Новые технологии и средства

Рисунок 30 – Структурная схема многоточечной
измерительной системы 
Применение временного уплотнения каналов в многоточечных сис-
темах определяет определенные требования к быстродействию коммутато-
ров. Эти требования определяются характером переходных процессов, до-
пустимой погрешностью измерения и способом управления коммутатора-
ми. При этом определяющим является необходимая частота опроса (кван-
тования во времени) канала, распространяющего процесс, протекающий 
с максимальной скоростью. Необходимая частота квантования зависит 
также от способа математической обработки дискретной измерительной 
информации. 
Анализ рассмотренных типов измерительных систем показывает, что 
их особенности и технические возможности предполагают использование 
на локальных объектах многоточечных канальных систем, а в масштабах 
всей ОС многоканальной измерительной системы. 
Традиционно на ОС основным звеном системы управления водо-
пользованием является центральный диспетчерский пункт (ЦДП), иногда 
дополняемый комплексом локальных диспетчерских пунктов (ДП), кото-
рые обеспечивают сбор и обработку измеряемых параметров. На крупных 
ОС дополнительно применяются центральные диспетчерские пункты 

---

170 
(ЦДП), объединенные с вычислительным центром (ВЦ). При этом ВЦ ре-
шает информационно-управленческие задачи по эксплуатации ОС.
Обширная территория, занимаемая ОС, значительное количество 
объектов предопределяет значительные затраты на создание и эксплуата-
цию информационного обеспечения и прежде всего сетей связи. 
При выборе структуры СИО решаются следующие задачи: 
- оснащение каждого объекта необходимыми техническими средст-
вами сбора и обработки информации, средствами связи из номенклатуры 
приборов выпускаемых промышленностью; 
- обоснование целесообразности использования имеющихся аппа-
ратных и прочих технических средств; 
- определение условий трассировки линий связи и маршруты пере-
движения информации; 
- оптимизация количества пунктов сбора информации (ПСИ), их 
мощности и места установки, мощности и места расположения коммута-
ционного оборудования, типа, количество требуемых каналов связи, типа 
и мощности линий связи. 
В общем случае, сеть сбора, обработки и передачи информации 
представляет собой сложную многоуровневую структуру. На нулевом 
уровне располагаются источники технологической, гидрологической и аг-
рометеорологической информации. На первом уровне располагаются ПСИ, 
в которые поступает информация с нулевого уровня. На более высоких 
уровнях находится коммуникационное оборудование, размещенное в ДП, 
позволяющее более полно использовать каналы связи и уменьшить сум-
марную длину линий вязи, в корневой вершине располагается ЦДП-ВЦ, 
мощность которого позволяет обработать всю поступающую информацию 
в нормативные сроки. Типовая иерархическая структура системы инфор-
мационного обеспечения водопользования представлена в разделе 4.1.
Особенностью иерархической структуры является однонаправленное 
движение информационных потоков между 0→1→2 уровнями и двухсто-

---

171 
ронняя передача информации о состоянии ОС и управленческой информа-
ции между 2 ↔ 3 уровнями системы. Это обусловлено взаимосвязью сис-
тем управления и систем информационного обеспечения водопользования. 
Выбор оптимальной структуры системы информационного обеспе-
чения водопользования может быть осуществлен в результате последова-
тельного решения следующих задач: 
1) выбора структуры системы сбора, обработки и передачи различ-
ных видов информации; 
2) выбора количества, мощности и места расположения коммуника-
ционного оборудования; 
3) выбора структуры многополосной сети связи. 
Решение первой задачи увязывается с проектными решениями 
по созданию (реконструкции) систем управления водопользования на ОС. 
Как правило, общая структура системы информационного обеспечения со-
ответствует структуре управления технологическими процессами. 
При решении второй и третьей задачи возможны различные вариан-
ты, что позволяет применить методы математического моделирования 
для выбора оптимального решения. 
Особое значение при выборе структуры и КТС системы информаци-
онного обеспечения приобретает начальный уровень технической осна-
щенности ОС и наличие местных телефонных или иных каналов связи. 
При этом превалирующим фактором является вид и характеристики теле-
коммуникационных каналов связи, которые могут быть использованы 
для передачи информации. Как правило, за исключением первичных при-
боров получения информации выбор номенклатуры КТС определяется 
принятым видом каналов связи между источниками информации, пункта-
ми сбора и обработки информации и ЦДП-ВЦ. 
Ранее на отдельных ОС апробировались телемеханические системы 
с проводными (кабельными) линиями связи. В настоящее время все они 
практически утрачены. Использование специализированной радиосвязи 

---

172 
для телеуправления и телеконтроля ОС проводилось лишь в эксперимен-
тальном порядке. В настоящее время имеются примеры использования для 
нужд контроля и управления объектами ОС систем сотовой связи GPS. 
Учитывая практически полное отсутствие на ОС современных пер-
вичных средств измерения и контроля технологических параметров
(раздел 1.3), при создании и внедрении систем информационного обеспе-
чения водопользования нового поколения нет необходимости вводить ог-
раничения на выбор структуры и КТС системы, связанные с уровнем тех-
нического оснащения ОС. Из наиболее перспективных решений задачи ор-
ганизации передачи информации можно выделить применение в системах 
телемеханики специально выделенных каналов связи в общегосударствен-
ной системе телекоммуникации и навигации ГЛОНАСС. 
В системах информационного обеспечения водопользования могут 
использоваться как подсистемы локальной автоматизации с дистанцион-
ным управлением объектов, так и комплексные системы телемеханики. 
В период интенсивного развития мелиоративного строительства был нако-
плен значительный опыт применения телемеханических систем и уст-
ройств [24, 28, 36, 150]. При этом база телемеханики прошла несколько 
этапов радикальных изменений и продолжает совершенствоваться. 
Первое поколение телемеханических устройств создавалось пре-
имущественно на релейно-контактной (электромагнитной) аппаратуре.
Надежность работы такой системы была недостаточной, что создавало 
проблемы их эксплуатации. Второе поколение систем телемеханики воз-
никло на основе полупроводниковой электроники. Функциональные узлы 
собирались уже из типовых логических и функциональных элементов и 
узлов, но вследствие наличия большого числа электрических соединений 
аппаратура не в полной мере отвечала требованиям надежности и была 
сложна в эксплуатации. Третий этап развития элементной базы характерен 
переходом на интегральные микросхемы, что резко повысило надежность 

---

173 
и быстродействие аппаратуры и уменьшило ее габариты. Большинство 
устройств телемеханики третьего поколения работали совместно с ЭВМ.
Дальнейшим этапом развития телемеханических устройств явилось 
создание микропроцессоров и на их базе микро-ЭВМ. Создание аппарату-
ры телемеханики четвертого поколения со встроенными микро-ЭВМ зна-
чительно расширило ее возможности, улучшило технические показатели 
по эффективности, достоверности и информационной емкости управляе-
мого и контролируемого производственного процесса. 
Системы телемеханики должны соответствовать ряду требований, 
основные из которых приведены ниже: 
- недопустимость большого запаздывания в передаче информации 
при управлении производственным процессом, так как это может привести 
к аварийным ситуациям; 
- необходимость большой надежности в передаче команд телеуправ-
ления, например, допустимая вероятность возникновения ложной команды 
составляет 10
–8
-10 
–13
, что намного выше требований к достоверности пе-
редачи других видов информации; 
- необходимость большой точности информации телеизмерения
(допустимая погрешность не более ± 0,1 %). 
Как отмечалось выше (раздел 1.1), рассредоточенность объектов 
контроля и управления на значительной территории при нестабильном 
энергоснабжении или полном его отсутствии, сложные условия эксплуата-
ции аппаратуры при низкой квалификации обслуживающего персонала 
предопределили ряд проблем практического использования телемеханиче-
ских устройств на ОС, а именно: 
- обеспечение автономного или комбинированного энергоснабжения 
с сохранением его стабильности в вегетационный период без оперативного 
вмешательства обслуживающего персонала; 
- обеспечение высокой помехозащищенности сигнала, передаваемого 
на большие расстояния, и исключение ложного срабатывания аппаратуры; 

---

174 
- выбор технически и экономически эффективного канала связи пер-
вичных пунктов контроля с ЦДП-ВЦ. 
Опыт применения экспериментальных систем телемеханики обще-
промышленного назначения [74, 117, 148], позволил определить мини-
мально необходимые требования к таким системам: 
- система телемеханики должна быть комплексной и при рассредо-
точенных объектах позволять по одной линии (каналу) связи последова-
тельно реализовывать все функции диспетчерского управления; 
- целесообразно проведение телеизмерения по вызову в виде цикличе-
ских опросов, при котором последовательно передаются значения всех или 
части контролируемых параметров, с их автоматической регистрацией; 
- система телемеханики должна работать и без наличия местных ис-
точников питания. Местные источники питания, ввиду их нестабильной 
работы (возможны спонтанные отключения электроэнергии), могут ис-
пользоваться как дублирующие, или для восполнения энергопотерь авто-
номных источников питания аппаратуры телемеханики; 
- аппаратура телемеханики КП должна обеспечивать работу при от-
сутствии постоянного обслуживающего персонала. Поэтому аппаратура 
должна надежно функционировать в поле на открытом воздухе, в условиях 
высоких и низких значений температур, влажности, запыленности, а также 
быть пригодной к работе в неблагоприятных условиях сезонной консерва-
ции и хранения; 
- условия эксплуатации не позволяют проводить ремонт аппаратуры 
в местах ее установки, поэтому аппаратура должна выполняться по блоч-
но-модульному принципу, допускающему замену поврежденного блока и 
его последующий ремонт в централизованном порядке; 
- при применении унифицированной телемеханической системы сле-
дует учитывать оптимальную дальность ее действия. На ОС целесообразно 
использование систем с радиусом действия 70-75 км. При этом дальность 

---

175 
связи между КП на сооружениях и концентраторами информации до 3 км, 
а между коммуникационными центрами и ЦДП-ВЦ – до 30 км [80, 150]; 
- система телемеханики должна обеспечивать возможность наращи-
вания емкости системы, т.е. увеличения числа контролируемых объектов и 
сооружений без существенной реконструкции; 
- аппаратура системы телемеханики должна обеспечивать выполне-
ние вычислительных функций: накопление и хранение данных в ходе тех-
нологических процессов, расчет технико-экономических показателей и оп-
тимальных режимов работы объектов ОС при перестройке системы за счет 
отказа от аппаратной реализации функций и применения программируе-
мой логики. 
Наименее надежным звеном системы телемеханики являются каналы 
связи. Каналом связи принято именовать совокупность технических 
средств и тракта (кабельной или воздушной линии связи) для передачи 
информации на расстояние. Стоимость линий связи и их эксплуатация 
во многих случаях превышает стоимость аппаратуры телемеханики.
Для передачи телемеханической информации применяют, как прави-
ло, линии проводной связи, линии электроснабжения и радиотракт. Факти-
чески все каналы связи подразделяются на два вида: проводные (кабель-
ные и воздушные) и непроводные линии связи. 
Проводные линии, используемые исключительно для передачи теле-
механической информации, именуются физическими проводными линия-
ми связи. По ним может передаваться информация, трансформированная 
в любой вид сигнала. По линиям электроснабжения и телефонной связи 
информация передается в виде высокочастотного сигнала, модулированно-
го по частоте или времени. При передаче на расстояние, превышающее
50-70 км, используют ретрансляцию. В водном хозяйстве радиорелейные 
линии нашли применение в системах сельскохозяйственного водоснабже-
ния со сравнительно небольшим числом объектов, но с большими расстоя-
ниями между ними.

---

176 
Существенным фактором, влияющим на технико-экономическую 
эффективность систем телемеханики, является обеспечение помехозащи-
щенности сигнала, передаваемого на большие расстояния и исключение 
ложного срабатывания аппаратуры. Задача решается двумя способами.
Наряду с выбором наиболее надежного для местных условий канала связи 
определяется вид и тип сигнала, система его кодировки и избирания. При 
этом необходимо учитывать вид выходной информации поступающей 
с первичных приборов измерения контроля технологических параметров. 
Промышленностью выпускаются различные системы и аппаратура 
радиорелейной связи. Некоторые системы связи в виде основных техниче-
ских и эксплуатационных характеристик представлены в таблице 36.