CC BY
73
УДК 355.58, 351.862.1,351.862.211.7, 355.583
Жаулыбаев А.А.
АКТУАЛЬНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОПОВЕЩЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫ ОПОВЕЩЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН)
В статье рассматривается методика оценки эффективности функционирования систем оповещения населения, а также актуальность состояния проблемы функционирования систем оповещения населения.
Ключевые слова: эффективность функционирования, система оповещения населения, структурно сложные системы, методы, проектирование сет,ей связи.
Zhaulybayev А.А.
URGENCY AND STATUS OF PROBLEMS OF MEASURING ALERT SYSTEMS
EFFECTIVE FUNCTIONING (ON THE EXAMPLE ALERT SYSTEM OF THE
REPUBLIC OF KAZAKHSTAN)
This article discusses some of the techniques to measure the functioning of system,s alerting the public as well as the relevance of the measuring of the problems and the state of efficiency of the system,s of public notification.
Keywords: efficiency of the system, for public notification, structurally complex systems, methods, design of communication networks.
При возникновении чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера важнейшим условием, позволяющим эффективно противодействовать стихии, является своевременное оповещение и информирование государственных органов власти, населения и спасательных формирований в зоне бедствия.
Инструментом, способным обеспечить неотложные меры по уменьшению человеческих и материальных потерь, является наличие хорошо организованной централизованной государственной системы оповещения и ее применение при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций [1,2].
Современное состояние системы оповещения населения Республики Казахстан во многом характеризуется наличием морально и технически устаревшего оборудования, которое было введено в эксплуатацию в середине прошлого века.
Сети проводного радиовещания, на основе которых построена существующая система оповещения, потеряли свою функциональную неза-
менимость в силу того, что современные технологии связи ушли далеко вперед по сравнению с теми годами, когда формировались базовые требования к системам проводного вещания.
Сегодня существуют и широко внедряются такие технологии связи, которые обеспечивают передачу к абоненту огромного количества телевизионных и радиовещательных программ в цифровом формате. Очень динамично развиваются интернет-технологии и мобильные сети радиодоступа, где также обеспечиваются подобные услуги. В целом, на фоне этих технологий, системы проводного радиовещания теряют свою значимость при организационно-техническом построении СОН [1,2].
Следует отметить, что территориально-производственный принцип, на базе которого создавалась существующая система оповещения, не отвечает требованию 100% доведения сигналов (информации) оповещения до населения. Сегодня уже практически невозможно довести предупредительную и тревожную информацию до большинства населения, транслируя
ее по одному проводному каналу связи. В связи с этим стоит задача повышения эффективности функционирования систем оповещения, так как при возникновении чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и военного характера, важнейшим условием, позволяющим эффективно противодействовать ЧС и предотвратить массовую гибель населения, является своевременное оповещение государственных органов, населения и спасательных формирований в зоне бедствия [3].
Для повышения эффективности функционирования необходимо спроектировать принципиально новую систему оповещения или провести глубокую модернизацию имеющейся системы оповещения населения Республики Казахстан, для чего необходимо разработать методику оценки эффективности функционирования систем оповещения населения.
Проблеме оценки эффективности функционирования структурно сложных систем посвящены работы Ушакова И.А., Рябинина И.А., Носова М.В., Филина Б.П., Шубинского И.Б., Шарейко Л.А., Черкесова Г.Н., Шнепс-Шнеппе М.А., Мура Е., Шеннона К., Барлоу Р., Прошан Ф., Balan А.О., Rai S., Veeraraghavan М., Trivedi К., Anrig В., Beichelt F. и др.
Системы оповещения населения имеют сложную разветвленную структуру из элементов и подсистем, что предопределяет наличие определенной функциональной избыточности в структуре систем оповещения. Для таких систем отказ отдельных элементов не приведет к полной потере работоспособности системы, а лишь снизит эффективность ее функционирования.
Эффективность систем оповещения населения является интегральной характеристикой функционирования системы оповещения населения (СОН). Под эффективностью функционирования системы оповещения населения понимается способность системы оповещения населения находиться в постоянной готовности к практическому применению, показателем которой является вероятность нахождения СОН в работоспособном состоянии [3,4,5].
Методика оценки эффективности функционирования систем оповещения населения.
Современная парадигма решения проблемы оценки эффективности функционирования структурно сложных систем предусматривает оценку систем кратковременного и длительного действия. Система кратковременного (мгновенного) действия характеризуется тем, что эффективность ее функционирования полностью определяется состоянием в момент выполнения задачи. Также принято относить к системам оповещения кратковременного действия такие системы, время функционирования которых существенно меньше среднего времени безотказной работы, следовательно, можно пренебречь вероятностью отказа системы оповещения за время ее работы.
В качестве численного показателя эффективности функционирования СОН примем вероятность ее нахождения в работоспособном состоянии, выраженную формулой (7).
Применение этого показателя правомерно, поскольку СОН является системой кратковременного действия, для которой справедливо неравенство:
г < То, (1)
где:
т < 0.5сек - время передачи команды оповещения;
Т0 = 10000час - среднее время наработки на отказ.
При этом вероятность того, что система будет удовлетворительно выполнять функции в течение заданного периода времени и при экспоненциальной функции надежности будет равна
р(т) = е-г/т° и 1.0, (2)
что означает: отказ СОН за время г < 0.5 сек маловероятен.
Жаулыбаев А.А.
Рассмотрим методику оценки эффективности функционирования системы оповещения на примере ее топологии, рисунок 1.
работоспособном состоянии направлений оповещения
Р(1~п) ~ вероятность нахождения в работоспособном состоянии ребер графа, рисунок 1.
Если вероятности нахождения в работоспособном состоянии направлений оповещения между собой равны р(1и0,и1} = р(1и0,и2} = — = р(к0,щ}) т0 всевозможные состояния системы оповещения можно определить по распределению вида:
Рк,п = Спкрк Я
(4}
Рисунок 1 Пример топологии системы оповещения с применением последовательных,
параллельных и мостиковых соединений
Для этого зададим следующие ограничения:
1) типовые схемы организационно-технического построения систем оповещения предусматривают наличие структурной и функциональной избыточности, что приводит, в случае отказа некоторых элементов, не к полной потере работоспособности, а к частичному снижению эффективности функционирования;
2) система работоспособна, когда работоспособно хотя бы одно направление оповещения. Также условно примем, что работоспособность пунктов оповещения (ПО) и центра оповещения (ЦО) равна единице [6].
Для оценки эффективности функционирования направлений оповещения будем использовать методы анализа структурной надежности. Результаты такой оценки формально выразим следующим образом:
которое определено как биноминальное [6]. В этом распределении приняты следующие обозначения:
Рк,п """"" вероятность нахождения к направлений оповещения в работоспособном состоянии из их общего числа п,к = 0, щ
Спк - биноминальный коэффициент из п по к, т.е. количество всех состояний системы; к
рк - вероятность нахождения направления оповещения в работоспособном состоянии;
дп-к .......... вероятность нахождения направления оповещения в состоянии отказа.
Далее, чтобы рассчитать эффективность функционирования всей системы оповещения, представленной на рисунке 1, определим количество состояний, в которых может находится система.
Количество состояний определяется как сумма сочетаний из п по к по всем возможным состояниям:
Т,°пк = £ ш^hй = 2п, (5}
р(1^1} = Р(к} • Р(к} • р(к} • р(к} • р(к} к=о к=ок](п к)
р(1ио,и2} = Р(к} • р(к} • р(1з} • р(к} • р(к} + где:
+Р(к} • Р(к) • Р(12} • Р(к} • Р(к) (3} п _ параметр комбинаций (число направле-
Р(к0,и3} = Р(к} • Р(к} • р(к}, ний оповещения);
к € {0,...,п} переменная комбинаций (все где р(1и0}1^-} - вероятность нахождения в возможные состояния системы оповещения).
Для принятой топологии число комбинаций равно 23 = 8. При условии, если вероятности нахождения направлений оповещения в работоспособном состоянии между собой не равны р(1и0,и!) = р(1ио,и2) = Р(1ио,и3) , то вероятность нахождения СОН в состоянии определяется следующим образом:
p(Si) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
p(S2) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
p(S3) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
P(S4) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
p(S5) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
p(Se) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
p(st) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
p(st) = P( ^0,^1) ■ p( ^0,^2 ) ■ P( ^0,^3)
ставленной на рисунке 1, определяется по формуле полной вероятности [4,6]:
р (ф) = yx&M®/&),
(7)
i= 1
(6)
где р(Б^ - вероятность нахождения системы оповещения в состоянии Si.
Эффективность функционирования топологии системы кратковременного действия, пред-
где р(Ф/Бг) - связность СОН при ее нахождении в состоянии Бг. (если в состоянии Бг система работоспособна, то ее связность равна 1, если неработоспособна, то связность СОН равна 0).
Заключение
Очевидно, что рассмотренная методика оценки эффективности функционирования систем оповещения существенно поможет при проектировании новых систем оповещения или при реконструкции имеющихся систем Республики Казахстан. Проектные организации на ранних этапах проектирования смогут выявить основные недостатки проектируемых систем оповещения, которые могут в будущем повлиять на эффективность функционирования проектируемых систем.
Литература:
1. Жаулыбаев A.A. Анализ функционирования системы оповещения Республики Казахстан и предложения по ее модернизации//Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2014. - №2. С. 111-114.
2. Носов М.В. Основные характеристики и показатели качества функционирования и модернизации систем оповещения населения// Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2014 . - №2. С. 14-18.
3. Носов М.В. Анализ эффективности эксплуатации и живучести систем оповещения населения. Технологии гражданской безопасности//
Технологии гражданской защиты. - 2014. -№3. С. 40-45.
4. Рябинин H.A. Надежность и безопасность структурно сложных систем. СПб.: Политехника. 2000.
5. Ушаков И.А. Методы исследования эффективности функционирования технических систем. М.: Знание. 1976. Вып. 1,2.
6. Носов Д.В. Комбинаторные методы анализа качества функционирования и модернизации систем оповещения населения. Академия гражданской защиты МЧС России. - 2014. -304 с.
Рецензент: кандидат технических наук, профессор Носов М.В.
