Система телемеханики магистрального трубопровода на основе связи стандарта GSM (стр. 4 )

Если использовать 3 опросчика, то максимальное количество КП, приходящихся на один опросчик, составит 4 штуки. Следовательно, время получения сигналов ТИ по формуле (1) будет равно:

.

По формуле (3) получаем время доставки одного сигнала ТС или ТУ:

TТС, ТУ = 4,1 с + 4,7 с = 8,8 с.

По результатам исследования была рассчитана частота возникновения ошибки. Для Data call она оказалась равна 0,3%, для SMS – 0,2%. Низкие значения средних частот ошибок, позволяют сделать вывод, что связь GSM является пригодной для использования в системах телемеханики.

В системе ТМ магистрального трубопровода КП может быть удален от ДП на значительное расстояние (до 100 км). Для услуг Data call и SMS не имеет большого значения, насколько далеко удалены друг от друга GSM терминалы, так как все SMS передаются через SMS центр, а соединения Data call коммутируются через центр коммутации. Задержка в канале для Data call обусловлена работой протокола коррекции ошибок, а не временем передачи данных. Для практического подтверждения был проведен недельный эксперимент, когда один GSM терминал (опросчик) находился в г. Томске, а другой (подчиненная станция) – г. Юрга (расстояние между городами – 85 км). Полученные результаты незначительно отличаются от результатов в одной соте. Поэтому полученные в одной соте значения характеристик Data call и SMS можно использовать для оценки показателей быстродействия распределенной системы телемеханики.

Исследования услуг Data call и SMS, проведенные в течение недели, показали стабильность характеристик быстродействия и надежности (см. рис. 10-11). Для проверки стабильности характеристик в течение месяца, были проведены такие же опыты в течение одних суток на каждой из трех последующих недель. Результаты показывают, что характеристики быстродействия и надежности услуг Data call и SMS обладают высокой стабильностью в течение всего месяца. Исследования в дни пиковых нагрузок (государственные праздники) показали незначительное увеличение временных интервалов и частот ошибок, что также говорит о стабильности характеристик. Сравнение результатов исследований, проведенных в марте и сентябре 2006 г. и марте-апреле 2007 г. показало, что услуги Data call и SMS не только имеют стабильные характеристики быстродействия и надежности, но также наблюдается положительная динамика (уменьшаются временные интервалы и средние частоты ошибок), что говорит о пригодности рассматриваемых услуг для использования в системах ТМ.

Стабильность полученных значений частот ошибок для Data call и SMS во всех проведенных экспериментах позволяет называть их вероятностями ошибок.

Затем было проведено сравнение услуг Data call и SMS для операторов МТС и Beeline. Для этого было выполнено исследование услуг оператора Beeline с 15:00 до 18:00 в четверг 5 апреля 2007 г. Полученные результаты сравнивались с результатами исследований для оператора МТС с 15:00 до 18:00 в пятницу 6 апреля 2007 г.

Выяснилось, что с использованием услуг Beeline работа по протоколу v.110 является невозможной. Поэтому время сеанса связи для МТС оказалось примерно на 10 с меньшим, чем для Beeline. Для МТС не произошло ошибок во время исследования услуг SMS и Data call. Для Beeline в течение эксперимента произошли 2 ошибки при передаче SMS и 9 ошибок для Data call. Следовательно, временные характеристики и надежность услуг Data call и SMS могут существенно зависеть от оператора GSM.

Далее проводится сравнение GSM с другими видами связи, используемыми в системах ТМ МТ. В каналах тональной частоты (КТЧ) и волоконно-оптических линиях связи отсутствует дозвон и установление соединения. Однако скорость передачи данных для КТЧ при промышленном использовании, как правило, не превышает 2400 бит/с. Связь стандарта GSM имеет большее быстродействие и надежность, чем используемая в ряде случаев в качестве резервного канала спутниковая связь Globalstar. Связь GSM гораздо дешевле всех видов связи, используемых в настоящее время в системах ТМ МТ.

Исходя из результатов сравнения и экспериментального исследования сделано заключение, что связь GSM для систем ТМ МТ целесообразно использовать в районах, где прокладка кабельных линий связи является невозможной или экономически неэффективной, а также в качестве резервного канала связи.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Диссертационная работа является законченным научным исследованием, в котором решена важная задача – создана система телемеханики на основе связи стандарта GSM. Основные результаты работы и выводы состоят в следующем:

1.  Проведен анализ существующих автоматизированных систем на основе связи стандарта GSM. Все исследованные системы, если их рассматривать как системы телемеханики, не являются комплексными системами телемеханики.

2.  Разработана методология для создания систем телемеханики на основе GSM.

3.  Создана система телемеханики магистрального трубопровода на основе GSM. Впервые:

- предложена технология передачи телемеханической информации по сети связи стандарта GSM, повышающая быстродействие системы за счет использования разных услуг оператора для разных видов телемеханической информации;

- разработан протокол передачи всех видов телемеханической информации по сети связи стандарта GSM;

- созданы алгоритмы для отправки и получения SMS во время сеанса связи Data call.

4.  Создано алгоритмическое и программное обеспечение поддержки связи GSM в системах телемеханики.

5.  Проведено комплексное исследование быстродействия и надежности системы телемеханики магистрального трубопровода на основе GSM и предложены способы их повышения:

- создано программное обеспечение для исследования характеристик услуг GSM, которое можно использовать для исследования услуг заданного оператора GSM в произвольной географической точке в различных практических приложениях;

- выполнено экспериментальное исследование быстродействия и надежности услуг оператора GSM, по результатам которого предложены способы повышения быстродействия и надежности системы.

6.  Характеристики быстродействия и надежности услуг Data call и SMS являются стабильными, что говорит о пригодности GSM для использования в системах телемеханики и достоверности предложенной технологии.

7.  GSM в системах телемеханики магистральных трубопроводов целесообразно использовать в районах, где прокладка кабельных линий связи является невозможной или экономически неэффективной, а также в качестве резервного канала связи.

8.  Результаты работы, в частности разработанное программно-алгоритмическое обеспечение, используются для создания систем телемеханики магистральных трубопроводов в НИИ Электронных систем, охранных систем удаленных объектов в «Информационные системы безопасности», а также внедрены в учебный процесс ТУСУР, что подтверждается актами о внедрении.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1.  Зыков, Д. Д. Система управления магистральным трубопроводом на основе GSM [текст] / , , // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика . – 2006. – С.77-79.

2.  Зыков, Д. Д. Система телемеханики магистрального трубопровода на основе сети связи стандарта GSM [текст] / , // Электронные средства и системы управления: Доклады Международной научно-практической конференции. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2005. В двух частях. Ч.1. – С.83-85.

3.  Зыков, Д. Д.. Надежность проектирования программного обеспечения [текст] / , , // Научная сессия ТУСУР – 2005: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов, Томск, 26-28 апреля 2005 г. – Томск: Издательство ТУСУРа, 2005. Ч.2. – С. 171-173.

4.  Зыков, Д. Д. Комплексная система телемеханики магистрального трубопровода на основе сети связи стандарта GSM [текст] / , // Современные проблемы радиоэлектроники: Сборник научных трудов. Вып. 1. – Ростов н/Д: РГПУ, 2006. – C.70-71.

5.  Зыков, Д. Д. Основные задачи, требующие решения для создания комплексной системы телемеханики на основе GSM [текст] / , // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. / ред.: , . – М.: «Радио и связь», 2006. – С.527-529.

6.  Зыков, Д. Д. Управление магистральным трубопроводом через сеть связи стандарта GSM [текст] / , // Интеллектуальные системы в управлении, конструировании и образовании: Сб. статей. Выпуск 5 / Под ред. . – Томск: Изд-во Института оптики атмосферы, 2006. – С.93-98.

7.  Зыков, Д. Д. Защищенная система управления магистральным трубопроводом [текст] / , // Научная сессия ТУСУР – 2006: Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 4-7 мая 2006 г. – Томск: Издательство «В-Спектр», 2006. Ч.3. – С.186-188.

8.  Зыков, Д. Д. Качество работы системы телемеханики магистрального трубопровода на основе сети связи стандарта GSM [текст] / , // Сложные системы управления и менеджмент качества CCSQM’2007: Сборник трудов Международной научной конференции / Под ред. проф. . – Старый Оскол: , 2007. – С.171-173.

9.  Зыков, Д. Д. Примеры использования GSM в автоматизации [текст] / , // Научная сессия ТУСУР – 2007: Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 3-7 мая 2007 г. – Томск: Издательство «В-Спектр», 2007. Ч.2. – С.100-102.

10. Зыков, Д. Д. Быстродействие системы телемеханики магистрального трубопровода на основе связи стандарта GSM [текст] / , // Научная сессия ТУСУР – 2007: Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 3-7 мая 2007 г. – Томск: Издательство «В-Спектр», 2007. Ч.2. – С.77-79.