9.3. Оптимизация методов проектирования линий и сетей связи

Проблема оптимизации методов проектирования линий и сетей связи состоит из двух подпроблем. Первая связана с решением основной задачи проектирования — разработкой оптимального по выбранным критериям проекта линий и сетей связи, а также различных подсистем кабельных магистралей в соответствии с ТЭО и заданием на проектирование. Вторая включает задачи по оптимизации процесса проектирования с целью повышения производительности проектных работ, сокращения сроков и стоимости выполнения проектов, повышения их качества.

Вышеуказанные подпроблемы связаны между собой тем, что их решение возможно лишь на базе широкого использования вычислительной техники, разработки математического и программного обеспечения, создания автоматизированных систем управления производством (АСУП) и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), а также других подсистем АСУ различного назначения.

В настоящем параграфе рассматриваются некоторые пути решения первой группы задач.

Линейные сооружения связи являются сложными системами, исследование и оптимизация которых сопряжены с большими трудностями.

Задача оптимизации проектирования линейных сооружений связи решается в три этапа:

• построение математической модели проектируемой системы и оценка ее точности (погрешности);

• исследование операций по построенной модели с целью нахождения оптимального решения по заданным критериям или получение численных данных для различных вариантов проекта;

• оценка «стоимости реализации» оптимального решения путем анализа стоимости технологических, эксплуатационных и организационных мероприятий, связанных с реализацией этого решения.

Окончательное решение принимается по результатам третьего этапа. В практике проектирования, особенно при выполнении типовых проектов, в качестве основного критерия часто выбирается сметная стоимость строительства, что автоматически учитывает вопросы третьего этапа оптимизации проектов.

Построение математической модели проектируемой системы (или какой-либо ее подсистемы) необходимо для исследования ее эффективности численными методами. Требования к модели противоречивы: с одной стороны, она должна учитывать возможно большее число факторов, от которых зависит результат проектирования, а с другой — быть достаточно простой для по-лучения обозримых, желательно аналитических зависимостей между входящими в нее параметрами.

Общих способов построения математических моделей не существует. Обычно их строят на основании обобщения экспериментальных данных и результатов научных исследований линейных сооружений связи с учетом заданной точности исходных данных и допустимой погрешности решения. Построение математической модели — важнейшая часть всего исследования, так как она определяет его конечный результат.

Различают два класса моделей: аналитические и статистические. Для аналитических моделей характерно установление формульных, аналитических зависимостей: алгебраических и дифференциальных уравнений. С помощью этих моделей удается описать сравнительно простые операции с ограниченным числом взаимодействующих факторов. Примерами аналитических моделей ЛСС являются выражения, связывающие первичные параметры цепей линий связи с их конструктивными и электрическими параметрами, диаметрами проводов, расстояниями между проводами, их удельной проводимостью, диэлектрической проницаемостью изоляции и тангенсом угла потерь в ней, конструкцией и параметрами экранов. К аналитическим моделям также относятся методы и формулы, используемые при проектировании ЛСС для расчетов стоимости строительства магистралей связи, расстояний между ретрансляционными участками линий, необходимого количества основных материалов и их стоимости, транспортных и других расходов, экономичности проекта и др.

Статистические модели позволяют учесть воздействие случайных факторов на эффективность проектируемого объекта и параметры ЛСС. Эти модели используются при оценке значений: взаимных и внешних помех, опасных влияний,- параметров надежности ЛСС. Кроме того, часто их используют при проектировании объектов, когда некоторые исходные факторы неизвестны или могут изменяться в определенных границах.

Процедура статистического моделирования состоит в вычислении с помощью специальных программ на ЭВМ последовательности чисел, имитирующих случайные воздействия. Эти числа используются по отдельности или группами в качестве входных величин алгоритма преобразования. В результате накапливается совокупность значений изучаемых характеристик объекта, которая затем подвергается соответствующей вычислительной обработке для получения приближенных статистических описаний этих характеристик.

Учитывая сложность системы проектирования ЛСС и ее подсистем, на практике возникает задача оценки достоверности принятой математической модели, называемая идентификацией. Под идентификацией понимают построение математических моделей объектов по результатам экспериментальных исследований. Решение этой задачи начинается с выдвижения гипотезы о структуре и качественных особенностях модели, затем на основе экспериментальных исследований эта гипотеза принимается или отвергается. После принятия гипотезы переходят к уточнению количественных параметров модели.

9.4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХСООРУЖЕНИИ СВЯЗИ

Система автоматизированного проектирования ЛСС представляет собой комплекс средств технического, программного и информационного обеспечения, предназначенных для решения задачи автоматизации и оптимизации инженерных расчетов проектирования ЛСС.

По мере насыщения проектных институтов вычислительной техникой, совершенствования программного обеспечения и повышения квалификации программистов, освоения методов проектирования с помощью ЭВМ в режиме диалога «человек — машина» появляется возможность перехода к автоматизированным технологическим линиям проектирования (АТЛП) сетей и линейных сооружений связи и их более высокой иерархической ступени — системе автоматизированного проектирования (САПР).

Создание и применение АТЛП и САПР позволит осуществлять многовариантное проектирование кабельных магистралей, зданий, предприятий ГТС, внедрять методы построения оптимальной структуры сетей ЛСС различного назначения. Это открывает возможность более качественного решения задач снижения сметной стоимости проектирования и строительства ЛСС, а также повышения производительности труда и качества работы проектировщиков.

Одной из основных проблем в деле разработки АТЛП являются улучшение и постоянное совершенствование программного обеспечения. В процессе улучшения программного обеспечения должен происходить переход от решения задач с большим объемом вычислений, но с простыми алгоритмами к задачам, в которых значительно сокращается число вычислительных процедур, но при этом возрастают сложность и многовариантность самих методов и алгоритмов проектирования для выбора оптимального решения.

Эта проблема решается путем создания так называемых пакетов прикладных программ (ППП) и специализированных программ (СП). Основная особенность ППП состоит в том, что они ориентируются на решение задач большой сложности

Рис. 9.1. Схема алгоритма процесса проектирования ЛСС на автоматизированных технологических линиях проектирования

Процесс проектирования ЛСС с применением АТЛП схематически представлен на рис. 8.1.

Электронно-вычислительная машина в САПР (как и АТЛП) выполняет весь технологический цикл проектирования ЛСС. Сохраняется и роль проектировщика, который взаимодействует с САПР в режиме диалога «человек —- машина». Система, САПР позволяет значительно повысить качество проектов и освободить проектировщиков от выполнения трудоемкой рутинной работы.