Рисунок 3.10 - Частотная характеристика принятого сигнала

4. Экспериментальные исследования

В данном разделе мы рассмотрим базовые принципы формирующей и полосовой фильтраций. Формирующий фильтр используется передатчиком для ограничения ширины полосы генерируемого сигнала. А полосовой фильтр используется приемником для выделения в частотном спектре требуемой несущей. Будем использовать программы реализованные на рабочей станции NI PXI-1042 (см. приложение ) в программной среде LabVIEW-8.2.

Сначала мы выполним формирующую фильтрацию одного канала, чтобы рассмотреть влияние различных параметров на ширину канала.

Откроем программу Filtering with Division Multiplexing (Фильтрация при FDM) и проверим значения следующих параметров:

- Add Adjacent Channels (Добавить соседние каналы) = FALSE

- Apply Receiver Filter (Применить фильтр приемника)= FALSE

- Pulse Shaping Filter = Raised Cosine

На лицевой панели, приведенной ниже на рисунке 4.1, вы видите одну несущую на частоте 1 ГГц. По умолчанию типом формирующего фильтра установлен “Raised Cosine.” Это сделано с тем, чтобы сгладить скачки несущей между символами и ограничить частотный спектр, занятый каналом.

Теперь изменим параметр “Pulse Shaping Filter” на “none”. На лицевой панели рисунок 4.2 видно, что отключение фильтра привело к возникновению множества высокочастотных гармоник модулированной несущей. Этими гармониками нельзя пренебречь, поскольку они могу вызывать интерференцию в соседних каналах. Кроме того, они требуют дополнительной мощности при генерации сигнала. Таким образом, применяя формирующий фильтр, мы уменьшаем ширину полосы пропускания, требуемую для заданного канала.



Рисунок 4.1 - Лицевая панель программы «Фильтрация при FDM» и частотный спектр при формирующем фильтре «Raised Cosine»

Рисунок 4.2 - Лицевая панель программы «Фильтрация при FDM» и частотный спектр при отключении фильтра.

Кроме того, в многоканальных системах связи более существенной является межканальная интерференция, вызванная отсутствием формирующего фильтра. Чтобы наблюдать межканальную интерференцию нажмем кнопку “Add Adjacent Channels” (Добавить смежные каналы). При этом моделируется многоканальная реализация. Как видим на рисунке 4.3, соседние каналы появились в виде красного графика. Обратите внимание, что исследуемый сигнал значительно интерферирует с добавленными соседними каналами.

Рисунок 4.3 - Частотной спектр при добавлении смежных каналов

Изменим параметр “pulse shaping filter” на “Raised Cosine.” Результатом включения фильтра, ограничивающего полосу каждого канала, является предотвращение межканальной интерференции. Из рисунка 4.4 видно, что уровень помех в каждом канале стал намного меньше, и интерференция между каналами уменьшилась.

Зайдем на вкладку “Rx Frequency Domain”, чтобы увидеть частотный спектр приемника. График будет аналогичен приведенному выше с тем отличием, что вновь добавленные соседние каналы будут изображены белым цветом.



Рисунок 4.4 - Частотной спектр при включении фильтра «Raised Cosine»

После просмотра этой вкладки нажмем на кнопку “Apply Bandpass Filter” (Добавить Полосовой Фильтр). Это действие включит полосовой фильтр, который пропустит полосу частот 100 МГц в диапазоне от 950 МГц до 1.05 ГГц. Поэтому результирующий сигнал будет попадать в канал с центральной частотой 1 ГГц. Результат показан ниже на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Частотной спектр при включении полосового фильтра

Теперь откроем вкладку “Constellation Plot” (Схема созвездие) на лицевой панели. Эта вкладка содержит график созвездия отфильтрованного и обратно преобразованного сигнала (рисунок 4.6). Благодаря применению формирующего фильтра, подавляется интерференция от соседних каналов. Поэтому изображение созвездия показывает каждый символ декодированного сигнала очень отчетливо.

Рисунок 4.6 - График созвездия отфильтрованного и обратно преобразованного сигнала

Наконец, пока открыта схема созвездие, изменим параметр «pulse shaping filter» на “none”. Как видите (рисунок 4.7), фаза и амплитуда каждого символа получила отклонение от ожидаемого значения. Это произошло по причине возникновения интерференции от соседних каналов. Заметим, что в канале с небольшим уровнем шума еще возможно обратное преобразование сигнала в соответствующие символы. Однако такая реализация неидеальна по двум причинам. Во-первых, она предполагает отсутствие шума, и, во-вторых, требует больше мощности для генерации сигнала с расширенным спектром. Именно поэтому применение формирующего фильтра так важно в многоканальных системах связи.

Рисунок 4.7 - График созвездия отфильтрованного и обратно преобразованного сигнала при отключении формирующего фильтра

Рассмотрим интерференцию от соседних каналов и покажем важность использования полосового фильтра для ее минимизации.

Сначала выберем следующие установки :

- Closest Channel (Hz) (Ближайший Канал) = 2G

-Add Adjacent Channels (Добавить Соседние Каналы))= TRUE

- Pulse Shaping Filter = Raised Cosine

- Apply Bandpass Filter (Применить Полосовой фильтр) = FALSE

Если посмотреть вкладку “Tx Frequency Domain”, вы увидим канал с центральной частотой 1 ГГц и пять соседних каналов, начинающихся с 2 ГГц (рисунок 4.8).



Рисунок 4.8 - Лицевая панель программы «Фильтрация при FDM» и частотный спектр канала с центральной частотой 1 ГГц вместе с пятью соседними каналами

Так как смежные каналы расположены далеко от тестируемого канала, они мало влияют на фазу и амплитуду сигнала в нем. Теперь перейдем на вкладку “Rx Constellation Plot”, чтобы увидеть схему созвездие. Как показано ниже на рисунке 4.9, полученные символы преобразованы очень точно, хотя полосовой фильтр и не применялся. Опять же, это происходит из-за того, что тестируемый канал удален от ближайшего смежного канала на 1 ГГц.



Рисунок 4.9 - Созвездие сигнала

Рисунок 4.10 - Созвездия сигнала в канале, при его интерференции с соседними каналами

Сместим ближайший смежный канал на 1.8 ГГц и пронаблюдаем за результатом на схеме созвездия. Как видно ниже из рисунка 4.10, смежные каналы потихоньку начинают интерферировать с тестируемым каналом. Фактически, небольшие пульсации при переходе от символа к символу происходят на частоте биений. С приближением смежных каналов к тестируемому, колебания становятся все больше и больше, и частота биений повышается. В конечном счете, приблизительно на частоте 1.5 ГГц частота биений довольно большая, и символы не могут быть представлены в созвездии.

Теперь мы применим полосовой фильтр, чтобы уменьшить интерференцию от смежных каналов. Нажмем на кнопку “Apply Band pass Filter” для применения фильтрации. На вкладке “Rx Constellation Plot” мы увидим, что каждый символ приближается к идеальной позиции. Кроме того, на графике “Rx Frequency Domain” мы видим, что смежные каналы практически полностью отфильтрованы (рисунок 4.11).

Рисунок 4.11 - Созвездие сигнала в канале и его частотная характеристика , при интерференции с соседними каналами при применении полосового фильтра

Напомним, что в современных протоколах связи имеет место сдвиг канала примерно на 25% его ширины. Теперь поменяем частоту соседней несущей на 1.1 ГГц и пронаблюдаем за результатом в созвездии. Как видно ниже из рисунка 4.12, смежные каналы едва видимы в частотной области. Кроме того, созвездие показывает, что фаза и амплитуда несущей все еще очень близки к идеальным символьным расположениям.



Рисунок 4.12 - Созвездие сигнала в канале и его частотная характеристика , при интерференции с соседними каналами и применении полосового фильтра совместно с сдвигом соседней несущей частоты на 1.1 ГГц

Рисунок 4.13 - Созвездия сигнала в канале, при отсутствии полосовой фильтрации

Проверим влияние полосового фильтра, выключая и включая его и наблюдая за созвездием. Заметим, что фаза и амплитуда несущей не могут быть определены без применения полосового фильтра. Рисунок 4.13, показывающий это, представлен ниже (со смежным каналом на частоте 1.1 ГГц).

Наконец, включим полосовой фильтр и продолжим уменьшать частоту смежного канала, пока он не перекроется по частоте с тестируемым каналом. Как видно из схемы, несущая может быть восстановлена до тех пор, пока ближайший смежный канал не перекрывает тестируемый. Поменяем частоту ближайшей несущей на 1.06 ГГц (ближе, чем на 25% обычной ширины каналы) и пронаблюдаем за тем, что происходит на схеме созвездия. Как и ожидалось (рисунок 5.14), полученные символы не могут быть восстановлены и занять идеальное положение. Чтобы решить эту проблему, изменим частоту смежного канала до 1.08 ГГц. Теперь созвездие будет изображаться правильно.

Рисунок 4.14 - Созвездия сигнала в канале, при изменении частоты смежного канала до 1.08 ГГц

Как показали исследования, фильтрация является эффективным методом для уменьшения ширины канала и уменьшения помех из соседних каналов. Используя фильтрацию, протоколы связи могут выполнять одновременную передачу нескольких сигналов в нескольких частотных полосах.

5. Технико-экономическое обоснование

5.1 Обоснование целесообразности разработки

Целью данной работы является разработка системы связи с частотно-временным разделением каналов.

Система сотовой связи является очень сложной и гибкой технической системой, допускающей большое разнообразие, как по вариантам конфигурации, так и по набору выполняемых функций Системы связи, использующие временное разделение каналов TDMA, отличаются по своим характеристикам, но построены по единым принципам и отвечают требованиям современных информационных технологий. В течение длительного времени популярность стандарта GSM была настолько велика, что GSM понимается как глобальная система подвижной связи. В настоящее время на рынке подобных устройств не много, и стоимость аналогичных устройств довольно большая, поэтому разрабатываемая система может хорошо конкурировать с аналогами. Потребность данной системы велика, так как в настоящее время спрос на них растет, и имеет большую актуальность в будущем.

5.2 Обоснование выбора аналога для сравнения

Для анализа экономической эффективности разрабатываемой системы связи с частотно-временным разделением каналов необходимо сравнить технико-экономические показатели нашей системы и изделия-аналога. На данный момент существует много аналогов систем частотно-временным разделением каналов, которые можно найти на современном рынке.

[15] Для того что бы сравнить выберем 3 аналога и приведем их характеристики в таблице 5.1.

Таблица 5.1-Технические характеристики аналогов систем связи

Наименование	Ед.изм	ALCAD ST-912	WISI OV 40	AMZ-DVB-T2
Частотный диапазон ТВ	МГц	50-682	45-762	48,5- 862
Максимальное число формируемых телевизионных каналов	шт.	11	16	10
Потребляемая мощность	В*А	Не более 250	Не более 200	Не более 240
Рабочий температурный диапазон	°C	-10 до +45	-15до+45	-10до+50
Габаритные размеры	мм	520х340х25	442х270х265	482х185х230
Розничная цена	Руб.	1405862	1550356	1415789

Из таблицы выберем для аналога головную станцию AMZ-DVB- T2, которая стоит 1415789 руб.

Причины, по которым была выбрана эта станция:

· во-первых, он используется в настоящее время;

· во-вторых, этот аналог удовлетворяет по классу;

5.3 Обоснование выбора критериев сравнения разрабатываемого устройства с аналогом

Для сравнения головных станций надо, прежде всего, оценивать с позиции потребителя. При проектировании системы наиболее важными параметрами является обеспечение усиления выходного сигнала и потери по выходу.

А так же значимыми параметрами являются значение потребления мощности.

Для сравнения систем выбраны следующие критерии, представленные в (таблице 5.2).

Таблица 5.2 - Перечень критериев для сравнения разработки и аналога

Технические параметры	Wisi OH 50	AMZ-DVB-T2
Усиление сигнала на выходе	15дБ	10дБ
Потери по выходу	Не менее 14	Не менее 10
Потребляемая мощность	Не более 195 Вт	Не более 240
Кол-во формируемых ТВ каналов	24	10
Срок службы	10	5
КПД	Не меньше 85 %	Не меньше 80%

5.4 Стоимостная оценка разработки

Таблица 5.3 - Ленточный график выполнения работ

Этапы работы	Часы работы 60 120 180 240 300 360 420
1.Изучение литературы, анализ ТЗ
2.Разработка структурной, функциональной схем.
3.Разработка принципиальной схемы
4.Выбор системы
5.Разработка конструкции
6.Разработка программного обеспечения
7.Изготовление комплекта технической документации
8.Изготовление макета
9.Проведение экспериментальных исследований и доработка технической документации

При проектировании системы необходима разработка ленточного графика распределения работ. График позволяет определить основные этапы проектирования, конструирования и производства разрабатываемого устройства, а так же длительность в часовом эквиваленте. Весь процесс проектирования занимает 400 часов и включает в себя 9 этапов. Ленточный график работ представлен в (таблице 5.3).

Для расчета себестоимости данного устройства необходимо рассчитать зарплату сотрудников занятых проектировкой.

Оплата труда сотрудникам рассчитывается, исходя из разряда, категории и таблицы тарифных ставок. Так как количество часов отрабатываемых сотрудником составляет 176 часов (22 рабочих дня по 8 часов), то получим:

· часовая тарифная ставка программиста 17380/176 = 98,75руб/час;

· часовая тарифная ставка инженера 1 категории 40340/176= 229,20руб/час;

· часовая тарифная ставка электромонтажника 3 разряда

30550/176 =173,57 руб/час;

Расчет затрат на заработную плату работников при проведении ОКР приведен в (Таблице 5.4).

Таблица 5.4- Расчет затрат на заработную плату сотрудников для проведения ОКР.

Этап работы	Квалификация исполнителя.	Трудоемкость, час.	Ставка, руб./час.	Сумма, руб.
1.Изучение литературы, анализ ТЗ	Инженер	50	229,20	11460
2.Разработка структурной, функциональной схем, алгоритмов работы	Инженер	40	229,20	9168
3.Разработка принципиальной схемы	Инженер	40	229,20	9168
4.Разработка печатной платы	Инженер	30	229,20	6876
5.Разработка конструкции.	Инженер	50	229,20	11460
6.Разработка программного обеспечения	Программист	30	98,75	2962,5
7.Изготовление комплекта технической документации	Инженер	40	229,20	9168
8.Изготовление макет	Электромонтажник	30	173,57	5207,1
	Инженер	20	229,20	4584
9.Проведение экспериментальных исследований и доработка технической документации	Инженер	70	229,20	16044
10.Основная зарплата				86097,6
11.Начисления на зарплату 30,2% от п.10				26001,47
12.Накладные расходы 10% от п.10+п.11				11209,9
13.ИТОГО п.10+п.11+п.12				123308,97

Кроме затрат на основную и дополнительную заработную плату, различных отчислений, накладных расходов при расчете общих затрат на проектирование, необходимо учитывать материальные затраты, связанные с разработкой. Стоимость покупных изделий приведена в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Сводная таблица покупных изделий

Изделие	Ед. измер.	Кол-во	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
Базовый блок OH50	шт	1	32469	32469
Программатор OH41	шт	1	6139	6139
Модуль управленияOH51	шт	1	20300	20300
Модуль OH38	шт	1	29806	29806
Модуль OH85	шт	12	53882	646584
Блок питания	шт	1	199135	199135
RaspberryPi	шт	1	4600	4600
Общая сумма всех изделий:	939033

Стоимость материалов и комплектующих приведена в Таблице 5.6.

Таблица 5.6- Стоимость материалов и комплектующих

Наименование материала	Единица измерения	Цена, руб.	Норма расхода (в ед.изм.)	Стоимость, руб.
Провод коаксиальный	м	20	50	1000
Провод LAN	м	30	30	900
Удлинитель	м	50	3	150
Корпус защитный	шт	2500	1	2500
Стойка	шт	50	4	200
Крепеж	шт	20	14	280
Итого:	3030

Так же для расчета основной заработной платы необходимо учитывать работу, выполненную электромонтажником за 30часов и программистом за 30 часов. В таблице приведены расчеты полной заработной платы сотрудникам.

Таблица 5.7-Калькуляционные статьи

№ п/п	Наименование калькуляционной статьи	Формула	Сумма, руб.
1	Покупные изделия	Табл.	939033
2	Материалы и комплектующие	Табл.	3030
3	Основная зарплата
	Электромонтажник	173,57 х 40	6942,8
	Программист	98,75 х 20	1975
	Итого п.3		8917,8
4	Дополнительная зарплата	20% от п.3	1783,56
5	Отчисления на социальные нужды	30,2% от (п.3 + п.4)	3231,8
6	Цеховые расходы	10% от п.3	891,78
7	Общезаводские расходы	80% от п.3	7134,24
8	Производственная себестоимость	п.1+п.2+п.3+п.4+п.5+ п.6+п.7	964022,18
9	Внепроизводственные расходы	3% от п.8	28920,6
10	Полная себестоимость	п.8+п.9	992942,84

Теперь найдем закладываемую прибыль, которая составляет 30% к полной себестоимости. Размер (НДС) определяем как 18% от продажной цены разработки за вычетом уже уплаченного НДС по приобретенным материалам и комплектующим (таблица 5.8).

Таблица 5.8-Расчет предполагаемой рыночной цены

Наименование статьи калькуляции	Сумма, руб.
Полная себестоимость	992942,84
Закладываемая прибыль (30 %)	297882,85
Итого, продажная цена без НДС	1290825,7
НДС, за вычетом уплаченного НДС по приобретенным материалам и комплектующим табл. 5.6. -5.7. (18 %)	62777,286
Итого, продажная цена с НДС	1353603

При расчете экономической эффективности внедрения разработки на предприятии по сравнению с внедрением аналога AMZ-DVB-T2 необходимо рассчитать эксплуатационные расходы.

При определении экономической эффективности новых изделий необходимо установить размер расходов на эксплуатацию этих изделий в сфере потребления.

[16]Эксплуатационные расходы включают в себя следующие статьи затрат: амортизационные отчисления, расходы на электроэнергию, затраты на гарантийное обслуживание, заработную плату обслуживающего персонала и рассчитываются по формуле 5.1.

Эрас = А + Е + Г + З (5.1)

Амортизационные отчисления аналога (цена/срок службы)

Аан=870526/5=174105,2 руб.

Амортизационные отчисления разрабатываемого устройства

Аус=1290825,7/10=129082,57 руб.

Затраты на электроэнергию вычисляются по следующей формуле 5.2

Е=Р*t*Т (5.2)

где P - потребляемая мощность (разработки, аналога);

t - время действия в течение года (8760 ч);

Т - тариф за 1 кВт/ч (3,5 руб.).

Таким образом, затраты на электроэнергию разрабатываемого устройства составляют:

Е у=0,195кВт • 8760час• 3,5кВт/ч=5978руб.

Затраты на электроэнергию аналога:

Е а=0,24 • 8760 • 3,5=7358,4руб.

Затраты на гарантийное обслуживание, т.е. на проведение текущего ремонта составляют1100 руб.

Заработная плата обслуживающего персонала вычисляется по формуле 5.3.

(5.3)

где Здоп=0,1; L=0.302 - коэффициенты, учитывающие дополнительную зарплату и начисления на всю зарплату.

руб.

Следовательно, затраты на эксплуатацию равны

Эрас у=137462,57 (руб./год) - разрабатываемого проекта,

Эрас а=183865,6(руб./год) - аналога.

Результаты сравнения экономических показателей проектируемого устройства и аналога сведем в таблицу 5.9.

Таблица 5.9- Сравнение основных экономических показателей

Показатель	Единица измерения	Аналог	Проект
Эксплуатационные расходы	руб.	183865,6	137462,57
Амортизация	руб.	174105,2	129082,57
Срок службы	лет	5	10
Экономия	руб.	46402,43

В таблице 5.10 приведен расчет цены потребления (интегрального стоимостного показателя) аналога и разработки. При определении единовременных капитальных затрат экспертная оценка расходов на транспортировку монтаж устройства, стоимость комплекта запасных частей составит: для аналога - 15 %, для разработки - 5 % к рыночной цене.

Таблица 5.10 - Вычисление интегрального стоимостного показателя

Наименование статьи калькуляции	Аналог Сумма, руб.	Разрабатываемая система Сумма, руб.
Полная себестоимость Аналоговой системы	870526	992942,84
Рыночная цена	1415789	1353603
Итого, единовременные капитальные затраты	1516789	1403603
Итого, затраты на эксплуатацию за все время работы изделия Эрас	183865,6	137462,57
Итого, интегральный стоимостный показатель (цена потребления)	1700654,6	1541065,57

5.5 Расчет технико-экономических показателей разработки

Рассчитаем технико-экономические показатели проекта по выбранным в пункте критериям. Формула для расчета интегрального технического показателя:

(5.4)

где - весовой коэффициент i-го параметра;

- показатель конкурентоспособности i-го параметра;

n- количество параметров для сравнения.

Для расчета интегрального технического показателя необходимо рассчитать показатель конкурентоспособности qi, который вычисляется по таблице 5.11.

Таблица 5.11- Исходные данные

Модель	Параметры устройств
	Стабильность уровня сигнала	Количество ТВ каналов	Качество обслуживания
Разработка	95%	180	4,5
Аналог	85%	120	3
Образец	100%	200	5
Коэффициент весомости	30%	50%	20%

Показатель конкурентоспособности находится из отношения параметров устройства к параметрам образца формула 5.5.

(5.5)

где Рi-параметр устройства;

Рi0-параметр образца.

Таким образом, показатели конкурентоспособности разработанной системы равны: q1=95; q2=90; q3=90.

Показатели конкурентоспособности аналогового устройства равен:q1=85;q2=60;q3=60.

Технико-экономические показатели проекта и аналога равен: ITраз=91,5; ITаналог= 67,5.

Интегральный технико-экономический показатель определяется по формуле 6.6.

(5.6)

где - интегральный технико-экономический показатель;

- интегральный стоимостный показатель.

Отсюда технико-экономический показатель для аналога и разрабатываемой системой равен: ITЭраз=5,9*10-5; ITЭаналог=3,9*10-5.

Сравнительная технико-экономическая эффективность разработки вычисляется по формуле 5.7.

(5.7)

где - интегральный технико-экономический показатель разработки;

- интегральный технико-экономический показатель аналога.

Следовательно, технико-экономическая эффективность равна

Эср=5,9/3,9=1,51.

Для полной оценки эффективности разрабатываемой системы необходимо рассчитать окупаемость проекта, которая находится по формуле 5.8.

(5.8)

где L- инвестиции на разработку и внедрение системы;

РМ- ежемесячный приток средств с разработанной системы.

Например: для среднестатистического гостиничного комплекса абонентская плата за цифровое телевидение составляет 350 рублей на один телевизор. Количество подключенных телевизоров к системе цифрового телевизионного вещания равно 400. Отсюда средне ежемесячный приток средств составляет 140000 рублей. Отсюда окупаемость проекта равна:

Сo=1541065,57/14000011 месяцев

Так как технико-экономическая эффективность разработки превышает эффективность аналога в 1,5 раза и окупаемость составляет 11 месяцев что удовлетворяет условию Cо<3 года, разрабатываемая система рентабельна для внедрения в производство.

5.6 Вывод по экономической части

Выполнение работ следует проводить в соответствии с построенным графиком выполнения работ. Это позволит выполнить работу к намеченному сроку. Оставшееся от нормативного срока время можно использовать в качестве резервного на каком-то этапе по усмотрению разработчика.

В результате технико-экономического расчета были получены величины полной себестоимости, цены разрабатываемого изделия и годового экономического эффекта. Сравнение основных экономических показателей разрабатываемого изделия и аналога показало, что разрабатываемое изделие является более выгодным вариантом для внедрения на техническом объекте. Сравнительная технико-экономическая эффективность разработки имеет значение, равное 1,5.

При внедрении разрабатываемой системы вместо аналога (AMZ-DVB-T2) можно существенно сократить расходы на эксплуатацию. Полная окупаемость системы займет 11 месяцев.

6. Безопасность и экологичность работы

6.1 Пожарная безопасность в производственном помещении

Причины возникновения пожара носят электрический характер. К ним относятся: короткие замыкания, перегрузки, большие переходные сопротивления, искрения и электрические дуги. Источником высоких температур и пламени в узлах системы связи являются радиодетали аппаратных модулей.

В проектируемой системе возможны загорания импульсных высокочастотных силовых и высоковольтных трансформаторов от коротких замыканий, плохих контактов на клеммах.

Согласно СНиП 2.09.02-85, наше помещение относится к категории "Д". К этой категории относятся производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии, а также служебные вспомогательные помещения второй степени огнестойкости.

Согласно ПЭУ-85 наше помещение относится к пожаростойкой зоне класса II-IIа. К ним относятся зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.

Согласно СНиП 2.01.02-85, здание, где находится рабочее место, относится к зданиям II-й степени огнестойкости. Все конструкции (стены, перекрытия, перегородки) выполнены из негорючих материалов с пределом огнестойкости до 2-2,5 г.

Для тушения возможного пожара в помещении имеется ручной углекислый огнетушитель ОУ-2, предназначенный для тушения электрооборудования и радиоустройств, находящихся под напряжением, и других горючих веществ и ручной огнетушитель химический пенный, предназначенный для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и других горючих веществ [20].

Так же в помещении установлена пожарная сигнализация, которая представляет собой комплекс сенсорных устройств и контрольно-управляющего оборудования для раннего обнаружения очагов задымления или возгорания. Благодаря возможности гибкой настройки уровней чувствительности пожарных извещателей охранно-пожарная сигнализация обеспечивает высокий уровень достоверности обнаружения возгорания или задымления. Устройства системы пожарной сигнализации могут полностью обеспечить пожаробезопасность. Кроме того, пожарная сигнализация имеет гибко программируемую логику входов/выходов и может интегрироваться с комплексными системами безопасности и жизнеобеспечения объекта, включая системы оповещения о пожаре и системы автоматического пожаротушения.

Для предупреждения возникновения этой чрезвычайной ситуации необходимо предусмотреть следующие мероприятия:

- организационные: обучение работающих правилам пожарной безопасности; проведение инструктажа, бесед, лекций и т.п.;

- эксплуатационные: предусматривается правильная эксплуатация оборудования и правильное содержание здания и территории;

- технические: соблюдение противопожарных правил и норм при устройстве отопления, вентиляции, оборудования;

- режимные: запрещение курения в помещении.

6.2 Анализ надежности системы

6.2.1 «Дерево» причин поражения электрическим током

Основной задачей охраны труда на предприятии является определение причин действий опасности на человека. Установление истинных причин - основа предупреждения неблагоприятных последствий опасностей - травм, заболеваний [22].

Рисунок 6.1 - Дерево отказов

4

Многообразие причин аварийности и травматизма позволяет утверждать, что самым подходящим для анализа и оценки производственных опасностей являются модели, представляющие процесс появления и развития цепи предпосылок (причин) в виде диаграмм. Наиболее распространение получили диаграммы в виде ветвящихся структур - деревьев.

Причины образуют так называемую иерархическую структуру, при которой одна причина подчинена другой, переходит в другую или несколько других причин. Графическое изображение таких зависимостей чем-то напоминает ветвящееся дерево. Такие диаграммы включают одно нежелательное (головное) событие, которое размещается вверху и соединяется с другими (причинами) логическими знаками. Применяя выше сказанное к дипломной работе, рассмотрим дерево причин и опасностей относительно некорректной работы эмулятора сигналов. Головным событием будет поражение электрическим током, а остальные, по которым может произойти головное событие, приведены на рис. 6.1.

6.3 Компьютер, как источник электромагнитного излучения

Определенную опасность для оператора ЭВМ представляет работа за монитором. Рассмотрим эти воздействия.

Излучательные характеристики монитора: электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц- 1000 МГц; статический электрический заряд на экране монитора; ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200- 400 нм; инфракрасное излучение в диапазоне 1050 нм- 1 мм; рентгеновское излучение > 1,2 кэВ.

Компьютер является источником переменного электромагнитного поля. Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т.п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации, называемое монитор или дисплей. В основе монитора находится устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК определяют электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя. В табл. 6.4 приведены диапазоны частот излучений.

Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц. Электромагнитное поле имеет электрическую (Е) и магнитную (Н) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно.

Таблица 6.1- ПК как источник электромагнитного поля (ЭМП)

Источник	Диапазон частот (первая гармоника)
Монитор сетевой трансформатор блока питания	50 Гц
статический преобразователь напряжения в импульсном блоке питания	20 - 100 кГц
блок кадровой развертки и синхронизации	48 - 160 Гц
блок строчной развертки и синхронизации	15 - 110 кГц
ускоряющее анодное напряжение монитора (только для мониторов с ЭЛТ)	0 Гц (электростатика)
Системный блок (процессор)	50 Гц - 1000 МГц
Источник	Диапазон частот (первая гармоника)
Устройства ввода/вывода информации	0 Гц, 50 Гц
Источники бесперебойного питания	50 Гц, 20 - 100 кГц

Для решения проблем, связанных с наличием электромагнитных полей и различного рода излучений рекомендуется использовать оборудование, отвечающее современным экологическим стандартам, а также стандартам энергопотребления. В связи с постоянным совершенствованием технологии производства вычислительной техники, повышением экологичности используемых материалов и, как следствие, снижение действия вредных факторов, имеющих место при эксплуатации вычислительной техники, рекомендуется периодическая (каждые 2-3 года) модернизация аппаратных средств.

6.4 Защита окружающей природной среды

В данной работе использовался метод программного моделирования, который является экологичным и ресурсоэкономным, так как в процессе моделирования не требуется построения, испытания и проверки работы моделируемых систем, которые влекут за собой нерациональное использование техники, энергетических и временных ресурсов, при его эксплуатации расход природных ресурсов минимизирован. Также он не будет оказывать негативного воздействия на окружающую среду, такого как, например, выброс загрязняющих атмосферу веществ. Но надо помнить, что и разработка, и эксплуатация приложений невозможна без компьютеров и соответствующей инфраструктуры (кабельная система, концентраторы, коммутаторы, мосты, модемы и др.). Большинство устройств, в том числе и сам компьютер, в разной степени являются источниками таких негативных факторов как электромагнитное, инфракрасное, тепловое, ионизирующее излучение, шум и вибрация [20]. Но влияние этих факторов ограничивается помещением, в котором находится ПЭВМ. А потребляемая мощность ПЭВМ не превышает 300 Вт, что сравнимо с потребляемой мощностью электрической лампочки. Поскольку программный продукт может оказать только косвенное влияние на окружающую среду, например, через компьютер, то можно отметить, что по истечении срока эксплуатации вычислительной техники ее необходимо утилизировать (этим занимаются специальные организации).

Необходимо также отметить, что программный продукт не требует затрат бумаги, поскольку при своей работе потребляют только один вид природного ресурса: электроэнергию, причем это потребление незначительное. Программа распространяется на флеш или оптических носителях, которые не должны попадать в окружающую среду, т.к. они практически не подвержены разложению. Следовательно, они должны быть утилизированы промышленным способом, на специальных заводах и оборудовании.

Заключение

В результате выполнения бакалаврской работы была исследована система связи с частотно-временным разделением каналов. Рассмотрены её основные особенности.

Были разработаны структурная схема системы связи, функциональная схема мобильной станции, проведен энергетический расчет радиолинии. Экспериментально была подтверждена необходимость различных видов фильтрации в системе связи. Был произведен экономический анализ, а также анализ экологичности и безопасности работы.

В результате проектирования были выполнены все требования, определенные техническим заданием к выпускной работе.

Список использованных источников

1. Пышкин И.М., Дежурный И. И., Талызин В.Н., Чвилев Г.Д.; под ред. Пышкина И.М. Системы подвижной радиосвязи. Радио и связь, 1986. - 196 с.

2. Дзюба В.Н., Доровских А.В., Урывский Л.А. Системы радиосвязи с наземными подвижными объектами и их перспективы.

3. Попов В.И. Основы сотовой связи стандарта GSM. - M.: Эко-Трендз, 2005. 296 с.

4. Ламекин В.Ф.Сотовая связь. Феникс, 1997. - 171 с.

5. Смоловик C.Н. Метод оптимального планирования сетей мобильной связи стандарта GSM c учётом пространственного распределения абонентской нагрузки. Журнал «Мобильные системы» №7 за 2003г.

6. Усачев В.М. Спектральная эффективность систем подвижной радиотелефонной связи с различными способами разделения каналов. Журнал «Мобильные системы» №9 за 2004г.

7. Жураковский М. С. Каналы связи, М.: «Высшая школа», 1985. Минск: Беларусь, 1993.- 297 с.

8. Алехин В.А., Горбенко А.П. Проектирование телекоммуникационных систем. Часть 1. Дискретный канал передачи аналоговых сообщений: Учебное пособие по курсовому проектированию. - Таганрог:Изда-во ТТИ ЮФУ, 2009.-124с.

9. Кашкаров А.П. Конструкции вокруг сотового телефона. - М.: РадиоСофт, 2008. -144с.

10. Евдокимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. LabVEIW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVEIW. - М.: ДКМ Пресс, 2007. - 400с.

11. Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации: Учебное пособие для вузов.- М.:Сов.радио, 1976-543с.

12. Гольденберг Л.М., Поляк Л.М. Цифровая обработка сигналов: - М: Радио и связь, 1990 г. 256 с.

13. Рабинер Л.Р. Цифровая обработка речевых сигналов Пер. с англ./Под ред. М.В. Назарова и Ю.Н. Прохорова.- М.:Радио и связь, 1981.- 496с.; ил.

14. Золотарев В.В., Овечкин Г. В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004. -126с.

15. Лидовский В.И. Теория информации. - М., «Высшая школа», 2002г. - 120с.

16. Варламова Р.Г. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования. - М.: Сов радио, 1980. - 480 с., ил.

17. Ребрин Ю.И. Контрольная работа по курсу «Управление качеством».Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003, 34 с.

18. Елисеева И.И. Общая теория статистики: учеб. Для вузов. - М.:Финансы и статистика, 2004г.

19. Системный анализ безопасности: Метод. разработка к самостоятельной работе по курсу "Безопасность жизнедеятельности". Таганрог: ТРТУ, 1995.-18с.

20. Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности. Часть 2: Безопасность в условиях производства: Учебное пособие. Таганрог: ТРТУ, 1997. - 200с.

21. Дворецкий А.Е. Защита от электромагнитных и ионизирующих излучений. Методическая разработка по охране труда. Таганрог :ТРТИ 1983, N 727.

22. Т.Н. Бакаева Безопасность жизнедеятельности. Ч.II. Безопасность в условиях производства: Учебное пособие. Таганрог: ТРТУ,1997.318 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные сведения по NI PXI-1042

NI PXI-1042 представляет собой программно-аппаратный комплекс компании National Instruments с возможностью различного конфигурирования, именно под те задачи, которые предстоит решать с его помощью. Данная возможность позволяет в полной мере использовать его возможности в качестве различного рода передатчиков высокочастотных сигналов различной формы, приемника с широкой полосой, а так же обработчика и анализатора всевозможных сигналов и процессов.

С помощью рабочей станции NI PXI-1042 вместе с программной средой LabVIEW-8.2 возможно реализовать гибкие системы передачи, приёма и анализа сигналов.

Рабочая станция NI PXI-1042 является модульной системой, её состав может быть различным. Конфигурирование осуществляется исходя из соображений необходимости того или иного модуля в системе, в зависимости от состава работ, производимого с помощью данной рабочей станции.

Аппаратная часть рабочей станции с помощью которой выполнялась данная работа включает в себя следующие элементы (модули):

- NI PXI-1042 - шасси для восьми модулей;

- NI PXIe-8105 - контроллер PXI-устройств;

-NI PXI-5690 - предусилитель ВЧ сигналов с частотой до 3 ГГц;

- NI PXI-5600 - переносчик частоты «вниз» 9 кГц - 2.7 ГГц;

- NI PXI-5620 - АЦП;

Программное обеспечение рабочей станции представляет собой операционную систему Windows XP с установленной графической средой программирования LabVIEW-8.2, специально ориентированной на работу с модулями которые входят в состав рабочей станции.

NI PXI-1042

NI PXI-1042 представляет собой шасси для восьми модулей, которыми будет укомплектована система в зависимости от необходимости тех или иных измерений и испытаний. Шасси PXI-1042 объединяет в себе все особенности шины PXI и встроенную синхронизацию 10 МГц. Эксплуатация данного шасси предусмотрена в температурном диапазоне до 55єС. На нем установлены два кулера, которые поддерживают температурный режим внутри шасси и их скорость автоматически регулируется в зависимости от температуры. Уровень шума создаваемый шасси в таких условиях не превышает 43 дБ.

Рисунок П1- Внешний вид и задняя стенка шасси NI PXI-1042

На рисунке П1 изображен внешний вид и задняя стенка шасси NI PXI-1042. На задней стенке шасси находятся вход (7) и выход (5) для внешней синхронизации 10 МГц. При подключении внешней синхронизации к разъему шасси, встроенная синхронизация автоматически отключается и используется внешняя синхронизация. Так же на задней стенке распологаются: тумблер включения (1), разъем для подключения сетевого напряжения (2), винт заземления (3), переключатель скорости кулеров (4), разъем для мониторинга напряжений шасси.

NI PXIe-8105

NI PXIe-8105 представляет собой полноценный компьютер под управлением ОС Windows, с помощью которого объединяются и управляются модули из которых состоит система. Контроллер NI PXI-8105 объединяет в одном блоке стандартные возможности ввода/вывода (I/O) благодаря самым современным технологиям. Внешний вид контроллера изображен на рисунке П2. Объединение контроллера NI PXI-8105 с PXI-унифицированным шасси, таким как NI PXI-1042, дает полностью совместимый с ПК компьютер в компактном, надежном корпусе.

Рисунок П2 Внешний вид модуля NI PXIe-8105

Этот блок построен на основе двухядерного процессора с тактовой частотой 2 ГГц и чипсета от компании Intel, что обеспечивает увеличенную многозадачность, одновременно происходит обработка двух потоков данных для лучших показателей производительности.

В PXIe-8105 используется двухканальная оперативная память от 512 Мб до 4 Гб 667 MГц DDR2 SDRAM, что позволяет использовать систему для интенсивной обработки данных. Для хранения различных данных, в том числе полученных в процессе исследований, в системе установлен жесткий диск объемом от 30 до 60 Гб.

В системе присутствует видеопроцессор фирмы Intel - Graphics Media Accelerator 950, который отвечает за вывод высококачественной графической информации на монитор для оператора системы через разьём для монитора, находящийся на передней панели PXIe-8105.

Так же присутствуют 4 высокоскоростных USB порта, один из которых используется для совместного подключения клавиатуры и мыши через сопряженный переходник, последовательный порт RS232, параллельный порт, порт для подключения Ethernet, GPIB (IEEE 488) контроллер и слот для ExpressCard, позволяющий подключать дополнительные устройства, такие как внешний жесткий диск, Bluetooth, Ethernet, и многое другое.

Контроллер и система управляется ОС Windows, на ней установлено программное обеспечение фирмы National Instruments - среда графического программирования LabVIEW 8.2 с включёнными в него специфическими программами и драйверами, такими как NI RSFG, NI SCOPE, для управления аппаратными модулями.

Размещено на Allbest.ru

...