К.т.н. Абдыкалыков А.Т.
Национальный университет обороны
имени Первого Президента Республики Казахстан – Лидера нации, г. Астана
Тлеужанов Б.М.
Национальный университет обороны
имени Первого Президента Республики Казахстан – Лидера нации, г. Астана
ОБ ОЦЕНКЕ ЖИВУЧЕСТИ СИСТЕМ ОПОВЕЩЕНИЯ
ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ
Вопросам обеспечения живучести для систем оповещения Гражданской обороны (далее – СОГО) уделялось большое внимание, начиная с момента его проектирования и построения, поскольку данная система является неотъемлемой частью системы государственного управления в особый период. В настоящее время проблема, связанная с обеспечением живучести СОГО не теряет своей актуальности, поскольку связана с рисками, а угрозы возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и преднамеренных воздействий имеют тенденцию возрастать.
Кроме того, актуальность настоящей темы обусловлено еще и тем, что подавляющее большинство систем оповещения Гражданской обороны в Республике Казахстан, в силу морального и физического износа, требуют своей реконструкции и переоснащения.
Проведенный анализ понятий живучести в различных областях знаний позволил сформулировать живучесть СО, как свойство, характеризующее способность системы эффективно функционировать при получении повреждений (разрушений), вызванных действиями природных катаклизмов, аварийных ситуаций, средств поражения противника, а также в результате неквалифицированного действия обслуживающего персонала или восстанавливать данную способность в течение заданного промежутка времени.
Исходя из предмета исследования и проведенного анализа характеристик живучести можно сделать заключение, что основными способами повышения живучести территориальных систем централизованного оповещения Гражданской обороны (далее – ТСЦО ГО) являются возможности за счет структурных преобразований и включения дополнительной структурной избыточности.
На основе обобщенной модели организационно-технического построения ТСЦО ГО и анализа научно-методических подходов к исследованию живучести сложных систем предлагается оценить живучесть ТСЦО, включающая два этапа оценки: оценку живучести направлений оповещения и оценку живучести ТСЦО в целом.
Для реализации первого этапа задачу можно сформулировать следующим образом. Пусть задана схема организационно-технического построения направления оповещения состоящая из центров оповещения территориального звена (далее – ЦОТЗ) (источник информации), центров оповещения местного звена (далее – ЦОМЗ) (получатель информации), линий и каналов радиосвязи, радиорелейной и проводной связи, а также узлов междугородной телефонной станции (МТС), оконечных радиостанций (ОРС) и радиовещательных станций (РВС), осуществляющих передачу и прием сигналов оповещения по линиям и каналам связи. Между узлами МТС и ОРС могут быть установлены линии дополнительной связи. Сигнал оповещения от ЦОТЗ может передаваться к ЦОМЗ по любому из выбранных каналов связи. Требуется оценить живучесть направления оповещения от ЦОТЗ к ЦОМЗ.
Для решения задачи в качестве исходных данных принимаются показатели живучести элементов СО, представляющие собой вероятности (Р) нахождения в работоспособном состоянии. В качестве вероятностей (Р) работоспособного состояния элементов СО используются их коэффициенты готовности Кг, определяемые на основе статистической обработки данных о наработке элементов на отказ и среднего времени их восстановления. Данный коэффициент готовности Кг является комплексным коэффициентом, учитывающий как надежность, так и живучесть. Коэффициент готовности по факторам живучести определяется на основе статистической обработки данных о наработке элемента на отказ в результате негативного воздействия внешней среды и нормативного времени его восстановления.
Существо решения задачи сводится к следующему. На основе организационно-технического построения направления оповещения строится ее математическая модель, в качестве которой принят случайный граф двухполюсной сети.
Основным условием живучести направления оповещения является возможность передачи сигнала оповещения от источника (s) к получателю (t), следовательно, основной мерой живучести является связность ее элементов. Количественной величиной связности элементов сети выступает вероятность связности двухполюсной сети, под которой понимают вероятность события связности застать в произвольный момент времени между пунктами s и t в работоспособном состоянии хотя бы один путь передачи информации. Здесь показателем живучести выступает вероятность связности, критерием живучести является условие наличия в двухполюсной сети не менее одного простого пути передачи информации.
Задача второго этапа формулируется следующим образом. Пусть задана схема организационно-технического построения ТСЦО, представляющая собой радиально-узловую структуру, которая состоит из ЦОТЗ и количества М ЦОМЗ, каждая из которых, соединяясь посредством каналов связи с ЦОТЗ, образует направления оповещения. Требуется определить живучесть ТСЦО в целом.
Исходными данными для оценки живучести ТСЦО являются значения показателей живучести направлений оповещения, полученные на первом этапе оценки живучести.
В качестве основного показателя живучести ТСЦО принят коэффициент живучести, под которым понимается вероятность того, что ТСЦО будет находиться в состоянии успешного функционирования в любой произвольно выбранный момент времени в стационарном процессе функционирования. Под состоянием успешного функционирования понимается состояние способности передачи сигналов оповещения по всем направлениям оповещения ТСЦО одновременно.
Существо решения задачи сводится к следующему.
Пусть ТСЦО описывается множеством N возможных состояний Si. Каждое из состояний системы Si характеризуется вероятностью р(Si) пребывания системы в i-ом состоянии. Каждому состоянию Si можно поставить в соответствие значение некоторой функции А(Si), определяющее способность ТСЦО к успешному функционированию. Поскольку функция А(Si) является случайной величиной, то она характеризуется вероятностью р(А|Si) успешного функционирования в состоянии Si. Вероятность р(А|Si) носит название условного показателя живучести, поскольку она соответствует определенному Si-му состоянию системы.
Количественно показатель живучести G определяется как сумма произведений вероятности p(Si) пребывания ТСЦО в состоянии Si на вероятность p(A/Si) успешного функционирования ТСЦО в данном состоянии
Основными достоинствами данной методики являются:
- возможность учета всех состояний способности ТСЦО;
- высокая точность вычислений показателя живучести;
- возможность учета любого вида воздействия внешней среды, при этом нет необходимости моделирования самого воздействия поражающего фактора внешней среды;
- возможность использования методики для оперативной оценки живучести ТСЦО с небольшим количеством направлений оповещения.
Таким образом, используя вышеописанный математический аппарат, предлагается провести оценку живучести структурно-сложной территориально-распределенной системы оповещения. Предложенный математический аппарат позволяет оценивать живучесть как отдельных направлений оповещения, так и живучесть ТСЦО в целом. В соответствии с этим предложен комплексный показатель живучести учитывающий надежность и живучесть структурных элементов.
Задача исследования живучести направления оповещения формулируется следующим образом. Пусть организационно-техническое построение направления оповещения представлены следующими четырьмя основными вариантами:
I вариант организационно-технического построения направления оповещения, где передача сигналов оповещения осуществляется исключительно проводными каналами связи;
II вариант основан на параллельном использовании каналов проводной и радиорелейной связи;
III вариант аналогичен второму варианту, но при этом используются дополнительные «мостовые» связи между проводным и радиорелейным каналами связи;
IV вариант аналогичен третьему варианту, но в дополнение используется канал радиосвязи.
Требуется оценить живучести представленных вариантов организационно-технического построения направлений оповещения и определить зависимость живучести от комплексирования каналов различных родов связи.
Значения исходных данных приняты на основе статистической обработки сведений о наработке элементов ТСЦО на отказ и среднего времени их восстановления.
Полученные значения показателей живучести перечисленных вариантов организационно-технического построения направления оповещения свидетельствует об увеличении живучести направления оповещения при наращивании каналов связи. Минимальную живучесть имеет вариант, использующий только проводные каналы связи. Комплексное использование каналов проводной и радиорелейной связи увеличивают живучесть почти на один порядок. Комплексное использование трех видов связи повышают живучесть почти на два порядка относительно первого варианта.
Таким образом, результаты расчетов свидетельствуют о повышении живучести направления оповещения за счет комплексирования каналов проводной, радиорелейной и радиосвязи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Филин Б.П. Методы анализа структурной надежности сетей связи. – М.: Радио и связь, 1988. – 208 c.: ил.;
2. Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. – СПб.: Политехника, 2000. – 248 с.: ил.;
3. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети. М.: Наука, 1974.;
4. Абдыкалыков А. Т., Носов М. В. Методология, моделирование и обеспечение живучести систем оповещения ГО в условиях чрезвычайных ситуаций. / Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций. III научно-практическая конференция. 22–23 октября 2003 г. Сборник материалов – М.: Центр «Антистихия», 2003. – 110 с.