автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Проблемы обеспечения безопасности судоходства путем создания больших морских и портовых систем связи

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА - СОЮЗМОРНИИПРОЕКТ

УДК 629.7.019.3:62-505.001

На правах рукописи

РГБ ОД

ПОПОИ Виктор Вениаминович

' * VII) СУМ

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ СУДОХОДСТВА ПУТЕМ СОЗДАНИЯ БОЛЬШИХ МОРСКИХ И ПОРТОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

(на примере реализации концепции информационной семи глобальной морской системы связи по безопасности и бедствию Юга России)

Специальности: 05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта; 05.12.13 - Системы и устройства радиотехники и связи

Автореферат Диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Москва - 2000

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в государственном учреждении "Морская администрация порта Новороссийск" с консультативным участием кафедры "Радиосвязь на морском флоте" Новороссийской государственной морской академии.

Официальные онноненты:

доктор технических наук,

профессор Нечипоренко Н.Т

доктор технических наук, Степанов А.Л.

профессор

доктор технических наук, Иванченко Ю.С.

профессор.

Ведущая организация: ГП "Морсвязьспутник (г. Москва)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Демьянов В.В.

Защита состоится "_" февраля 2000 года в_ часов на заседании

Диссертационного Совета Д 101.03.01 при Государственном проектно-изыскательском и научно-исследовательском институте морского транспорта по адресу: 125319. г. Москва, Б. Коптевский пр., д. 6.

Отзывы на диссертацию или её автореферат присылать в двух экземплярах, заверенных печатью организации, направлять учёному секретарю Диссертационного Совета по адресу: 125319. г. Москва, Б. Коптевский пр., д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института морского транспорта и в библиотеке НГМА (г. Новороссийск).

Автореферат диссертации разослан "_"_2000 года.

Учёный секретарь Диссертационного Совета Д 101.03.01,

кандидат технических наук

Э.В. Адамовский

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Общая характеристика работы.................................................4

Глава 1. Техно-экономическая постановка проблемы в связи с

развитием Азово-Черноморского региона Юга России.............7

Глава 2. Концепция создания сети ГМССБ от Таганрога до Сочи

для морских районов А\ и А2.............................................15

Глава 3. Проблемы надёжности и электромагнитной совместимости сети ГМССБ с другими радиосредствами.................20

Глава 4. Организация технического обслуживания и эксплуатации

морской информационной сети ГМССБ Юга России.................30

Глава 5. Новый подход к интегративному радиопокрытию морских

районов А1 и АгнаСВЧ...................................................39

Глава 6. Особенности распространения радиоволн над водной поверхностью, покрытой ЛЬДОМ (на примере сети ГМССБ Юга Росаш).............46

Глава 7. Проблемы подготовки и переподготовки кадров для эксплуатации морских систем связи и сети ГМССБ на Юге РФ................47

Заключение и общие выводы.........................................................48

Дополнительная литература....................................................49

Список научных трудов, отражающих основное содержание диссертации.........49

Список сокращений и аббревиатуры

МАП(Н) - Морская администрация порта (Новороссийск) НГМА - Новороссийская государственная морская академия ЦНИИ МФ — Центральный научно-исследовательский институт морского флота НИР - Научно-исследовательская работа

ГМССБ - Глобальная морская система связи по безопасности и бедствию ИМО - Международная морская организация СВЧ - Сверхвысокие частоты

СВ, ПВ, КВ, УКВ — Средние, Промежуточные, Короткие, Ультракороткие волны

ЦИВ - Цифровой избирательный вызов

ЭМС - Электромагнитная совместимость

БРЦ - Береговой радиоцентр

БС - Береговая станция

РЦУС - Региональный центр управления связью ТО - Техническое обслуживание СМО - Система массового обслуживания СКЦ - Спасательно-координационный центр

ТРЛ (ТРС) - Тропосферная релейная линия (Тропосферная радиостанция) ЮМГ - Южморгеология (г. Геленджик)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Геополитическое и экономическое значение морских районов Юга РФ существенно изменились после 1991 г., а Азовские и Черноморские порты после утраты Россией Крыма приобрели статус "Южных ворот России" для прямого выхода на международный рынок в Европу, Африку и страны Азиатского континента. Значение региона будет, несомненно, повышаться с учетом требований формирования новых транспортных маршрутов и развития морских портов, интегрирования их в мировую транспортную систему. Морской порт Новороссийск является важнейшим транспортным узлом на юге страны и самым крупным глубоководным портом России на Черном море, к которому тяготеют около 2/3 внешнеторговых перевозок. Внешнеторговые перевозки с использованием крупнотоннажного флота наиболее экономичны со странами Юго-Восточной Азии, Ближнего Востока, Средиземного моря и Африки. Новороссийский порт является доминирующим в России портом по перевалке растущих грузопотоков нефти, обеспечивая свыше 20 % объема российского экспорта нефти, переваливая ежегодно до 36 млн. т. этого груза. В настоящее время начато строительство нового трубопровода и плавучего нефтетерминала Каспйского трубопроводного консорциума (КТК). Этот трубопровод должен соединить Тенгизское месторождение с нефтяными терминалами в порту Новороссийск, а пропускная способность транспортного маршрута возрастет на 67 млн. т. в год. Имея выгодное географическое положение, порты Черного и Азовского морей России и в первую очередь порт Новороссийск являются определяющими звеньями транспортной цепи, связывающей посредством нескольких видов транспорта (трубопроводного, железнодорожного и автомобильного) сеть грузоотправителей и грузополучателей. Это и предопределяет ведущую роль морских портовых и наземных транспортных сетей, возрастающую интенсивность движения транспорта и грузопотоков региона Только через порт Новороссийск проходит ежегодно свыше 8 тыс. морских судов общим тоннажем свыше 50 млн. тонн. Существенно возрастает грузонапряженность морских путей Черного моря от использования многочисленных паромных линий, связывающих порты Турции, Грузии, России, Украины, Румынии и Болгарии. Число судозаходов паромных судов в 1997 и 1998 г. г. только в порт Новороссийск составило соответственно 597 и 455. Эти обстоятельства требуют создания в регионе Российского побережья Черного и Азовского морей системы управления судоходством с таким уровнем навигационного обеспечения мореплавания, которое бы в максимальной степени снижало риск аварий судов на подходе к морским портам с учетом навигационных особенностей региона: ширины каналов и скоростей их движения, а также размеров обслуживаемой зоны и влияния гидрометеоусловий - ветра,течений, тягуна. Указанные регионы в настоящее время недостаточно обеспечены радионавигационными системами наземного базирования. Их системные характеристики - точность, доступность и целостносгь не удовлетворяют основным техническим требованиям к системам судовождения на подходах к

портам, в узкостях и районах с ограниченной свободой маневрирования, которые определены Резолюцией ИМО 815 (19).

В «дальней» и «средней» зонах плавания (АЗ иА2) точность судовождения должна быть не ниже 4 % от расстояния до ближайшей навигационной опасности с ограничением максимальной погрешности четырьмя милями для наибольшего допустимого интервала времени после последней обсервации. По данным ИМО, собранным в мире за период двух последних десятилетий, в морских районах АЗ и А4 происходит от 3 до 5 % количеств всех происшествий и катастроф. В то же самое время в морских районах А 2 иА1 - остальные 97-95 %. Эта тенденция сохраняется и при дальнейшем сокращении радиуса анализируемого морского пространства происшествий и катастроф относительно береговых и портовых центров устремления торговых и пассажирских судов. Так из всех происшествий и катастроф в морских регионах А1 и А2 более 80 % приходится на морской регион А1, что свидетельствует о том, что большая их часть происходит на акваториях и фарватерах каналов, в припортовых и портовых водах, в местах якорной стоянки судов, на оживленном пересечении морских транспортных и пассажирских путях.

Подписав после 1991 г. все международные документы, регулирующие порядок судоходства в мире и определяющие современное развитие Глобальной морской системы связи по безопасности и бедствию (ГМССБ) на море, Россия взяла на себя совокупность обязательств перед мировым сообществом. Ответственность за их выполнение внутри страны возложена на Морские Администрации портов (МАП).

В ходе исследований обозначились четыре весьма? разные проблемы рассматриваемой Федеральной программы, которые соискатель, базируясь на полученных экономическом и техническом высших образованиях, решал в ходе реализации упомянутых государственных задач: техно-экономического обоснования проекта ГМССБ и выбора экономических моделей его реализации (строительства) в портах и морских районах от Таганрога до Сочи до 1999 г.; решения проблем системной надёжности её функционирования вдоль тысячекилометровой прибрежной зоны Азово-Черноморских морских районов А1 и Аг РФ соответственно требованиям Международной морской организации (ИМО) и Конвенционным соглашениям по сетям ГМССБ; организации технической эксплуатации географически протяжённой информационной сети; решения вопросов электромагнитной совместимости столь протяжённой радиосети ГМССБ Юга РФ с уже действующими и параллельно создаваемыми радиосетями регионов.

Защищаемый комплекс научных результатов представляет собой итог интенсивной пятилетней работы соискателя над научным решением государственной проблемы крупной морской державы в совершенно новых условиях её интеграции в мировое сообщество. Автору необходимо было соединить традиционные подходы фувдаме!гтальной разработки проблемы (в серии организованных НИР и ОКР) с экспрессной реализацией вырисовывающихся проектов

(сегментов) сети ГМССБ на географически обширной территории морских районов Юга РФ при одновременной оптимизации её с действующими инфраструктурами народного хозяйства этих регионов. Этот преходящий опыт актуален для других морских регионов именно сегодня.

Предложенная в работе новая концепция обеспечения морских районов А1 и А2 УКВ- и СВЧ-радиосвязью опирается на последние достижения радиотехники в области использования тропосферных линий связи с длиной пролётов от 100 до 500 км и не противоречит 15-летнему мировому опыту организации морской радиосвязи, в том числе и в ГМССБ. Защищаемое предложение использовать тропосферную СВЧ-подсветку неба над морскими районами портов с помощью тропосферных станций интересна, на наш взгляд, в том отношении, что совместима с действующими системами связи, в частности, в системе сетей на базе ИНМАРСАТ.

В диссертации обобщён так же опыт ускоренной реализации (строительства) традиционных морских радиосетей в крупной государственной Федеральной программе, позволившей РФ на Юге войти в календарный график ИМО поэтапного пуска в эксплуатацию береговых станций и регионального центра управления. Выполненные научные исследования уже внедрены в ряде береговых сооружений сети, начавших функционировать с июня 1997 года от Анапы до Джубги, а в 1999 году - от Таганрога до Сочи, как того требует график ИМО от государств, подписавших соответствующие договоры.

Объект исследования. Объектом исследования является береговой комплекс (радиосетевая инфраструктура) технических средств и наземных сооружений, объединённых в национальную сеть ГМССБ вдоль всего Азово-Черноморского побережья Юга России, обеспечивающего функционирование морских маршрутов международной торговли..

Предмет исследования триедин в следующих компонентах: технико-экономической оптимизации структуры радиосетей ГМССБ географически обширного морского предела РФ; выборе концепции сети ГМССБ Азово-Черноморского региона и решении проблем её системной надёжности; технической оптимизации её качественных характеристик и прежде всего ЭМС.

Пель исследования:

- повышение безопасности морского судоходства грузонапряженных маршрутов Азово-Черноморских регионов России;

- обоснование необходимости соединения элементов фундаментальных исследований с опытно-практическими работами при разработке и ускоренной реализации национальной сети ГМССБ на Юге России;

-разработка моделей экономической реализации проекта сети ГМССБ в концепции локальных экономических зон с особым регулированием;

- техническая оптимизация проекта сети ГМССБ в пространстве требований к: надёжности; экономической реализуемости в конкретных условиях возможностей страны, региона и МАП Новороссийска; электромагнитной совместимости;

б

- обобщение опыта технической экстуатации сетей ГМССБ других стран в организации функционирования строящейся сети ГМССБ на Юге РФ;

- разработка тренажерного комплекса и его программного обеспечения, для подготовки и переподготовки морских специалистов-эксплуатационников сети ГМССБ в конкретных условиях Юга России.

Научная новизна защищаемых соискателем положений характеризуется следующими достижениями:

- найдено соотношение компонентов фундаментального исследования проблем строительства географически обширного регионального объекта с практикой экспрессного проектирования и конкретного строительства сети ГМССБ Юга РФ (в согласии с графиком ИМО её ввода);

- предложены экономические модели региональной организации локально-сегментного строительства замкнутых объектов региональной сети ГМССБ на Юге РФ, реализация которых в основном завершена МАПН;

- уточнена методика ИМО расчёта дальности действия СВ- и ПВ-радиостанций в морском районе Аг в условиях, когда море покрыто относительно тонким льдом;

- выполнено научное исследование розы рефракций в черноморском районе А] от Анапы до Туапсе для оценки надёжности функционирования УКВ средств ГМССБ в экстремальных условиях эксплуатации;

- предложено новое научно-техническое решение радиопокрытия морских районов А1 и Аг с помощью тропосферных береговых ретрансляторов судовых УКВ и СВЧ радиосигналов, совместимых с международными радиоканалами МПС (включая спутниковые);

- оптимизировано по ЭМС геоположение береговых станций первой очереди Новороссийского сегмента ГМССБ (из которых три уже функционируют с июня 1997 года, обслуживая морской район А! от Анапы до Туапсе по регламентам и срокам ИМО);

- научно обоснован синтетический подход к расчёту системной надёжности сети ГМССБ, удовлетворяющей требованиям ИМО;

- дано ТЭО строительства на Юге России тренажерного центра подготовки морских специалистов для эксплуатации сетей ГМССБ.

Практическая значимость полученных соискателем научных результатов видится в том, что впервые в РФ создана цепь зон А1 ГМССБ протяжённостью более 1000 км, которая внесена в мировой банк данных ИМО, кардинально решившая народно-хозяйственную проблему безопасности и жизнедеятельности на море Юга РФ; концепция сети ГМССБ Юга РФ не только сформирована, но и уже внедрена в практику работы портов Азовского и Чёрного морей. Основная часть научных результатов изложена в монографиях [1-8] (основного списка работ автора) и внедрена в учебный процесс НГМА; ряд научных результатов работы используется в учебном процессе, дипломном проектировании и аспирантской работе в НГМА, в частности, в первой очереди тренажерных устройств для подготовки операторов ГМССБ.

Научная обоснованность результатов, защищаемых в настоящей работе, состоит в том, что все теоретические исследования, проектные разработки и практические реализации и внедрения основаны на использовании известных аналитических средств современной науки (теорем, законов, методов) из её отраслей математики, экономики, радиотехники, системотехники.

Все практические реализации основаны на действующих в мире системах счисления и единицах измерения (СИ), а учебно-методические разработки - на традиционном опыте программного обучения в высшей школе страны и зарубежном опыте морских учебных заведений.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на международных конференциях в городах Ларнака (Кипр, 1993 г), Франкфурте-на-Майне (Германия, 1994 г.), Лондоне (1995 г.), Орландере (США, 1995 г.), Марселе (Франция, 1996 г.), С.-Петербурге (1997 г.), Москве (1999 г.), на отраслевых конференциях (г. Москва, 1996 г.) и региональных научно-технических конференциях и семинарах в НГМА (1995, 1996 , 1997, 1998 и 1999 гг.). Результаты работы получены в пяти НИР с организациями ЦНИИМФ и Морсвязьспутник (Москва), ЮМГ (г. Геленджик), НГМА (г. Новороссийск), СКРНЦ АТ России (г. Ростов н/Д).

Публикации. Представленная совокупность научных результатов и технических решений опубликована автором в 43 работах, из которых восемь книг, 32 статьи и три отчёта по НИР. Основная часть научных результатов, защищаемых в настоящей диссертации, получена лично автором, а часть - в соавторстве с научными сотрудниками и аспирантами НГМА.

Содержание работы.

Глава 1. ТЕХНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ В СВЯЗИ С РАЗВИТИЕМ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО РЕГИОНА ЮГА

РОССИИ

Формирование концепции особой трасипорпшо-экоиомической зоны Юга России. Постановка проблемы. Поиск эффективных методов реализации программ экономического развития Юга России уже не просто актуальная задача региона, края или РФ в целом - эта задача на соответствие слов и дел нашей страны в ходе интеграции в мировое хозяйство. Как эта задача может быть решена на Юге РФ, что полезного можно почерпнуть из мирового, отечественного и регионального опыта - цель исследований главы 1.

При этом имеется в виду поиск экономических механизмов реализации, прежде всего двух крупных Федеральных программ развития Юга РФ: 1) программы строительства национальной сети ГМССБ на Юге РФ, как части её международных обязательств по приведению всех своих национальных прибрежных районов плавания (районов А1 и А2) в соответствие с международными документами ИМО Третьего этапа внедрения

ГМССБ в мире с 1995 по 1999 годы; 2) программы транспортно-экономического развития трансмодально-перевалочного фланга Юга РФ в направлении восприятия новейших транспортных технологий и использования западноевропейского опыта стимулирования инвестиционных проектов их развития с учётом интересов РФ; 3) специфики экономического развития порта Новороссийск и портового хозяйства МАПН.

Ниже приводится оценка потенциальных готовности и адаптивности Новороссийского транспортного узла к восприятию Деятого интермодального коридора. Для этого необходима прежде всего масштабная комплексная реконфигурация и реконструкция транспортной, энергетической и информационно-коммуникационной базы новороссийского региона. Масштабы рассматриваемых в диссертации проектов предусматривают порядковое (с десятков до сотен млн. тонн грузов в год) увеличение возможностей Азовских и Черноморских портов с одновременным качественным изменением структуры и технологий перевалки грузов (путем строительства мощных контейнерных и паромных терминалов, перевалочных коридоров с колес на суда, доставки от "двери до двери" и т.п.).

В конечном счёте, рассматриваемая ниже концепция гибкого развития (из "точечных" зародышей-предприятий до сплошных припортовых участков) особой транспортно-экономической сплошной зоны Юга России направлена на поиск и вовлечение в созидательный оборот средств (кредитных, инвестиционных, заемных, фискальных и т.п.) в масштабе 300500 млн. долларов на обустройство южных побережий национальной сетью ГМССБ и порядка 1 миллиарда долларов на создание современной инфраструктуры для интермодальных коридоров Юга РФ.

О мировом опыте создания свободных экономических зон. Одной из динамичных развивающихся экономических форм в системе мирового хозяйства в последние десятилетия стало политико-экономическое образование, получившее название свободной экономической зоны (СЭЗ).

История создания СЭЗ берет своё начало с 16 века, когда в 1577 году в Италии город Ливорно (ныне - город-побратим Новороссийска) был объявлен городом свободной торговли. Так тогда купцы добились права вести необлагаемую налогом торговлю. Позже этому примеру последовали и другие города и страны. Далее упомянем порты "свободной торговли" 17 века -итальянский Триест, югославский Шибеннк; 18 века - Гибралтар, Бангкок. В 20 веке формы СЭЗ становятся более разнообразными и многочисленными. В начале 70-х годов нашего века в мире было всего 7 зон, в начале 80-х - уже 70, в начале 90-х - несколько сот. Сейчас их в мире около 1000.

Сегодня СЭЗ делятся на:

1) Зоны свободной торговли: а) свободные таможенные; б) свободные порты; в) транзитные.

2) Промышленно-производственные: а) импортные и импортно-замещающие; б) экспортно- и импортно-замещающие; в) экспортные.

3) Смешанные: торгово-производственные.

4) Технико-внедренческие: а) смешанные: научно-промышленные; б) технополисы; в) смешанные: инвестиционные центры.

5) Сервисные: а) смешанные: инновационные центры; б) зоны банковских и страховых услуг; в) оффшорные; г) рекреационные.

6) Комплексные: а) зоны свободного предпринимательства (Западная Европа, Канада); б) специальные экономические зоны (Китай); в) территории особого режима (Бразилия, Аргентина); г) особые экономические зоны. В диссертации приводится достаточно полная характеристика каждой из названных выше категорий СЭЗ, а также уделено большое внимание таким разновидностям зон свободной торговли, какими являются свободные порты. Свободные порты бывают 2-х типов: полностью свободные порты и порты с ограниченной свободой.

Подробно проанализирована система стимулов в СЭЗ:

- внешнеторговые льготы;

- фискальные льготы со стиулирующей нормативной базой;

- финансовые льготы, субсидии;

- административные льготы. В большинстве случаев встречается комбинация льгот в самых разных вариантах и сочетаниях.

О свободных экономических зонах в России. Российский опыт создания и функционирования СЭЗ, при всей его сложности, парадоксальности и кажущейся современности, достаточно многолик и длителен. Так, первые зоны в форме "свободных портов" (порто-франко) возникли в России ещё в прошлом веке. В 1817 г. такая зона возникла в Одессе, в 1862 г. - во Владивостоке, в 1878 г. - в Батуми. Первоначально основанные как "свободные порты", т.е. как микротерритории с льготным таможенно-тарифным и налоговым режимом, призванным стимулировать развитие международной торговли, зоны в России постепенно трансформировались в зоны с преобладанием переработки товаров.

В 20-м веке Советский период, в частности, в 60-е и 70-е гг., данный инструмент взаимодействия с мировым хозяйством в основном интересовал экономическую науку и некоторые государственные органы. Новый импульс изучения и попытки использования механизм СЭЗ получил во 2-ой половине 80-х гг. Концепция зонообразования в период перестройки имела известные особенности. Это прежде всего:

- СЭЗ на внутренний рынок (при наличии экспортной составляющей);

- рассмотрение СЭЗ как модели заимствования управленческого опыта и апробации рыночных методов хозяйствования;

- распространение режима благоприятствования не только на иностранных инвесторов, но и на континентальные отечественные предприятия;

- расположение зон не только на границе, но и в глубине страны, причём, с присущим России территориальным размахом на весьма обширные территории;

-тесная связь зон с соответствующими регионами внутри страны;

- использование зон для заимствования передовых технологий.

К)

В диссертации приводится подробная характеристика трёх групп СЭЗ, имевших развитие в России.

Опыт создания и перспективы СЭЗ в Новороссийске. История разработки и организации свободной экономической зоны в г. Новороссийске берёт своё начало в 1988 году. Существовали разные идеи и подходы формирования зоны в городе. Общими моментами, объединяющими эти подходы, были: слабое знание мирового опыта, недостаток экономического профессионализма, отсутствие научной компоненты и сотрудничества в разработке концепции с ведущими научными и экспертными центрами в стране по данной проблематике (ИМЭМО, институт экономики, МГУ -экономический факультет, ВНИКИ, МВС); игнорировались также и знания местных специалистов. Кроме того, динамичные политико-экономические изменения в стране, помноженные на неоправданный романтизм плюрализации экономики, сыграли свою отрицательную роль.

Все это обусловило громоздкость и малосодержательность проекта создания СЭЗ в Новороссийске. Проект грешит огшсателыюстыо несущественных факторов и отсутствием необходимых технико- и финансово-экономических расчетов, подтверждающих практическую реализуемость и перспективность предлагаемых зональных проектов.

Что касается потенциальной адаптивности г. Новороссийска к созданию СЭЗ, то она вытекает из географического и экономического положения города и является вполне очевидной. В работе делается вывод, что дальнейшая детализация экономической благоприятности Новороссийского региона для развития СЭЗ излишня, т.к. самоочевидна. Гораздо важнее привести экспертные оценки трудностей создания СЭЗ, данные специалистами института экономики РАН:

- сейсмичность территории, окаймлённой горами с трёх сторон, и крайне нерациональная городская планировка;

- ограниченность масштабов энерго- и теплоснабжения, по которым дефицит электроэнергии сегодня составляет ~220 МВт;

- недостаточность центрального и отсутствие автономного водоснабжения;

- низкое качество и устаревшая структура дорог, связи и телекоммуникаций;

- неразвитое состояние рыночной инфраструктуры и сферы финансовых и нефинансовых услуг (банковского, страхового, гостиничного);

- недостаточная квалификация кадров и нехватка современных центров подготовки управленческого и инженерного персонала, низкая культура предпринимательства.

Далее в работе приводятся направления деятельности горда-порта, которые могут дать региону, краю и федеральному центру максимальную выгоду от развития СЭЗ. Обращено внимание на необходимость следующих мероприятий центральной власти: перевод Новороссийска на целевое финансирование (отдельной строкой из местных сборов) выделение инвестиционного кред!гга на

270 млрд. руб., представление правительственных гарантий по финансированию перечисленных выше предприятий и целого ряда других значимых проектов.

Таким образом, программа транспортно-экономического развития южного региона России в масштабах 1,5-2 млрд. долларов на период 1997-2000 годов представляется реализуемой при следующих ключевых условиях её осуществления в одной из зональных концепций:

- сохранение местной инициативы развития экономической экспансии точечных зародышей СЭЗ в сплошные площадки и зоны современных транс-портно-экономических инфраструктур;

- оптимизация соотношений бюджетных к частным внутренним капиталовложениям в СЭЗ Юга РФ примерно в пропорции 1:2 и национальных к иностранным - примерно 7:1;

- создание благоприятной экономической атмосферы вначале для точек-зародышей будущей СЭЗ, а затем и в сплошном пространстве СЭЗ.

Экономический аспект развития Новороссийска как опорного пункта с особым транспортным статусом региона Юга России. Географическое положение города-порта Новороссийск обуславливает его значение для страны в новых геополитических условиях, как "южных ворот России".

В советское время основное развитие получали порты Украины. В результате такой политики не только себестоимость экспорта через Одессу была значительно выше, чем через Новороссийск, но и все созданные мощности оказались в итоге потеряны для России, так как очутились на территории другого государства. На протяжении более 20-ти лет южные порты России не получали необходимых средств для развития инфраструктуры коммуникаций, имеющих для нее стратегическое значение.

Характеристика Новороссийского региона. В пользу Новороссийского района, как наиболее предпочтительного для организации СЭЗ, можно привести следующие доводы:

- весьма выгодное геокоммуникационное и геотранспортное положение, позволяющее: оптимально переориентировать международные това-ропотоки из стран Азии и Персидского залива, Средиземноморского бассейнов на Северную, Западную и Центральную Европу через южные порты РФ; быстро развить отношения в рамках Ассоциации Черноморского сотрудничества в связи с созданием Девятого Интермодального Коридора в 21 веке "Скандинавия - Черное море"; сосредоточить транспортные коммуникации, идущие из центра России, на Кавказ и далее в Западную Европу и т.д.;

- наличие в регионе подготовленного кадрового потенциала с большим опытом внешнеэкономической деятельности;

- развитый строительный комплекс-,

- наличие крупных транспортных предприятий;

- относительно развитый промышленный комплекс (в основном по судоремонту и производству цемента).

Специализация и этапы развития Новороссийской СЭЗ. Учитывая специфическое состояние и специализацию экономической деятельности г. Новороссийска, развитие специальной экономической зоны представляется целесообразным начать со следующих мер:

- определить статус СЭЗ г. Новороссийска и чётко обозначенного соответствующими решениями "Центра" прилегающего региона, как "беспошлинная-складская зона" (в диссертации приводится её региональная структура);

- разработать план резервных площадей для строительства новых портовых сооружений и терминалов.

Таким образом, в настоящей работе на конкретном материале обширного Южного региона России показано как явно необходимые для страны крупные проекты могут не иметь достаточных для своей реализации национальных условий, но иметь их в концепции СЭЗ. Совокупность достаточных условий их реализации может быть найдена на пути "рекриационных" мер очагового развития рыночного строя в пограничных районах России, путём гармонизации правовых, гражданских и экономических отношений между рыночным строем соседей, СЭЗ и Центром страны в тех направлениях, которые оказываются оптимальными и выгодными и Центру, и населению СЭЗ.

Развитие глобальной морской системы связи по безопасности и бедствию (ГМССБ) Юга России. По-крупному вся предстоящая программа строительства сети ГМССБ вдоль Южного побережья России рассмотрена, во-первых, частью конверсионных программ страны, т.к. до 1991 года вся эта прибрежная зона, особенно по побережью Черного моря, была "военизированной" со строгим пограничным режимом, и во-вторых, актуальным элементом рыночных реформ, стимулирующих включение всей прибрежной полосы с территориями перечисленных выше региональных городов Юга России в Свободную экономическую зону (СЭЗ) с временно облегченной от налогов рыночной экономикой. Мировой опыт свидетельствует в пользу возможности возбуждения механизмов самофинансирования региональных бюджетов перечисленных выше городов (в "прибрежной гирлянде" регионов Юга России).

Это облегчит освоение в кратчайшие сроки Программы строительства сети ГМССБ вдоль Азово-Черноморского побережья страны без большой нагрузки на Госбюджет, и позволит решить часть конверсионных программ страны с реконфигурацией расположения военных береговых объектов Черноморского побережья в связи с изменившимся после 1991 года геоположением боевых порядков военно-морских сил, возникшей в связи с утратой Крыма. В диссертации показана возможность успешного проведения этой региональной экономической политики (через морские администрации портов и их муниципалитеты) с пользой для Региона, Края и всей России.

Учёт Конвенционных требований к сети ГМССБ на Юге России. Международная конвенция от 1979 года по поиску и спасению терпящих бедствие

людей на море ратифицирована СССР в 1988 году. Ниже мы обобщаем ряд конкретных результатов в ходе создания сети ГМССБ на Юге России (полученных совместно с ЦНИИ МФом - С.-Петербург; "Росморниипроект" -Москва; ЮМГ - Геленджик; Морсвязьспутником - Москва; НГМА - Новороссийск) и первый опыт строительства Береговых станций (БС) в зоне ответственности Морской Администрации порта Новороссийск.

Требования к радиосистемам в зонах обслуживания ими морских районов А1-А4 определены следующим образом: район А\ ("ближнее" и прибрежное плавание) - в пределах прямой видимости и зоны действия береговых УКВ станций (~30 миль); район А2 ("средние" дальности плавания в основном по внутренним морям) - в пределах зоны действия береговых ПВ станций (—150 миль); район А3— в пределах зоны действия СВЧ-системы спутниковой связи (за исключением районов А], А2 и приполярных районов выше +70° северной широты и ниже -70° южной долготы), который прикрывают средства традиционной КВ радиосвязи; район Л4 включает остальные морские районы, находящиеся за пределами районов А[, Аг, Аз; в ближайшие 10-15 лет будет обслуживаться средствами КВ-диапазона.

По данным генеральной схемы береговых УКВ-ЦИВ-станций, опубликованным ИМО в июне 1995 года, в настоящее время уже многие прибрежные страны покрыли свои побережья цепочками УКВ станций морских зон А). Следующим их шагом должно быть развитие районов А?. В диссертации представлен ход этих работ на Юге России.

Анализ критериев ИМО о расположении базовых станций. Требования ИМО должны быть выполнены безусловно. Достичь этого с минимальными финансовыми расходами - одна из важных целей настоящей работы. Основные требования к оборудованию морских районов А] и А2 ГМССБ применительно к Югу России состоят в следующем:

- обязательность учёта технических возможностей всех радиосредств;

- безусловная организация круглосуточных непрерывных вахт на УКВ и ПВ, обеспечивающих передачу и приём на каналах ГМССБ;

- выполнение требований по "малой дальности" в УКВ диапазоне и установка минимального количества станций (для реализации ЭМС);

- полное перекрытие морских районов А1 {А.704(17), прил.2 Доп.З, п.2.1.1.}, причём, при любых погодных условиях;

- наличие спасательно-координационного центра (СКЦ), имеющего надёжную телефонную и телексную связь {А.704(17), прил.2 Доп.З, п.2.1.1} вдоль всей зоны ответственности МАП соответствующих портов;

- наличие головного РЦУС на Юге РФ, регулярно уведомляющего ИМО о расстоянии непрерывного перекрытия {[А.704(17), пр.2 п.З]};

Схема сети. Всё перечисленное составляет ту минимально необходимую базу исходных требований к будущей сети ГМССБ, на основе которых было организовано научное изыскание для составления ТЗ, а затем и Проекта строительства всех сооружений БРЦ и СКЦ (см. рис. 1.1). В ней

за основу приняты опорные пункты на горах Маркхотского хребта с высотами от 400 до 700 метров над уровнем моря - это телебашня у Верхне-баканского, горы Лысая, Плоская, Гебеус, Кодош и Сочинская телебашня.

Рнс.1.1. Географическая схема расположения береговых станций сети ГМССБ вдоль черноморского побережья Юга России от Анапы до Сочи с планом первой очереди районов плавания Ai UÂ2-

Для Регионального Центра Управления Связью (РЦУС) выбрано удобное расположение в Новороссийске (на мысе "Мысхако", территория НГМА); он связан РРС с береговой станцией (БС) на мысе4 "Дооб", где расположены приёмные и передающие антенн СВ-, ПВ- и УКВ-диапазонов для наблюдения за районами Ai и А2. Географическая дислокация первой очереди сети ГМССБ в зоне ответственности МАПН сдана в эксплуатацию с июня 1997 года; её схема представлена на рис. 1.1.

Краткие выводы по главе. 1. Задача строительства Федеральной сети ГМССБ Юга России увязана с общими проблемами экономического развития всего южно-европейского региона России и её приморских территорий. 2. Раскрыты потенциальные экономические возможности Новороссийского региона и порта для реализации части обязательств России по строительству национальной сети ГМССБ вдоль Азово-Черноморского побережья. 3. Конвенционные требования адаптированы к условиям регионов и намечена схема сети ГМССБ к географическим условиям побережий Юга России.

Глава 2. КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ СЕТИ ГМССБ ОТ

ТАГАНРОГА ДО СОЧИ ДЛЯ МОРСКИХ РАЙОНОВ А, И А2

Зонный принцип реализации сети ГМССБ на Юге России. В ходе разработки проекта Федеральной сети ГМССБ Юга России большая протяжённость привела к выделению трёх сегментов (с севера на юг):

1. Азовского, включающего порты Таганрог, Ейск и соответствующие береговые станции (БС) и промежуточную станцию в Приморско-Ахтарске.

2. Новороссийского, включающего порты: Темрюк, Анапа, Новороссийск, Геленджик и, соответственно БС: "Лысая", "Дооб", "НИПИ Океан-геофизика", РЦУС в Новороссийске.

3. Южного, включающего порты Туапсе, Сочи и, соответственно БС: на горе "Кодош", т/ц в Сочи и промежуточные станции в поселке Голо-винка и на горе "Гебеус".

В связи с ограниченностью объёма автореферата приведём краткие сведения по наиболее важным характеристикам сложившихся сегментов - по затратам на их создание (стоимости приведены в долл. США в ценах 1996 года).

Новороссийский сегмент

Общая сумма затрат по Новороссийскому сегменту составляет 4.455.532 долл. Структура этих затрат приведена в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Затраты на развёртывание Новороссийского сегмента ГМССБ

N Пункт связи Количество по Затраты на Затраты на

региону Аппаратуру инфраструктуру

(йолл.США) (долл. США)

1 Радиоцентр 1 790 372 520 000

2 МАПН 1 100 700

3 Портопункт 2 352 400

4 Базовая 4 1 416 060 920 000

Станция

5 Промежуточная 2 566 000 310 000

станция

6 Итого: 3 225 532 1 230 000

Всего: 4 455 532

Южный сегмент Общая сумма затрат по Южному сегменту составляет 2.811.960 долл. Структура затрат приведена в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Затраты на развёртывание Южного сегмента ГМССБ

N Пункт связи Количество Затраты на Затраты на

по региону Аппаратуру Инфраструктуру

(«Золл.США) (долл.США)

1 Портопункт 3 528 600

2 Базовая 3 1 114 860 690 000

Станция

3 Промежуточная стан- 1 298 500 180 000

ция

4 Итого: 1 941 960 870 000

Всего: 2 811 960

Азовский сегмент

Общая сумма затрат по Азовскому сегменту составляет 2.034.140 долл. Структура затрат приведена в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Затраты на развёртывание Азовского сегмента ГМССБ

N Пункт связи Количество по Затраты на Затраты на

региону Аппаратуру инфраструктуру

(долл.США) (долл.США)

1 Порто пункт 2 532 400

2 Базовая 2 743 240 460 000

станция

3 Промежуточная 1 298 500 180 000

станция

4 Итого: 1 394 140 640 000

Всего: 2 034 140

Таким образом, общая сумма затрат на создание сети ГМССБ Юга России составляет ~10 млн. долл. США.

Географическое расположение и состав оборудования объекта ГМССБ по соответствующим сегментам приведены на картах-схемах, которые даны в приложениях к диссертации.

Анализ возможностей реализации первоочередных требований Парижского меморандума. Необходимым условием решения задач ГМССБ является создание единого мирового информационного пространства для координации, эффективного управления и контроля за выполнением международных соглашений-со стороны администраций портов отдельных государств.

Согласно требованиям Парижского меморандума от 27 ноября 1991 г. о взаимопонимании, морские власти пятнадцати европейских стран (в том числе и Россия) выразили убеждение в необходимости создания надлежащей и гармонизированной системы контроля государства порта за развитием международного сотрудничества по контролю и обмену информацией.

Подписание Россией в 1995 г. этого документа обязывает её уже на третьем этапе развития ГМССБ (т.е. до 1999 г.) развернуть на своих прибрежных территориях (Балтийском, Североморском, Дальневосточном и Черноморском ) береговые центры связи, которые связывали, бы соответствующие береговые сети ГМССБ России с мировым Административным центром по морским делам (АЦМД, международное - СААМ) в Сен-Мало (Франция).

Задачи по разработке системы обмена информацией ЮРЦ с АМЦД в г. Сен-Мало, изложенные в Меморандуме о взаимопонимании и контроле со стороны государства порта, сводятся к необходимости быстрого обмена информацией в режиме "on-line", предполагающем компьютерный обмен сообщениями между отдельными Властями, а также с " альтернативной системой обмена информации, которой должен служить телекс...". Далее подчёр-

кивается, что "Разрабатываемая информационная система ... должна функционировать так долго, как долго будет оставаться в силе Меморандум".

Кроме того, разрабатываемая информационная система должна обеспечивать обмен информацией между портами южного региона России: Таганрога, Анапы, Геленджика Туапсе,' Сочи с ЮРЦ в г. Новороссийске, из которого и осуществляется связь с цешром информационной связи (СААМ) в г. Сен-Мало (Франция). Все эти проекты в настоящее время завершены и в Новороссийском сегменте уже реализованы, как образцовая часть общей концепции будущей сети связи Парижского меморандума на Юге России.

Основные требования к сети ГМССБ Юга России в зоне ответственности МАЛИ. Они сводятся кратко к обеспечению надёжной и устойчивой связи с судами, терпящими бедствие в зонах А[ и А2 действия ГМССБ Юга России, и оперативному оповещению судов необходимой информацией по безопасности мореплавания в любых погодных условиях.

Общие требования к системе. Система связи в морских районах А1 (в УКВ-диапазоне) и А2 (в ПВ-диапазоне) ориентирована на работу при бедствии на море в сплошной прибрежной полосе шириной ~30 миль (в АО и не менее 150 миль (в А2) от Таганрога до траверса устья реки Псоу близ Сочи на Южной морской границе России.

Основные требования к системе:

а) дальность действия >30 миль от берега;

б) диапазон рабочих частот, Мгц:

- для сигналов бедствия с использованием ЦИВ...156,525 (канал 70)

- для связи радиотелефоном с судном...................156,800 (канал 16)

-для связи радиотелефоном с судном....................151,500 (18 канал)

и с использованием ЦИВ.....................................161,550 (19 канал)

161,575 (79 канал) 161,625 (80 канал)

в) количество базовых станций (БС), шт...............................8

г) количество региональных центров управления связью

(РЦУС) для морских районов А[, А2 и НАВТЕКС.................1

Система должна быть построена по 2-уровневой схеме:

- 1-й уровень: БС морских районов Аь А2 и НАВТЕКС;

- 2-й уровень: региональный центр управления связью;

и иметь максимальный уровень централизации относительно РЦУС.

Обоснование к техническому оснащению сети ГМССБ Юга России. Для обеспечения описанной выше системы необходимо оборудование базовых станций (БС) и Регионального радиоцентра конвенционным оборудованием, включающим в себя УКВ-радиостанции, радиорелейные линии, системы электропитания повышенной надёжности, антенные поля и т.п., которые должны быть обеспечены автоматический режим управления с РЦУС и СКЦ и безвахтовое операторное техническое обслуживание. В диссертации под-

робно изложена вся спецификация указанного оборудования (которая может быть полезна для проведения аналогичных работ в других регионах страны).

РЦУС расположен в г. Новороссийске так, что СКЦ находится на территории РЦУС (здесь учтён мировой опыт подобной дислогащш цетров управления и спасения). Информационный обмен между удалёнными компонентами системы (БС, РЦУС) в первой очереди сети ГМССБ осуществляться цепочкой радиорелейных линий (PPJI). Структура информационных каналов выполнена по звездообразной схеме связи БС с РЦУС по монопольным линиям с пропускной способностью 2048 Кбайт/с. Ниже в таблице 2.4 приводится перечень пунктов размещения РРС вдоль Азово-Черноморского побережья.

Таблица 2.4. Перечень пунктов размещения РРС сети ГМССБ Юга РФ.

Пункт размещения РРС Вид РРС Кол.

Порт Таганрог Оконечная 1

БС Таганрог Промежуточная 2

Порт Ейск Оконечная 1

БС Ейск Промежуточная 2

пос. Приморско-Ахтарск Промежуточная 2

Порт Темрюк Оконечная 1

БС Темрюк Промежуточная 2

Порт Анапа Оконечная 1

гора Лысая Промежуточная 2

ТЦ "Верхнебаканский" Промежуточная 2

НГМА г.Новороссийск (РЦУС) Узловая 3

Радиоцентр ЮМГ Промежуточная 2

гора Плоская Промежуточная 2

Порт Геленджик (здание ГП Оконечная 1

НПИокеангеофизика)

гора Гебеус Узловая 3

Джубга Оконечная 1

гора Кодош Узловая 3

Порт Туапсе 4 Оконечная 1

пос. Головинка Промежуточная 2

ТЦ "Сочи" Узловая 3

Порт Сочи Оконечная 1

Проектируемая сеть ГМССБ Юга России должна обеспечивать связь Южно-Российского регионального центра Парижского Меморандума с морскими администрациями портов Таганрог, Ейск, Темрюк, Анапа, Новороссийск, Геленджик, Туапсе и Сочи. В связи с этим в диссертации приводятся результаты разработки всех Технических требований к РРЛ (особенно по ЭМС), обеспечивающих необходимое качество связи.

В работе уделено особое внимание уровню требований к надёжности. Сеть ГМССБ Юга России в соответствии с ГОСТ 27.03-90 должна быть восстанавливаемой, частично обслуживаемой системой длительного непрерывного действия и должна обеспечивать круглосуточную работу. Сеть ГМССБ должна характеризоваться следующими знчениями показателей надёжности: а) средняя наработка на отказ не менее:

— для подсистемы морской связи в морском районе А1... 2 500 ч;

— для подсистемы морской связи в морском районе А^... 5 ООО ч;

- для подсистем морской связи НАВТЕКС и ККС........ 5 ООО ч;

б) среднее время восстановления не более:

- для обслуживаемой части аппаратуры......................... 1ч;

- для необслуживаемой части аппаратуры...................... 4 ч;

в) средний ресурс не менее ................................. 50 ООО ч;

г) средний срок службы, не менее............................. 10 лет;

д) средний срок хранения в заводской упаковке в отапли-

ваемомпомещении не менее..................................... 10 лет.

Для покупных ТС, входящих в состав проектируемой системы, значения показателей надёжности должны составлять:

а) средняя наработка на отказ не менее................... 20 000 ч;

б) среднее время восстановления не более..................... 1ч;

в) средний ресурс не менее................................. 50 000 ч;

г) средний срок службы не менее............................ 15 лет.

Краткие выводы по главе. 1. Предложена трёхзоиная схема последо-

вательной реализации проекта строительства инфраструюуры сети ГМССБ на Юге России. 2. Приведены первые результаты введения в строй первой очереди сети ГМССБ в Новороссийской зоне ответственности МАПН. 3. В диссертации сформулированы общие требования к срокам и качеству строительства всех сооружений сети ГМССБ на Юге России.

Глава 3. ПРОБЛЕМЫ НАДЁЖНОСТИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СЕТИ ГМССБ С ДРУГИМИ РАД НО СРЕДСТВАМИ

Концепция общей надёжности сложных информационных систем связи. Создание сложных и совершенных в техническом отношении систем информационной связи возможно лишь на основе фундаментальных принципов их конструирования, которые выработаны теорией и практикой разработки, строительства и эксплуатации современных информационных радиосетей. Рассматривая конкретную задачу проектирования сложной информационной сети ГМССБ Юга России, мы выделяем два фундаментальных требования: локальной адекватности структуры системы особенностям "внешней среды" её функционирования, содержащее в обобщенном виде мировой опыт их эксплуатации, и общего соответствия её сложности многообразию качественного выполнения ею функций в конкретных условиях эксплуатации.

В диссертации приводится схема, проектируемая по идее единого регионально-централизованного управления всеми техническими средствами. В нём достигается оптимум количества технических средств, обеспечивающих необходимый уровень надёжности системы. Показано, как всё это учтено при разработке Технического задания на проектирование сети ГМССБ Юга России, в ко-

го

тором, в частности, сформулнрованы следующие требования: самовосстанавлн-ваемость системы; полная автономность одних станций и частичная - других; кругосуточный цикл работы в конкретно учтённых климатических условиях.

Климатические условия эксплуатации сети ГМССБ. В соответствии со стратегией синтеза надёжности на основе учёта локальных климатических особенностей региона, последние рассматриваются в качестве основного фактора воздействия на элементы внутреннего страта, приводящие к отказам сети. Климатической особенностью Новороссийского региона являются зимние ураганные ветры («бора»). Зимой 1997 года во время урагана была выведена из строя часть антенно-мачтовых сооружений РЦУС первой очереди сети ГМССБ, что свидетельствует об актуальности более глубокого подхода к синтезу надёжности этих элементов.

В основу этого синтеза положено представление мачтовых конструкций динамическими системами второго порядка, находящимися под воздействием стационарно-случайного воздушного потока; их описывают уравнением:

у + 2пу + о)\у = /{х) , (3.1)

решаемым при начальных условиях д>(0)=0; у(0)=\/т и учёте затухания по гипотезе вязкого трения Кельвина-Фойгта (где т - масса системы; о>1 - её круговая собственная частота; 2л=уа>1; у=5//г; 5 - логарифмический декремент затухания колебаний).

По данным метеослужб были определены экстремальные параметры ветра во время ураганов за последние 50 лет и вычислены соответствующие корреляционная функция и её спектральная плотность. Так как случайные и пульсирующие воздушные потоки в этом регионе имеют сплошной спектр, приводящий к резонансной раскачке собственных колебаний конструкции, в ней возникают импульсы напряжения, превышающие предел усталости материала мачт. Вероятностные характеристики числа превышений предела усталости определялись по теории выбросов за пороговый уровень При этом среднее число выбросов в единицу времени за уровень х. определялось по формуле:

"(*.) = ± ехр{- (2^)2 2 ч (3.2)

1

где сгх -среднее квадратичное отклонение случайно» величины х.

Накопление повреждений рассчитывалось в соответствии с линейной теорией. Плотность распределения амплитуд напряжений:

/(о-) = 1/ п0\с!п((т)/ с!а\, (3.3)

где п(а) - среднее число выбросов за уровень ст в единицу времени; п0 -частота процесса), даёт среднее время наработки до отказа, а по нему определяется соответствующая интенсивность отказов:

т =■

г

TNo(<J-i ! S) '

(3.4)

/ S,in + 2)

Характерная зависимость наработки до отказа от качества антенной мачты и уровня воздействующих нагрузок приведена на рис.3.1.

$88

Ш

щ тщт ш Bf

Щ iifii- Ш ШШ Ш

ш гДад шш J'ÄI.

т щ щ. ш

т ■Ш '.'•Л0 Ш md

>S;vj)M Щ Ш: Ш

Рис.3.1. Зависимости наработки Тот к^), где к(з) коэффициент, учитывающий действие неблагоприятных факторов на материалы конструкции.

Для конструкций антенно-мачтовых сооружений РЦУС, применяемых до настоящего время, наработка составляла для к(а) = 3, как показывает график, 74 часа (~3 суток). Поэтому были даны рекомендации по их упрочнению, которые были проверены в экстремальных условиях ноябрьского урагана 1996 года

Анализ модели системной надёжности информационной радиосети ГМССБ мы строим на базе статистического материала об авариях и катастрофах, собранного за последние 15 лет в Новороссийском порту. Для обоснования требуемой величины вероятности безотказной работы сети в целом берём экономический критерий в виде зависимости от вероятности катастрофы суммы двух компонент, представляющих соответственно средние недовложенные затраты на создание сети ГМССБ и средний ущерб от аварий и катастроф, взятых за некоторый промежуток времени, предшествующий созданию системы (когда сеть отсутствовала).

Эта сумма, выраженная через вероятность безотказной работы, имеет вид: SL(P)= (Y-Cs)-P(t)/[1- P(T)]+Y*[1- P(t)], (3.5)

где У0<Р(т)51; V - убытки от ущербов и катастроф; M(S) - затраты на создание сети ГМССБ с требуемой вероятностью Р(т) безотказной работы в течение времени т; 6 - коэффициент, учитывающий степень использования готовой инфраструктуры региона.

200000

600000

400000

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Р

Рис.3.2, Графо-функционалышй анализ, иллюстрирующий наличие минимума в целевой функции материальных затрат необходимых для обеспечения того или иного уровня вероятности безотказной работы сети ГМССБ морского района окрест порта:

- точка М„ соответствует экономически целесообразному уровню затрат М(Б) на инфраструктуру ГМССБ, обеспечивающую необходимую вероятность безотказной её работы Р (для соответствующей безопасности судозаходов в порт), дающей окупающееся снижение убытков У (тёмное поле - область экономически нецелесообразных затрат на наращивание Р, когда убытки от катастроф не окупаются);

- точка Мгмссб определяет дополнительные затраты (сверх окупаемых экономических убытков) для получения максимально-достаточной вероятности безотказной работы сети ГМССБ в новороссийском морском районе А], необходимой для сокращения до минимума числа погибающих от катастроф людей.

Графически функция 8г;(Р) изображена на рис.3.2. Минимизация этой функции даёт оптимальное значение априорной вероятности безотказной работы сети. Учёт значений всех параметров этой функции для Новороссийского региона даёт величину Р=0,73.

Величина интервала времени, в течение которого обеспечивается полученная ранее вероятность, определяется из корреляционного анализа временного ряда, взятого по годам и характеризующего затраты от ущербов в результате аварий и катастроф. Искомый временной интервал взят между первым максимальным значением корреляционной функции и ближайшим к нему максимумом.

Таким образом, априорная вероятность безотказной работы сети определяется как коллизиями внешней среды данного региона, так и частотой происходящих там аварий и катастроф, более зависящей от антропных факторов. В следующем разделе второй главы рассматривается вопрос о структуре пространственного слоя в рамках концепции расслоенного пространства, реализующей основной замысел работы-синтеза надёжности сети.

Марковские модели подсистелто-структурпой надёжности радиосети. Значительное место в диссертации занимает синтез надёжности на основе модифицированной марковской модели отказов в сети. Модификация ранее синтезированной марковской модели с отражающими границами необходима потому, что сеть ГМССБ не допускает перерывов в работе, связан-ныхе с восстановлением. В новом варианте модели состояния отказов представлены поглощающими границами. Это требует изменения графа состояний и соответствующих им уравнений Колмогорова-Чепмена.

Для получения уравнений, описывающих эволюцию вероятностей состояний сети во времени, разработана надёжностная схема подсистем (базовых станций сети) с прилегающимми к ним интервалами РРВ (рис.3.3).

УКВ

Рис.3.3. Надёжностная схема базовой станции сети ГМССБ.

Представленная надёжностная схема имеет большое число состояний. Однако, наличие климатического (калибровочного) поля обособляет схему по двум стратам (подсистемам): внешнему и внутреннему. В результате калибровки происходит автоматическая декомпозиция схемы, значительно уменьшающая число её состояний, т.к. активно взаимодействующий с климатическим полем внешний страт интенсивно теряет надёжность, а внутренний страт остаётся инвариантным относительно воздействий этого поля.

Для антенно-фидерного блока и участка РРВ уравнения Колмогорова-Чепмена имеют вид:

<№№= -2-ЛОРо+М-Рг, ¿Р/сй= ~{Л1+11)Р,+2Л,Р0; ¿Р^^-Р,;

Для радиоэлектронной части:

¿Р№= -2(Х1+Х3)Р0+цР1+цР2+цт2-, с1Р№= -(Л,+2-Л2+^)-Р1 +2 -Л,Р^

с!Р/ск= -(2Л2+Л,+/л)Р2+2-Л2-Р0+1лю6\ 4Р/сй= 2Л}Р,; с1Р№=2-Л2Р2; <1Р№=ЛгР,; <№//&= ХГР2;

Для источников электропитания имеем систему:

(¡Р,/сЬ= -2(Л,+Л^ Р0+цР1+1лР2-, (Ц>№= -2{Л1+2-Л2+м)Р1+2-ЛгР„+мР?, ёРМ= - (Л2+2 -Л, +//)Р2+2 -Л2 -Р0+^Ри ¿Р>/Ж= ХуРг, с!Р/ск= ЛгРг. ¿РМ=ХгРц

-(Л2+^)Р5+2-Л2Р1; -(Л1+/л)Р7+2-ЛгР2; ¿РМ= Л,-Р7;

Вычисленная по совокупности приведённых выше уравнений вероятность безотказной работы всей сети ГМССБ приведена на рис.3.4.

Рис.3.4. Вероятность безотказной работы всей сети ГМССБЮга России.

Результаты вычислений на модифицированной марковской модели с приведённой в главе 1 надёжностной схемой и уточнёнными в главах 2 и 3 интен-сивностями отказов и восстановлений показали, что модель вполне удовлетворяет сформулированным в главе 1 требованиям к надёжности сети.

Вторая часть главы 3 посвящена имитационному эксперименту, моделирующему эксплуатационные условия. Имитационный эксперимент осуществлен на вероятностных моделях использующих машинные алгоритмы. В качестве моделей имитирующих эксплуатационные условия разработаны следующие алгоритмы:

- алгоритм, имитирующий эксплуатационную надёжность невосстанав-ливаемых подсистем сети по внезапным отказам;

- алгоритм, имитирующий эксплуатационную надёжность невосстанав-ливаемых подсистем при старении;

- алгоритм, имитирующий эксплуатационную надёжность невосстанав-ливаемых подсистем сети по внезапным отказам и с учетом старения;

- алгоритм, имитирующий эксплуатационную надёжность восстанавливаемых подсистем сети.

Укрупнённая схема алгоритма вероятностного моделирования эксплуатационной надёжности сети приведёна на рис.3.5. На этой схеме блок получения случайного времени т, представляет собой подпрограмму, моделирующую условия эксплуатации посредством задания вероятностных характеристик отказов и вычисление по ним случайных наработок, которые потом используются в блоке моделирования системы. Дальнейшая работа алгоритма связана с многократным воспроизведением случайного времени, обработки его в блоке моделирования системы, накоплении выходной информации в массиве ш(а) и дальнейшей статистической обработкой {вычисление статистических сумм с(а)} и окончательного вычисления вероятности безотказной работы системы.

Данные имитационного эксперимента подтверждают правильность выбранной для исследования надёжности марковской модели с поглощающими границами.

Структура сети ГМССБ и решение задачи обеспечетш её надёжного функционирования. Рассмотрим схему (рис.3.5) подсистемы передачи данных в региональной сети ГМССБ на примере вариантов двух её сегментов, задачи и структура которой была рассмотрена в предыду-

Рис.3.5. Схема обмена информацией между базовыми станциями Южного сегмента ГМССБ и РЦУС (г. Новороссийск).

Как видно из этой схемы, специально построенной для иллюстрации надёжностных параметров системы, явно просматривается последовательный принцип построения сети, обусловленный большой протяженностью береговой черты морского района. Ей соответствует, как известно, последовательная надёжностная схема соединения элементов сети в целое. Иными словами, при выходе из строя одного из элементов сети, например, одного пролета РРЛ на трассе меяеду оконечной БС-4 и РЦУС (как показано на рис.3.5.), последний не сможет получать информацию от БС-4.

Даже при наличии восстановления (через некоторое время, после обнаружения отказа), которое обычно значительно повышает надёжность системы, в данном случае оно не может рассматриваться достаточным условием качества функционирования сети ГМССБ. Разрешение этой задачи следует искать в применении основного метода повышения надёжности непрерывного функционирования радиосистем - резервирования, которое, как показал анализ, необходимо:

- антенным и радиоэлектронным блокам РРС;

- источникам электропитания;

- интервалам эфирного распространения радиоволн. Конкретное решение этой задачи в пределах каждой из названных групп элементов приводится ниже.

Анализ отказов в системах с временной избыточностью. В системах без временной избыточности отказом считается событие, состоящее в нарушении работоспособности. При этом отказавшая система не может выполнить задание. В системе с резервом времени нарушение работоспособности не означает срыва задания, так как в течение резервного времени

она допускает восстановление. Поэтому отказом такой системы является событие, после возникновения которого система уже не способна выполнить задание при данных условиях эксплуатации. Отказы таких систем проявляются, как устойчивые пли самоустраняющиеся отказы-сбои.

Внезапный отказ возникает в том случае, когда при нарушении работоспособности системы происходит обесценивание проделанной работы такого объёма, когда для её повторения уже недостаточно оставшегося резерва времени. Для аппаратуры ГМССБ, в силу специфических и жестких требований к надёжности её работы, режимы с резервом времени и самовосстановлением работоспособности особенно важны. Если давать оценку такой аппаратуры с точки зрения сложности её технического обслуживания, то в системах с временной избыточностью не всегда удаётся установить четкие границы потерь времени, при нарушении которых теряется качество. Иногда в них трудно даже обнаружить отказ, так как для этого недостаточно иметь систему контроля работоспособности, а надо непрерывно вести диагностику сбоев и отказов для фиксации Т0.

В ^восстанавливаемой кумулятивной (с накоплением времени восстановления) системе, в которой отказы элементов приводят к снижению производительности, срыв задания следует фиксировать в тот момент Т0, когда производительность падает ниже допустимого уровня, зависящего от времени действия отказа. Чтобы установить факт срыва задания в многоканальной коммулятивной системе, необходимо вести статистику потерь рабочего времени во всех её каналах. Наиболее простой вид эта функция имеет тогда, когда все каналы в системе взаимозаменяемы. В этом случае срыв задания фиксируется в тот момент Т0 , когда суммарное значение потерь времени во всех каналах достигнет предельно допустимого уровня.

При отсутствии резерва времени выполнение задания срывается при первом же нарушении работоспособности в оперативном интервале времени. Поэтому перечисленные признаки срыва задания распространяются и на системы без временной избыточности. Последние удобно рассматривать как частный случай систем с временной шбыточностыо, когда резерв времени равен нулю.

Анализ электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств в районе Цемесской бухты. Для обеспечения надёжной работы станций ГМССБ необходимо было провести обширное исследование электромагнитной обстановки в зоне действия всех проектируемых береговых станций и, особенно, в зоне расположения регионального центра управления станциями (РЦУС). Эта работа была выполнена совместно научными силами радиотехнического факультета НГМА.

Электромагнитная обстановка (ЭМО) - это совокупность всех естественных (природных) и искусственных электромагнитных полей, существующих в заданной области пространства, определённая для заданных полос частот и промежутков времени. Решение задачи анализа ЭМО предполагает определение всех составляющих векторов напряжённости электрического Е и магнитного Н полей в каждой точке исследуемого пространства. Поскольку

документами ИМО определено, что в системах ГМССБ должны применяться антенны с вертикальной поляризацией, определению подлежит только одна вертикальная составляющая поля Е, а поле вектора Н может быть найдено через известное сопротивление среды. При этом следует учитывать: частоту и интенсивность электромагнитного поля, условия распространения радиоволн (РРВ), удалённость излучателей от точки анализа ЭМО, географическое положение, время года, время суток, метеоусловия и т.п., причём, перечисленные факторы и между собой имеют определенную корреляцию.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) выявляет возможность совместной работы радиотехнических, электронных и электротехнических средств радиоцентра ГМССБ МАПН и других нетональных радиосредств, находящихся в зоне действия этих средств. Результаты анализа используются для прогнозирования выполнения условий ЭМС в конкретной ситуации и являются основой для принятия практических мер по обеспечению ЭМС указанного радиоцентра.

Анализ проводится в три этапа, поскольку предполагает решение трех задач, представляющих самостоятельное значение для практики [1-3]. На первом этапе рассматриваются задачи технического анализа, описание и математическое моделирование радиосредств, окружающих радиоцентр в районе. На базе этого анализа на втором этапе строится карта расположения радиосредств (электромагнитной обстановки) по основному каналу связи, а так же и других средств, создающих потенциальную помеху основному каналу.

На третьем этапе строятся математические модели, создаются базы данных и для конкретных параметров приёмных и передающих антенн проводится оценка ЭМС в точке расположения радиоцентра МАПН. Ниже кратко приводятся основы общей методики оценки ЭМС при проектировании любого радиоцентра на местности, уже заселённой другими работающими средствами связи и помехами.

Постановка задачи и описание математических моделей взимодей-ствующих радиоэлектронных средств. Для решения вопроса об электромагнитной совместимости различных радиосредств необходимо специальное и детальное изучение ЭМО. Для этой цели рассматриваемые средства необходимо подвергнуть экспериментальным исследованиям в широком диапазоне частот. В теории ЭМС принято достаточным рассматривать характеристики ЭМС в диапазоне частотной декады слева и справа от рабочей частоты РЭС, т.е. в полосе двух декад. Одним из эффективных методов решения задач ЭМС является математическое моделирование всех парных взаимодействий для каждого приёмного радиосредства [24].

Описание математической модели мешающего радиопередающего устройства. Излучение передатчика в его полосе частот называется основным излучением помехи для радиоприем пых средств. Однако наряду с основным излучением работа передатчиков сопровождается собственными нежелательными излучениями, которые лежат за пределами его рабо-

чей полосы частот. Они паразнтны как для этого передатчика, так и для радиосредств относительно которых ведется расчет ЭМС. К нежелательным излучениям относятся внеполосное, побочное, комбинационное, паразитное, гармоническое, субгармоническое и шумовое излучения.

В задачах ЭМС математическая модель для оценки средней мощности побочного излучения мешающего передатчика (на гармониках, субгармониках, комбинационных и паразитных частотах) имеет следующий вид:

Рт(/) = Рт(/"ог) + А-18(/У/ог) + В, (3.6)

где: Рт(/) - средний уровень мощности побочного излучения на текущей частоте декады;/ - частота излучения, измеряется в стандартизированных единицах ЭМС - в декадах (дек); Рт(/^) - средний уровень мощности основного излучения, приведённого к рабочей частоте передатчика дБ.мВт\ А и В коэффициенты, причем А описывает спад побочных излучений по мере расстройки от основной частоты, дБ/дек; В - постоянное ослабление побочных излучений мешающего передатчика, дБ/дек.

Поскольку Ртф величина полученная усреднением по статистическому ансамблю разнотипных передатчиков, необходимо указать и сред-неквадратическое отклонение этой величины (СКО):

о-,„2 = !/[(п-1)± (Р„М-Р„,ф)2]- (3.7)

л-1

Выше указывалось, что в задачах ЭМС, как правило, нет детальных данных о параметрах РЭС конкретных анализируемых средств, поэтому необходимо пользоваться их усредненными табличными значениями А и В (они приведёны в диссертации для РЦУС в г. Новороссийске), накопленным опытом расчётов ЭМС действующих радиосредств в регионах.

Краткие выводы по главе. 1. Сформулирована общая концепция надёжности всех технических средств и систем электропитания сети ГМССБ Юга РФ. 2. Проведён анализ ЭМС всех радиосредств сети ГМССБ с действующими радиосистемами на Юге РФ. 3. Даны рекомендации по организации обслужившим сети ГМССБ, адекватные требованиям к надёжности её функционирования в морских районах Азово-Черноморского побережья Юга РФ.

Глава 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СЕТИ ГМССБ ЮГА РФ

Постановка задачи. Одной из важнейших проблем повышения качества и надёжности выполнения портом своих функций является поддержания технического состояния оборудования, обеспечивающего его круглосуточную работу. Основными задачами поддержания надёжности морских систем при эксплуатации и техническом обслуживании (ТО) являются:

- обоснование показателей надёжности в конкретных условиях эксплуатации оборудования;

- разработка методов оценки надёжности по результатам эксплуатации;

- оптимизация надёжности на стадии эксплуатации и ТО.

Теории надёжности и массового обслуживания лежат в основе методов эксплуатации особо сложных морских систем, как сеть ГМССБ. Решающую роль теория надёжности играет при обеспечении работоспособности автоматизированных систем управления, которые внедряются на морском транспорте с 70-х годов; сегодня ими интенсивно оснащаются как суда, так и береговые центры и системы управления портами.

Существенной особенностью современных транспортных процессов является необходимость точного поддержания их параметров относительно допустимых пределов, а высокие требования к безопасности мореплавания сочетаются с растущей быстротой изменения этих параметров. Для управления такими процессами необходимо получать и перерабатывать в реальном масштабе времени значительный объём информации (например, количество измеряемых параметров и контролируемых событий на портовых акваториях достигает 15 ООО). Ручное управление здесь невозможно и опасно.

Увеличение количества и сложности аппаратуры автоматики, установленной на судах и береговых службах, вызывает непрерывный рост затрат на их эксплуатацию, причём, эти затраты резко повышаются при использовании ненадёжной аппаратуры, т.к. численность обслуживающего персонала автоматики в морских службах возрастает. Базы обслуживания зачастую выходят на одно из первых мест по численности персонала. Установление и достижение требуемого уровня эксплуатационной надёжности морских информационных систем становится важнейшей задачей уже на стадии их создания.

Поскольку процессы ухудшения параметров систем, моменты их отказов, изменение условий эксплуатации и продолжительность работ по устранению отказов являются случайными, то основным математическим аппаратом теории надёжности являются теория вероятности, математическая статистика и теория массового обслуживания. В диссертации мы опирались на этот фундамент научной методологии анализа и синтеза.

Основные вопросы эксплуатации морской информационной сети ГМССБ Юга России. Совокупность работ по эксплуатации действующих морских информационных систем включает в себя:

- контроль за состоянием комплекса технических средств;

восстановление отказавших технических средств;

- техническое обслуживание (ТО) в соответствии с правилами (регламентами) и требованиями;

- поверки средств измерений, сводящиеся к периодическому определению погрешностей этих средств и установлению их пригодности к применению;

- обеспечение запасными частями, материалами и приборами.

Работы по ТО информационных систем планируют на стадии разработки

рабочей документации на систему. В дальнейшем параметры ТО уточняются при опытной эксплуатации. Определению этих параметров, сильно влияющих на надёжность сети в условиях эксплуатации, посвящена настоящая глава.

Обоснование модели для определения численности эксплуатационного персонала совокупности БС. Восстановление отказавших технических средств осуществляется в соответствии с разработанной технологией. Основная часть отказов устраняется на месте установки отказавшего устройства. В "сложных" случаях (после установления факта и места отказа) дальнейшую работу по устранению отказа проводит персонал соответствующей группы ТО. Схема технологического процесса ТО изображена на рис.4.1.

Вышедшие из строя технические средства

Радиотехническое оборудование

Вычислительная техник!

Эксплуата иконный персонал, проводящш" нических восстановление на месте уста средств новки тех-

Персонал группы по обслу-1 живашоо радиотехнического^ оборудования, проводящему восстановление на месте! «-рцптси I

Персонал группы по обслу-Й живашоо вычислшелыюГш техники, проводящей восста-й новление на месте установки!

Участок щ дготовки _КПП

Персонал группы по об-| служиваншо радиотехник |еского оборудования,! проводящей восстановле-{ ние в мастерской

Персонал группы по об-| служиваншо вычисли-] гельной техник», прово-1 дящей восстановление масте£ско!^

X

Ремонтный персонал сервисного предприятия

Рис.4.1. Схема организации восстановления отказавших технических средств ГМССБ Юга России:

1- технические средства переходят на следующую стадию ремонта, если не была восстановлена ботоспособность;

2- окончание стадии восстановления работоспособности.

их ра-

Выделим технические средства совокупности базовых станций сети ГМССБ, обслуживаемых одной группой обслуживающего персонала, и поставим задачу определения численности этой группы. Решение этой задачи может быть проведено с помощью методов теории массового обслуживания. Заявками здесь являются отказавшие устройства, обслуживающими "аппаратами" - дежурные в группе (число обслуживающих аппаратов равно числу дежурных). Заявки, не обслуженные из-за занятости дежурных, становятся в очередь, причём на размер этой очереди не накладывают ограничений.

Поскольку определение численности персонала носит приближенный характер, то для упрощения решения этой задачи примем ряд допущений: а) обслуживающий персонал работает круглосуточно;

б) потоки отказов всех технических средств - простейшие, они не зависят друг от друга. Последнее означает, что отказ одного из устройств не приводит к прекращению функционирования других систем;

в) квалификацию всех дежурных в группе полагаем одинаковой (средний в бригаде); закон распределения длительности занятости обслуживающего персонала ремонтными работами по устранению отказа полагаем экспоненциальным и единым для различных технических средств, их отказов и различных дежурных;

г) каждую заявку может обслуживать любой дежурный, причём наличие свободного дежурного не уменьшает времени устранения одного отказа;

д) обслуживающий персонал не только занимается восстановлением отказавших средств, но и проводит некоторые операции по их ТО.

В качестве показателя, характеризующего работу обслуживающего персонала, принимаем вероятность р того, что восстановление некоторого отказавшего устройства выполняется без задержки (что равносильно отсутствию очереди заявок в некоторый момент времени, достаточно далеко отстоящий от момента начала функционирования после очередного ТО):

•А , Рм Т±Р'

Р =

и п щ-р)\ я а

(4.1)

где р = ; = - параметр суммарного потока отказов всех техни-

1-1

ческих средств, обслуживаемых рассматриваемым персоналом; г - число типов средств; А, - количество средств у-го типа в рассматриваемой совокупности; СО;- параметр потока отказов одного технического средства_/'-го типа.

Если число одновременно работающих в группе дежурных /=1, то р=1 -(}. Задаваясь тем или иным значениемр* в зависимости от назначения рассматриваемой совокупности морских информационных средств в целом, находим по указанным соотношениям минимальное значение /„д,, при котором р>р*. Заметим, что общая численность эксплуатационного персонала при круглосуточной работе обычно равна 57тщ (в принятых допущениях вероятность р существует, если р<1).

4.2.3. Расчёт численности эксплуатационного персонала морской информационной системы. Эксплуатационный персонал одной базовой станции сети ГМССБ обслуживает следующие типы оборудования, имеющие эксплуатационные параметры потока отказов, ©=1/^:

№ Оборудование Наработка, Параметр потока Кол.

Тер,1час отказов, ш,1 /час к

1 УКВ-приёмники 61800 0,0000162 8

2 УКВ-передатчики 42540 0,0000235 8

3 УКВЦИВ 80760 0,0000124 8

4 ПВ КВ- приёмники 53100 0,0000188 2

5 ПВ КВ- передатчики 45360 0,0000220 2

6 ПВКВЦИВ 79750 0,0000125 2

7 Антенно-фидерные устройства 23110 0,0000433 6

8 Приёмник РРЛ 28940 0,0000346 2

9 Передатчик РРЛ 20090 0,0000498 2

10 Электрооборудование 2200 0,0004545 4

11 Источники бесперебойного питания 5280 0,0001894 4

Расчёт количества эксплуатационного персонала для одной базовой станции сети ГМССБ проведём на основе данных таблицы 5.1, по программе, приведённой в диссертации. Результаты расчёта показывают, что для одной базовой станции число эксплуатационного персонала ограничивается одним человеком в смену. С учётом непрерывной работы сети в течение суток количество персонала принимаем равным трём единицам.

Разработка структуры и методов ТО сети ГМССБ Юга России. Техническим обслуживанием называют комплекс мероприятий по поддержанию работоспособности или исправности изделий (у нас - сети) при использовании по назначению (другие условия опускаем).

ТО можно разделить на ряд видов в зависимости от периодичности и объёма работ. Минимальная периодичность обычно составляет 8 ч (например, внешний осмотр, проверка функционирования пульта), максимальная может быть равна 12 месяцев и более (выполнение всех видов проверки технического состояния, разборка и чистка механизмов, замена изношенных деталей, продувка и чистка импульсных линий, запорных устройств). Кроме того, обычно имеет место обслуживание с периодичностью в 24 ч (например, проверка качества регистрации), 1 нед (проверка напряжения источников питания, проверка выполнения тестов), 1 мес (ревизия вентиляторов и др. двигателей, сельсинов), 3 мес (проверка заземлений), 6 мес (чистка разъёмов и др.).

К работам ТО, проводимым на включенных устройствах, относятся:

- измерение основных параметров устройства;

- сравнение полученных значений параметров с их паспортными данными;

- измерение режимов работы электрорадиоэлементов; сравнение результатов с картами напряжений и устранение отклонений;

- осмотр линий связи и измерение (контроль) их параметров; тестирование; поиск и замена неисправных элементов устройства.

Стратегии ТО. Техническое обслуживание призвано увеличить время наработки системы до отказа или до перехода в предельное. Для удовлетворения этим противоречивым требованиям задачу планирования ТО целесообразно проводить исходя из экономических критериев. Эта задача включает в себя:

- выбор стратегии ТО; определение параметров ТО принятой стратегии.

Стратегия ТО зависит от следующих факторов:

1. От превалирующего вида отказов: явных, когда отказы выявляются практически мгновенно, и неявных, когда отказы выявляются только при проведении технического обслуживания.

2. От глубины восстановления при обслуживании; граничными здесь являются случаи, когда никакого обновления в системе не проводится и когда проводится полное обновление системы при ТО. Промежуточными являются случаи, когда обновляется часть системы.

3. От графика ТО и отказов системы. Назначение момента ТО может не зависеть от того, произошли ли отказы на периоде, предшествующем ТО. Обслуживание назначается в определенные календарные сроки (такое ТО называют календарным; в иных случаях проводится регламентное ТО.

Методика определения параметров ТО сети при явных отказах Модель. Рассмотрим сеть ГМССБ, у которой имеется только один вид отказов -явный. Эти отказы предупреждаются специальными операциями ТО. Обслуживание должно проводится через интервалы времени Г, если на периоде, предшествующем ТО, не было отказа. Принимаем, что при ТО проводится полное обновление. Если до ТО произошёл отказ, то после ТО выполняется восстановление, а график ТО перепланируется.

Таким образом, обновление свойств устройства имеет место либо через интервал времени 7>Г, если не было отказа, либо в момент отказа, последовавшего через период работы Try. Длительностью восстановления по сравнению с интервалом времени Tt можно пренебречь.

Такая ситуация показана на рис.4.2. Проведение ТО снижает интенсивность отказов Mt) до уровня, соответствующего значению Я (0), и тем самым повышает безотказность. Очевидно, что в рассмотренной ситуации ТО эффективно, только если X(t) является возрастающей функцией времени. Это соответствует нормальному распределению и распределению Вейбулла при к>1.

Если X(y=const (что соответствует экспоненциальному распределению), то ТО невыгодно, так как безотказность остается на постоянном уровне, а ТО требует затрат. Это следует из свойств экспоненциального распределения, у которого условная вероятность отказа в интервале (/;, tj+At), вычисленная при условии, что в интервале (0, ti) отказа не было, равна безусловной вероятности отказа в интервале (th ti+Ai). Физически это следует из того, что экспоненциальное распределение описывает внезапные отказы, не связанные со старением или накоплением повреждений, поэтому и ТО такого устройства нецеле-

Допустимый уровень частоты отказов (по принятому критерию надёжности)

Уровень частоты отказов, соответствующий принятому запасу надёжности.

Рис.4.2. Сокращение частоты отказов после мероприятий технического обслуживания аппаратуры.

сообразно. Интересно отметить, что если частота отказов Л(1) убывает со временем (это бывает только в начальные периоды эксплуатации аппаратуры - периоды её "молодости"), то ТО способно только снижать безотказность (на этом основано известное правило ограниченного вмешательства в схему отлаженной и недавно запущенной в работу новой системы).

Полагаем, что функция распределения Р(() наработки до отказа Т устройства известна. В качестве критерия для расчёта периодичности планового ТО примем минимум средних удельных (на единицу времени) суммарных потерь от отказов и планового ТО. Так как рассматривается процесс на бесконечном интервале времени, то средние удельные потери при этом равны средним удельным потерям на интервале между обновлениями.

Обозначим с1 среднюю стоимость всех затрат, связанных с отказом и последующим восстановлением отказавшего устройства. В величину С; входят потери, связанные с ухудшением работы технологического объекта (например, из-за простоев оборудования или снижения качества управления), потери, связанные только с трудозатратами на устранение отказов (на поиск причины отказа, его устранение, демонтаж и монтаж, организационные мероприятия, связанные с восстановлением, и т.д.). Обозначим с2 среднюю стоимость всех затрат, связанных с проведением планового технического обслуживания.

На интервале между обновлениями средние потери Б(Т,) = сгР{Т<Т,}+с2-Р{Т>Т1} ,

или

3(Т,)=с1-Р(Т,)+с2-Р[1 -ВД7 . (4.2)

Длина интервала между обновлениями

Т0б„ = Т, если Т<Г, ; Тобн = Т,, если T>T¡.

г, т,

Отсюда следует, что м[То6и] = \tf{t)dt + Г,[l - F(Tt)] = J[l - F(t)]-dt.

o o

Средние удельные потери = —f—* = ' vr"—^-^.

M[T°eA j[l - F(í)]' dt

o

Дифференцируя эту функцию и приравнивая итог нулю, окончательно получаем:

-S- = -F{TX) + Я(Г,) j[l - dt. (4.3)

Cl C2 0

Приведём достаточные условия существования одного конечного корня T¡ этого уравнения, связывая его с реальными ситуациями технической эксплуа-

тации радиооборудования; это условие с/>с?, т.е. когда средняя стоимость с/ всех затрат (включая прямые убытки из-за отказа) больше средней стоимости с2 всех затрат на очередной вид планового технического обслуживания. В итоге получаем стратешу монотонно возрастающей интенсивности отказов X (t)>0. Это соответствует неограниченному росту отказов k(t)->°o при отсутствии его прерывания периодическим обслуживанием (при /-»со, см. рис.4.2).

Расчёт параметров обслуживания географически протяжённой сети ГМССБ. Опыт эксплуатации сети ГМССБ Юга России позволяет сделать заключение о том, что регулировки электронного оборудования необходимо проводить не реже чем один раз в квартал, что соответствует наработке 2100—2700 часов. За это время происходит частичное разрегулирование аппаратуры и уход параметров к границе их допусков. Наиболее подходящей функцией распределения времени наработки до отказа является распределение Вейбулла при к=2:

F(t) = expf-at2).

Ориентировочные оценки параметра а для приведённых ранее наработок дают значение а~10"3. Интенсивность отказов находится из формулы:

Я(0 = 2at.

В процессе эксплуатации сети ГМССБ нетрудно заметить, что затраты от простоя отказавшего оборудования и на восстановление рабочей обстановки контроля безопасности в морском регионе на порядок выше затрат на регулярно-периодическое техническое обслуживание этого оборудования и в среднем за определенный период времени отличаются на порядок, составляя соответственно в формуле (4.5) С;=10000 и Сг=1000.

Соответствующая программа расчётов на ЭВМ {включающая трудоёмкий процесс взятия определённого интеграла (4.3)} периодичносга технического обслуживания сети ГМССБ Юга России приведена в диссертации. Расчёты показывают, что оптимальный период профилактического обслуживания единицы сети ГМССБ составляет 105 суток и соответствует ранее высказанному предположению о необходимости квартального интервала обслуживания, как следствия допустимого разрегулирования за этот срок её параметров.

Обоснование числа баз технического обслуживания сети ГМССБ Юга РФ. Вначале проводится разработка системы обслуживания региональной сети ГМССБ подвижными мастерскими (при t>n). Рассмотрим общие принципы функционирования такой замкнутой СМО. Пусть т -общее число требований, участвующих в процессе массового обслуживания, п - число обслуживаемых единиц техники. Обозначим через \ интенсивность обслуживания одним прибором. Очевидно, интенсивность входящего потока зависит от числа занятых объектов к:

X„=(m - .

Тогда интенсивность обслуживания к приборами определится:

, 1 < к < п . Дифференциальные уравнения замкнутых состояний СМО имеют вид:

р0( 0 = -шЯР0(/)+^(0,

Рк(/) = [о-к)Л + пц]Рк (!) + (т-к + (/)+п/лРк^(/), при п¿к ¿т,

Найдем стационарное решение этой системы. Для установившегося режима уравнения состояний будут следующие:

^т-к)Х + к!л\Рк =(т-к + 1)ХР^+(к + \)11Рм, при 0<к <п, ^

[(т-к)Я + пц^к = (т-к + ОЯР^, + пцРм, при пйк<т,

Аналогичным образом при п<к<т найдём:

Л

Р.

fr(w-0 Tf4-(m-i)

т\ у/к

п\(т-к)\ пк'п '

откуда находим вероятность Р0 того, что все приборы свободны:

Р0=-Х--г. (4.6)

V- » Л т! у"

> -ы* + >---1—-

В соответствии с приведённым алгоритмом основные количественные показатели системы определяются обычно в следующем порядке:

1. Вероятность того, что в системе находится к требований (к > л), -

Р = т! У* р-

к п\(т-к)\

2. Среднее число требований, ожидающих обслуживания, -

jtii (m-k)lnl п'

3. Среднее число требований, находящихся в системе обслуживания, -

.. .. к*т\ к„

4. Среднее число свободных приборов в установившемся режиме, -

5. Коэффициент простоя (ожидания обслуживания) -

К„тр = M0Jm ;

6. Коэффициент простоя приборов обслуживания, -

К„ = NJn.

Пример расчёта параметров обслуживания региональной сети ГМССБ. Исходя из первого опыта эксплуатации сети ГМССБ Азово-Черноморского региона, целесообразно иметь три оперативные подвижные ремонтные мастерские /7=3 (для обслуживания двух Черноморских и Азовского сегментов). Число видов различной техники, распределённой по раз-

личным районам региона, ш=10. Суммарное время, необходимое для ремонта, будет состоять из времени 1дыз, требуемого для вызова мастерской, её движения к месту ремонта , времени осмотра и собственно времени ремонта (р. Полагаем, что время обслуживания - случайная величина с показательным законом распределения и параметром ц, где ц= 1ЛР:

По статистическим данным установлено, что ц=5 образцов/месяц, поток поступающих заявок пуассоновский, с Х=1 образцов/месяц. Оценим эффективность обслуживания региональной сети подвижными мастерскими. Определим параметр 4^=0,2; т = 10; п=3. Для определения величин Ро, Рк составим последовательность следующих заключительных вычислений:

- среднее число образцов, ожидающих ремонта, -

ю

»-4

- средний процент техники, ожидающей ремонта в очереди, -

Кптр = (Мох/т)-100%;

- далее, находим коэффициент простоя мастерских -

1-0

К„ -(Ыо/п)-100%;

- среднее число образцов, находящихся в ремонте и в очереди, -

ю

- наконец, коэффициент простоя техники -

К„ -(Ы/п)-100%.

Краткие выводы главы. 1. Из сложного баланса получено эффективное использование ремонтной службы, обеспечивающей высокую готовность сети ГМССБ Юга России. 2. Найдено условие эффективного технического обслуживания, состоящее в оптимальном совмещении конфигурации сети с действующей инфраструктурой других сетей региона. 3. Важная компонента этого баланса - диагностическое оснащение базовых узлов сети с телеметрическим выводом на центральный пульт РЦУС.

Глава 5. НОВЫЙ ПОДХОД К ИНТЕГРАТИВНОМУ РАДИОПОКРЫТИЮ МОРСКИХ РАЙОНОВ А! И А2 НАСВЧ

В этой главе делается попытка обосновать новый ннтегративный подход к обслуживанию судов УКВ и СВЧ радиосвязью берегового радиоцентра (БРЦ) одновременно в морских районах А] и А2 с протяжённостью вытянутой береговой черты ~150-200 миль на два БРЦ. Современный уровень развития радиотехники УКВ и СВЧ диапазонов позволяет ставить эту проблему в повестку дня её реализации в структурах радиосетей ГМССБ, обещая большую экономию средств на развёртывание тропосферных БРЦ.

Тропосфера и её влияние на дальнее распространение радиоволн. Дальнее (более 100 миль) распространение радиоволн диапазона УКВ и СВЧ за пределами горизонта имеет место и при отсутствии метеорологических условий, благоприятствующих сверхрефракции. Однако, для того, чтобы использовать возможности дальнего регулярного приёма рассеянных тропосферой (на высотах 8-12 км) радиоволн за пределами горизонта, необходимо применять приёмники достаточно высокой чувствительности. Такие радиоприёмники современная промышленность высокоразвшых стран уже выпускает.

Благодаря турбулентному движению отдельные фрагменты уплотнённого объёма воздуха с разными линейными размерами (от единиц сантиметров до десятков метров) переносятся поступательно из одной области тропосферного пространства в другую, одновременно стохасгично вращаясь вокруг своих виртуальных осей, сохраняя почти неизменнными (за время жизни фрагмента) температуру воздуха внутри элемента и количество водяного пара.

В результате, в каждой фиксированной точке пространства происходит флуктуации давления, температуры и влажности. Это приводит к сто-хастичным пульсациям диэлектрической проницаемости и, следовательно, показателя преломления в указанном множестве фрагментов тропосферы.

Порядок флуктуации показателя преломления вследствие турбулентного движения воздуха

Ал2 ~ Ле ~(0,1-1000)-10"6 . Наличие таких пульсаций означает, что в заданный фиксированный момент времени существуют области тропосферы, показатель диэлектрической проницаемости отличается от показателей диэлектрической проницаемости окружающих областей на указанную выше величину Де. Эти области называют неоднородностями. Размеры Ь неоднородностей определяются масштабами вихрей турбулентного движения. Вследствие возникновения таких неоднородностей в тропосфере происходит частичное рассеяние излучаемой энергии. Современные судовые приёмники могут принять рассеянный сигнал на расстояниях нескольких сотен километров от передающего устройства как под лучом ТРС, так в поперечном удалении от луча.

В силу сказанного выше, возникает задача приёма рассеянного излучения радиоволн УКВ- и СВЧ-диапазонов на ненаправленную антенну (вибратор), обычно применяемую на большинстве морских судов. Как

известно, Россия имеет весьма протяжённую береговую черту морских районов А) и Аг, отчего имеет большие технические и материальные трудности в развёртывании в своих прибрежных районах сетей ГМССБ, соответственных Международной конвенции. По традиционным схемам строительства сетей ГМССБ России потребуется около ста БРЦ. Применение предлагаемой сети ТРС обещает порядковое сокращение не только числа БРЦ, но и пятикратное сокращение затрат на их строительство.

Рассмотрим этот вопрос конкретнее. В рамках поставленной задачи требуется определить напряжённость поля, создаваемого рассеянным тропосферным излучением непосредственно под лучом ТРС, направленным вдоль береговой черты на расстояниях ~5-200 км, и в поперечном удалении от луча на расстояния до 200 км при следующих известных параметрах ТРС: излучаемая мощность; коэффициент усиления передающей антенны; ширина диаграммы направленности передающей антенны; координаты антенны ТРС и координаты точки приёма; угол поднятия луча над плоскостью горизонта Земли; параметры судового радиоприёмного устройства.

Инженерный метод расчёта затухания радиосигнала вдоль трассы под тропосферным лучом. Рассмотрим систему передатчик-приёмник, пространственное расположение которых показано на рис.5.1.

Рис.5.1. Геометрические соотношения в радиосистеме тропосферного БРЦ (точка О) и судна (точка А), находящегося под лучом ТРС на расстоянии И по геодезической.

В настоящее время задача определения рассеянного сигнала на входе приёмника (в точке А) электродинамикой решена. Рассмотрим кратко это решение. Плотность потока энергии рассеянного излучения найдём по формуле [4] (см. дополнительную литературу):

где ар- коэффициент рассеяния, физический смысл которого есть рассеянная мощность, отнесенная к единице телесного угла в заданном направлении, к единице рассеивающего объёма и к единице плотности потока

(5.1)

энергии первичной волны, падающей на этот рассеивающий объём; Б^-плотность потока энергии первичной волны, падающей на рассеивающий объём; К-эффективно-рассенвающий объём, т.е. та часть тропосферы, которая непосредственно участвует в рассеянии; г' - расстояние между элементом рассеивающего объёма до точки приёма.

Коэффициент рассеяния ар можно представить следующей формулой [5]:

8т\у)

~ --&--(5.2)

1 + Г—

{ Я 2

где Дё = 10"< - флуктуации диэлектрической проницаемости тропосферы; Х- длина волны; у- угол между вектором напряжённости поля Е и направлением на приёмную антенну; а - угол между направлением вектора Пойнтинга первичной волны и направлением на приёмную антенну, называемый углом рассеяния (см. рис.5.1).

Как видно из (5.2), коэффициент рассеяния тем меньше, чем больше угол рассеяния и тем больше, чем короче волна, хотя зависимость от длины волны выражена слабо. При заданном угле рассеяния а и длине радиоволны Я эффективное рассеяние в направлении на пункт приёма будет создаваться только теми рассеивателями, которые удалены друг от друга по вертикали на расстояние Ь, определяемое из формулы:

V (5-3)

257/1 — 2

Формула (5.3) представляет собой известное из кристаллографии условие Вульфа-Брегга, которое имеет место при дифракции рентгеновских лучей на кристаллических телах; оно приближённо применимо в нашей задаче.

Для определения плотности потока энергии первичного излучения воспользуемся общеизвестной формулой:

(5.4)

где Р,- мощность излучаемого сигнала; в,- коэффициент усиления передающей антенны; г -расстояние от передающей антенны до элемента рассеяния. С учётом формул (5.2) и (5.4) выражение (5.1) примет вид:

Яп'(г) "д / + г'г"

Для напряжённости поля в точке приёма Е^ воспользуемся формулой:

а для напряжения и на входе антенно-фидерного тракта имеем:

и^^Нр.ОяЗ^ , (5.7)

где Я - действующая высота приёмной антенны.

Анаша возможности приёма радиосигнала под лучом ТРС на слабонаправленные антенны судов, плавающих одновременно в морских районах Ау и А> Введём сферическую систему координат (рис.5.2). Диаграмма направленности передающей антенны имеет вид конуса. Её ширина равна углу 0. Соответственно, эффективный объём рассеяния К будет иметь аналогичную форму.

В выбранной системе координат объём рассеяния, как видно из рис.5.2, расположен так, что: вершина конуса совпадает с центром сферической системы координат; сам объём поднят на угол со относительно оси X; проекция объёма на ось X делится этой осью на равные части; точка приёма находится на оси X; радиус-вектор г в сферической системе координат совпадает с расстоянием до элемента рассеивающего объёма AV; угол со совпадает с углом поднятия луча относительно поверхности земли.

Для определения величины Spacc все переменные (г, г, а, у, dV), необходимо выразить в полярных координатах (<р, в, г). Элементарный объём dV в полярной системе координат будет выглядеть следующим образом dV = r2Sin<jxlrdOd(p. Как видно из рис.5.2, по теореме косинусов получаем: г'2 = г2 + D2 + 2г ■ D • Cos(9Q - <р) = г2 + D2 + 2rDSin<p. Углы а и у есть:

"-О"** (5.8)

D -г -г

Из теоремы косинусов: Cos/З --:-; после соответствующих

2 rf

подстановок, получаем: p = A-Coi

. Тогда, выражения для

пространственных углов приобретают вид:

(5.9)

Пределы интегрирования определяем, воспользовавшись обозначениями на рис.5.2; на этом рисунке: угол в изменяется в пределах от -о/2 до а/2, где сг- ширина диаграммы направленности передающей антенны; угол 0 изменяется в пределах от (л/2-co-o) до (л/2— со).

Радиус-вектор г ограничен верхним слоем тропосферы (от 0 до G/Sinco, где G - высота слоя). С учётом вышеизложенного формулы (5.6) и (5.7) будут иметь окончательный вид:

Подставляя в формулы (5.10) и (5.11) численные значения и значения углов а и / найдем значение напряжённости поля рассеянного излучения под лучом на расстоянии Б. Эти расчёты велись на ЭВМ по соответствующей программе. При этом использовались конкретные значения параметров станции ИМАРСАТ-С : несущая частота 1500 Л/Л/; предполагаемая полоса частот Л/=2 МП/, 20 кГц и 100 Лг/; уровень собственного шума приёмника 1.14ЛО'14Вт при Л/=2 МГц и 8.28-10"185ш при ¿/=150 Гц.

Соответствующие зависимости мощности сигнала Рс на входе приёмника от удалённсти от передатчика ТРС для частоты 1500 МГц при различных излучаемых мощностях (1 кВт, 50 кВт, 100 кВт) приведёны на рис.5.3 (ширина диаграммы направленности и угол поднятия луча над горизонтом приняты 1 градусу, коэффициент усиления передающей антенны равен 40 дБ).

Там же отмечены уровни собственных шумов приёмника для трёх полос частот: 2 МГц, 10 кГц и 100 Гц. Из аналгаа кривых РС(Р), расположенных над кривыми Рш, видно, что для целей ЦИВ уверенная тропосферная радиосвязь в морском районе Ао возможна даже при мощности ТРС в несколько кВт.

1 Д r-(^Sin\y)

|-^-;-Sin<pdrd<pilO, (5.10)

Sin<pdrd<pd0. (5.11)

Рис.5.3. Зависимости мощности сигнала на входе приёмника от удалённости от передатчика ТРС.

Приведём фрагмент анализа из диссертации возможности использования ненаправленной антенны станции ИНМАРСАТ-С для приёма от луча тропосферного радиосигнала на всём пространстве морского района Кг-

Рис.5.4.а,£. Зависимость отношения сигнал/шум от удалённости приёмника относительно передающего центра ТРС.

Как видно из рис.5.4а,Ь, на котором приведены результаты расчётов отношения сигнал/шум на входе приёмника чувствительностью 10~17 Вт (ха-рактернойдля приёмников ИНМАРСАТ-С), при полосах пропускания 100-1000 Гц, характерных для современных сигналов ЦИВ, уверенная тропосферная связь через луч ТРС в районе А2 возможна с помощью стандартной аппаратуры ИНМАРСАТ-С. Расчёты показывают, что приём рассеянного полезного сигнала на удалениях более 200 км затруднён при широких полосах пропускания (более 10 кГц) современных судовых УКВ-приёмников из-за высокого уровня их собственных шумов.

Однако, опыт создания спутниковых станций морских Стандартов А и С показывает, что чувствительность их приёмников вполне достаточна для приёма рассеянных в тропосфере радиосигналов ТРС на расстояниях до 200 ки даже при использовании слабонаправленных (как у станции "Инмарсат-А") и ненаправленных (как у станции "Инмарсат-С") антенн. Следует иметь ввиду, что применение ненаправленных антенн по сравнению с направленными приводит к сужению рабочей полосы частот тропосферных каналов связи, что может быть ограничением при проектировании высокоскоростных каналов связи. К счастью, в морской подвижной службе скорости обмена могут быть невысо-шш, что позволяет при создании информационных сетей связи уверенно вести обмен обужения полосы на удлинение времени обработки в очень широких пределах.

Краткие выводы по главе. 1. Предложен метод морской радиосвязи на основе тропосферных релейных станций СВЧ-диапазона, совместимого с морским судовым диапазоном (1,53-1,65 Ггц) спутниковой системы ИНМАРСАТ, обеспечивающий одновременное покрытие морских районов А] и Аг- 2. Разработана методика расчёта радиопокрытия морских районов А] и А2 , позволяющая определять оптимальную конфигурацию расположения береговых ТРС в заданном географическом районе.

Глава 6. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН НАД ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ, ПОКРЫТОЙ ЛЬДОМ

{на примере сети ГМССБ Юга России)

Постановка вопроса. Основным требованием к национальным информационным радиосетям ГМССБ является, как уже отмечалось, обеспечение высокой надёжности круглосуточного функционирования в самых неблагоприятных условиях их эксплуатации, которые могут сложиться в данном морском регионе их дислокации. Все радиоканалы, обслуживающие сеть ГМССБ (на участках "судно-судно", "судно-берег", "берег-судно") имеют открытые (во внешнюю среду региона) пролёты распространения радиоволн (РРВ). Надёжность соответствующих участков сети ГМССБ сильно зависит от климатических и погодных условий, характерных для региона. Конвенционные требования ИМО

ориентируют все правительства стран, разворачивающих свои национальные сети ГМССБ, на обеспечение их круглосуточного надёжного функционирования в наихудших условиях помеховой и ледовой обстановки (т.е. при самых низких, складывающихся в данном регионе,значениях отношения "сигнал/шум'-S/N).

К счастью, факторы первой (помехи) и второй (особенности РРВ над ледовой поверхностью моря) групп сезонно разнесены. Наихудшая помеховая обстановка в регионах дислокации радиосетей ГМССБ складывается обычно летом во время сильных тропических и субтропических гроз {морские районы А2 на Юге России, обслуживаемые ПВ- и СВ-диапазонами, относятся к последнему случаю}, а наихудшие условия для РРВ (причём, в тех же СВ- и ПВ-диапазонах) наступают в морских районах А2 в зимних условиях, когда морская поверхность покрывается льдом (это имеет место на Азовском и Каспийском морях).

Согласно методикам ИМО для проектной аттестации морских районов А2 получается, что в течение 5-6 зимних месяцев, когда Азовское море замерзает, пространство радиопокрытия на ПВ-диапазоне (за счёт ухудшения РРВ) якобы уменьшается до радиуса 30-40 миль от БРЦ. Поскольку методики ИМО - это юридические документы, указанное "якобы" требует весьма серьёзного научного рассмотрения, доказывающего теоретически и практически сохранение дальности действия радиостанций ПВ-диапазона на Азовском море до 150 миль даже зимой. Такое теоретическое обоснование приведено в диссертации и книге [7] (по списку трудов автора). Оно было детально рассмотрено на научном семинаре, проведённом Департаментом мореплавания (его руководителем C.B. Палеховым) совместно с "Морсвязьспутником" (Москва) в г. Новороссийске в сентябре 1998 года и реализовано в проекте сети ГМССБ на Азовском море.

В силу ограниченности объёма автореферата мы не будем останавливаться на деталях теории и методик РРВ над морской поверхностью, покрытой относительно тонким льдом (до ~1 м), отсылая заинтересованного читателя к диссертации и опубликованной монографии [7] (по списку трудов автора).

Глава 7. ПРОБЛЕМЫ ПОДГОТОВКИ И ПЕРЕПОДГОТОВКИ КАДРОВ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОРСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ И СЕТИ ГМССБ НА ЮГЕ РОССИИ.

Концептуальный подход МАПН к развитию «Центра по подготовке и переподготовке радиоспециалистов ГМССБ» на Юге России. В новых условиях интеграции России, великой морской державы, в рыночный строй мирового хозяйства подготовка и переподготовка морских специалистов с высшим и средним специальным образованием приобретает значение, выходящее за рамки национальных интересов страны. Третий этап внедрения

ГМССБ диктует спой календарь упорядочения учебных планов и программ морских академий с соответствующими требованиями ИМО. В условиях принципиальной смены поколений средств радиосвязи, насыщаемых автоматизированными системами повышенной надежности, особое внимание ИМО уделяет тренажерной подготовке и переподготовке радиооператоров и электроников ГМССБ. Именно этот аспект помощи (технической и материальной) в перестройке тренажерной базы НГМА находится в центре внимания руководства МАПН в последние 3 года.

Согласно приложению, утвержденному приказом ДМТ №1 от 4.01.96 г., тренажерная подготовка подразделяется на: первичную; специальную; профессиональную; дополнительную. В диссертационной работе детально рассматриваются основные черты и требования к каждому виду тренажёрной подготовки морских специалистов. Все виды тренажёрной подготовки должны вестись на тренажерах, соответствующих требованиям ИМО. В частности, приведено обоснование необходимости "Центра по подготовке радиоспециалистов ГМССБ" на Юге России, детально разработаны требования к нему по следующим направлениям: совместно со специалистами НГМА разработана структура центра; выбрана аппаратурная концепция центра; разработана (совместно с ГМА им. Макарова, С-Петербург) программа обучения радиоспециалистов ГМССБ; закуплена, смонтирована и пущена в эксплуатацию первая очередь тренажерного центра в НГМА. В настоящее время ведутся работы по подготовке второй очереди тренажера в НГМА.

Участие соискателя в развитии материально-технической и тренажерной базы Новороссийской морской академии состоит в экономическом обосновании ряда проектов тренажера ГМССБ, организации финансирования научно-методических исследований и участии в них, организации закупки оборудования и помощи в его развертывании. Кроме того, соискатель выполнял методическую работу на кафедре радиосвязи НГМА, которая обобщена в книгах [1-8] (см. список трудов автора) и частично в этой диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ II ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Настоящее научно-техническое исследование явилось итогом активного участия автора в реализации крупной Федеральной программы развития Южного региона России в части создания сети ГМССБ вдоль южных побережий Азово-Черноморского морского района. Было сосредоточено основное внимание на строительстве сети ГМССБ в зоне ответственности МАПН (в Новороссийском регионе); в результате по Техническим заданиям МАПН впервые в России была создана региональная сеть береговых станций ГМССБ в морских районах А] и А2, давшая решение Федеральной программы обеспечения безопасности и жизнедеятельности на море и в портах России от Таганрога до Сочи.

При разработке этой Программы был обобщён имеющийся в мире опыт зонально-экономического развития отдельных регионов стран и уделено особое внимание примерам развития транспортных узлов в разных частях света. Сделаны выводы о перспективности зонального принципа реализации проекта сети ГМССБ на Юге РФ.

Предложена концепция, разработано Техническое задание и составлен Проект первой очереди сети ГМССБ Новороссийского морского района зоны ответственности МАПН (1997 г.), и второй очереди - от Таганрога до Сочи (1999 г.), которые сегодня уже реализованы с полным вводом в работу РЦУС и СКЦ в Новороссийске и внесением сети Юга России в банк мировых данных ИМО о национальных сетях ГМССБ.

2. Общие выводы по проделанной работе можно сформулировать следующим образом:

- на основе техно-экономических проработок автора завершено практическое строительство сети ГМССБ в морских районах Юга России (за исключением порта Туапсе, морской район которого обустраивался без участия соискателя); при этом автор широко использовал соединение элементов фундаментальных (экспрессных) проработок с практикой прямого внедрения научно-технических результатов в конкретное строительство объектов сети;

- развит новый подход к интегративному радиопокрытию морских районов А1 и на СВЧ посредством подсветки неба над акваториями А] и А2 тропосферными станциями СВЧ-диапазона;

- уточнена методика ИМО расчёта радиопокрытия морского района А2 с помощью СВ- и ПВ-станций в условиях полного покрытия морской акватории относительно тонким (до \ м) льдом;

- результаты научно-технических исследований и практических реализаций тесно увязаны со сроками введения мировой сети ГМССБ в строй (февраль 1999 г.), обозначенными ИМО;

- решены проблемы надёжности и электромагнитной совместимости сетевых средств ГМССБ с действующими в регионах радиосредствами;

- развита тренажёрная база морской академии в Новороссийске по подготовке и переподготовке радиоспециалистов ГМССБ" для Юга РФ;

- представленная совокупность научно-технических результатов может рассматриваться как "Решение крупной народнохозяйственной проблемы страны".

Дополнительно использованная литература

1. Петровский В.И., Седельников Ю.Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. - М.: Радио и связь, 1986.

2. Электромагнитная совместимость и непреднамеренные помехи. / Пер. с английского под редакцией Сангина ИЛ. - М.: Сов. Радио, т.1,1975.

3. Виноградов Е.М., Винокуров В.И., Харченко И.Л. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. - С.-П.: Судостроение, 1996.

4. Дальнее тропосферное распространение УКВ. Под ред. Б.А. Введенского. М.; - Советское радио. 1965.

5. Ф.Б. Чёрный. Распространите радиоволн. М.; - Советское радио. 1972.

6. Д.А. Князев. Элементы теории и практики обеспечения электромагшггной совместимости радиоэлектронных средств. М.; - Радио и связь, 1984.

7. М.П. Долуханов. Дальнее распространение ультракоротких волн. М.; - Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1962.

СПИСОК НА УЧИЫХ ТРУДОВ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Книги

1. Демьянов В.В., Лицкевич А.П., Попов В.В. Вопросы обеспечения качественных показателей морских систем связи. - Новороссийск: НГМА, 1997.-270 с.

2. Попов В.В. Управление работой порта и портовой деятельностью. -Новороссийск: НГМА, 1997. - 138 с.

3. Попов В.В. Финансовые и арендные отношения в морском порту (в условиях рыночных связей). - Новороссисйк: НГМА, 1997. - 84 с.

4. Глотов Ю.Г., Семченко В.А., Сологуб Т.Н., Попов В.В., Беляев И.Г., Лутков С.А. Безопасность жизнедеятельности человека на морских судах / (Справочник) - М.: "Транспорт", 1998. - 320 с.

5. Гуцуляк В.Н., Попов В.В. Правовой и экономический анализ деятельности современного морского порта (на примере порта Новороссийск) -Новороссийск: НГМА, 1998. - 154 с.

6. Попов В.В. Пособие по ценообразованию портовых сборов. - Новороссийск: (НГМА) 1999. - 147 с.

7. Демьянов В.В., Попов В.В. Научное осмысление опыта создания информационной сети ГМССБ на Юге России, Ростов-на-Дону - Новороссийск: РАТ-НГМА, 1999. -640 с.

8. Попов В.В. Автоматизированная информационная система морских администраций портов Юга России. - М.: "Транспорт", 1999. - 149 с.

Статьи, доклады ча конференциях

9. Попов В.В., Демьянов В.В., Кашицин В.В., Иванова С.Е., Панамарев

Г.Е. Аспекты развития морских районов Юга России обособлением

транспортно-экономического статуса Новороссийского района. / Сб. трудов междун. конференции. - С.-П., 1997.- 9с.

10. Попов В.В., Демьянов В.В., Лицкевич А.П., Юсупов Л.Н., СенченкоВ.Г. Развитие федеральной сети ГМССБ Юга России в морских районах А1 и А2./Сб. трудов междун. конференции. - С.-П: 1997.- 7 с.

11. Попов В.В., Демьянов В.В., Лицкевич А.П. Вопросы надежности региональной морской системы связи (ГМССБ) в зоне ответственности администрации порта Новороссийск. / Сб. научных трудов НГМА (вып.1). - Новороссийск: 1996. - 6 с.

12. Попов В.В., Демьянов В.В. Радиотехнические и навигационные аспекты развития глобальной морской сети связи Юга России (в зоне ответственности МАПН по ГМССБ. / Сб. научных трудов НГМА (вып.1). - Новороссийск: 1996. - 14 с.

13. Попов В.В., Демьянов В.В. Экономический аспект развития Новороссийска как опорного пункта с особым статусом - порта Юга России. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997. - 11 с.

14. Попов В.В. Ближайшие задачи России по созданию на своих Южных побережьях сети ГМССБ, включающей корпоративную связь между портами. / Материалы научно- технической конференции НГМА (300 лет Российскому флоту). - Новороссийск: 1996. - 2 с.

15. Попов В.В., Демьянов В.В. Оценка стоимости сети ГМССБ Юга России по минимуму программ ИМО до 2005 года. / Сб. научных трудов НГМА (вып.1).-Новороссийск: 1997.- 19с.

16. Демьянов В.В., Попов В.В., Иванов А.Ю., Илюшин Э.С. Состояние и возможные пути развития информационных сетей Новороссийска. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997.- 5 с.

17. Попов В.В., Демьянов В.В. О развитии сети ГМССБ вдоль приморий Юга России. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997. - 36 с.

18. Панамарев Г.Е., Попов В.В., Демьянов В.В., Михалик М.А. Критерии ИМО к развитию сети ГМССБ Азово-Черноморского побережья России. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997. - 9 с.

19. Мамаев К.П. Попов В.В. Анализ нормативной базы тренажерной подготовки в сфере морского образования. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997.- 5 с.

20. Попов В.В., Илюшин Э.С., Плонский А.Ф., Демьянов В.В. Персональные компьютеры, программное обеспечение, локальные и корпоративные сети морских портов. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997. - 12 с.

21. Илюшин Э.С., Попов В.В., Глоба В.Г., Демьянов В.В. Перспективы транковой связи в контексте развития ГМССБ вдоль Черноморского побережья России. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997.- 12 с.

22. Попов В.В., Демьянов В.В. Экономический аспект развития Новороссийска как опорного пункта с особым транспортным статусом региона России. / Сб. научных трудов НГМЛ (выи.2). - Новороссийск: 1997.- 12 с.

23. Панамарев Г.Е. Иванов A.IO. Цой А.А. Демьянов В.В. Попов В.В., Анализ существующей системы EDI в порту Ротердам. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997.- 4 с.

24. Иванов А.Ю., Панамарев Г.Е., Цой А.А., Попов В.В., Демьянов В.В. Перспективы создания электронной информационной системы Новороссийского транс портного узла. / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). -Новороссийск: 1997.- 5 с.

25. Панамарев Г.Е., Иванов А.Ю., Цой А.А., Попов В.В., Демьянов В.В. Перспективы использования EDI технологии в системах морского транспорта / Сб. научных трудов НГМА (вып.2). - Новороссийск: 1997.- 7 с.

26. Попов В.В. Морская администрация порта Новороссийск: проблемы и решения. / Морской флот, №6, 1997. - 8 с.

27. Попов В.В. Проблемы управления новороссийским портом в рыночных условиях (часть 1). / Бюлл. трансп. инф., №4, 1997. - 5 с.

28. Попов В.В. Проблемы управления новороссийским портом в рыночных условиях (часть 2). / Бюлл. трансп. инф., №5, 1997. - 10 с.

29. Popov V.V., Kashitsin V.V., Ivanova S.E., Panamarev G.E. Demianov V.V. Some aspects of the development of maritime areas in the south of Russia by singling out the transport and economic status of Novorossijsk region. PROCEEDINGS International conference on informatics and control, June 9-13, p. 142-149,1997. - 8 p.

30. Popov V.V., Demianov V.V., Litskevich A.P., Yusupov L.N., Globa V.G., Senchenko V.G. Some aspects of the development of maritime areas in the south of Russia by singling out the transport and economic status of Novorossijsk region. PROCEEDINGS International conference on informatics and control June 9-13, p.150-155, 1997. - 6 p.

31. Демьянов B.B., Попов В.В. Экспериментальное определение радиуса уверенного приёма в морском районе А2 на Азовском море // Сб. научных трудов НГМА (вып.З), 1998. - 6 с.

32. Попов В.В., Кутко С.А., Демьянов В.В. Анализ гидрографических условий мореплавания и условий, влияющих на устойчивость радиосвязи в Таганрогском заливе Азовского моря. / Сб. научных трудов НГМА (вып.З). - Новороссийск: 1998. - 14 с.

33. Демьянов В.В., Попов В.В., Лицкевич А.П. О модели системной надёжности информационной радиосети ГМССБ. / Сб. научных трудов НГМА (вып.З). - Новороссийск: 1998.- 3 с.

34. Редышн Ю.В., Бузенков И.И., Попов В.В. Применение аппаратно-программного телеметрического комплекса для решения задач автоматизации процесса сбора и обработки телеметрической информации. / Сб. научных трудов НГМА (вып.З). - Новороссийск: 1998.- 9 с.

35. Демьянов А.В., Попов В.В. Система повышенной надёжности электропитания и жизнеобеспечения радиооборудования береговых центров сети ГМССБ на Юге России. / Сб. научных трудов НГМА (вып.З). - Новороссийск: 1998.- 9 с.

36. Денисов В.В., Крючкова К.В., Попов В.В. Эволюция социально-экономических отношений в России (1917-60-е годы). - М: Ж. "Наука и знание", № ,1999.-3 с.

37. Попов В.В., Вытнева О.В. О портовых сборах. - М: Морские порты России, 1999.-2 с.

Аннотация

Попов В.В. Проблемы обеспечения безопасности судоходства путем-создания больших морских и портовых систем связи (на примере реализации концепции информационной сети глобальной морской системы связи по безопасности и бедствию морского региона Юга России)

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальностям: 05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта; 05.12.13 - Системы и устройства радиотехники и связи. Государственный научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт морского транспорта, г. Москва, 1999 г.

*'•':' < На защиту выносятся:

- решение проблемы повышения безопасности морского судоходства в регионе Юга России;

- концепция развёртывания сети ГМССБ на Юге РФ в виде фундаментальных проработок её экономических и технических проектов;

- новое решение проблемы глобального радиопокрытия морских районов А1 и А2 на УКВ и СВЧ с помощью тропосферных береговых ретрансляторов судовых радиосигналов, совмещённой с традиционно используемыми системами УКВ- и СВЧ-радиосвязи морского района Аь

- решение проблем системной надёжности и электромагнитной совместимости сетевых средств ГМССБ с действующими средствами радиосвязи;

- опыт практической реализации проектов сети ГМССБ Юга РФ на примере строительства первой её очереди в зоне ответственности МАПН;

- новая методика расчёта радиуса радиопокрытия морского района А2 в ПВ-, СВ-диапазонах при относительно тонком ледовом покрытии моря;

- тренажёрный комплекс для подготовки и переподготовки в НГМА морских специалистов по программам ИМО для ГМССБ.

Annotation

V.V. Popov. Problems of creating big marine and port systems of communication for safety vessel traffic {on example of Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS) of South Russia}.

Thesis on competition the academic Doctor's degree of technical sciences on specialties: 05.22.19 — exploitation of water transport;

05.12.13 - Systems and structure of radio engineering and communications. State scientific research and project designed institute of water transport. Moscow, 2000.

For defense are submitted

- conception of GMDSS network expanding in South of Russia in sight of fundamental studying its economic and technical projects;

- new decision of global problem in radiofimction of sea regions A] and A2 on VHF1} and SHF2) with the help of troposphere coast radio-installations of vessel radio, network combined with traditional used VHF and SHF systems of radiocommunication of sea region Ai;

- decision of problems in systemic reliability and electromagnetic compatibility GMDSS network means with working radiocommunication means;

- experience of practical realization of projects GMDSS network of South R.F. on example of building its first part in the zone of MAPN3) responsibility;

- new method of calculating the range of radio functioning of sea area A2 in IW^-, MW5)-diapasons in relative to thing crust of the sea;

- training complex for training and additional training marine specialists in NSMA6) according to IM07) programs for GMDSS.

0 VHF - Very High Frequency

2) SHF - Super High Frequency

3)MAPN - Marittime Administration Port Novorossijsk

4)IW - Internal Wave

5)MW - Midlt Wave

6)NSMA - Novorossijsk State Marittime Academy

7)IMO - International Marittime Organization

Общая характеристика работы.

Глава 1. Техно-экономическая постановка проблемы в связи с развитием Азово-Черноморского региона Юга России.

1.1. Основные принципы построения больших информационных морских систем радиосвязи.

1.2. Формирование концепции особой траснпортно-экономи-ческой зоны Юга России.

1.3. Экономический аспект развития Новороссийского порта, как опорного пункта с особым транспортным статусом региона Юга РФ.

1.4. Глобальная морская система связи по безопасности и бедствию (ГМССБ) на Юге России.

1.5. Краткие выводы по главе.

Глава 2. Концепция создания сети ГМССБ от Таганрога до Сочи для морских районов Ах и А2.

2.1. Естественные условия строительства.

2.2. Концепция создания сети ГМССБ от Таганрога до Сочи.

2.3. Выбор мест расположения базовых станций для обслуживания морских районов А2 на Азовском море и определение их границ.

2.4. Концепция построения информационной сети связи Парижского меморандума.

2.5. Уточнение требований к сети ГМССБ Юга России в зоне ответственности МАПН.

2.6. Обоснование к техническому оснащению сети ГМССБ Юга РФ.

2.7. Краткие выводы по главе.

Глава 3. Проблемы надёжности и электромагнитной совместимости сети ГМССБ с другими радиосредствами.

3.1. Концепция общей надёжности сложных морских информационных систем связи.

3.2. Структура сети ГМССБ и постановка задачи обеспечения надёжного функционирования системы передачи данных.

3.3. Характеристики потенциально возможных отказов в системе.

3.4. Построение надёжностных схем соединений подсистемы передачи данных без восстановления и резервирования.

3.5. Оценка надёжности подсистемы передачи данных без восстановления и резервирования.

3.6. Современные методы повышения надёжности систем связи анализ и синтез с учётом восстановления и резервирования).

3.7. Анализ надёжности восстанавливаемой линии связи с временной избыточностью (на примере определения надёжности пролёта PPJI сети ГМССБ с восстановлением и резервированием).

3.8. Анализ электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств в районе Цемесской бухты.

3.9. Краткие выводы по главе.

Глава 4. Организация технического обслуживания и эксплуатации морской информационной сети ГМССБ Юга России.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Основные вопросы ТО морской информационной сети ГМССБ Юга России.

4.3. Методика определения параметров ТО сети при явных отказах.

4.4. Краткие выводы главы.

Глава 5. Новый подход к интегративному радиопокрытию морских районов Ai и А2 на СВЧ.

5.1. Введение.

5.2. Влияние трпоосферы на дальнее распространение радиоволн.

5.3. Электрические параметры тропосферы.

5.4. Физические процессы при дальнем распространении радиоволн за счёт рассеяния в тропосфере.

5.5. Инженерные методы расчёта ослабления радиосигнала вдоль трассы РРВ при дальнем тропосферным распространении.

5.6. Радиооборудование тропосферной связи для использования в ГМССБ и его рекомендуемые параметры.

5.7. Анализ возможности приёма радиосигнала под лучом ТРС на слабонаправленные антенны судов, плавающих одновременно в морских районах А] и Аг.

5.8. Краткие выводы по главе.

Глава 6. Особенности распространения радиоволн над водной поверхностью, покрытой ЛЬДОМ (на примере сети ГМССБ Юга России).

6.1. Теоретические предпосылки и анализ распространения "земных" радиоволн над акваторией и побережьем Азовского моря.

6.2. Выбор мест расположения базовых станций А2 на Азовском море и определение их границ в зоне ответственности РФ.

6.3. Экспериментальное определение радиуса уверенного приёма в морском районе Аг на Азовском море.

6.4. Выводы по главе и рекомендации (к применению методики).

Глава 7. Проблемы подготовки и переподготовки кадров для эксплуатации морских систем связи и сети ГМССБ на Юге РФ.

7.1. Концептуальный подход МАПН к развитию «Центра подготовки и переподготовки радиоспециалистов ГМССБ» для Юга России на базе НГМА.

7.2. Обоснование необходимости "Центра по подготовке и переподготовки радиоспециалистов ГМССБ" на Юге России.

7.3. Разработка требований к "Центру подготовки и переподготовки морских специалистов ГМССБ".

7.4. Краткие выводы по главе.

Актуальность проблемы. Геополитическое и экономическое значение морских районов Юга России существенно изменились после 1991 года, а Азовские и Черноморские порты после утраты Россией Крыма приобрели статус "Южных ворот России" для прямого выхода в Европу. Подписав после 1991 г. все международные документы, регулирующие порядок судоходства в мире и определяющие современное развитие Глобальной морской системы связи по безопасности и бедствию (ГМССБ) мореплавания, Россия взяла на себя известную совокупность обязательств перед мировым сообществом. Ответственность за их выполнение внутри страны была возложена на Морские администрации портов (МАП).

В ходе исследований обозначились четыре весьма разные проблемы рассматриваемой Федеральной программы, которые соискатель, базируясь на полученных экономическом и техническом высших образованиях, решал в ходе реализации упомянутых задач: технико-экономического обоснования проекта с анализом современных моделей его конкретной реализации (<строительства) в портах и морских районах от Таганрога до Сочи до 1999 г.; выбора концепции сети ГМССБ и решения проблем системной надёжности её функционирования вдоль тысячекилометровой прибрежной зоны Азово-Черноморских морских районов А} и А2 России соответственно требованиям Международной морской организации (ИМО) и Конвенционным соглашениям по национальным сетям ГМССБ; организации технической эксплуатации географически протяжённой и технически очень сложной ("большой") информационной сети; решения вопросов электромагнитной совместимости вновь создаваемой весьма протяжённой радиосети ГМССБ Юга России с уже действующими и параллельно создаваемыми радиосетями портовых и промышленных прибрежных регионов.

Защищаемый комплекс научных результатов не является традиционным итогом (для подобных докторских обобщений) научных исследований, т.к. представляет собой итог интенсивной пятилетней работы соискателя над научно-практическим решением государственной проблемы крупной морской державы в совершенно новых условиях её интеграции в мировое сообщество. Автору необходимо было соединить традиционные подходы фундаментальной разработки проблемы (в серии организованных НИР и ОКР) с экспрессной реализацией конкретных проектов (сегментов) сети ГМССБ на географически обширной территории морских районов Юга России при одновременной оптимизации её с действующими инфраструктурами народного хозяйства этих регионов. Этот опыт актуален для других морских регионов именно сегодня.

Решение проблем создаваемой необходимого качества сети ГМССБ крупного морского района России, удовлетворяющей требованиям национального и международного регистра, получено на основе, во-первых, решения задачи сетевой оптимизации затрат (минимизацией количества и выбора местоположения) строящихся береговых станций и центров связи и, во-вторых, системно-структурного синтеза характеристик надёжности сложного и противоречивого в техническом отношении объекта, распределённого на обширном географическом пространстве, позволившего достичь посегментной оптимизации строящейся сетевой структуры комплекса ГМССБ. В этом видится конкретный теоретический и практический вклад настоящего исследования в строительство большой морской информационной радиосети на Юге России.

Предложенная в работе новая концепция радиообслуживания морских районов А1 и А2 на УКВ и СВЧ опирается на последние достижения радиотехники в области использования тропосферных линий связи с длиной пролётов от 100 до 500 км и не противоречит (а органично включает в себя) весь 15-летний мировой опыт подготовительного периода 1980-х годов и трёх календарных этапов строительства национальных сетей ГМССБ, спланированных ИМО в 1990-х годах. Защищаемое предложение применить тропосферную СВЧ-подсветку неба над морскими районами Ai и А2 портов интересна, на наш взгляд, в том отношении, что совмещена с действующими системами связи, в частности, ИНМАРСАТ, соединяя новые научные результаты (по крайней мере, в развитии морских радиосетей) с известными средствами неспутниковой (более дешёвой в эксплуатации, чем спутниковой) радиокоммуникации на УКВ и СВЧ в сети прямого круглогодичного и круглосуточного радиодоступа на географической акватории с радиусом не менее 150 миль, что особенно важно для задач ГМССБ.

Работа обобщает опыт ускоренной реализации (строительства) традиционных морских радиосетей крупной государственной Федеральной программы, позволившей впервые в России (в Южных морских районах) построить цепочку береговых станций (БС) в согласии с календарным графиком ИМО поэтапного их пуска в эксплуатацию и внесения в мировой банк данных; запущен в эксплуатацию региональный центр управления связью (РЦУС) Юга РФ, утверждённый ИМО для третьего этапа внедрения в мире ГМССБ. Выполненные научные исследования уже внедрены в ряде береговых сооружений и БС сети, начавших функционировать с июня 1997 года от Анапы до Джубги, а в 1999 году - от Таганрога до Сочи, как того требует график ИМО для государств, подписавших соответствующие договоры.

Объект исследования. Объектом исследования является береговой комплекс технических средств и наземных сооружений, объединённых в национальную сеть ГМССБ вдоль всего Азово-Черноморского побережья Юга РФ.

Предмет исследования триедин в следующих компонентах: технико-экономической оптимизации структуры радиосетей ГМССБ географически обширного морского предела России; выборе концепции сети ГМССБ Азово-Черноморского региона и решении проблем её системной надёжности; технической оптимизации её качественных характеристик и прежде всего электромагнитной совместимости (ЭМС) со всеми региональными инфраструктурами связи и коммуникации.

Цель исследования:

- обоснование необходимости соединения элементов фундаментальных исследований с опытно-практическими работами при разработке и ускоренной реализации таких крупных региональных проектов, как строительство национальной сети ГМССБ на Юге России;

- разработка моделей экономической реализации проекта сети ГМССБ в концепции локальных экономических зон с особым статусом;

- техническая оптимизация проекта сети ГМССБ в объёме требований к: надёжности, соответствующей требованиям ИМО; экономической реализуемости в конкретных условиях возможностей страны, региона и МАП Новороссийска; электромагнитной совместимости с другими радио- и электросистемами региона;

- обобщение опыта технической эксплуатации сетей ГМССБ других стран для его использования в организации функционирования строящейся сети ГМССБ на Юге России;

- предложение нового научно-технического решения радиосвязи в морских районах А1 и А2 с помощью тропосферных береговых ретрансляторов судовых УКВ- и СВЧ-радиосигналов, совместимых с международными спутниковыми радиоканалами МПС;

- разработка тренажёрного комплекса и его программного обеспечения, вытекающего из требований к подготовке и переподготовке морских специалистов для эксплуатации сети ГМССБ в конкретных условиях Юга России.

Научная новизна защищаемых соискателем положений характеризуется следующими достижениями:

- найдено соотношение компонентов фундаментального исследования проблем строительства географически обширного регионального объекта с практикой экспрессного проектирования и конкретного строительства структурных элементов информационной сети ГМССБ Юга России (удовлетвторяющей график её ввода по ИМО);

- предложены экономические модели региональной организации локально-сегментного строительства замкнутых (своими внутренними функциями) объектов региональной сети ГМССБ на Юге России, реализация которых начата МАП Новороссийска;

- уточнена методика ИМО расчёта дальности действия СВ- и ПВ-радиостанций в морских районах А2 в условиях, когда море покрыто относительно тонким льдом;

- выполнено научное исследование розы рефракций в Черноморском районе А1 от Анапы до Туапсе для оценки надёжности функционирования УКВ-средств ГМССБ в экстремальных условиях;

- предложено новое научно-техническое решение радиообслуживания морских районов А1 и А2 с помощью тропосферных береговых ретрансляторов судовых УКВ- и СВЧ-радиосигналов, допускающих совмещение с международными радиоканалами морской спутниковой связи;

- оптимизировано по ЭМС геоположение береговых станций первой очереди Новороссийского сегмента ГМССБ (из которых три уже функционируют с июня 1997 года, обслуживая морской район А1 от Анапы до Туапсе по регламентам и срокам ИМО);

- научно обоснован синтетический подход к расчёту системной надёжности радиотехнических средств, удовлетворяющей требования ИМО к надёжности сетей ГМССБ;

- разработано ТЭО строительства на Юге России тренажёрного центра подготовки морских специалистов для эксплуатации сетей ГМССБ и исполнения положений Парижского меморандума, и пущена в эксплуатацию первая очередь тренажёров в НГМА.

Практическая значимость полученных соискателем научных результатов видится прежде всего в том, что впервые в РФ создана информационная цепь зон А] сети ГМССБ, которая внесена в мировой банк данных ИМО, кардинально решившая народно-хозяйственную проблему безопасности и жизнедеятельности на море Юга РФ; концепция сети ГМССБ Юга РФ не только сформирована, но и уже построена и внедрена в практику работы портов Азовского и Чёрного морей. Основная часть научных результатов изложена в монографиях [1-2] и внедрена в учебный процесс НГМА; ряд результатов работы используется в учебном процессе, дипломном проектировании и аспирантсткой подготовке НГМА, в частности, в первой очереди тренажёрных устройств для операторов ГМССБ, а также подготовлено Техническое задание на строительство второй очереди тренажеров СУДС с Автоматизированным штурманским мостиком.

Научная обоснованность результатов, защищаемых в настоящей работе, состоит в том, что все теоретические исследования, проектные разработки и практические реализации и внедрения в учебно-методическую работу морского ВУЗа (НГМА) основаны на использовании известных аналитических средств современной науки (теорем, законов, методов) из соответствующих отраслей математики, экономики, радиотехники, информатики, системотехники.

Все практические реализации основаны на действующих в мире системах счисления и единицах измерения (СИ), а учебно-методические разработки - на традиционном опыте программного обучения в высшей школе страны и зарубежном опыте морских учебных заведений.

Апробация работы. Основные теоретические результаты докладывались на международных конференциях в городах Ларнака (Кипр, 1993 г), Франкфурте-на-Майне (Германия, 1994 г.), Лондоне (1995 г.), Орландере (США, 1995 г), Марселе (Франция, 1996 г.), С.-Петербурге (1997 г.), Москве (1999 г.) на отраслевых конференциях (г. Москва, 1996 г.) и региональных научно-технических конференциях и семинарах в НГМА (1995, 1996, 1997, 1998 и 1999 гг.). Результаты работы получены в пяти НИР с организациями ЦНИИМФ и Морсвязьспутник (Москва), ЮМГ (г. Геленджик), НГМА (г. Новороссийск), СКРНЦ АТ России (г. Ростов-на-Дону).

Публикации, Представленная совокупность научных результатов и технических решений опубликована автором в 43 работах, из которых 8 книг и 35 статей и докладов на конференциях. Основная часть научных результатов, защищаемых в настоящей диссертации, получена лично автором, а часть - в соавторстве с научными сотрудниками и аспирантами НГМА.

На защиту выносятся :

1. Концепция развёртывания сети ГМССБ на Юге России в виде фундаментальных проработок её экономических и технических проектов оптимальной реализации в краткие сроки, определённые графиком ИМО;

2. Новое решение проблемы глобального радиопокрытия морских районов А1 и А2 на УКВ и СВЧ с помощью тропосферных береговых ретрансляторов судовых радиосигналов, совмещённых с традиционно используемыми системами УКВ-радиосвязи морского района А} и спутниковой СВЧ-радиосвязи (типа "Инмарсат") морской подвижной службы;

3. Решение проблем системной надёжности и электромагнитной совместимости сетевых средств ГМССБ с действующими в регионах средствами радиосвязи;

4. Опыт практической реализации проектов сети ГМССБ Юга России в виде впервые в РФ построенной цепочки береговых станций от Таганрога до Сочи, зарегистрированной в мировом банке ИМО, принципиально повысившей безопасность мореплавания в портах Азовского и Чёрного морей.

5. Тренажёрный комплекс ГМССБ для подготовки и переподготовки в НГМА морских специалистов по программам ИМО для ГМССБ, а также проект строительства второй очереди тренажёров СУДС с Автоматизированным штурманским мостиком.

2. Общие выводы по проделанной работе можно сформулировать следующим образом:

- на основе техно-экономических проработок автора завершено практическое строительство сети ГМССБ в морских районах Юга России (за исключением порта Туапсе, морской район которого обустраивался без участия соискателя); при этом автор широко использовал соединение элементов фундаментальных (экспрессных) проработок с практикой прямого внедрения научно-технических результатов в конкретное строительство объектов сети;

- развит новый подход к интегративному радиопокрытию морских районов А1 и А2 на СВЧ посредством подсветки неба над акваториями А1 и А2 тропосферными станциями СВЧ-диапазона;

- уточнена методика ИМО расчёта радиопокрытия морского района А2 с помощью СВ- и ПВ-станций в условиях полного покрытия морской акватории относительно тонким (до 1 м) льдом;

- результаты научно-технических исследований и практических реализаций тесно увязаны со сроками введения мировой сети ГМССБ в строй (февраль 1999 г.), обозначенными ИМО;

- решены проблемы надёжности и электромагнитной совместимости сетевых средств ГМССБ с действующими в регионах радиосредствами;

- развита тренажёрная база морской академии в Новороссийске по подготовке и переподготовке радиоспециалистов ГМССБ для Юга РФ;

- представленная совокупность научно-технических результатов может рассматриваться, как "Решение крупной народно-хозяйственной проблемы страны".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Настоящее научно-техническое исследование явилось итогом активного участия автора в реализации крупной Федеральной программы развития Южного региона России в части создания сети ГМССБ вдоль южных побережий Азово-Черноморского морского района. Было сосредоточено основное внимание на научном осмыслении опыта строительства сети ГМССБ в зоне ответственности МАПН (в Новороссийском регионе); в результате по техническим заданиям МАПН впервые в России была создана региональная сеть береговых станций ГМССБ в морских зонах А1 и А2, зарегистрированная в мировом банке ИМО, обеспечившая решение Федеральной программы повышения безопасности мореплавания и обеспечения жизнедеятельности портов Азовского и Чёрного морей.

Это обобщение коснулось, прежде всего, техно-экономического обоснования транспортного развития Юга России в концепции особой экономической зоны с "точечными" центрами зарождения от портов и транспортных узлов региона. При разработке этого подхода был обобщён имеющийся в мире опыт зонально-экономического развития отдельных регионов стран, и уделено особое внимание примерам развития транспортных узлов в разных частях света. Сделаны выводы о перспективности зонального принципа реализации проекта сети ГМССБ на Юге РФ.

Предложена концепция, разработано Техническое задание и составлен Проект первой очереди сети ГМССБ Новороссийского морского района зоны ответственности МАПН (1997 г.) и второй очереди - от Таганрога до Сочи (1999 г.), которые сегодня уже реализованы с полным вводом в работу РЦУС и СКЦ в Новороссийске и внесены в мировой банк данных ИМО о национальных сетях ГМССБ.

1. Демьянов В.В., Лицкевич А.П., Попов В.В. Проблемы обеспечения качества больших морских информационных систем связи. Новороссийск -Ростов-на-Дону; - НГМА-АТ РФ, 1997 - 207 с.

2. Попов В.В., Демьянов В.В. Научное осмысление опыта создания информационной сети ГМССБ на Юге России. Новороссийск Ростов-на-Дону; - НГМА-АТ РФ, 1999 - 640 с.

3. Венскаускас К.К., Ильин A.A. Принципы построения глобальной морской связи при бедствии и обеспечения безотказности мореплавания. Учебное пособие. М.; В/О Мортехинформреклама, ЛВИМУ , 1988.

4. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.; -"Наука", 1981.

5. Ивахненко А.Г. Самообучающиеся системы распознования и автоматического управления. К.; "Техника", 1969.

6. Яковлев Л.И., Федоров В.Д., Детюкин Г.В., Немировский A.C. Техника электросвязи за рубежом. М.; Радио и связь, 1990.

7. Демьянов В.В., Попов В.В., Лицкевич А.П. О модели системной надёжности радиосети ГМССБ. Новороссийск; Сб. Научных трудов НГМА. Вып.З, с. 169-171, 1998.

8. Бут И.В. Новороссийская бора и её теория. М; 1940 .

9. Бурман Э.А. Местные ветры. Л.; Гидрометиздат, 1962 .

10. Врангель Ф.Ф. Новороссийская бора и её теория. С.-Пб.; 1876 .

11. Коростелев H.A. Новороссийская бора (Записки Имп. Акад. Наук). С.-Пб.;-т. 15, №2, 1897.

12. Красюк B.C. Методические рекомендации по оценке экономической эффективности краткосрочных морских прогнозов. М.; Гидрометиздат, 1980.

13. Лыткина И.И. Климатические особенности Новороссийской боры. М.; Гидрометиздат, 1984.

14. Мастерских M.JI. Методическое пособие по составлению прогноза фронтальной боры. Л.; ГМЦ, 1960.

15. Мастерских М.А. О защите морских судов от боры в Новороссийском порту. М.; Гидрометиздат, 1996.

16. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Часть 1, Л.; -Гидрометиздат, 1986.

17. Чернякова А.П. Северо-восточные штормы на Чёрном и Азовском морях при перемещении циклонов из Малой Азии на юго-восток Черного моря. К.; Труды Укр. НИИГМИ, №12, 1958.

18. Попов В.В., Лутков С.А., Демьянов A.B. Анализ гидрографических условий мореплавания и условий, влияющих на устойчивость радиосвязи в Таганрогском заливе Азовского моря. Новороссийск; Сб. Научных трудов НГМА, Вып.З, с. 118-132, 1998.

19. Раков А.И. Надёжность радиорелейных и спутниковых линий передач. М.; Радио и связь, 1981.

20. Шварцман В.О., Михайлов Д.Г. Расчёт надёжности характеристик трактов передачи данных. М.; Связь, 1975.

21. Левин Б.Р. Теория надёжности радиотехнических систем (математический аспект). М.; "Советское Радио", 1978.

22. Теория надёжности радиоэлектронных систем в примерах и задачах (под ред. Дружинина Г.В.). М.; Энергия, 1976.

23. Попов В.В., Лицкевич А.П., Виницкая H.H., Ротко Л.А., Демьянов В.В. Оценка стоимости сети ГМССБ Юга России по минимуму программ ИМО до 2005 года. Новороссийск; Сб., научных трудов НГМА, 1997.

24. Попов В.В., Демьянов В.В. О развитии сети ГМССБ вдоль приморий Юга России. Новороссийск; Сб. научных трудов НГМА, 1997.

25. Popov V.V., Kashitsin V.Y., Ivanova S.E., Panamarev G.E. Demianov

26. V.V. Some aspects of the development of maritime areas in the south of Russia by singling out the transport and economic status of Novorossijsk region. PROCEEDINGS International conference on informatics and control, S.-P.; -June 9-13, p.142-149, 1997.

27. Демьянов A.B., Попов B.B. Система повышенной надёжности электропитания и жизнеобеспечения радиооборудования береговых центров сети ГМССБ на Юге России. Новороссийск; Сб. Научных трудов НГМА. Вып.З, 1998.

28. Теория надёжности (Сб. задач под ред. Половко A.M. и Маликова К.М.). М.; "Советское Радио", 1972.

29. Рожнов Л.И., Есипов А.В. Надёжность трактов связи АСУ с учётом временной и структурной избыточности. М.; "Радиотехника", 1978, №2.

30. Артамонов Г.Т. Анализ производительности ЦВМ методами теории массового обслуживания. М.; "Энергия", 1972.

31. Петровский В.И., Сидельников Ю.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств; М.; "Радио и связь", 1986.

32. Виноградов Е.М., Винокуров В.И., Харченко И.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Л.; "Судостроение", 1986.

33. Князев А.Д. Элементы теори и практики обеспечения электронной совместимости радиоэлектронных средств. М.; "Радио и связь", 1984.

34. Документы X Ассамблеи ИМО. Отчёт 322. Распределение по земному шару атмосферных помех и их характеристики. М.; «Связь», 1965.

35. ITU-R Recommendations, 1994, PN Series Volume.

36. Отчёт по теме 352 (этап 2). Выбор мест расположения базовых станций А2 на Азовском море и определение их границ с учетом зон ответственности Российской Федерации, Новороссийск; НГМА, 1998 .

37. Сколник М. Справочник по радиолокации, Пер. с англ., М.; «Советское радио», 1980.

38. В.Е. Гмурман. Теория вероятностей, М.; «Высшая школа», 1980.

39. Комаров В.П., Заличев H.H., Андреева Т.М. Радиотехнические системы предупреждение столкновений при плавании в прибрежных водах и узких фарватерах. «Зарубежная радиоэлектроника», №2, 1993.

40. Баскин A.A., Г.И. Москвин. Береговые системы управления движения судов, М.; «Транспорт», 1986.

41. Броди С.М., Власенко О.Н., Марченко Б.Г. Расчет и планирование испытаний систем на надёжность, Киев; «Наукова думка», 1970 - 191 с.

42. Королюк B.C. Томусяк A.A. Описание функционирования резервированных подсистем посредством полумарковских процессов, Киев; «Кибернетика», 1965, №5.

43. Левин Б.Р. О повышении надёжности систем путем резервирования, М.; «Электросвязь», 1957, № 11.

44. Венскаускас К.К., Каргополов С.Г., Михайлова С.А., Степаненко Д.П. Системы и средства радиосвязи МПС (Справочник). Ленинград; -«Судостроение», 1986 432 с.

45. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ECK Д. Справочник, М.; «Издательство стандартов», 1989, 325 с.

46. Отчёт. Разработка технического задания на систему Глобальной Морской Связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания в зоне ответственности России на Чёрном море (ГМССБ РЧМ), Геленджик; «НИПИОкеангеофизика», 1996. - 78 с.

47. Козелев А.И., Лошкарёва О.Ф. Международные высокоскоростные волоконно-оптические системы передачи; "Зарубежная радиоэлектроника", № 11, 1991.

48. Жилин В. А. Международная спутниковая система связи "ИНМАРСАТ". С.-П.; ГП "Морсвязьспутник", 1997.

49. Попов В.В., Демьянов В.В. Экономический аспект развития Новороссийска, как опорного пункта с особым паспортным статусом региона Юга России. Новороссийск; Сб. научных трудов НГМА, выпуск 2, 1997.

50. Дальнее тропосферное распространение УКВ. Под ред. Б.А. Введенского. М.; Советское радио. 1965.

51. Ф.Б. Чёрный. Распространение радиоволн. М.; Советское радио. 1972.

52. Д.А. Князев. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.; Радио и связь, 1984.

53. М.П. Долуханов. Дальнее распространение ультракоротких волн. М.; Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1962.