Телемеханика: понятия и функции

Телемеханика —  это:

наука об управлении и контроле на расстоянии с передачей (по каналу связи) кодированных электрических  или радиосигналов, несущих управляющую  информацию или данные о состоянии  контролируемого объекта. Объектами  телемеханического управления и контроля могут служить технологические процессы, машины, устройства, биологические системы и др.

Отрасль техники, разрабатывающая, создающая и использующая средства кодирования, передачи и приема информации по каналам проводной и радиосвязи. В системах телемеханики информация обычно передается в кодированном виде по одному каналу связи. Средства телемеханики используются для телеизмерений и телеуправления объектами энергосистем, газо- и нефтепроводов, атомных электростанций, некоторых химических предприятий, автоматических метеостанций и др. 

Функции телемеханики 

Телемеханика выполняет  функции управления режимами работы единой энергосистемы и обеспечение  ее надежного функционирования и  устойчивого развития. Телемеханика должна отвечать серьезным требованиям к системам обмена технологической информацией. Системный оператор единой энергетической системы России, осуществляющий функции диспетчерско-технологического управления, четко регламентирует основные технические и функциональные характеристики систем обмена технологической информацией для всех участников балансирующего рынка электроэнергии. 

Эти требования послужили  причиной массовой замены систем телемеханики электростанций, так как отечественные  системы телеметрии, созданные 20-30 лет  назад, безнадежно морально устарели, физически изношены и не подлежали модернизации. 

Ключевыми критериями при выборе системы телемеханики являются функциональная полнота, надежность работы оборудования и программного обеспечения, совокупная стоимость  владения (цена системы и ее обслуживания). Важной характеристикой функциональных возможностей системы телемеханики является спектр поддерживаемых ею протоколов обмена данными. В Советском Союзе, а затем и в России получили распространение такие протоколы телемеханики, как АИСТ (RPT), ТМ-512, ГРАНИТ, ТМ-800А, КОМПАС, УТК-1, УТМ-7. Некоторые производители систем телемеханики поддержку этих национальных протоколов позиционируют как неоспоримое преимущество, что в наши дни уже не совсем верно. Не обсуждая технические преимущества и недостатки данных протоколов, отметим, что они не отвечают принципам открытости и стандартизации интерфейсов. Гораздо более перспективными в этом отношении являются протоколы, принятые в качестве международных стандартов: семейство МЭК 60870-5, МЭК 61850, МЭК 60870-6. Их применение в системах телеметрии гарантирует аппаратную и программную совместимость компонентов всех крупных производителей. 

Самый простой режим  связи- симплекс, когда все абоненты работают на одной частоте и каждый абонент слышит переговоры другого. Такой режим связи используется милицией, пожарными, скорой помощью, такси, охранными службами. Так же эта система применяется для создания производственно- технологической радиосвязи на заводах и других предприятиях. Эта сеть состоит из базовой станции (антенна которой устанавливается на крыше здания) и нескольких носимых или возимых радиостанций. Чем выше расположена (высота подвеса) базовая антенна, тем больше дальность связи. По этой схеме дальность связи между базовой и возимой станцией составляет 30-70 км, между возимыми 5-12 км, а между носимыми 2-5 км. Для увеличения дальности связи между возимыми или носимыми радиостанциями, минуя диспетчера, на базовой станции устанавливается симплексный ретранслятор (симплексор), работающий на одной частоте. При появлении сигнала от мобильного абонента, симплексор записывает речь в цифровую память, а при пропадании воспроизводит ее в эфир. Установка симплексного ретранслятора снижает затраты на базовое оборудование и значительно увеличивает дальность связи. При работе через симплексный ретранслятор происходит снижение оперативности связи, т.к. необходимо время на воспроизведение сигнала. Допустим, Вы произнесли фразу длительностью 5 секунд, следовательно, воспроизводиться в эфир она тоже будет 5 секунд и т.д., соответственно время затраченное на передачу информации будет равняться 10 секундам. В качестве симплексного ретранслятора может использоваться непосредственно симплексор или компьютер с программным обеспечением. В последнем случае может осуществляться запись радиопереговоров на жесткий диск компьютера. 

      Рис.1 Функциональные схемы организации  двусторонней радиосвязи: а-симплексная  радиосвязь, б-дуплексная связь 
 
 
 
 
 
 

1.Особенности оптических  систем связи

. Волоконно-оптические  линии связи - это вид связи,  при котором информация

   передается  по оптическим диэлектрическим  волноводам, известным под

   названием  "оптическое волокно".

1.1 Физические особенности

. Оптической линии  связи можно передавать информацию  со скоростью порядка

   1.1 Терабит/с.  Говоря другими словами, по одному волокну можно передать

   одновременно 10 миллионов телефонных разговоров  и миллион видеосигналов.

. Очень малое  (по сравнению с другими средами)  затухание светового сигнала

   в волокне.

1.2 Технические особенности

        . Волокно изготовлено из кварца.

        . Оптические волокна очень компактны  и легки.

        . Стеклянные волокна - не металл.

        . Системы связи на основе оптических  волокон устойчивы к

          электромагнитным помехам, а передаваемая  по световодам информация

          защищена от несанкционированного доступа.

        . Важное свойство оптического  волокна – долговечность. 

    Есть в  волоконной технологии и свои  недостатки 

        . требуются активные высоконадежные

        . требуется дорогостоящее технологическое

        . затраты на восстановление выше, чем при работе с медными  кабелями

2. Оптическое волокно

        . Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. Для передачи

          сигналов применяются два вида  волокна: одномодовое и многомодовое.

          Свое название волокна получили от способа распространения

          излучения в них. Волокно состоит  из сердцевины и оболочки с

          разными показателями преломления.

        . В одномодовом волокне диаметр  световодной жилы порядка 8-10 мкм,

          то есть, сравним с длиной световой  волны. При такой геометрии  в

          волокне может распространяться  только один луч (одна мода).

        . В многомодовом волокне размер  световодной жилы порядка 50-60 мкм,

          что делает возможным распространение большого числа лучей (много

          мод).

        . Дисперсия - это рассеяние во  времени спектральных и модовых

          составляющих оптического сигнала.  Существуют три типа дисперсии:

          модовая, материальная и волноводная.  Модовая дисперсия.

          Материальная дисперсия. Волноводная  дисперсия.

3. Волоконно-оптический  кабель

        . На сегодня в мире несколько  десятков фирм, производящих оптические

          кабели различного назначения

        . По условиям эксплуатации кабели  подразделяют на:

            1. монтажные

            2. станционные

            3. зоновые

            4. магистральные

        . При изготовлении ВОК в основном  используются два подхода:

            1. конструкции со свободным перемещением  элементов

            2. конструкции с жесткой связью между элементами

        . способы сращивания строительных  длин кабелей