные недостатки: подверженность помехам, затухание сигналов при передаче их на значительные расстояния и низкая пропускная способность.

Оптическое волокно - самая совершенная среда для передачи больших потоков информации на большие расстояния Оптоволоконные линии отличают от традиционных проводных линий: очень высокая скорость передачи информации (на расстояние более 100 км без ретрансляторов): защищенность передаваемой информации от несанкционированного доступа; высокая устойчивость к электромагнитным помехам; стойкость к агрессивным средам: возможность передавать по одному волокну одновременно до 10 миллионов телефонных разговоров и одного миллиона видеосигналов; гибкость волокон; малые размеры и масса; искро-, взрыво- и пожаробезопасность: простота монтажа и укладки; низкая себестоимость: высокая долговечность оптических волокон - до 25 лет.

Передача информации в цифровом виде Информация передается в виде цифрового кода Код передается в виде набора двоичных символов (0 или 1) Набор двоичных символов может передаваться параллельно по пучку проводов или последовательно по одному каналу связи

Форматы кодов Без возврата к нулю

Форматы кодов Манчестерское кодирование

Форматы кодов Биполярный код

Кодирование сигнала – это его представление в определенной форме, удобной или пригодной для последующего использования сигнала Кодирование сигнала – это его представление в определенной форме, удобной или пригодной для последующего использования сигнала исходный алфавит – это отображаемый набор знаков кодовый алфавит, или алфавитом для кодирования – это набор знаков, который используется для отображения Кодовой комбинацией, или кодом называется совокупность символов кодового алфавита, применяемых для кодирования одного символа исходного алфавита.

Взаимосвязь символов исходного алфавита с их кодовыми комбинациями составляет таблицу соответствия (или таблицу кодов). Обратная процедура получения исходных символов по кодам символов называется декодированием.

Виды кодирования кодирование по образцу - используется всякий раз при вводе информации для ее внутреннего представления; криптографическое кодирование, или шифрование, – используется, когда нужно защитить информацию от несанкционированного доступа; эффективное, или оптимальное, кодирование – используется для устранения избыточности информации, т.е. снижения ее объема, например, в архиваторах; помехозащитное, или помехоустойчивое, кодирование – используется для обеспечения заданной достоверности в случае, когда на сигнал накладывается помеха, например, при передаче информации по каналам связи.

Прямые коды

код ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

код ASCII Таблица кодов содержит 16 столбцов и 16 строк; каждая строка и столбец пронумерованы в шестнадцатеричной системе счисления цифрами от 0 до F. Шестнадцатеричное представление ASCII-кода складывается из номера столбца и номера строки, в которых располагается символ. Так, например, ASCII-код символа 1 есть число 3116, что по правилам перевода означает 1100012. В двоичной системе код представляется восемью разрядами, т.е. двоичный ASCII-код символа 1 есть 001100012. Данная таблица делится на две части: столбцы с номерами от 0 до 7 составляют стандарт кода – неизменяемую часть; столбцы с номерами от 8 до F являются расширением кода и используются, в частности, для кодирования символов национальных алфавитов

Криптографические коды Криптографические коды используются для защиты сообщений от несанкционированного доступа, потому называются также шифрованными. В качестве символов кодирования могут использоваться как символы произвольного алфавита, так и двоичные коды.

Управление (Control) – процесс выработки и осуществления управляющих воздействий. Управление (Control) – процесс выработки и осуществления управляющих воздействий. Выработка управляющих воздействий включает сбор, передачу и обработку необходимой информации, принятие решений, обязательно включающее определение управляющих воздействий Осуществление управляющих воздействий включает передачу управляющих воздействий и при необходимости преобразование их в форму, непосредственно воспринимаемую объектом управления.