Расчет архитектуры информационной сети периферийного оборудования системы пожарной сигнализации

В качестве основных компонентов для реализации периферийного оборудования СПС будем использовать микроконтроллеры. С целью снижения стоимости системы необходимо применять микроконтроллеры с наибольшим числом портов ввода-вывода. В настоящее время промышленность выпускает микроконтроллеры, которые имеют четыре восьмиразрядных порта ввода-вывода. Программа работы микроконтроллера может быть разработана так, что каждый вывод порта будет работать как последовательный порт ввода-вывода. В этом случае для связи контроллеров и центрального блока между собой достаточно десяти выводов. Остальные 22 вывода будем использовать для подключения датчиков.

Каждая ячейка может опросить L = 3 шлейфов с группами датчиков Д_i и Д_i+1. Пусть D — число датчиков, подключаемых к одному контроллеру, а — число ячеек. Тогда полное число датчиков, подключенных в систему равно.

. (1.1).

На основании этого получим количество ячеек в системе.

(1.2).

При увеличении числа датчиков в шлейфе растет время их опроса микроконтроллером, к которому этот шлейф подключен, а, следовательно увеличивается время обнаружения возгорания. Действительно, если на опрос одного датчика требуется время, то время опроса всех датчиков, подключенных к в одном шлейфе к одному контроллеру равно.

. (1.3).

Тогда время опроса всех датчиков в ячейке будет равно.

(1.4).

Для опроса центральным блоком всех датчиков потребуется время Т равное.

Подставим в выражение (1.5) выражения (1.3) и (1.4).

Таким образом, необходимо найти такое число датчиков D, при котором бы выражение (1.6) достигала бы своего наименьшего значения. Для решения поставленной задачи составим функцию затрат системы.

(1.1).

где — временные затраты ячейки на опрос датчиков, подключенных к одному микроконтроллеру, — коэффициент риска превышения допустимого времени опроса датчиков, — коэффициент риска, связанный с превышением материальных затрат на создание СПС. Подставим в формулу (1.1) выражения (1.2) и (1.6) и получим.

. (1.8).

Примем, поскольку система должна быть в одинаковой мере недорогой, и быстродействующей. Тогда функция затрат примет вид.

. (1.9).

Найдем минимум f, для чего решим относительно D уравнение.

(1.10).

или.

. (1.11).

В соответствии с техническим заданием. Поскольку L = 3, то число N должно быть минимальным числом, которое больше чем 2000 и без остатка делится на 3. Это число 2166. Примем.

.

Следовательно получаем, что.

D = 19. (1.12).

Подставив формулу (1.12) в выражение (1.2) выясним, что количество ячеек в системе будет равно.

(1.13).

Итак, периферийное оборудование системы пожарной сигнализации с двукратным резервированием, структурная схема которой показана на рисунке 1.5, состоит из 2166 датчиков и 38 ячеек с тремя контроллерами в каждой. При реализации периферийного оборудования необходимо использовать микроконтроллеры, которые имеют 8 последовательных порта ввода-вывода для связи с датчиками и 2 порта для связи с центральным блоком. На один контроллер будет подключаться один шлейф с 19 датчиками и 2 соседних контроллера. С целью уменьшения нагрузки на один последовательный порт контроллера распределим 19 датчиков между двумя портами с добавлением на один из получившихся шлейфов по одному ручному извещателю.