WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 ||

«Создание наукоемкой экономики – это, прежде всего повышение потенциала казахстанской науки Из Послания Главы государства – Лидера нации Н.А. Назарбаева народу Казахстана. Казахстанский путь -2050: Единая цель, единые ...»

-- [ Страница 11 ] --

1) проект обеспечения своевременных поставок всех видов ресурсов для производства всех видов продукции: основных производственных фондов, материальных и трудовых ресурсов;

2) проект обеспечения соблюдения норм расхода всех видов ресурсов при производстве единицы всех видов продукции;

3) проект внедрения ресурсосберегающих технологий в производственный процесс с целью повышения эффективности использования производственных ресурсов всех видов.

Таким образом применение проектных методов в организации производства позволит значительно ускорить процесс организации производства за счет применения специальных методов проектного управления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тайити Оно. "Производственная система Тойоты. Уходя от массового производства" -М: ИКСИ, 2. Билл Гейтс. Бизнес со скоростью мысли. Как добиться успеха в информационную эру-М., ЭКСМО, 2005.

3. Д.Шехватов, А.Воронин. Бережливое производство как элемент стратегий Кайдзен - Источник: Cfin.ru http://www.kommersant.ru/doc.aspx?DocsID= 5. Эдвардс Деминг. Выход из кризиса. Новая парадигма управления людьми, системами и процессамиАльпина Паблишер ISBN 978-5-9614-2249-8, 0-262-54115; 2012 г.

6. Заренков В. А. Управление проектами. СПб., 2010.

7. Цеховой А.Ф. Трансферт современных технологий управления проектами – ключевая задача кафедры инновационного вуза. – (http://portal.kazntu.kz/files/publicate) 8. Цеховой А.Ф. Роль технологии управления проектами в системе инновационного развития Казахстана.

Доклада на II Казахстанском Лин-Форуме. 2011 г.

9. Цеховой А.Ф. Управляя будущим. Казахстанская правда. – 26 января 2011. – № 27- (http://kazpravda.kz/c/1296003818/2011-01-26).

REFERENCES

1. Tayiti Ohno "Proizvodstvennaya sistema Toyoty. Uhodya ot massovogo proizvodstva" -М: INKSI, 2005.

2. Bill Gates. Biznes so skorostyu mysli. Kak dobitsya uspeha v informacionnuyu eru - М., EKSMO, 2005.

3. D.Shehvatov, А.Voronin. Berezhlivoe proizvodstvo kak element stategii Kaidzen - Istochnik: Cfin.ru http://www.kommersant.ru/doc.aspx?DocsID= 5. Edwards Deming. Vyhod iz krizisa. Novaya paradigma upravleniya ludmi, sistemami i processami- Alpina Publisher ISBN 978-5-9614-2249-8, 0-262-54115; 2012.

6. Zarenkov V. А. Upravlenie proektami. SPb., 2010.

7. Tsehovoi А.F. Transfert sovremennyh tehnologii upravleniya proektami– klyuchevaya zadacha kafedry innovacionnogo vuza – (http://portal.kazntu.kz/files/publicate) 8. Tsehovoi А.F. Rol tehnologii upravleniya proektami v sisteme innovacionnogo razvitiya Kazakhstana.

Doklada nа II Kazakhstanskom Lin-Forume. 2011.

9. Tsehovoi А.F. Upravlyaya budushim. Kazakhstanskaya pravda. – 26 yanvarya 2011. – № 27- (http://kazpravda.kz/c/1296003818/2011-01-26).

технологиясыны ту ыса тарихы. Жобамен басару кезінде бл технологияларды алгоритімін егізу айтарлытай табысты жоарлату мумкіндігі улкен деп белгіленеді.

Тйін сздер: немді ндіріс, LEAN- технологиялар, Кайдзен, жобалыты басармасы, жобалыты менеджментіні методологиясы.

Summary. This article show the meaning of the term "Lean production", a brief history of the emergence of this technology of Project Management. It is noted that the Project Management with working with standard tools allows you to significantly increase the possibility of successful implementation in production Lean-technology, as well as ability to use Project management practices in the organization of lean manufacturing.

Key words: lean production, LEAN-technologies, Kaydzen, project management, methodology of project management.

УДК 519. Коваленко А.Г.1, Амиргалиев Е.Н.2, Козбакова А.Х.3, Калижанова А.У.3, Айткулов Ж.С. Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ СУБЪЕКТОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Аннотация. Известно, что статистическая информация о функционировании сложных рассредоточенных систем часто далека от описания фактического состояния системы, и не позволяет сделать каких-либо выводов о правильности ее функционирования. Так, например, из мировой практики эксплуатации систем водообеспечения, водоотведения известно, что суммарные замеры у потребителей и у поставщиков отличаются на 40 – 60%. И связано это часто не только с погрешностью измерительных приборов, сколько с неэффективной эксплуатацией соответствующих систем. Еще сложнее анализ пространственно-рассредоточенных систем, в которых самостоятельные в принятии решений субъекты осуществляют экономическое взаимодействие при производстве, купле-продаже, перепродаже, потреблении. В работе рассмотрены математические модели продавцов, покупателей и арбитражеров и модели их взаимодействия в условиях однопродуктового рассредоточенного рынка совершенной конкуренции. На основе этих моделей приведены методы, позволяющие оценить параметры функционирования каждого субъекта, и системы в целом.

Ключевые слова: модели субъектов, оценка параметров, рассредоточенные системы, модели, системы водообеспечения.

Известно, что поведение субъектов рынка совершенной конкуренции описывается кривыми спроса и предложений, его равновесное состояние [1,2] достигается в точке пересечения этих кривых.

Рынок будем называть сосредоточенным, если поведение всех его субъектов (покупателей и продавцов) описывается одной кривой спроса и одной кривой предложений. Более общей является ситуация, когда субъекты рынка рассредоточены по различным пунктам локальным рынкам, связанным между собой торгово-транспортными коммуникациями. В этом случае в рынок вступают новые субъекты (будем называть их арбитражерами), которые являются промежуточными звеньями между производителями и потребителями. Процессы куплипродажи проходят как между субъектами каждого пункта, так и между субъектами различных пунктов, с той лишь разницей, что в последнем случае товар должен быть перевезен по некоторым торгово-транспортным коммуникациям. В этом случае каждый пункт характеризуется своими кривыми спроса и предложений, каждая коммуникация характеризуется транспортной кривой, представляющей собой зависимостью объема перевоза между пунктами от разности цен в инцидентных пунктах. Такой рынок будем называть рассредоточенным [2,3]. Под его равновесным состоянием будем понимать состояние, когда весь товар продается, покупается, перевозится в соответствии с соотношениями, определяемыми кривыми, а также уравнениями материального баланса каждого пункта. Для описания рассредоточенного рынка применим аппарат теории гидравлических сетей [4], использующую сетевую постановку задач.

В экономико-математическом моделировании широко используются сетевые постановки экономических задач. Наиболее близкой к задачам теории гидравлических сетей является транспортная задача линейного программирования в сетевой постановке и двойственная к ней [5].

Сетевая транспортная задача с выпуклыми функциями стоимостей перевоза по дугам графа без ограничений на знаки потоков с помощью метода множителей Лагранжа сводится к частному случаю задачи потокораспределения. В данной работе рассматривается дальнейшее развитие этих задач, позволяющее описать рассредоточенный рынок, и показывается, что задача отыскания его равновесного состояния сводится к задаче потокораспределения в сети с нефиксированными отборами [4].

Часто для реальных экономических систем объемы ввозавывоза, цены, установившиеся в пунктах, и объемы перевоза известны из статистической отчетности и они, как правило, не удовлетворяют основным балансовым соотношениям, кривым спроса и предложений и транспортным кривым. Как правило, кривые спроса и предложений и транспортные кривые неизвестны, хотя часто именно они и представляют наибольший интерес в экономических исследованиях. На их основе можно решать, например, задачи инвестиционной привлекательности пунктов. Таким образом, возникают задачи идентификации этих кривых.

С математической точки зрения рассмотрение вопросов идентификации реальных объектов приводит к необходимости постановки и решения так называемых обратных задач. Очень часто обратные задачи являются некорректно поставленными, трудно решаемыми. Общая проблематика идентификации гидравлических сетей и подходы к ее решения, рассмотрены в работе [4].

Одним из таких подходов, который имеет широкое применение в статистических методах идентификации, является подход, основанный на методе наименьших квадратов. В данной работе этот подход развивается применительно к рассматриваемым экономико-математическим моделям.

Ставится задача минимизации суммы квадратов отклонения искомых величин от замеренных (заданных) при условиях, которым должны удовлетворять потоки в сетях в условиях равновесия. Для получившейся задачи строятся необходимые условия, основанные на методе множителей Лагранжа.

В результате получается, что как переменные, характеризующие движение потока, так и множители Лагранжа, удовлетворяют законам движения гидравлических потоков в сети, и задача сводится к суперпозиции двух задач потокораспределения. Это дает возможность предложить для решения задач известные, хорошо разработанные алгоритмы потокораспределения в гидравлической сети с небольшой их модификацией.

В заключении работы приводится анализ предложенных моделей и алгоритмов, рассматриваются проблемы, связанные с их развитием и применением.

Для описания моделей воспользуемся основными определениями и обозначениями из теории графов. Пусть G E, V, H связный конечный ориентированный граф, Е множество вершин графа, V множество дуг, Н отображение H:V Е Е. Каждой дуге v V отображение H ставит в соответствие упорядоченную пару (h1(v),h2(v)) вершин из Е, h1(v) начало дуги v, h2(v) конец.

Будем говорить, что из вершины i выходит дуга v, если i=h1(v), и входит в вершину j, если j=h2(v).

Множество дуг, входящих в вершину i, обозначим через V + (i), множество дуг, выходящих из вершины i, обозначим через V - (i).

Вершины iE интерпретируем как пункты локальные рынки куплипродажи некоторого однородного продукта. Каждой вершине iЕ в соответствие поставлены переменные Рi, Сi, интерпретируемые как соответственно цена и объем внешнеторгового сальдо этого продукта, Сi=Di Si, Di объем спроса, Si объем предложений. Если Сi0, то преобладает спрос над предложением и она является стоком потока, Сi=0промежуточная вершина.

Дуги vV интерпретируем как торгово-транспортные коммуникации (системы), по которым осуществляется транспорт потока. Обозначим через Qv величину потока, идущего по дуге vV, направление дуги указывает положительное направление потока. Объем транспорта Qv по дуге v зависит от разности цен между инцидентными пунктами и описывается зависимостью Qv возрастает с ростом (Ph2(v) Ph1(v)), причем если (Ph2(v) Ph1(v))0. Эта зависимость фактически отражает предложение пункта h1(v) пункту h2(v) при разности цен (Ph2(v) Ph1(v))0, и наоборот, предложение пункта h2(v) пункту h1(v)при разности цен Ph2(v) Ph1(v)0 выпуклая вверх.

Аналитически такую функцию можно записать в виде f v (Qv ) AvQv Qv, где Av 0, 0 1 v 1.

Для всех вершин iE должно выполняться уравнение материального баланса где Сi внешнеторговое сальдо. Как отмечалось выше, если Сi0, то сток потока, если Сi= 0, то промежуточная вершина.

Разобьем множество вершин Е на две непересекающиеся части Е1 и Е2. В вершинах из Е заданы цены потока (вершины с фиксированными ценами Pi * ) В вершинах из E2 задана величина внешнеторгового сальдо (вершины с фиксированным внешнеторговым сальдо Ci* ) Задача 1, описываемая уравнениями (2) (5), является задачей потокораспределения в гидравлической сети ( в дальнейшем просто задачей потокораспределения ) и для ее решения в настоящее время разработаны достаточно эффективные алгоритмы. Их описание и обзор приведены в работе [4]. В случае, когда множество E1 одноэлементное, задачу 1 называют задачей с фиксированными отборами.

Обозначим кривую спроса через Di Di ( Pi ), кривую предложений через Si=Si(Pi), тогда кривая внешнеторгового сальдо будет иметь вид Сi=Сi(Pi)=Di(Рi)Si(Pi). Разобьем множество вершин Е на три непересекающиеся части Е1, E2 и Е3. Любое из этих множеств может быть пустым. В вершинах из E заданы цены потока (вершины с фиксированными ценами) : Pi= Р*i, iE1. В вершинах из Е2 зададим объем потока (вершины с фиксированным внешнеторговым сальдо) : Ci Ci*, iE2. В вершинах из Е объем потока есть функция цены (вершины с нефиксированным внешнеторговым сальдо) Задача 2, описываемая уравнениями (2)–(6) является задачей потокораспределения в гидравлической сети с нефиксированными отборами и для ее решения также в настоящее время разработаны достаточно эффективные алгоритмы. Заметим, что в гидравлической сети на решения задачи (2) – (6) могут налагаться также дополнительные ограничения где V*V (множество V* может быть пустым). Во множество V* входят дуги, интерпретируемые как насосы, обратные клапаны т. д.

Сведем задачу 2 к задаче 1. Для этого в граф введем дополнительную вершину Е и положим Е= {}Е. Для новой вершины положим P(), она будет вершиной с фиксированной ценой.

В начале вершину соединим с вершинами i E3 дополнительными дугами v, начало которых в вершине, конец в i. Для этих дуг v ( их множество обозначим через V() ) положим где fv1(Ph2(v)Ph1(v)) =Si (Ph2(v)Ph1(v))=Si(Pi). Эти дуги будут соответствовать предложениям вершин.

Затем вершину соединим с вершинами i E3 дополнительными дугами v, конец которых в вершине, начало i. Для этих дуг v ( их множество обозначим через V+() ) положим где fv1(Ph2(v)Ph1(v)) =Di (Ph1(v)Ph2(v))=Di(Pi). Эти дуги будут соответствовать спросу вершин.

Для вершин i E3 положим Сi*=0, т.е. эти вершины становятся вершинами с нулевым фиксированным внешнеторговым сальдо. Также переобозначим множество дуг, положив V=V V+()V(). Следует заметить, что В результате этих преобразования задача 2 приводится к виду задачи 1, при этом неравенства (10) являются аналогом неравенств (7). В связи с этим в дальнейшем задачу потокораспределения будем рассматривать в постановке задачи 1.

Как отмечалось выше, при анализе реальных экономических систем из статистической отчетности величины Qv, vV, Рi, Ci, iЕ, известны и часто они не удовлетворяют соотношениям (2,3). Как правило, неизвестными являются параметры кривых fv, и именно эти кривые представляют практический интерес. Для дальнейшего анализа нам необходимо конкретизировать вид этих функций. Будем рассматривать их в виде Заметим, что для v V+() V () Qv0, поэтому Qv Qv Qv, причем для vV() 0< (v +1)1, для v V+() (v +1) РН, то открывается сливной клапан НЗ, а нагнетательный - закрывается; если наоборот РД< РН, т о открывается нагнетательный клапан НО, а сливной закрывается. В случае, когда давления равны, то состояние клапанов не изменяется. В случае, когда шток находится в крайнем верхнем положении или в крайнем нижнем положении состояние клапанов может изменяться только определенным образом или не меняются.

Рисунок 2 – Упрощенная схема взаимосоединеия аппаратной части СУ Например, шток достиг верхнего крайнего положения при РД> РН сливной клапан включать бессмысленно – следовательно состояние этого клапана не должно меняться. Наоборот, при РД< РН необходимо включить нагнетательный клапан, но чтобы давление РД не превосходило максимального значения установленного возможностью насосной станции. В этой связи сигналы о перемещениях, соответствующих крайним положениям должны дополнительно поступать в П, чтобы были приняты решения по другому алгоритму.

На рис.2 предсталена упрощенная схема аппаратного обеспечения СУ робота, на котором изображен контроллер FX3U - 16MR/ES, слоты, шины, гидроприводы, датчики и исполнительные устройства.

Аппаратная часть системы управления, применение SCADA системы В работе сконструирована принципиальная схема системы управления и собран шкаф управления.Контроллер FX3U - 16MR/ES осуществляет опрос сигналов датчиков давления, датчиков перемещения и датчиков усилия. По результатам опроса формируются управляющие воздействия на клапана гидроцилиндров.

Сигналы датчиков давления, по количеству цилиндров 6 – шт. и сигналы датчиков перемещения, также 6 – шт. представлены в виде аналогового сигнала 4 … 20 mA.

Считывание аналоговых сигналов контроллером осуществляется посредством 3-х модулей аналогового ввода FX3U – 4AD – ADP. Каждый обеспечивает ввод до 4-х аналоговых сигналов.

В качестве датчиков усилия, используются тензодатчикиZemic H3. Блок согласования МВ110– 4ТД, расположенный непосредственно возле стенда передаёт сигналы с трёх тензодатчиков в контроллер по двухпроводной линии связи RS485 протоколом ModbusRTU. Интерфейс RS контроллера реализован через модуль FX3U-485-ADP.

Считывание дискретных сигналов осуществляется непосредственно самим контроллером FX3U - 16MR/ES, входами: X0 и X1. Дискретными сигналами, в данном случае являются команды:

«Ручной» и «Автомат», выбирающими соответственно ручной или автоматический режим работы.

Данные команды вводятся посредством переключателя SA1, расположенного на лицевой панели шкафа. Индикация о выбранном режиме работы осуществляется лампами HL2 и HL3(жёлтого цвета), расположенными также на лицевой панели шкафа.

Вывод управляющих воздействий на клапана осуществляется дискретными выходами контроллера, выходы: Y0… Y7 и модулем расширения FX3U – 8EYR-ES/UL, выходами: Y0…Y3. Выход Y4, модуля включает лампу HL1(зелёная), сигнал «ГОТОВ», подтверждающую отсутствие аварийных ситуаций и готовность контроллера к управлению.

Отображение текущих параметров системы и режимы работы клапанов отображаются системой визуализации на экране компьютера.

Связь контроллера скомпьютерам и SCADA – системой по сети Ethernet осуществляется посредством модуля FX3U – ENET. На рис.3 показан экран, применяемый при отладке и проведении эксперимента SCADA – системе.

В схеме управления гидроцилиндрами используются 3 клапана FESTO с напряжением включения 24V и током 1,2А и 9 клапанов EMDV-10 с напряжением включения 12V и током 2,8А.

Для питания катушек клапанов применены 3 блока питания POWER 42Вт напряжением 24V(А3…А5) и POWER 240Вт напряжением 12V(А6…А8).

Так как ток коммутации выходных реле контроллера FX3U - 16MR/ES и модуля расширения FX3U – 8EYR-ES/ULсоставляет 2А коммутация производится через промежуточные реле RSZE 1S35M 24V с током коммутации 12А. Для питания катушек реле используется дополнительный блок питания POWER 42Вт напряжением 24V.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шоланов К.С. Манипулятор SHOLKORSплатформенного робота. Патент на полезную модель пол.решение от 7.2.2014, №3882.

2. Gough V.E. Contribution to discussion of papers on research in Automobile Stability, Control and Tyre performance // Proc. Auto Div. Inst. Mech. Eng. 1956. P.392–394.

3. Stewart D. A platform with six degrees of freedom // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. London. 1965. Vol.180. \No15. P.371-385.

4. J. P. Merlet, Parallel Robots, Springer, Dordrecht, 2006.

5. Angeles J. Fundamentals of Robotic Mechanical Systems: Theory, Methods and Algorithms (Second Ed.).

Springer, 2002. 520 p.

6. GosselinС.М., Kong X., Foucault S. A fully decoupled 3-dof translational parallel mechanism//Parallel Kinematic Machines International Conference. Chemnitz. Germany. 2004. P. 595-610.

7. Глазунов В.А., Брио С., Аракелян В., Грунтович М.М., Нгуен М.Т.Разработка манипуляционных механизмов параллельно-перекрестной структуры.Проблемы машиностроения и надежности машин. 2008. № 2.

С. 90-100.

8. Sholanov K.S. Manipulator of a Platform Type Robot Sholkor.Advenced Materials Research Vol. (2014) pp321-326.

9. Шоланов К.С. Синтез схемы строения и решение задачи позиционирования параллельного манипулятора платформенного типа. Мехатроника, автоматизация и управление, М.2014,№ 11.

10. Nanua P., Waldron K.J., Murthy V. Direct Kinematic Solution of a Stewart platform // IEEE Trans. On Robotics and Automation. 1990. Vol.6. P. 438-444.

REFERENCES

1. Sholanov KS SHOLKORS platform manipulatorrobot. Utilitymodelpatentfloor. decisionof 7.2.2014, №3882.

2. Gough V.E. Contributionto discussion of paperson researchin Automobile Stability, Control and Tyreper formance // Proc. AutoDiv. Inst. Mech. Eng. 1956. P.392-394.

3. Stewart D. A platform with sixdegreesof freedom // Proceedingsof the Institutionof Mechanical Engineers.

London. 1965. Vol.180. \ No15. P.371-385.

4. JP Merlet, ParallelRobots, Springer, Dordrecht, 2006.

5. Angeles J. Fundamentals of Robotic Mechanical Systems: Theory, Methods and Algorithms (SecondEd.).

Springer, 2002. 520 p.

6. Gosselin SM, Kong X., Foucault S. A fullydecoupled 3-dof translationalparallelmechanism // Parallel Kinematic Machines International Conference. Chemnitz. Germany. 2004. P. 595-610.

7.Glazunov VA, S. Briot, V. Arakelian, Gruntovich MM, Nguyen M.T. Razrabotka positioning mechanism sinparallel-crossstructure.

Problems of mechanical engineering and machinere liability. 2008. № 2. S. 90-100.

8. Sholanov K.S. Manipulatorof a PlatformTypeRobotSholkor. AdvencedMaterialsResearch Vol.930 (2014) pp321-326.

9.Sholanov KS Synthesis schemeof the structure and solution of the problem of positioning the parallel manipulatorp latformtype. Mechatronics, automationandcontrol, M.2014, № 11.

10. Nanua P., Waldron KJ, Murthy V. DirectKinematicSolutionof a Stewartplatform // IEEE Trans.

OnRoboticsandAutomation. 1990. Vol.6. P. 438-444.

Платформалы роботты аппаратты-бадарламмалы жабдытарын басару Тйіндеме. Жмыста жазбаланан SHOLKOR типті платформалы манипуляторплатформалы роботты барлы артышылытарына жне біратар мбебап асиеттергеие болып табылады. Нтижелерді арасында роботты басару жйесі бадарламмалы жабдытармен амтамасыз етілді.

Тйін сздері: параллельді манипулятор, платформалы типті робот, басаруды аппараттыбадарламмалы жабдытары Summary. Described in the work platform manipulator SHOLKOR has all the advantages inherent in the robot platform and has several unique properties. Based on the results was ensured robot control system software.

Key words: Parallel manipulator robot platform type, hardware and software management.

УДК 681. Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

КАЧЕСТВО И ДАЛЬНОСТЬ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ ПО ВОЛС

Аннотация. Соединение оптических волокон является наиболее ответственной операцией при монтаже кабеля, предопределяющей качество и дальность систем телекоммуникации компьютерных сетей по ВОЛС.

Ключевыеслова: волокно, телекоммуникация, сеть, теряемый свет, систем.

Соединители оптических волокон, как правило, представляют собой арматуру, предназначенную для юстировки и фиксации соединяемых волокон, а также для механической защиты сростка.

Основными требованиями к ним являются:

- простота конструкции;

- малые переходные потери;

- устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям;

- надежность.

Дополнительно к разъемным соединителям предъявляется требование неизменности параметров при повторной стыковке.

Потери, вносимые соединением оптических волокон в тракт передачи кабеля, делятся на две группы: внешние и внутренние.

Внешними называются потери, связанные с особенностями метода соединения, в том числе, с подготовкой концов волокон, и включающие в себя поперечное смещение сердечника, разнесение торцов, наклон осей, угол наклона торца волокна, френелевские отражения.

Внутренними называются потери, связанные со свойствами самого волокна и обусловлены, например, вариациями диаметра сердечника, числовой апертуры, профиля показателя преломления, некруглостями сердечника, неконцентричностью сердечника и оболочки.

Внутренние потери являются следствием соединения двух неодинаковых волокон, обладающих, в основном, различными диаметрами и числовой апертурой.

В многомодовых стекловолокнах внутренние потери зависят от направления распространения света (рис. 1).

При распространении света слева-направо потери на стыке равны нулю, при обратном направлении распространения света часть его переходит в оболочку 50 мкм волокна и теряется.

Данные потери зависят от характера распределения оптической мощности по торцу волокна.

При этом различают однородное распределение мощности, когда она одинакова во всех точках торца волокна, и равновесное распределение, когда мощность сконцентрирована в центре сердечника световода.

В одномодовыхсветоводах внутренние потери не зависят от направления передачи и определяются только несоответствием диаметров поля моды сопрягаемых волокон ( рис. 2).

Волокно 1 с диаметром поля моды 1 излучает свет в виде конуса с углом 1 от торца волокна. Учитывая, что диаметр поля поля волокна обратно пропорционален углу приема излучения ( 2 1, н о 2 1 ) волокно 1 излучает свет в больший конус, чем принимает волокно 2, и часть излучения теряется. И наоборот, при распространении света от волокна 2 к волокну 1 часть света распространяется вне сердечника волокна 1 и тоже теряется.

Таким образом, потери из-за различия диаметров поля моды и конусов приема одинаковы в обоих направлениях и могут рассчитываются по формуле /1/:

Полученные расчетные значения равновесных внутренних потерь на стыке наиболее распространенныходномодовых волокон с несмещенной дисперсией приведены в табл. 1.

Расчетные значения равновесных внутренних потерь на стыке одномодовых Выровненная оболочка Внешние потери обусловлены четырьмя основными причинами: радиальное смещение волокон, угловое смещение, осевое смещение и качество торцов. Кроме того, необходимо учитывать деформации сердечника и соответствие между показателями преломления волокон. Для получения малых потерь на стыке торцов волокон должны находиться в тесном физическом контакте друг с другом, или зазор между ними должен быть заполнен веществом (иммерсионной жидкостью) в точности соответствующим показателям преломления сердечников волокон.

В реальных соединениях необходимо учитывать воздействие суммарных, т. е. полных потерь, определение которых зависит от типа сопрягаемых волокон.

В многомодовыхсветоводах полные потери на стыке волокон обычно меньше, чем сумма отдельных внутренних и внешних составляющих. Принято считать, что потери на стыке многомодовых волокон не зависят от длины волны. В действительности из-за несоответствия внутренних параметров волокон на стыке возникают пульсации (осцилляции) потерь, которые присходятвследствии того, что принимающее волокно не может принять все моды от передающего (рис. 3).

Рисунок 3 - Осцилляции потерь на стыке многомодовых световодах Осцилляции потерь на стыке возрастают с увеличением длины волны.

Кроме того, потери на стыке зависят от относительного положения стыков. Стыки имеют тенденцию влиять на распределение мощности, и поэтому потери на конкретном стыке зависят от потерь на предыдущем (рис. 4).

Рисунок 5- Изменение потерь на стыке в зависимости от относительного положения стыков Если волокно А достаточно длинное, то мощность на его конце имеет равновесное распределение. Осевое смещение на первом стыке вызывает потери части мощности на конце распределения и перераспределяет мощность к внешним краям сердечника второго волокна. Если волокно Б короче, чем требуется для восстановления равновесного распределения мощности, то осевое смещение на втором стыке вызовет большую, чем на первом стыке потерю мощности.

В одномодовых волокнах полные потери на стыке практически соответствуют сумме внешних и внутренних потерь. Более того, такие волокна имеют только одну моду, и поэтому на их стыке отсутствуют пульсации, которые наблюдались в многомодовых волокнах. При отсутствии отражения потери на стыке монотонно уменьшаются с ростом длины волны, что обусловлено ростом диаметра поля моды.

Таким образом, потери на стыке одномодовых волокон проще в анализе, измерении и воспроизведении, чем на стыке многомодовых волокон.

Если в процессе соединения оптических волокон присутствует хотя бы одно из рассмотренных смещений, то часть оптической мощности отражается от места соединения. Такое явление получило название Френелевского отражения /1/. Отражение на стыке оптических волокон приведено на рис. 5.

Отражение на границе раздела двух сред (рис. 5а) характеризуется параметром R, который представляет собой отношение мощности отраженной волны к мощности падающей волны, и его можно рассчиттать по формуле:

где n1 и n2 - показатели преломления соответствующих сред.

В результате мощность на выходе волокна уменьшается по сравнению с падающей мощностью.

Такие потери за счет отражения получили название Френелевских потерь, рассчитываемых по формуле /1/:

Например, потери на границе волокно-воздух, учитывая, что n1=1,46, a n2=1, составляют 0,15 дБ.

При наличии осевого смещения различают две границы раздела (рис. 5б). Тогда параметр R рассчитывается по формуле:

где R1 и R2 - параметры отражения на соответствующей границе;

Взаимодействие многократных отражений приводит к увеличению потерь на стыке, которые рассчитываются по формуле:

Например, потери на границе волокно-воздух, при тех же значениях n1 и n2 составляют 0,9 дБ, что выше в 6 раз по стравнению с одномодовыми.

На основе полученных аналитических выражений проведен расчет внутренних и внешних потерь на стыке одномодовых и многомодовых оптических волокон.

Из-за несоответствия внутренних параметров волокон на стыке возникают пульсации (осцилляции) потерь, которые возрастают с увеличением длины волны.

Взаимодействие многократных отражений при наличии зазора на стыке приводит к увеличению потерь по сравнению чем на границе раздела двух сред

ЛИТЕРАТУРА

1. Дмитриев А. С, Кузьмин Л.В. Передача информации с использованием синхронного хаотичесакого отклика при наличии фильтрации в канале связи // Письма в ЖТФ. 1999. 25. 16. С 71-77.

2. И. Елисеев. Доверие к беспроводной оптике. Сети, №5, 3. http://www.optolan.ru/ 4. О.Е. Задедюрина. Защита информации при передаче по волоконно-оптическим линиям связи/ Материалы II Белорусско-российской научно–технической конференции «Технические средства защиты информации», 17 мая – 21 мая 2004,Минск — Нарочь

LITERATURE

1. Dmitriev AS, Kuzmin LV Transmission of information using synchronous haotichesakogo response in the presence of filtering in a communication channel / / Technical Physics Letters. 1999.25.16.71-77C.

2.I. Elisha. Confidence in the wireless optics. Network, № 5, 3.Http://www.optolan.ru/ 4. OE Zadedyurina. Protection of data during transmission over fiber-optic lines / Materials II BelorussianRussian scientific conference "Information Security Technology", May 17 - May 21, 2004, Minsk - Nara Качество и дальность систем телекоммуникации компьютерных сетей по ВОЛС Резюме. Соединение оптических волокон является наиболее ответственной операцией при монтаже кабеля, предопределяющей качество и дальность систем телекоммуникации компьютерных сетей по ВОЛС.

Ключевые слова: волокно, телекоммуникация, сеть, теряемый свет, систем.

Qualityand rangeof telecommunicationsin computer networks VOLS Summary. Compoundoptical fibersis the mostresponsible operationwhen the cables, which predeterminesthe qualityand rangeof telecommunications systemscomputer networksVOLS.

Key words: fiber, telecommunications, network, lost, by light, systems.

УДК 004.056(075) Казахский национальный технический университет им К.И. Сатпаева

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ КАНАЛОВ УТЕЧКИ ИНФОРМАЦИИ В

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ

В статье выявлены преимущества волоконно-оптических линиях связи, а также возможности обнаружения канала утечки информации. Рассмотрен аспект основных физических принципов формирования каналов утечки информации в волоконно-оптических линиях связи.

Ключевые слова: волоконно-оптические коммуникации, канал утечки информации, захват информации, волоконно-оптические линии связи.

Информация в информационном обществе является главным ресурсом. На основе владения информацией в самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. Поэтому использование информационных технологий повышает не только качество потребления (лучшие условия труда, труд становится творческим, интеллектуальным), но и качество производства.

Разрабатываются различные механизмы для предотвращения потери и защиты информации, которые используются на всех этапах работы с ней. Защищать от повреждений и внешних воздействий надо и устройства и каналы связи, на которых хранится информация, Повреждения могут быть вызваны поломкой оборудования или канала связи. Внешние воздействия возникают как в результате стихийных бедствий, так и в результате сбоев оборудования или кражи.

Для сохранения информации используют различные способы защиты:

– безопасность зданий, где хранится секретная информация;

– контроль доступа к секретной информации;

– разграничение доступа;

– дублирование каналов связи и подключение резервных устройств;

– криптографические преобразования информации;

В настоящее время самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния считается оптическое волокно.

Широкое распространение оптоволокна в качестве среды передачи привело к актуальной проблеме защищенности информации от несанкционированного захвата.

Одним из перспективных направлений развития и защиты сетей связи, является внедрение в них волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Они значительно превосходят другие линии связи по проводным показателям, таких как высокая пропускная способность, малое затухание светового сигнала в волокне, длина участка регенерации. А также к достоинствам ВОЛС выделяют следующие показатели такие как устойчивость к электромагнитным помехам, отсутствие перекрестных и взаимных помех, отсутствие электропроводности, малые габаритные размеры и минимальный вес, долгий срок службы и немаловажным фактором является их относительно низкая стоимость.

Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.

Развитие нового поколение телекоммуникационных систем основано на использовании сигналов оптического диапазона, обладающих большой информационной емкостью. Одним из важнейших требований, предъявляемых к современным телекоммуникационным системам, является обеспечение скрытности и конфиденциальности линий связи. В волоконно-оптических линиях связи должна быть сформирована надежная, защищенная инфраструктура с использованием всех доступных средств и способов информационной защиты.

Рассмотрим основные физические принципы формирования каналов утечки информации в волоконно-оптических линиях связи.

Физические принципы передачи информации, основанные на модуляции интенсивности света, распространяющегося в оптическом волноводе имеют более высокую степень защищенности информации от несанкционированного доступа. Это наиболее простой способ передачи информации по ВОЛС, поэтому каналы утечки информации напрямую связаны с интенсивностью светового потока. Волоконно-оптический кабель представляет собой сложную конструкцию с несколькими слоями покрытия оптического волновода. В окружающем кабель пространстве информативное оптическое излучение практически не создает каких-либо электромагнитных полей диапазона близкого к частоте модуляции. Вследствие этого для формирования канала утечки информации требуется физический контакт с оптическим каналом передачи информации – оптоволокном. Это особенность является одним из главных факторов защищенности информации в волоконнооптических системах передачи.

Формирование каналов утечки информации из ВОЛС можно разделить на три типа, которые связанны с возможными особенностями распространения света в волоконно-оптических линиях связи [1].

– нарушение полного внутреннего отражения;

– нарушение отношения показателей преломления;

– регистрация рассеянного излучения;

– параметрические методы регистрации проходящего излучения.

Нарушение полного внутреннего отражения (несанкционированного доступа) связан с отводом части светового потока из оптического волновода при нарушении полного внутреннего отражения. В идеальном случае свет не выходит из оптического волокна вследствие полного внутреннего отражения на его границах. Любые отклонения в распространении света приводят к выходу части излучения из волновода, которое образует канал утечки информации. Варианты формирования каналов утечки информации из ВОЛС при нарушении полного внутреннего отражения можно разделить по виду воздействия на оптоволокно:

– механическое воздействие;

– акустическое воздействие;

– оптическое туннелирование света.

Одним из видов механического воздействия является на волокно является изгиб. При изгибе волокна локальная концентрация механических напряжений вызывает уменьшение угла падения света на границе, который может оказаться меньше предельного угла, и как следствие – нарушение полного внутреннего отражения, то есть часть светового потока выходит из оптоволокна.

Максимальный радиус изгиба, при котором наблюдается побочное излучение в точке изгиба световода связанно с нарушением полнового внутреннего отражения. Оценка радиуса изгиба для многомодового волокна при оценке изгиба можно учитывать и другие аспекты, изменяющие показатель преломления оптоволокна, например, фотоупругий эффект т.к. их показатель значительно меньше. Нарушение полного внутреннего отражения при механическом воздействии возможно и при локальном давлении на оптоволокно, что вызывает неконтролируемое рассеяние (в отличие от изгиба) в точке деформации.

Акустическое воздействие на оптическое волокно также изменяет угол падения. При этом в сердцевине оптоволокна создается дифракционная решетка периодического изменения показателя преломления, которая вызвана воздействием звуковой волны. Электромагнитная волна отклоняется от своего первоначального направления, и часть её выходит за пределы канала распространения.

Физическое явление, с помощью которого возможно решить поставленную задачу, является дифракция Брэгга на высокочастотном звуке. Деформации, создаваемые упругой волной, формируют периодическое изменение показателя преломления внутри оптоволокна, которое для света является дифракционной решеткой. Максимальный угол отклонения единственного наблюдаемого дифракционного максимума равен двум углам Брэгга. Частота отклоненной электромагнитной волны приблизительно равна частоте основного информационного потока.

Оптическое туннелирование представляет собой приведение оптического контакта с волокном другого оптического волокна с показателем преломления равным или большим основного, что приводит к захвату части информационного светового потока без обратного рассеянного излучения.

Оптическое туннелирование состоит в прохождении оптического излучения из среды показателем преломления через слой с показателем преломления меньшим в среду с показателем преломления при углах падения больших угла полного внутреннего отражения. На принципах оптического туннелирования в интегральной и волоконной оптике создаются такие устройства как оптический ответвитель, оптофоны, волоконно-оптические датчики физических величин.

Отличительной особенностью оптического туннелирования является отсутствие обратно рассеянного излучения, что затрудняет детектирование несанкционированного доступа к каналу связи. Этот способ съема информации наиболее скрытный.

– специальные напыляемые покрытия и оптические смазки основного оптоволокна, которые приводят к эффекту интерференции света в тонких пленках, что позволяет выводить часть излучения также без обратного рассеяния;

– воздействие стационарных электромагнитных полей, что вызывает изменение оптических свойств на границе сердцевина – оболочка оптоволокна, которое приводит к нарушению полного внутреннего отражения.

Изменения значения предельного угла, вызываемое как механически напряжениями, так и электрическим полем малы, но комплексное воздействие с другими способами может привести к эффективному способу формирования канала утечки.

При нарушение отношения показателей преломления таких как растяжение происходит механическое воздействие без изменения формы волокна. Растяжение волокна вызывает изменение отношения показателя преломления оболочки к показателю преломления сердцевины оптоволокна.

С учетом того, что плавленый кварц выдерживает большие напряжения (до 106 Па в идеальном состоянии), то, прикладывая большие механические напряжения к оптоволокну, можно добиться изменения предельного угла на величину, достаточную для вывода части интенсивности основного информационного потока за пределы оптического волокна.

К способам, вызывающим изменение отношения показателя преломления оболочки к показателю преломления сердцевины оптоволокна путем механического напряжения, также относится и скручивание оптоволокна.

Оптические волноводы обладают очень маленькими потерями (вплоть до 0,2 дБ/км и менее на длине волны 1,55 мкм) – это позволяет передавать информацию на значительные расстояния без необходимости усиления сигнала. Расстояния между участками ретрансляции составляет более км, что требует генерации световых импульсов значительной мощности. Высокие мощности входного светового потока создают значительное по величине рассеяние на ближайших к ретрансляторам участках, которые можно использовать для формирования каналов утечки информации. Приемники оптического излучения позволяют регистрировать световые потоки состоящие практически из одного фотона с временным разрешением менее 1 нс, что соответствует регистрации оптической мощности излучения менее 10-10 Вт.

Рассеянное излучение позволяет сформировать каналы утечки информации, основанные на следующих физических принципах:

– измерение рассеянного излучения на длинах волн носителя информации;

– регистрация показателей рассеянного излучения на комбинационных частотах;

– воздействие на оптоволокно внешними полями (тепловым, электромагнитным, радиационным), с целью увеличения интенсивности рассеянного излучения.

Усиление потерь с помощью воздействия извне можно в световоде на локальных участках формирования каналов утечки, что вызовет увеличение сигнала утечки.

В параметрическом методе регистрации проходящего излучения рассмотрим следующие аспекты. Оптическое излучение, являющееся носителем информации, при распространении по оптоволокну вызывает изменение его физических свойств. Модуляцию свойств оптоволокна в зависимости от интенсивности световых импульсов можно регистрировать специальными высокочувствительными устройствами. Изменение свойств оптоволокна является основой для формирования канала утечки информации. Среди них можно выделить следующие параметры оптоволокна, модулируемые световым потоком:

– показатель преломления;

– показатель поглощения при прохождении света;

– малые изменения геометрических размеров (фотоупругий эффект);

– регистрация модуляции свойств поверхности волокна.

В заключение надо отметить, что существует много других способов несанкционированного доступа и способов захвата информации с волоконно-оптических линий связи. При использовании волоконно-оптических линий связи не требуется шифрование конфиденциальной информации, в отличии от других каналов передачи информации. Особенностью волоконно-оптических телекоммуникаций является необходимость физического контакта с линией связи для формирования канала утечки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гришачев В.В., Кабашкин В.Н., Фролов А.Д.. Физические принципы формирования каналов утечки информации в ВОЛС.

http://it4business.ru/itsec/FizicheskiePrincipyFormirovanijaKanalovUtechkiInformaciiVVolokonnoOpticheskix LinijaxSvjazi 2. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. М., Эко-Трендз, 2000.

3. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. М., Техносфера; 2004 г.

4. Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. М., 1998.

Талшыты-оптикалы байланыс сымдарындаы апаратты таралу арналарыны Тйіндеме. Бл маалада талшыты-оптикалы байланыс сымдарыны артышылыы жне апаратты таралу арналарын іздеп табу ммкіндіктері арастырылан. Сонымен атар, талшыты-оптикалы байланыс сымдарындаы апаратты таралу арналарыны негізгі физикалы принциптеріні алыптасу крсетілген.

Тйін сздер: талшыты-оптикалы коммуникациялар, талшыты-оптикалы байланыс сымдары, апаратты таралу арналары, апаратты алу.

Physical principles of information leakage channels in fiber-optic communication lines Summary. The article revealed the advantages of fiber-optic communication lines, as well as the possibility of information leakage detection channel. Aspects of the basic physical principles of formation of information leakage channels in fiber-optic communication lines.

Key words: fiber-optic communication channel of information leakage, capture information, fiber-optic communication lines.

УДК 681.587. Казахский национальный технический университет им.К.И.Сатпаева,

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПРОТЕЗА ШЕЙНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА

Аннотация:В статье описано устройство нового протеза шейного отдела позвоночника. Показано схема крепления предлагаемого управляемого протеза. Проведены кинематические расчеты по выбору углы сгибания, разгибания, наклон и поворот головы. Для решения задач использован компьютерное моделирование протеза с помощью программы Mathlab.

Ключевые слова: платформенный манипулятор, протез шейного позвонка, трехподвижный, безоперационное крепление, физиологические свойства шеи.

В настоящее время получило широкое распространение идея о том, что межпозвонковый спондилез в шейном отделе приводит к быстрой дегенерации смежных дисков в результате увеличения нагрузки. Таким образом, реконструкция пораженного межпозвоночного диска с помощью функционального протеза, по – видимому, имеет некоторые преимущества, поскольку декомпрессия и фиксация не только обеспечивают подвижность, но и одновременно защищают смежные диски от патологической нагрузки, обусловленной сращением, за счет поддержания физиологической подвижности и сохранения кинематики.

В наше время делать операцию на позвоночник и восстановить функцию позвоночника очень сложно и дорого, так как у нас в стране не производят сложные медицинские устройства необходимые для этой операции.

Предлагается оперативное лечение нестабильности и деформации позвоночника. В связи с износом, при грыжах, тяжелых травмах, патологии костной ткани в области шейного отдела позвоночника можно использовать протезы новейшего поколения, которую уже использует в других зарубежных странах.

В случая ДЦП больные нуждаются в средствах для выполнения требуемого объема движения головы.

В связи с этим предлагается электромеханический протез с управляемыми приводами. Работа основан на методологии биоуправления, которые приобретают особую ценность в мехатронике.

Платформенный электромеханический протез с управляемыми приводами относится к области медицинской техники, в дальнейшем применяемой в травматологии и нейрохирургии.

Платформенный робот имеет ряд функциональных возможностей для применения его после определенной модификации в качестве протеза шейного позвоночника, устанавливается безоперационным способом.

В КазНТУим.К.И.Сатпаева разработан протез для шейного отдела позвоночника показанный на[1], который не требует крепления частей протеза к телу или проведения операций. Схема строения протеза основана на схеме строения платформенного манипулятора Sholkor [2]. Отличие в том, что точкаС в затылочной области остается неподвижной в процессе движения головы с помощью протеза. Управляемые движения (поворот головы, кивание) выполняется перемещением двумя приводами точки В. Управляя движением точки А возможно добиться наклона головы к плечам.

Таким образом, протез позволяет осуществлять управляемые повороты и наклон головы по отношению к нижней опоре, закрепленной к наплечнику.

При формировании схемы строения протеза шейного позвоночника за основу принята схема строения параллельного манипулятора платформенного типа SHOLKOR. Этот манипулятор [3] имеет шесть степеней свободы. Движение платформы 2 относительно платформы 1 осуществляется изменением длин шести соединительных звеньев 3-8 с помощью управляемых приводов.

Соединительные звенья образуют сферические соединения с платформами и между собой по определенной закономерности. Таким образом, что в точкахСобразуется 4-х звенное, в точках В- 3-х звенное и в точках А – 2-х звенное сферическое соединение. В результате такого строения манипулятор обладает рядом функциональных особенностей, а именно: перемещение платформы 2 с 6 степенями свободы относительно платформы 1 можно осуществить поэтапно позиционированием точки С2 изменением длин звеньев 3,6,7; перемещением точки В2 путем изменения длин соединительных звеньев 5,8; окончательное позиционирование платформы выполняется перемещением точки А2 изменением длины звена 4. Другим отличительным признаком платформы SHOLKOR является то, что перемещение привода отдельно взятого соединительного звена не требует согласованного изменения длин других соединительных звеньев.

Протез (рис.1) имеет разьемное кольцо 1, связанное с корпусом и кольцо 2, связанное с головой.

Верхнее разъемное кольцо 2 протеза тремя вертикальными пластинами 11 с регулируемой длинной жестко крепится к гипсовой или пластиковой каске 12, плотно одеваемой на голову. Нижнее разъемное кольцо 1 с помощью наплечника 13, ремней 14 и пояса 15 закрепляется к корпусу человека [4].

В отличии от платформы SHOLKOR протез имеет три управляемых привода 4,5,6. Принцип действия протеза основан на том, что точка С2 совмещается с точкой в затылочной области.

Положение точки С2 при установке протеза регулируется вручную путем изменения длин соединительных звеньев 3,6,7. В дальнейшем эта точка остается неподвижной при движениях головы с помощью протеза. Два управляемых движения головы: поворот и кивание выполняется изменением длин 5,8, т.е. перемещением с помощью управляемых приводов точки В2. Изменение угла наклона головы к плечам реализуется движением точки А2 протеза.

О суммарном объеме движений в шейном отделе судят по максимальному углу сгибания головы, ее разгибания, боковых наклонов и поворотов. Общий объем движений в шейном отделе для здоровых лиц моложе 65 лет следующее: углы сгибания и разгибания составляют 70°, угол бокового наклона - 35° и угол поворота - 80°. Для лиц старше 65 лет характерно снижение этих показателей:

угол разгибания - 40°, сгибания - 35°, наклона - 20°, поворота - 45°[5].

Углы сгибания и разгибания:

Любое вращение в трехмерном пространстве может быть представлено как композиция поворотов вокруг трех ортогональных осей (например, вокруг осей декартовых координат). Этой композиции соответствует матрица, равная произведению соответствующих трех матриц поворота [6].

Матрицами вращения вокруг оси декартовой системы координат на углы,, в трёхмерном пространстве являются:

- Вращение вокруг оси x:

- Вращение вокруг оси y:

- Вращение вокруг оси z:

На основе полученных зависимостей составлена программа в Matlab, которая визуально демонстрирует пространственные положения верхнего кольца протеза (жестко связанного с головой) при перемещениях выполняемым по отдельности каждым из трех приводов [4].

Исходными данными для расчетов являются геометрические размеры протеза в начальном положении, а именно: длина стороны правильного треугольника А2В2С2 а=175 мм.; кратчайшие расстояния С1А2= В1В2= А1С2=60мм.; количество положенийN=5.

Движение разгибание-сгибание (кивание головой) выполняется приводом 8 (рис.5,а), для визуализации этого движения в программе принято, что при каждом движении звено 8 получает приращение h8=5 мм(Рис.5,а).

Следует отметить, что на всех графиках положения верхнего кольца пронумерованы, а конечное положение кольца отмечено треугольником АВС.

Наклон головы выполняется перемещением узла А2 с помощью привода 4. Для визуализации позиции верхнего кольца (Рис.5,b) в программе принято, что звено 4 получает приращение h4=9 мм.

Реализация поворота верхнего кольца 2 выполненное изменением длины звена 5 при h5=10 мм (Рис.5,с) показывает, что при этом точка А2 опускается вниз, что нежелательно. В этой связи принято, что поворот головы должен выполняться изменением длин двух звеньев 4 и 5.

На графике (Рис.5,d) показаны позиции верхнего кольца протеза при приращениях перемещений в приводах 4 и 5 на величину h4=9 мм., h5=10 мм. Как показываю расчеты, поворот головы с помощью протеза можно выполнить управляемыми движениями одновременно 2-х, 3-х приводов.

Рисунок 5– Графики визуализации движения платформы (верхнего кольца)

ЛИТЕРАТУРА

1 Шоланов К.С., Султанбаев Т.Ж., Биомбекова А.Б. Управляемый протез шейного отдела позвоночника, Заявка на изобретение №2012/1315.1. Заключение о выдаче инновационного патентанаизобретениеот 05.07.2013г.

2 Шоланов К.С. Кибернетические машины: кн.1 – Монография. – Алматы, 2008. –299с.

3 Шоланов К.С. Параллельный манипулятор платформенного типа SHOLKOR. Предварительный патент РК № 17442. 2006.

4 Шоланов К.С. «Синтез структурной схемы строения и решение задачи позиционирования платформенного робота нового типа», Ж: Мехатроника, автоматизация и управления, 2014, №9.

5 http://www.medicinform.net.

6 Бегун П.И., Шукейло Ю.А. Биомеханика.-СПб.: Политехника, 2000.

REFERENCES

1 Sholanov KS, Sultanbaev TJ, Biombekova AB Controlled prosthesis of the cervical spine, Patent application №2012 / 1315.1.Opinion on the issuance of a patent for an innovative invention from 05.07.2013g.

2 Sholanov KS Cybernetic machines: kn.1 - Monograph. - Almaty, 2008 -299s.

3 Sholanov KS Parallel manipulator platform type SHOLKOR. A provisional patent RK № 17442. 2006.

4 Sholanov KS "Synthesis of the block diagram of the structure and solution of the problem of positioning a robot platform of a new type" F: Mechatronics, Automation and Control, 2014, №9.

5 http://www.medicinform.net.

6 Runner PI, Shukeylo YA Biomehanika.-Petersburg.: Polytechnic, 2000.

Тйіндеме. Жмыста жазылан мойын омыртасыны протезі адама физиологиялы озалыстар жасауына (брылу, клбеу, иілу) ммкіндік береді.

Адам басыны брылу, клбеу, иілу жне шайау брыштарын табу шін есесптеулер келтірілген.

Тйін сздері:платформалы манипулятор, мойын омыртасыны протезі, шозалмалы, операциясыз бекіту, мойынны физиологиялы асиеттері.

Summary. Described in the prosthesis of the cervical spine allows the patient to perform the physiological movement of the head (pan, tilt, nodding ).

The calculations for choosing the angles of flexion, extension, tilt and rotation of the head.

Key words: platform manipulator, the prosthesis of the cervical vertebrae, trehpodvizhny, non-surgical fixation, the physiological properties of the necks.

УДК 621.315. Казахский национальный университет имени К.И.Сатпаева,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТО ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЛИНИЯХ СВЯЗИ

Аннотация. Точному определению места повреждения в линиях связи и электропередачи, которое производится трассовыми методами, должна предшествовать предварительная его локализация методом импульсной рефлектометрии.

Метод импульсной рефлектометрии позволяет определить зону повреждения (в пределах погрешности измерения) и применить отдельные трассовые методы обнаружения только на небольших участках трассы, что позволяет существенно сократить время точного определения места дефекта.

Основными видами повреждений в кабельных линиях электропередачи и связи являются: короткие замыкания и обрывы, появление утечки между жилами или между жилой и экраном (броней), увеличение продольного сопротивления.

Ключевые слова. Импульсной рефлектометр, зондирования, импульс, отражения, помех, сигнал, короткого замыкания, полярность, муфт, переотражения, асинхронные, синхронные Причин возникновения повреждений много: механические повреждения, например при проведении земляных работ, старение изоляции, нарушение изоляции от воздействия влаги и т.п.

Перед проведением измерений методом импульсной рефлектометрии необходимо проверить участок кабельной линии омметром или мегоометром.

Однако такая проверка может быть недостаточной. Например, после воздействия мегоометром на кабель, имеющий растрескавшуюся изоляцию с попавшей влагой, может произойти подсушивание места дефекта [1]. При этом показания мегоометра соответствуют как бы исправному кабелю (сотни и тысячи МОм).

После выявления дефектных линий (жил, фаз) мегоомметром переходят к предварительному определению места повреждения методом импульсной рефлектометрии.

Сущность метода импульсной рефлектометрии. Метод импульсной рефлектометрии, называемый также методом отраженных импульсов или локационным методом, базируется на распространении импульсных сигналов в двух- и многопроводных системах (линиях и кабелях) связи.

Приборы, реализующие указанный метод, называются импульсными рефлектометрами.

Сущность метода импульсной рефлектометрии заключается в выполнении следующих операций:

1. Зондировании кабеля (двухпроводной линии) импульсами напряжения.

2. Приеме импульсов, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления.

3. Выделении отражений от места повреждений на фоне помех (случайных и отражений от неоднородностей линий).

4. Определении расстояния до повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

Упрощенная структурная схема импульсного рефлектометра приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема импульсного рефлектометра С генератора импульсов зондирующие импульсы подаются в линию.

Отраженные импульсы поступают с линии в приемник, в котором производятся необходимые преобразования над ними.

С выхода приемника преобразованные сигналы поступают на графический индикатор.

Все блоки импульсного рефлектометра функционируют по сигналам блока управления.

На графическом индикаторе рефлектометра воспроизводится рефлектограмма линии - реакция линии на зондирующий импульс.

Образование рефлектограммы линии легко проследить по диаграмме, приведенной на рисунке 2. Здесь осью ординат является ось расстояния, а осью абсцисс - ось времени.

Рисунок 2 – Образование рефлектограммы линии по диаграмме В левой части рисунка показана кабельная линия с муфтой и коротким замыканием, а в нижней части - рефлектограмма этой кабельной линии.

Анализируя рефлектограмму линии, оператор получает информацию о наличии или отсутствии в ней повреждений и неоднородностей [1].

Например, по приведенной выше рефлектограмме можно сделать несколько выводов.

1. На рефлектограмме кроме зондирующего импульса есть только два отражения: отражение от муфты и отражение от короткого замыкания. Это свидетельствует о хорошей однородности линии от начала до муфты и от муфты до короткого замыкания.

2. Выходное сопротивление рефлектометра согласовано с волновым сопротивлением линии, так как переотраженные сигналы, которые при отсутствии согласования располагаются на двойном расстоянии, отсутствуют.

3. Повреждение имеет вид короткого замыкания, так как отраженный от него сигнал изменил полярность.

4. Короткое замыкание полное, так как после отражения от него других отражений нет.

5. Линия имеет большое затухание, так как амплитуда отражения от короткого замыкания много меньше, чем амплитуда зондирующего сигнала.

Если выходное сопротивление рефлектометра не согласовано с волновым сопротивлением линии, то в моменты времени 2*tм, 4*tм и т.д. будут наблюдаться переотраженные сигналы от муфты, убывающие по амплитуде, а в моменты времени 2*tх, 4*tх и т.д. - переотражения от места короткого замыкания.

Основную сложность и трудоемкость при методе отраженных импульсов представляет выделение отражения от места повреждения на фоне помех.

Метод импульсной рефлектометрии базируется на физическом свойстве бесконечно длинной однородной линии, согласно которому отношение между напряжением и током введенной в линию электромагнитной волны одинаково в любой точке линии.

Это соотношение:

имеет размерность сопротивления и называется волновым сопротивлением линии.

При использовании метода импульсной рефлектометрии в линию посылают зондирующий импульс и измеряют интервал tх - время двойного пробега этого импульса до места повреждения (неоднородности волнового сопротивления).

Расстояние до места повреждения рассчитывают по выражению:

где V - скорость распространения импульса в линии.

Отношение амплитуды отраженного импульса Uо к амплитуде зондирующего импульса Uз обозначают коэффициентом отражения Котр:

где W - волновое сопротивление линии до места повреждения (неоднородности);

W1 - волновое сопротивление линии в месте повреждения (неоднородности).

Отраженный сигнал появляется в тех местах линии, где волновое сопротивление отклоняется от своего среднего значения: у муфт, у мест изменения сечения жилы, у мест сжатия кабеля, у места обрыва, короткого замыкания и т.д.

Если выходное сопротивление импульсного рефлектометра отличается от волнового сопротивления измеряемой линии, то в месте подключения рефлектометра к линии возникают переотражения.

Переотражения - это отражения от входного сопротивления рефлектометра отраженных сигналов, которые пришли к месту подключения рефлектометра из линии [1]. Выходное и входное сопротивления рефлектометра, как правило, равны между собой.

В зависимости от соотношения входного сопротивления рефлектометра и волнового сопротивления линии изменяется полярность и амплитуда переотражений, которая может оказаться соизмеримой с амплитудой отражений. Поэтому перед измерением рефлектометром обязательно нужно выполнить операцию согласования выходного сопротивления рефлектометра с волновым сопротивлением линии.

Примеры рефлектограммы линии без согласования выходного сопротивление с линией и с согласованием приведены на рисунках 3:

При распространении вдоль линии импульсный сигнал затухает, то есть уменьшается по амплитуде.

Затухание линии определяется ее геометрической конструкцией и выбором материалов для проводников и изоляции и является частотно-зависимым [1].

Следствием частотной зависимости является изменение зондирующих импульсов при их распространении по линии: изменяется не только амплитуда, но и форма импульса - длительности фронта и среза импульса увеличиваются («расплывание» импульса).

Чем длиннее линия, тем больше «расплывание» и меньше амплитуда импульса. Это затрудняет точное определение расстояния до повреждения.

Примеры рефлектограмм линий без затухания (идеальная линия) и с затуханием показаны на рисунке 4.

Для более точного измерения необходимо правильно, в соответствии с длиной и частотной характеристикой затухания линии, выбирать параметры зондирующего импульса в рефлектометре.

Критерием правильного выбора является минимальное «расплывание» и максимальная амплитуда отраженного сигнала.

Если при подключенной линии на рефлектограмме наблюдается только зондирующий импульс, а отраженные сигналы отсутствуют, то это свидетельствует о точном согласовании выходного сопротивления рефлектометра с волновым сопротивлением линии, отсутствии повреждений и наличии на конце линии нагрузки равной волновому сопротивлению линии рисунок 5.

Вид отраженного сигнала зависит от характера повреждения или неоднородности.

Например, при обрыве отраженный импульс имеет ту же полярность, что и зондирующий, а при коротком замыкании отраженный импульс меняет полярность рисунок 6.

В идеальном случае, когда отражение от повреждения полное и затухание отсутствует, амплитуда отраженного сигнала равна амплитуде зондирующего импульса.

Рассмотрим два случая эквивалентных схем повреждений, которые наиболее часто встречаются на практике: шунтирующая утечка и продольное сопротивление. Пусть место повреждения линии представляет собой шунтирующую утечку Rш рисунок 7:

Рисунок 7 – Место повреждения линии с шунтирующей утечкой С изменением сопротивления утечки от нуля (соответствует короткому замыканию) до бесконечности (соответствует исправной линии), при положительном зондирующем импульсе отраженный импульс имеет отрицательную полярность и изменяется по амплитуде от максимального значения до нулевого, в соответствии с выражением:

где Rш - сопротивление шунтирующей утечки;

W1 - волновое сопротивление линии в месте повреждения, определяется выражением:

Так, например, при коротком замыкании (Rш = 0) получаем: Котр = -1. В этом случае сигнал отражается полностью с изменением полярности.

При отсутствии шунтирующей нагрузки (Rш = бесконечности) имеем: Котр = 0. Сигнал не отражается вообще.

При изменении Rш от 0 до бесконечности амплитуда отраженного сигнала уменьшается от максимального значения до нулевого, сохраняя отрицательную полярность (рисунок 8).

Если эквивалентная схема места повреждения линии имеет вид включения продольного сопротивления (например, нарушение спайки или скрутки жилы) рисунок 9, то с изменением величины продольного сопротивления отраженный импульс изменяется по амплитуде, оставаясь той же полярности что и зондирующий импульс.

Выражение для коэффициента отражения при наличии включения продольного сопротивления будет иметь вид:

где Rп - продольное сопротивление;

W1 - волновое сопротивление линии в месте включения продольного повреждения, определяемое выражением:

В случае обрыва жилы (Rп = бесконечности) получаем коэффициент отражения: Котр=1.

Это означает, что сигнал отражается полностью без изменения полярности.

При нулевом значении продольного сопротивления (Rп = 0) имеем: Котр = 0. Сигнал не отражается вообще.

При изменении Rп от бесконечности до 0 отраженный сигнал уменьшается по амплитуде от максимального значения до нулевого, без изменения полярности (рисунок 10).

Виды зондирующих сигналов. В рефлектометрах для определения мест повреждения линий применяются в основном два вида зондирующих импульсов: короткий видеоимпульс и перепад напряжения.

Иногда используется суперпозиция видеоимпульса и перепада напряжения, например в приборе Р5-13.

Короткий видеоимпульс. Короткий видеоимпульс представляет импульс напряжения малой длительности, которая выбирается много меньше (в 10...100 раз) времени распространения импульса по линии [2].

Выбор длительности может производиться вручную или автоматически, в зависимости от диапазона измеряемых расстояний.

При зондировании линии короткими видеоимпульсами наблюдаются отражения от начала и конца распределенных неоднородностей (рисунок 11), поэтому такое зондирование используется для поиска локальных повреждений и крупных сосредоточенных неоднородностей волнового сопротивления.

Короткий зондирующий импульс обеспечивает высокую разрешающую способность, которая определяется его длительностью.

Разрешающая способность - это минимальное расстояние между двумя неоднородностями волнового сопротивления при котором отраженные от них сигналы еще наблюдаются как отдельные сигналы (рисунок 12).

Рисунок 12 – Неоднородностями волнового сопротивления На рисунке отраженные от двух неоднородностей импульсы еще наблюдаются раздельно.

Длительность зондирующего видеоимпульса влияет на разрешающую способность рефлектометра - чем она меньше, тем выше разрешающая способность рефлектометра.

В тоже время, при уменьшении длительности зондирующих сигналов возрастает их затухание.

Следует иметь в виду, что для линий с одинаковой длиной более высокая разрешающая способность может быть получена на более высокочастотной линии (рисунок 13).

Перапад напряжения. Перепад напряжения - это зондирующий импульс такой длительности, которая больше чем время распространения импульса по линии.

При зондировании линии таким широким импульсом («перепадом») наблюдается профиль изменения волнового сопротивления вдоль линии. Поэтому такое зондирование может использоваться не только для измерения расстояния и величины неоднородности, но и при наличии в линии следующих друг за другом нескольких протяженных неоднородностей волнового сопротивления или его плавного изменения вдоль линии.

При прочих равных условиях, в частности при одинаковых длительностях фронтов зондирующих импульсов, разрешающая способность при измерении перепадом напряжения вдвое лучше, чем при измерении видеоимпульсом. Эта разрешающая способность определяется длительностью фронта «перепада».

Пример рефлектограммы линии с утечкой при зондировании «перепадам» напряжения показан на рисунке 14.

Рисунок 14 – Рефлектограммы линии с утечкой при зондировании «перепадам» напряжения Коэффициент укорочения электромагнитных волн. Зондирующие импульсы распространяются в кабельных линиях по определенным волновым каналам, определяемым режимом включения «жила – жила», «жила – оболочка» и другие варианты [2].

Импульсный сигнал распространяется в линии с определенной скоростью, которая зависит от типа диэлектрика и определяется выражением:

где с - скорость света;

g - коэффициент укорочения электромагнитной волны в линии;

- диэлектрическая проницаемость материала изоляции кабеля.

Коэффициент укорочения показывает во сколько раз скорость распространения импульса в линии меньше скорости распространения в воздухе.

В любом рефлектометре перед измерением расстояния нужно установить коэффициент укорочения. Точность измерения расстояния до места повреждения зависит от правильной установки коэффициента укорочения.

Величина g является справочной только для радиочастотных кабелей, для других типов кабелей не нормируется. Коэффициент укорочения можно определить импульсным рефлектометром по кабелю известной длины.

Для многожильных и многопарных кабелей коэффициент укорочения, волновое сопротивление и затухание различны для каждого варианта включения, поэтому рекомендуются включения рефлектометра независимо от типа повреждения по схеме «жила - жила».

При повреждении одной из жил можно использовать схему включения «поврежденная жила неповрежденная жила».

Включение рефлектометра по схеме «жила – оболочка» позволяет выявить поврежденную жилу методом сравнения.

При измерениях на воздушных линиях электропередачи с горизонтальным расположением проводов рефлектометр следует подключать по схеме «средний провод - крайний провод» или «средний провод – земля».

Помехи импульсной рефлектометрии и борьба с ними. По соотношению величин отражения от повреждения и напряжения помех все отражения можно разделить на простые и сложные [2].

Простое повреждение - это такое повреждение кабельной линии, при котором амплитуда отражения от места повреждения больше амплитуды помех.

Сложное повреждение - это такое повреждение, для которого амплитуда отражения от места повреждения меньше или равна амплитуде помех.

По источникам возникновения помехи бывают асинхронные (аддитивные) и синхронные.

Асинхронные помехи не связаны с зондирующим сигналом и неоднородностями кабельной линии и вызваны наводками от соседних кабельных линий, от оборудования, транспорта и различной аппаратуры.

Пример рефлектограммы кабельной линии с асинхронными помехами показан на рисунке 15.

Рисунок 15 – Рефлектограммы кабельной линии с асинхронными помехами На рефлектограмме асинхронные помехи полностью закрывают отражение от повреждения.

Это отражение практически невозможно рассмотреть на фоне помех.

Эффективными методами отстройки от асинхронных помех являются аналоговая фильтрацияи цифровое накопление сигнала.

Аналоговая фильтрация применялась в основном в аналоговых рефлектометрах, таких как Р5и Р5-13.

Сущность цифрового накопления заключается в том, что одну и туже рефлектограмму считывают несколько раз и вычисляют среднее значение. В связи с тем, что асинхронные помехи носят случайный характер, после цифрового накопления их уровень значительно снижается. Пример предыдущей рефлектограммы линии, «очищенной» в результате цифрового накопления рефлектометром РЕЙС-105Р (РЕЙС-105М, РЕЙС-105М1), приведен на рисунке 16.

Рисунок 16 – Цифровая накопления рефлектометром РЕЙС-105Р На этой рефлектограмме можно легко выделить сигнал, отраженный от места утечки.

Синхронные помехи связаны с зондирующим сигналом и являются отражениями зондирующего сигнала от неоднородностей волнового сопротивления линии (отражения от кабельных муфт, ответвлений, кабельных вставок, неоднородностей кабельных линий технологического характера и др.) [2].

Основная масса кабельных линий (кроме кабелей связи) не предназначены для передачи коротких импульсных сигналов, используемых при методе импульсной рефлектометрии. Поэтому этим кабельным линиям присуще большое количество синхронных помех.Пример рефлектограммы кабельной линии с синхронными помехами показан на рисунке 17.

Рисунок 17 – Рефлектограммы кабельной линии с синхронными помехами Синхронные помехи можно существенно уменьшить посредством сравнения или дифференциального анализа.

При сравнении накладывают рефлектограммы двух линий (неповрежденной и поврежденной), проложенных по одной трассе.

Наложение двух рефлектограмм позволяет быстро обнаружить начальную точку их различия, по которой и определяют расстояние L до повреждения.

При дифференциальном анализе рефлектограммы поврежденной и неповрежденной линий вычитают, как показано на рисунке 19.

Рисунок 19 – Дифференциальный анализ рефлектограммы поврежденной Из рисунка видно, что при вычитании все синхронные помехи компенсируются. По разностной рефлектограмме легко обнаружить отражение от места повреждения и определить расстояние L до него.

Наилучшие результатов от сравнения и вычитания удается получить при использовании в качестве исправной линии жилы или кабельной пары того же кабеля.

При измерении кабельной линии методом импульсной рефлектометрии асинхронные и синхронные помехи присутствуют на рефлектограмме одновременно.

Асинхронные помехи (кроме помех импульсного характера), как правило, имеют одинаковые величины, независимо от того, с какого конца кабельной линии ведется измерение рефлектометром.

Синхронные помехи при измерении с разных концов кабеля имеют различную величину, в зависимости от многих факторов: длины кабельной линии, затухания импульсных сигналов, удаленности места повреждения и мест неоднородностей волнового сопротивления кабельной линии, точности согласования выходного сопротивления импульсного рефлектометра с волновым сопротивлением линии и других факторов.

Поэтому отраженный сигнал от одной и той же неоднородности может иметь различные величины при измерении с разных концов линии.

Если хотя бы предположительно известно, к какому концу кабельной линии ближе может быть расположено место повреждения, то для измерений нужно выбирать именно этот конец кабельной линии.

В других случаях желательно проводить измерения последовательно с двух концов кабельной линии.

Следует учитывать, что даже такие повреждения как «короткое замыкание» и «обрыв», дающие максимальные отражения зондирующего сигнала, не всегда можно легко обнаружить на фоне помех.

Например при большом затухании и больших неоднородностях волнового сопротивления линии амплитуда отражения от удаленного повреждений типа «короткое замыкание2 или «обрыв»

зачастую бывает меньше, чем отражения от близко расположенных неоднородностей волнового сопротивления.

Поэтому такие повреждения являются сложным для обнаружения.

Рефлектограмма кабельной линии со сложным повреждением показана на рисунке 20.

Рисунок 20 – Рефлектограмма кабельной линии со сложным повреждением

ЛИТЕРАТУРА

1. Аксенов Ю.П., Ляпин А.Г., Певчев Б.Г. Применение рефлектометрии для диагностики кабелей // Электрические станции. – 1997. – № 4.

2. Аксенов Ю.П., Ляпин А.Г., Певчев Б.Г. и др. Определение характеристик неоднородностей в кабельных линиях методом рефлектометрии //. Электрические станции. – 1997. – № 7.

REFERENCES

1. Akcenov U.P., Liapin A.G., Pevsev B.G. Primenenie reflektometrii dlia diagnostiki kabelei // Elektriseckie ctansii. – 1997. – № 4.

2. Akcenov U.P., Liapin A.G., Pevsev B.G. I dr. Opredelenie xarakteristik neodnorodnoctei v kabelnix liniax metodom reflektometrii // Elektriseckie ctansii. – 1997. – № 7.

Тйіндеме. Трассалы діспен жргізілетін байланыс жолдары мен электротарату жолдарындаы аауларды дл анытау шін алдын-ала оны импульстік рефлектометрия дісімен тексеріп алу керек.

Импульсты рефлектометрия дісі аау болан айматарды (лшеу ателіктері шектерінде) табуа жне аздаан трасса учаскелерінде жеке трассалы дістерді олдануа ммкіндік береді. Ол аау орнын дл анытау уаытын ысартады.

Электротарату жне байланыс кабельдік жолдарындаы негізгі ааулар мыналар: ыса тйыталу жне зілулер, сымдар мен сым мен экран (бронь) арасындаы аымдарды пайда болуы, зартылан кедергі сіру.

Тйін сздер. Импульсты рефлектометр, зондирлеу, импульс, шаылысу, бгеуіл, сигнал, ыса тйыталу, полярлылы, муфта, айта шаылысу, асинхронды, синхронды Summary. The exact breakdown in communication and transmission lines, which is trs-financial methods should be preceded by a preliminary localization using pulsed reflectometry.

Method pulse reflectometry allows to determine the damage zone (within measurement error), and use separate route discovery methods only on small sections of the route, which can significantly reduce the time to determine the exact location of the defect.

The main types of faults in the cable or transmission line are: short co-Chania and cliffs, the occurrence of leakage between conductors or between a housing and a screen (armour), an increase of prodol-resistivity.

Key words. Pulse reflectometer, sensing, pulse, reflection, interference, signal, short circuit, over-arnosti, couplings, reflections, asynchronous, synchronous УДК 006.015.5. Маркосян М.В.1, Саядян А.С.1, Куралбаев З.К.2, Таурбекова А.А. Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева, Ереванский Научно Исследовательский Институт Средств Связи,

ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА ЗЕМНОЙ КОРЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ СЕЙСМИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕТЕЙ ДАТЧИКОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Аннотация: Статья посвящена проблемам организации мониторинга уровня жидкости в скважинах наблюдения за сейсмическими явлениями использованием сетей датчиков. Приводится предложенный механизм опросного способа организации сбора данных.

Ключевые слова: маршрутизация, датчики, передача данных, сети датчиков, опросный способ сбора данных, сейсмическое состояние В настоящее время широкое применение получают сети датчиков (Sensornetworks), для организации мониторинга различных событий [1], в частности, в крупных распределенных системах, территорий и т.п. Здесь, наряду с традиционными задачами свойственных компьютерным сетям, возникают задачи связанные с рациональной организацией маршрутизации, позволяющей минимизировать энергозатраты на узлах, при необходимости динамически изменять структуру сети этим повышая ее жизнеспособность.

Как правило, датчики совмещаются с радиопередающими устройствами – радиомодемами имеющими свое питание (аккумуляторные батареи). Таким образом, данное питание используется и для радиомодема и для датчика. В зависимости от применения аккумуляторные батареи могут быть одноразовыми или заряжаемыми. Выбираемая и/или требуемая их мощность зависит от потребляемой радиомодемом и датчиком энергии. Как правило радиомодемы используют стандартные решения опираясь на стандартные протоколы WiFi или ZigBee [ 1,2].

Если в местах установки датчиков с устройствами передачи данных имеется возможность получения питания от сети или от установленной системы восстанавливаемой энергии (солнечные батареи и т.п.), то вопросы связанные с рациональной организацией маршрутизации решается относительно легко [2,3].

Рассмотрим некоторые возможные типы используемых датчиков, принципы их использования и в этой связи построение сетей передачи полученных от них данных.

Используемые типы датчиков зависят от выбранной методики оценки сейсмического состояния региона.

Проведем один вариант классификации датчиков. Это датчики:

- радонаизмеряющие;

- гидродинамические (измерение уровня жидкости в скважинах на большой глубине);

- магнитные (ГПМ);

- электроизмерительные (ННТ-ВП);

- сейсмологические – дальномерные;

Так, например, с помощью оценки изменения уровня жидкости в глубинных скважинах оценивается сейсмическая активность региона[3]. Для этих целей используются датчики уровня жидкости, которые устанавливаются на специальных поплавках, на больших глубинах. В этом случае радиомодемы устанавливаются вне скважин или отверстий и соединяются с датчиками проводными линиями. Датчики в свою очередь получают энергию по тем же проводам.

Радонаизмеряющие датчики могут быть в составе аппаратуры передачи данных. Их питание, в зависимости от местности, может быть аккумуляторное или стационарное.

Задачи, возникающие при организации мониторинга, в основном, зависят от количества этих датчиков, их распределенности и частоты регистрации данных.

Таким образом, по различным направлениям передачи данных могут создаваться трудности по многоканальному параллельному приему, тогда как по другим направлениям каналы будут простаивать.

Исходя из вышесказанного, ставится задача организации динамической маршрутизации, целевой функцией которого является равномерное распределение каналов передачи данных.

Другой важной задачей является выбор каналов связи и методов организации передачи данных.

На выбор каналов связи влияет место расположения датчиков. Если они расположены вблизи населенных пунктов, где доступны различные средства связи, где относительно легко решается проблема «последней мили» (оптоволоконные и/или проводные центры распределения каналов, доступ к WiFi сетям, 3Gи т.п.), то рекомендуется использовать известные модемы, обеспечивающие доступ к интернету. При отсутствии сетей WiFi рекомендуется использовать GPRSили 3G модемы, сети которых относительно хорошо развиты и покрывают большие территории.

Сейсмические скважины, как правила, располагаются вне населенных пунктов и зачастую находятся вне зоны действия тех или иных сетей связи. В этих случаях соответствующие службы пользуются радиомодемами на выделенных частотах и построенными на их базе радиолиний.

Возможны также использование спутниковых каналов связи. Данный вид связи рекомендуется использовать, если датчики находятся вне зоны действия тех или иных сетей, или же трафик обмена данными настолько низок, что экономически обосновывает его использование.

Организация передачи данных усложняется тем, что центр мониторинга должен получать также информацию о состоянии датчиков. Данную работу предлагается организовать опросным способом исходя из следующих соображений:

1. Передача информации, о состоянии пункта совместно с полезными данными без синхронизации с информацией от других пунктов проблематична;

2. Согласно определенным временным интервалам. В этом случае аппаратура данной точки будет загружать каналы связи, потреблять дополнительную энергию;

Как правило, сейсмическая информация инерционно, и опросный способ дает возможность без больших загрузок каналов связи получать интересующие данные от соответствующих датчиков.

Здесь относительно легко решаются вопросы, связанные с организацией маршрутизацией потоков данных, т.к. центральный узел задает возможный маршрут. Аппаратура всех датчиков находятся в приемном режиме, что является экономной и только при получении запроса передают накопленную информацию. Таким образом, мы имеем иерархическую структуру. Так как сейсмическая служба, как правило, подчиняется соответствующему республиканскому министерству или управлению по чрезвычайным событиям, а последние имеют структуру в соответствии с территориальным разделением, то и данные мониторинга собираются в соответствии с управленческой структуры. В этом случае иерархия имеет два уровня. На практике, в зависимости от распределенности первичных датчиков, предлагается построить узловые центры обработки данных, которые будут объединять определенное количество датчиков.

В зависимости от преследуемых целей возможно сосредоточение нескольких разных датчиков в одном узле. В этом случае в данном узле должен присутствовать соответствующий контроллер организующий сбор информации и передачу данных в центр обработки. Предложенное решение, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Организация сбора и передачи первичных данных по мониторингу В каждом контроллере задаются пределы изменения значений измеряемых датчиками данных.

Если в течении измерений какой либо датчик фиксирует значение выходящее из допустимых рамок, то система не должна ждать очереди по запросу данных. Данный узел генерирует аварийную сигнализацию к вышестоящему узлу, который и организует считывание данных от этого узла. Для этого предлагается, чтобы после каждого запроса центр выдерживал определенную паузу, которая необходимо для принятия аварийной информации от узлов. Данная организация передачи данных возможна, так как при получении соответствующих сигналов запроса от центра все узлы синхронизируются и узел, который должен послать данные задерживает передачу, позволяющую узлу с экстренным сообщением передавать свои данные.

Таким образом, время одного цикла Тцв одном подуровне будет ровно где ti- время передачи запроса к i-ому узлу;

i - время передачи данных i-го узла к центру;

- время интервала – ожидания каждого узла до начала передачи;

n - Количество узлов функционирующих с данным центром.

Из (1) следует, что в зависимости от n время цикла линейно возрастает. Если количество узлов достигает несколько сотни, то целесообразно всю сеть разделить на подсети, где в каждой подсети время одного цикла будет рассчитываться по формуле (1). Центральные же узлы каждого подуровня будут собирать информацию параллельно и передавать данные в верхний уровень опять по тому же принципу опроса. В этом случае общее время опроса To будет где Tцj-время передачи запроса центрального узла к центральному узлу j-ого уровня;

m - количество подузлов;

`j- время передачи данных центраi-го уровня в верхний уровень.

В приведенных формулах (1) и (2) не учтены задержки связанные с передачей экстренных данных. Вероятность появления этих событий мала и при оценке временных задержек этой задержкой пренебрегаем.



Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 ||
Похожие работы:

«г. Белгород Дайджест новостей СОДЕРЖАНИЕ 1. Путин одобрил новые договоренности о работе Visa и MasterCard в России 2. Эксперт: Создание ЕАЭС даст США и ЕС новые возможности для сотрудничества 3. Bank of America повысил прогноз роста российской экономики 4. Отечественные продукты будут постепенно вытеснять с рынка импортное продовольствие 5 5. Федеральная налоговая служба увеличила сбор налогов в федеральный бюджет до 2,1 трлн руб. 6. Минфин поддерживает возврат России на внешние рынки займов в...»

«Юлия Бучатская Понятие субъекта в европейской этнологии: научный мастер-класс в Институте культурной антропологии / европейской этнологии Университета им. Георга-Августа в Геттингене, 13–14 декабря 2012 г. В декабре, посреди предрождественской суеты и красочных базаров на центральных площадях старого университетского города Геттинген молодые коллеги из Института культурной антропологии / европейской этнологии Университета им. Георга-Августа под сводами исторической университетской обсерватории...»

«STARTUP BAZAAR UP AZZ S Проекты Сервисы звонков и SMS-сообщений 2 RoboGames Pro 22 для пользователей Интернета Индустрия игр, робототехника Веб-сервисы, мобильные приложения, Композит для ледяной дороги 24 социальные сети Новые материалы AppsGeyser.ru 4 Виртуальный мир “Счастливая 26 Мобильные приложения семья” - где счастливы дети и Разработка систем измерения 6 родители количества и параметров нефти Информационные технологии сырой ITM технология получения кислорода Приборостроение...»

«. орленок Наш сайт: www.dagorlenok.ru дагестан № 48 (429), 20 ноября 2013 Цена 5 руб. Издаётся с 2002 г. Интеллектуалы в Ярославле! Наши лидеры - Махач Исрапилов, С 2 по 5 ноякамилла Рустамова, Магомедшафи Хизриев, бря в Ярославле александра Милихина. прошёл первый Всероссийский форум Будущие интеллектуальные лидеры России. Среди лидеров нашей страны оказались и мы – че- тыре дагестанских школьника.. Стр Идёт подпИска на 2014 год!!! Ты ведь хочешь и впредь быть в курсе всех важных Главный приз...»

«467 ПУ Б Л И К А Ц И И Мария Янес Фаня Давыдовна Люшкевич В 2007 г. исполнилось 80 лет со дня рождения Фани Давыдовны Люшкевич — этнографа, ираниста, исследователя Средней Азии и, в частности, Бухарского оазиса. Фаня Давыдовна родилась в Ленинграде 5 декабря 1927 г. в семье бухгалтера и учительницы. Всю войну семья провела в блокадном городе. Девочка продолжала учиться в школе и оказывала посильную помощь фронту. 30 января 1944 г. Указом Президиума Верховного Совета СССР Ф.Д. Люшкевич (тогда...»

«Содержание ВСТУПЛЕНИЕ Глава 1. Вы любите работать с текстом, сочинять Глава 5. Если вы любите создать движухи и 5 стр. управлять другими людьми стихи, писать 1.1. Копирайтер 1.2. SEO-копирайтер 1.3 Контент-менеджер 1.4. Ведущий рассылок 50 стр. фото. 1.5. Корректор 1.6. Рерайтер 1.7. Админ/модератор форума 52 стр. продвигать что-либо 1.8. Расшифровщик записей (транскрибатор) Глава 2. Вы любите работать с графикой, дизайном, 54 стр. 7.2 Интернет-рекламщик 17 стр. иллюстрациями 2.1. Веб-дизайнер...»

«Нанотехнологии Пермского края 2009 Уважаемые участники Второго Международного форума по нанотехнологиям Роснанотех-2009! Пермский край — это крупнейший по промышленному и экономическому потенциалу регион Российской Федерации. В настоящий момент в крае сформирован уже довольно большой кластер высокотехнологичных производств в различных сферах промышленности. Более двух десятков лет в Пермском государственном техническом университете работает научный центр, на базе которого молодые учёные...»

«Theatrum mundi А Н Д Р Е Й П Я ТА К О В Латиноамериканская грань мирового альтерглобализма Итоги и перспективы развития На рубеже тысячелетий альтерглобализм (далее — АГ) стал предметом широкого обсуждения не только в научных исследованиях, но и в средствах массовой информации всего мира. Сам термин альтерглобализм (иногда используется также синонимичное понятие альтермондиализм) был выдвинут на волне воодушевления от всемирных социальных форумов в пику навязанному официозными СМИ термину...»

«1 СОДЕРЖАНИЕ Вступительное слово Неформальное образование для региональных демократических трансформаций. 3–10 Ваче Калашян. НЕФОРМАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: ВЫЗОВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ БАЗА НЕФОРМАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ АРМЕНИЯ Мака Алиоглу, Азер Рамазанов. НЕФОРМАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В РЕСПУБЛИКЕ АЗЕРБАЙДЖАН Сергей Лабода. НЕФОРМАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В БЕЛАРУСИ: ПРОВАЙДЕРЫ, КЛЮЧЕВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ БУДУЩЕГО Лали Сантеладзе. НЕФОРМАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ГРУЗИИ Лилиана...»

«7 ФОРУМ В форуме Научное знание в условиях Интернета Научное знание в условиях Интернета приняли участие: Андрей Николаевич Алексеев (Санкт-Петербург) Игорь Александрович Алимов (Музей антропологии и этнографии им. Петра Великого (Кунсткамера) РАН, Санкт-Петербург) Мария Вячеславовна Ахметова (Журнал Живая старина, Москва) Юрий Евгеньевич Березкин (Музей антропологии и этнографии им. Петра Великого (Кунсткамера) РАН, Санкт-Петербург / Европейский университет в Санкт-Петербурге) Майкл Буравой...»

«14-16 октября 2014 г. ТЕХНОПОЛИС МОСКВА www.forinnovations.ru Глобальная дискуссионная площадка в области инноваций Форум Открытые инновации 2014 Ключевая тема Форума 2014 Форум Открытые инновации посвящен новейшим технологиям и перспективам международной Созидательное разрушение: как сохранить конкурентоспособность в 21 веке кооперации в области инноваций. “ Скорость технологических изменений никогда еще не была настолько стремительной. Созидательно разрушая рынки с поСегодня ускоренный темп...»

«A/61/169 Организация Объединенных Наций Генеральная Ассамблея Distr.: General 20 July 2006 Russian Original: English/Spanish Шестьдесят первая сессия Пункт 87(f) предварительной повестки дня * Всеобщее и полное разоружение Образование по вопросам разоружения и нераспространения Доклад Генерального секретаря Резюме Настоящий доклад представляется во исполнение резолюции 59/93 Генеральной Ассамблеи, в которой Ассамблея просила Генерального секретаря подготовить доклад, содержащий обзор...»

«Центр политических технологий Инвестиции в будущее России Отчет по исследованию модернизационных проектов Москва-2010 2 Содержание Оглавление Сведения об исследовании Основные выводы Модернизация в зеркале мнений экспертов и бизнеса Рейтинг проектов Инвестиции в будущее России Рейтинг по критериям Анализ восприятия проектов Проект создания семи федеральных университетов Проект всероссийского образовательного форума Селигер Проект Научно-технического музея XXI века Проект Президентской...»

«PDF-отчет 240 готовых эффективных заголовков, на которые кликают и которые продают! СЕКРЕТНАЯ ШПАРГАЛКА ИНТЕРНЕТ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЯ Автор Марина Ромаш marinaromash.com проект Создание простых и эффективных инструментов для продвижения в Интернет pdf-отчет об эффективных заголовках 2014 Содержание отчета: Коротко введение.3 Об авторе.4 Как зацепить внимание человека и заставить перейти к тексту?.5 Слова-тизеры.6 Тизер БЕСПЛАТНО.7 Охват аудитории.9 О преимуществах.10 8 моделей заголовков....»

«Сотрудничество с Северным Советом Совет Северных стран образован в 1952 году как форум для межпарламентского сотрудничества Северных стран. Идея северного сотрудничества возникла сразу после Второй мировой войны, когда в 1946 году министры юстиции северных стран обсудили его будущее очертание. Первое заседание Северного Совета, который первоначально объединял Данию, Исландию, Норвегию и Швецию, состоялось в 1953 году в Копенгагене. В 1956 году в Совет Северных стран вступила Финляндия. С 1970...»

«ПРОЕКТ СОГЛАСОВАНО: УТВЕРЖДАЮ: Председатель Начальник городского комитета департамента образования профсоюза работников образования города Братска города Братска _К.В. Кулинич А.А.Коротких _2012г. _2012г. ПОЛОЖЕНИЕ о городском конкурсе молодых руководителей Дебют – 2012 I Общие положения 1.1. Учредителями конкурса молодых руководителей Дебют – 2012 (далее Конкурс) являются департамент образования администрации города Братска и городской комитет профсоюзов работников образования. 1.2....»

«СКОРАЯ ПОМОЩЬ 2004 МАТЕРИАЛЫ Российского научного форума СКОРАЯ ПОМОЩЬ 2004 20-23 сентября МОСКВА, Центральный дом художника на Крымском валу Москва 2004 1 Материалы Российского научного форума СКОРАЯ ПОМОЩЬ 2004 М., 2004 - 134 с. Российская академия медицинских наук Министерство здровоохранения и социального развития РФ Национальное научно-практическое общество скорой медицинской помощи ЗАО МЕДИ Экспо 5-94943-016-6 ©МЕДИ Экспо, 2004 2 ТЕЗИСЫ ВОПРОСЫ ДИАГНОСТИКИ И ОКАЗАНИЕ ПОМОЩИ БОЛЬНЫМ С...»

«Доклад Научно-технологический форсайт РФ: региональный аспект (некоторые выводы исследования) Стенограмма выступления, 10.10.2007 Санкт-Петербург, III Российский Венчурный Форум Докладчик: Виктория Желтова (Мовилы), эксперт Центра стратегических разработок Северо-Запад Презентация доклада: http://csr-nw.ru/content/data/article/file/st45_2078.pdf Информация о проекте Анализ перспектив технологического развития регионов России в рамках проведения научнотехнологического форсайта РФ...»

«№9 8 А Н Т Р О П О Л О Г И Ч Е С К И Й ФОРУМ Михаил Соколов Проблема консолидации академического авторитета в постсоветсткой науке: случай социологии Представим себе, что соответствующее министерство возглавил чиновник, ставящий главной целью своего земного существования обеспечить мировое лидерство российской науки. Сравнивая желаемое с действительным, он неизбежно пришел бы к выводу о необходимости глубоких реформ. Российская наука сегодня не только не набирает веса, но и продолжает терять...»

«Предисловие Российская Ассоциация Прямых и Венчурных Инвестиций (РАВИ) предлагает участникам Первого Российского Венчурного Форума Аналитический Обзор за 2003-2004 годы о венчурных фондах и фондах прямых инвестиций, действующих в России. Обзор, подготовленный РАВИ в прошлом году, охватывал 10-летний период развития рынка прямых и венчурных инвестиций (1994-2004 годы). Опыт сбора информации был успешным, в связи с чем было решено перейти на ежегодный выпуск, более детально описывающий события...»








 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.