Организация РРЛ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по теме:
«Организация РРЛ»
СОДЕРЖАНИЕ:
Введение.
1. Постановка задачи.
2. Математическая постановка задачи.
3. Решение задачи методом «Режим работы опытного проектировщика».
4. Решение задачи методом градиентного поиска.
5. Решение задачи методом динамического программирования.
6. Решение задачи эвриститческим методом.
7. Исходные данные ко второй части курсового проекта.
8. Описание технологии РРЛ.
9. Методика определения сметной стоимости строительства РРЛ.
9.1.Определение затрат по главам 2 – 6 сводного сметного расчета.
9.2. Определение затрат по главам 1,7-12 сводного сметного расчета.
10. Определение срока строительства РРЛ и распределения кап.вложений по времени строительства.
11. Выбор системы тех.обслуживания, расчет численности штата, распределение его по рабочим местам.
12. Расчет основных технико-экономических показателей РРЛ
12.1 Кап.вложения и основные ПФ
12.2 Тарифные доходы.
12.3.Эксплуатационные расходы.
12.4. ТЭП РРЛ
13. Оценка влияния показателей проектируемой РРЛ на показатели деятельности ТУСМ.
14. Выводы и заключения по работе.
Список используемой литературы.
Введение.В первой части курсового проекта по заданным географическим условиям находятся высоты подвеса антенн таким образом, чтобы стоимость строительства антенн и антено – волноводных трактов (АВТ) была минимальной. То есть решается задача оптимизации.
Во второй части курсового проекта необходимо расчитать сметную стоимость строительства РРЛ, в том числе стоимость строительно-монтажных работ; определить срок строительства с распределением сумм капитальных затрат по годам; составить штат, обслуживающий РРЛ; вычислить основные технико-экономические показатели РРЛ и их влияние на показатели деятельности ТУСМа.
1. Постановка задачи.Необходимо спроектировать радиорелейную линию передачи и определить стоимость строительства РРЛ по исходным данным:
Таб. 1
1.Длины пролетов, L, км. | 49 | 46 | 47 |
2.Величина допус-тимого просвета Hg, м. | 17 | 18 | 19 |
| 3. Координаты препятствия по го-ризонтали, Z, км. | 22 | 25 | 34 |
| 4. Координаты препятствий по вертикали, F, м. | 94 | 92 | 88 |
5. Высоты площадок под опоры К, км равны 41, 50, 42, 79 (м)
Обоснование организации РРЛ производится на уровне технико-экономических расчетов (ТЭР). ТЭР должны содержать обоснование эффективности принимаемых технических решений. Стоимость строительства в ТЭР определяется в целом по стройке, в том числе по объектам производственного и гражданского назначения. Расчет стоимости по каждому виду строительства составляются по форме сметного расчета. Проектирование в целом является сложной оптимизационной задачей, т.к. необходимо, выполнив требования по величине вводимой мощности, обеспечить минимум затрат и наилучшие экономические показатели предприятия. Т.к. решение такой задачи в целом невозможно, обычно производят локальную оптимизацию при выборе основных технологических решений: оптимизируют высоты подвеса антен, местоположение станций, комплектацию оборудования, число и местоположение АПС и др.
2. Математическая постановка задачи.При строительстве РРЛ значительная часть затрат связана с сооружение антенных опор и фидерных трактов. Эти затраты быстро возрастают с увеличением высот опор. Высоты опор выбираются из условия обеспечения заданных показателей качества каналов передачи: устойчивости и уровней шумов. Для РРЛ показателем качества связи служит процент времени превышения заданного уровня мощности шума на выходе телефонного канала на каждом интервале. При расчете трассы этот показатель трансформируется в заданную величину просвета H(g)i зад. На каждом интервале необходимо выполнить условие H(g)i = H(g)i зад.
Одни и те же показатели качества (H(g)i) могут быть достигнуты при различных высотах подвеса антенн. Поэтому существует возможность такой совокупности высот, для которой выполняются заданные требования к показателям качества, а суммарные затраты на сооружение опор и фидерных трактов - критерием оптимальности. Обозначим:
xi-высота правой антенны;
yi-высота левой антенны;
i-номер опоры (РРС);
hi=max (xi, yi) – высота i – ой опоры;
c1 (hi) – стоимость антенной опоры;
c2 (lф) – стоимость фидерного тракта, зависящая от его длины lф.
Стоимость всех антенных опор и фидерных трактов РРЛ находят по формуле:
N-1
K=c1(x1)+c1(yN)+c2(x1)+c2(yN)+S(c1(max(xi, yi))+c2(xi)+c2(yi)), где N-число РРС.
i=2
Путем изменения высот подвеса xi и yiнеобходимо достигнуть минимума К.
Задача оптимизации высот опор может быть представлена (для нашей задачи с N=4) в виде: К(x1, … x3, y2… y4)®min.
K=c1(x1)+c1(max(x2,y2))+c1(max(x3,y3))+c1(y4)+c2(x1)+c2(x2)+c2(x3)+c2(y2)+c2(y3)+
+c2(y4)®min.
Ограничения:
H(g)i = H(g)i зад.
hmin £ hi(xi, yi) £ hmax, hmin= 15м., hmax = 120м.
Часто можно использовать косвенный критерий минимума суммы высот опор:
N-1
hs’=x1+yN+S max (yi, xi), где N=4
i=2
Решение, полученное с применением этого критерия, будет совпадать с решением, полученным с использованием прямого критерия (К) в случае линейной зависимости c1 (h).
Данная задача относится к многоэкстремальным, многомерным задачам параметрической оптимизации. При поиске возможно достижение, как глобального, так и локальных экстремумов.
3. Решение задачи методом «Режим работы опытного проектировщика».Вручную на основе опыта и интуиции зададим высоты подвеса правых антенн, относительно нулевого уровня, т.е. абсолютные высоты подвеса (рис.1)
y1’=0м x1’=104м x2’=113м x3’=106м x4’=0м
Абсолютные высоты подвеса сопряженных левых антенн расчитываются по формуле:
yi+1’ =xi’+(H(g)i+Fi-xi’) Li/zi, м
Находим:
y2’=x1’+(H(g)1+F1-x1’) L1/z1=104+(17+94-104) 49/22=120
y3’= x2’+(H(g)2+F2-x2’) L2/z2=113+(18+92-113) 46/25=107
y4’= x3’+(H(g)3+F3-x3’) L3/z3=106+(19+88-106) 47/34=108
Относительные высоты подвеса антенн расчитываются:
xi=xi’-Ki; yi=yi’-Ki, где Ki- высоты площадок
Получим:
y1=0м, x1=63м, y2=70м, x2=63м, y3=65м, x3=64м, y4=29м, x4=0м
Расчитаем стоимость опор и фидерных трактов РРЛ, если
h1=max(x1;y1)=63м; h2=70м; h3=65м; h4=29м, а стоимость одного метра фидерного тракта равна 0,06 тыс.рублей.
K=c1(h1)+c1(h2)+c1(h3)+c1(h4)+0.06(x1+x2+x3+y2+y3+y4)=61+68.4+63.1+25.6+0.06
(63+63+64+70+65+29)=239.34 тыс.рублей.
Рис. 1. Решение задази методом «Режим опытного проектирования»
4. Решение задачи методом градиентного поиска.Метод градиентного поиска - метод поиска локальных экстремумов. Он состоит в поочередном пробном изменении высот подвеса правых антенн и движении в сторону уменьшения критерия оптимизации К.
Поиск заканчивается, если при любых поочередных изменениях высот подвеса правых антенн величина суммарной стоимости опор и фидеров К не уменьшается (DК>0).
Недостатки метода градиентного поиска.
Нельзя найти глобальный экстремум (зависит от начального приближения).
В зависимости от того, насколько удачно взято начальное приближение, зависит время поиска (число вычислений). Оно может оказаться достаточно большим.
Точность решения (приближения к локальному экстремуму) зависит от шага изменения.
Для нахождения глобального экстремума следует комбинировать этот метод с другими.
Возьмем за начальное приближение - решение задачи методом «Опытного проектировщика». Будем изменять высоты антенн на шаг Dh=5м. Затраты на строительство сооружений опор и фидеров расчитываем по вышеприведенной методике:
DК+-Кбаз. DК_=К_ -Кбаз.
Общий ход вычислений приведен на рис.2
Расчет:
x1’=109м, y2’=109+(94+17-109) 48/22=113м
x2’=113м, y3’=107м Оставляются прежними.
x3’=106м, y4’=108м
Относительные высоты:
x1=68м, y2=63м, x2=63м, y3=65м, x3=64м, y4=29м
К+=c1(x1)+c1(x2,y2)+c1(x3,y3)+c1(y4)+0.06(x1+x2+x3+y2+y3+y4)=c1(68)+c1(63)+
+c1(65)+c1(29)+0.06(68+63+64+63+65+29)=66.3+61+63.1+25.6+21.12=
=237.12 тыс.рублей.
DK+=K+-Kбаз.=237.12-239.34=-2.22тыс.рублей.
x1’=99м, y2’=99+(17+94-99) 48/22=126м
x2’=113м, y3’=107м, x3’=106м, y4’=108м
Относительные высоты:
x1=58м, y2=76м, x2=63м, y3=65м, x3=64м, y4=29м
K_=c1(58)+c1(76)+c1(65)+c1(29)+0.06(58+63+64+76+65+29)=55.9+74.7+63.1+
+25.6+cф=240.6 тыс.рублей.
DK_=240.6-239.4=1.26 тыс.рублей.
x1’=104м, y2’=120м
x2’=118м, y3’=118+(18+92-118) 46/25=103м
x3’=106м, y4’=108м
Относительные высоты:
x1=63м, y2=70м, x2=68м, y3=61м, x3=64м, y4=29м
K+=c1(63)+c1(70)+c1(64)+c1(29)+cф=61+68.4+62.1+25.6+0.06(63+68+64+70+61++29)=238.4 тыс.рублей
DK+=238.4-239.34=-0.94 тыс.рублей
104, 113, 106, 0 м Кбаз=239,34 т.р. |
1 2 3 4 5 6
х1+=109м х1-=99м х2+=118м х2-=108м х3+=111м х3-=101м
DK+=-2,22 DK_=1,26 DK+=-0,94 DK_=5,3 DK+=1,02 DK_=0,86
109, 113, 106, 0 м
Кбаз=237,12 т.р.
7 8 9 10 11 12 х1+=114м х1-=104м х2+=118м х2-=108м х3+=111м х3-=101м
DK+=9,14 DK_=2,22 DK+=4,36 DK_=5,3 DK+=1,02 DK_=0,86
Рис.2.
4. x1’=104м, y2’=120м
x2’=108м, y3’=108+(92+18-108) 46/25=112м
x3’=106м, y4’=108м
Относительные высоты:
x1=63м, y2=70м, x2=58м, y3=70м, x3=64м, y4=29м K_=c1(63)+c1(70)+c1(70)+c1(29)+cф=61+68.4+68.4+25.6+0.06(63+58+64+70+70
+29)=244.64 тыс.рублей.
DK_=244,64-239,34=5,3 тыс.рублей
5. x1’=104м, y2’=120м
x2’=113м, y3’=107м
x3’=111м, y4’=111+(88+19-111) 47/34=105м
Относительные высоты:
x1=63м, y2=70м, x2=63м, y3=65м, x3=69м, y4=26м К+=c1(63)+c1(70)+c1(69)+c1(26)+cф=61+68.4+67.3+22.3+0.06(63+63+69+70+65+
+26)=240.36 тыс.рублей
DK+=240.36-239.34=1.02 тыс.рублей
6. x1’=104м, y2’=120м
x2’=113м, y3’=107м
x3’=101м, y4’=101+(88+19-101) 47/34=109м
Относительные высоты:
x1=63м, y2=70м, x2=63м, y3=65м, x3=59м, y4=30м
K_=c1(63)+c1(70)+c1(65)+c1(30)+c=61+68.4+63.1+26.7+0.06(63+63+59+70+65+
+30)=240.2 тыс.рублей
DK_=240.2-239.34=0.86 тыс.рублей
Таким образом, минимальное значение стоимости опоры фидеров имеет место при увеличении х1 до 109 м., на втором этапе это решение принимается за базисное и отсчет ведется относительно него.
x1`=114м, y2`=114+(94+17-114) 48/22=107м
x2`=113м, y3`=107м
x3`=106м, y4`=108м
относительные высоты: х1=73м, y2=57м, х2=63м, y3=65м, х3=64м, y4=29м
x1=73м, y2=57м, x2=63м, y3=65м, x3=64м, y4=29м
K+=c1(73)+c1(63)+c1(65)+c1(29)+0.06(73+63+64+57+65+29)=71.5+61+63.1+25.6+cф =242,26 тыс. рублей
DK+=242.26-237.12=9.14 тыс.рублей
x1`=104м, y1`=120м, x2`=113м, y3`=107м, x3`=106м, y4`=108м
K_=239.34 тыс. рублей
DK_=2.22 тыс. рублей (см. исходные решения).
x1`=109м, y2`=113м, x2`=118м, y3`=103м, x3`=106м, y4`=108м
x1=68м, y2=63м, x2=68м, y3=61м, x3=64м, y4=29м
K+=c1(68)+c1(68)+c1(64)+c1(29)+cф=66.3+66.3+62.1+25.6+0.06(68+68+64+63+61+
+29)=241.48 тыс. рублей
DK+=241,48-237,12=4,36 тыс. рублей
x1`=109м, y2`=113м, x2`=108м, y3`=112м, x3`=106м, y4`=108м
x1=68м, y2=63м, x2=58м, y3=70м, x3=64м, y4=29м
К_=с1(68)+с1(63)+с1(70)+с1(29)+сф=66,3+61+68,4+25,6+0,06(68+58+64+63+70+29)=242,42 тыс. рублей.
DK_=242,42-237,12=4,36 тыс. рублей.
x1`=109м, y2`=113м, x2`=113м, y3`=107м, x3`=111м, y4`=105м
x1=68м, y2=63м, x2=63м, y3=65м, x3=69м, y4=26м
К+=с1(68)+с1(63)+с1(69)+с1(26)+сф=66,3+61+67,3+22,3+0,06(68+63+69+63+65+26)==238,14 тыс. рублей.
DK+=238,14-237,12=1,02 тыс. рублей.
x1`=109, y2`=113, x2`=113, y3`=107, x3`=101, y4`=109
x1=68, y2=63, x2=63, y3=65, x3=59, y4=30
K_=c1(68)+c1(63)+c1(65)+c1(30)+c=66.3+61+63.1+26.7+0.06(68+63+59+63+65+30)=
=237.98 тыс. рублей
DK_=237,98-237,12=0,86 тыс. рублей
Так как дальнейшее изменение высот подвеса антенн дает увеличение стоимости опор и фидеров, то найденный локальный экстремум равен К=237,12 тыс. рублей
5. Решение задачи методом динамического программирования.Метод динамического программирования позволяет определить глобальный экстремум с точностью до шага оптимизации, применяется для многошаговых задач.
Основой динамического программирования является принцип оптимальности
Р. Беллмана. Оптимальное решение обладает тем свойством, что каковы бы не были начальные состояния и начальное решение, последующее решение должно быть оптимальным по отношению к предыдущему. Таким образом, преимуществами данного метода являются:
нахождение глобального экстремума;
независимость от начального решения;
решение на последующих шагах не оказывает влияния на величину функции цели и всегда оптимальнее, чем на предыдущих шагах.
Недостатки динамического метода:
большой объем вычислений, из-за которого вынуждены увеличивать шаг дескеризации, что приводит к уменьшению точности нахождения глобального экстремума.
Для решения задачи методом динамического программирования для каждой опоры определяется набор дискретных высот подвеса правых антенн (в зависимости от выбранного шага дискретности). Берем Dh=30м.
y1’ x1’ y2’ x2’ y3’ x3’ y4’ x4’
0 79 150 83 133 76 119 0
109 113 113 107 106 108
139 77 143 82 136 96
Высоты, неудовлетворяющие системе ограничений, отбрасываются. После этого призводится последовательное комбинирование соседних наборов высот подвеса правых антенн с отбором доминирующих частных решений (точка на графе) по частным значениям критерия оптимальности К.
Граф данной системы представлен на рис.3
|