Analiza niezawodnościowa systemu zasilania energią elektryczną

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 100
Transport
2013
Jacek Pa"
Wojskowa Akademia Techniczna, Wydzia8 Elektroniki, Instytut Systemów Elektronicznych
ANALIZA NIEZAWODNO$CIOWA SYSTEMU
ZASILANIA ENERGI' ELEKTRYCZN'
MOBILNYCH SYSTEMÓW BIOMETRYCZNYCH
R<kopis dostarczono, kwiecie= 2013
Streszczenie: Podstawowym kryterium zapewniaj>cym ci>g8o@B zasilania dla systemu
biometrycznego jest wysoka niezawodno@B wszystkich urz>dze= zasilaj>cych tworz>cych sieB
energetyczn>. Nie bez znaczenia jest równieF jako@B dostarczanej energii elektrycznej, od której
zaleFy poprawne funkcjonowanie szeregu odbiorników. W przypadku zasilania systemu
biometrycznego wymaga si< wysokiej niezawodno@ci zasilania, w tym stosowania urz>dze=, które
eliminuj> zak8ócenia przychodz>ce z sieci zasilaj>cej (przerwy, zapady, przepi<cia dorywcze lub
przej@ciowe, itd.). Ze wzgl<du na pewno@B zasilania tego systemu przeprowadzono analiz< z
uwzgl<dnieniem relacji zachodz>cych w aspekcie bezpiecze=stwa. Ze wzgl<du na skutki b8<du
przekazywania informacji przez system biometryczny rozróFnia si< dwa stany bezpiecze=stwa: stan
zawodno@ci bezpiecze=stwa oraz stan zawodno@ci zdatno@ci systemu biometrycznego.
S+owa kluczowe: systemy biometryczne, proces eksploatacji, zasilanie
1. WST.P
W transporcie, jako rozleg8ym systemie problem zapewnienia bezpiecze=stwa
publicznego (np. odprawy na terenie portów lotniczych, morskich, itd.) wydaje si<
szczególnie waFny [1]. Dlatego w celu zwi<kszenia bezpiecze=stwa podróFnych
uzupe8nieniem "zwyk8ych" systemów elektronicznej ochrony - np. systemy sygnalizacji
w8amania i napadu, systemy sygnalizacji poFaru, skanerów bagaFu moFna w przypadku
zwi<kszenia poziomu zagroFenia stosowaB multibiometryczny mobilny system
rozpoznawania zagroFe=. System ten sk8ada si< z podsystemów rozpoznawania g8osu,
obrazu twarzy oraz skanera odcisków palca. Fuzja tych trzech podsystemów
z biometryczn> baz> danych (w sk8ad której wchodz> obrazy: twarzy, g8osu i linii
papilarnych) stanowi uzupe8nienie klasycznego rozwi>zania stosowanego np. na
lotniskowym stanowisku odpraw - rys. 1. Zwi<kszenie poziomu bezpiecze=stwa dotyczy
nie tylko obiektów z duF> ilo@ci> osób pracuj>cych i korzystaj>cych ze @rodków
przewozowych (lotniska, dworce kolejowe, porty morskie, bazy logistyczne, itd.),
154
Jacek Pa@
ale waFne jest takFe podczas monitorowania sk8adów @rodków transportowych
(bezpiecze=stwo publiczne pasaFerów podczas jazdy), bezpiecze=stwo 8adunków oraz
newralgicznych budowli transportowych (np. lotniska, bazy paliw, stacje transformatorowe
i rozdzielcze niskich, @rednich i wysokich napi<B, itp.), jako 8atwych obiektów ataków
terrorystycznych mog>cych zdezorganizowaB funkcjonowanie transportu, a co za tym idzie
i gospodarki pa=stwa na duFym obszarze [1,3]. System multibiometryczny w powi>zaniu
z innymi systemami: np. ochrony elektronicznej, transmisji danych, 8>czno@ci
przewodowej i bezprzewodowej to telematyka transportu - rys. 1.
Telematyka transportu jest to dzia8 wiedzy o transporcie integruj>cy informatyk< i
telekomunikacj< w zastosowaniach dla potrzeb zarz>dzania i sterowania ruchem
w systemach transportowych, stymuluj>cy dzia8alno@B techniczno - organizacyjn>
umoFliwiaj>c> podniesienie efektywno@ci i bezpiecze=stwa eksploatacji tych systemów"
[2]. Rozwi>zania telematyki transportu w szerokim zakresie wykorzystywane s> do
realizacji us8ug zwi>zanych z zapewnieniem bezpiecze=stwa transportu, a takFe
bezpiecze=stwa publicznego w szeroko rozumianych systemach i obiektach
transportowych [1, 3].
Rys. 1. Schemat zasilania systemu biometrycznego - lotniskowe stanowisko odpraw, gdzie: p1,p2 –
biometryka odcisku palca; m1,m2 – biometryka g8osu; k1,k2 – biometryka rozpoznawania twarzy;
R1 – skaner bagaFu, B1,B2 – akumulatory wewn<trzne podtrzymuj>ce prac< mikroprocesorów;
UPS – zasilacz bezprzerwowy systemu; C – agregat pr>dotwórczy; L1,L2 – linie
elektroenergetyczne zasilaj>ce rozleg8y obszar lotniskowy z poszczególnych elektrowni G1,G2
(opracowanie w8asne)
Analiza niezawodno@ciowa systemu zasilania energi> elektryczn> mobilnych …
155
Dzia8anie wszystkich systemów telematycznych, które s> zlokalizowane np. w portach
lotniczych wymaga niezawodnego zasilania energi> elektryczn> o odpowiednich
parametrach, które s> dok8adnie okre@lone np. w normach [12]. Podstawowym kryterium
zapewniaj>cym ci>g8o@B zasilania dla mobilnego systemu biometrycznego jest wysoka
niezawodno@B wszystkich urz>dze= zasilaj>cych tworz>cych sieB energetyczn>. Nie bez
znaczenia jest równieF jako@B dostarczanej energii elektrycznej, od której zaleFy poprawne
funkcjonowanie szeregu odbiorników. Parametry jako@ciowe energii elektrycznej –
zasilaj>cej odbiorniki elektryczne, w tym system biometryczny zosta8y okre@lone
w odpowiednich normach – np. PN-EN 50160 lub rozporz>dzeniach Dz. U. nr 93/2007 [1].
Normy i rozporz>dzenia @ci@le okre@laj> parametry energii elektrycznej, jednak brak jest
przepisów wykonawczych, które stanowi8yby podstaw< egzekwowania od odbiorców
filtrowania wprowadzanych do sieci zak8óce=. Powoduje to, Fe parametry dostarczanej
energii odbiegaj> od wymaga= formalnych. Dla urz>dze= tworz>cych system biometryczny
najbardziej niebezpieczne s> krótkie przerwy w zasilaniu oraz ich szczególne przypadki
okre@lone, jako zapady napi<cia.
W przypadku zasilania systemu biometrycznego wymaga si< wysokiej niezawodno@ci
zasilania, w tym stosowania urz>dze=, które eliminuj> zak8ócenia przychodz>ce z sieci
zasilaj>cej (przerwy, zapady, cz<stotliwo@ci harmoniczne napi<cia sieci, przepi<cia
dorywcze lub przej@ciowe, itd.). Badania w sektorze IT prowadzone w Wielkiej Brytanii
przez National Computing Center szacowa8y @rednie straty wynikaj>ce z awarii
elektrycznych jako wyFsze niF spowodowane wy8adowaniami atmosferycznymi lub
kradzieFami [4]. W systemach biometrycznych bazy danych biometrycznych
przechowywane s> na serwerach. jcieFki dost<pu w serwerach wi<kszo@ci systemów
sieciowych (w tym takFe dla danych biometrycznych) s> dla 8atwo@ci dost<pu umieszczane
w pami<ci RAM. Zapad napi<cia w uk8adzie zasilania systemu biometrycznego moFe je
ca8kowicie usun>B. Np. @rodowisko UNIX wymaga, aby wszystkie pliki systemowe by8y
stale otwarte w pami<ci RAM. Wtedy chwilowa przerwa w zasilaniu – zapad napi<cia
moFe spowodowaB konieczno@B ponownej instalacji systemu lub aplikacji komputerowej
rozpoznawania obrazu, g8osu czy odcisku palca [4]. Aby kontynuowaB prac< systemu
biometrycznego w przypadku zaników napi<cia d8uFszych niF 10 ms naleFy korzystaB
z zast<pczego mród8a energii elektrycznej, np. baterii akumulatorów lub zasilaczy
bezprzerwowych UPS.
2. ZASILANIE MOBILNEGO SYSTEMU
BIOMETRYCZNEGO
Dla systemu biometrycznego, który zlokalizowany jest na lotnisku podstawowym
mród8em zasilania jest przemys8owa energia elektryczna 230 V, 50 Hz wytwarzana w
elektrowniach i przesy8ana przez linie wysokiego, @redniego i niskiego napi<cia oraz stacje
transformatorowe tworz>ce system elektroenergetyczny - rys. 2. W systemie
elektroenergetycznym znajduje si< kilka elektrowni, duFa ilo@B napowietrznych
i kablowych linii przesy8owych (linie napowietrzne stanowi> 8>cznie oko8o 86%
156
Jacek Pa@
eksploatowanych linii) i stacji transformatorowo-rozdzielczych oraz odbiorników
po8>czonych w jeden z8oFony system elektryczny [4]. Na rys. 2 przedstawiono fragment
elektroenergetycznego systemu zasilaj>cego odbiorniki niskiego napi<cia nn, które
zlokalizowane s> na rozleg8ym obszarze lotniskowym. Zasilanie elektryczne nn s8uFy do
o@wietlenia pasów startowych, zasilania radarów bliskiego i dalekiego podej@cia, zasilania
elektronicznych systemów bezpiecze=stwa ESB, w tym systemów biometrycznych. S> one
zlokalizowane w sali odpraw i po8>czone przez sieB komputerow> zabezpieczon>
z serwerami, które przechowuj> bazy danych biometrycznych. Zasilanie odbiorników
ko=cowych np. elektronicznych systemów bezpiecze=stwa bezpo@rednio z systemu
elektroenergetycznego nie gwarantuje wysokiej niezawodno@ci dostaw energii
elektrycznej.
Rys. 2. SieB elektroenergetyczna zasilaj>ca rozleg8y obszar lotniskowy z dwóch niezaleFnych
elektrowni G tworz>cych rezerw< nieobci>Fon> (opracowanie w8asne)
Analiza niezawodno@ciowa systemu zasilania energi> elektryczn> mobilnych …
157
Przerwa w dostawie energii spowodowana planowymi lub nieplanowymi wy8>czeniami,
róFnymi zdarzeniami losowymi moFe byB przyczyn> zagroFenia Fycia podróFnych lub
powstania wymiernych strat ekonomicznych np. wy8>czenia radiolatarni, systemu
l>dowania bez widoczno@ci ILS, radaru naprowadzania na @cieFk< l>dowania (zamkni<cie
portu lotniczego).
W celu unikni<cia w/w problemów zwi>zanych z dostaw> energii elektrycznej
wykorzystuje si< ogóln> koncepcj< zasilania obiektów z dwóch lub trzech niezaleFnych
elektrowni oraz urz>dze= elektrycznych, które wytwarzaj> energi< elektryczn>
w przypadku awarii podstawowego mród8a zasilania, tj. sieci elektroenergetycznej – rys. 2.
Warunkiem uzyskania wysokiej niezawodno@ci jest doprowadzenie zasilania do obszaru
lotniskowego z dwóch róFnych niezaleFnych kierunków - g8ównych punktów zasilania.
Realizowane jest to przez doprowadzenie energii elektrycznej z dwóch elektrowni G I, GII,
rozdzielnych linii przesy8owych wysokiego, @redniego i niskiego napi<cia oraz stacji
transformatorowych rozdzielczych - rys. 2. Takie rozwi>zanie pozwala na uzyskanie
w8a@ciwego poziomu niezawodno@ci zasilania. W uk8adzie zasilania obszaru lotniska
powinien byB zamontowany uk8ad automatyki samoczynnego zasilania rezerwy SZR,
z którego energia elektryczna jest doprowadzana do rozdzielni g8ównej obiektu.
W przypadku zaniku /zapadu napi<cia zasilaj>cego uk8ad automatyki SZR wykrywa awari<
i w odpowiednio krótkim czasie dokonuje prze8>czenia na zasilanie rezerwowe – druga
elektrownia znajduj>ca si< w sieci elektroenergetycznej. W rozdzielni energetycznej
systemu zasilania naleFy wydzieliB grup< odbiorców zasilania kategorii III – rys. 3, oraz
stworzyB drugi obwód SZR - wspó8praca z zespo8em pr>dotwórczym (zespó8 P).
Z drugiego uk8adu SZR zasilanie naleFy doprowadziB do rozdzielnicy napi<cia awaryjnego
zasilaj>cej odbiorniki II kategorii zasilania. Dla odbiorników zaliczonych do II kategori
zasilania dopuszcza si< czas przerwy w zasilaniu do 60 s [4] - rys. 3.
Kategorie zasilania przyj1te w gospodarce elektroenergetycznej:
I – najwi1ksza pewno"2 zasilania – dotyczy odbiorników, dla których
jakakolwiek przerwa w zasilaniu (w tym zapad napi<cia) moFe spowodowaB
zagroFenie Fycia lub duFe straty materialne np. wskutek zak8óce= procesu
technologicznego, ochrona lotniska – odprawy, transportowe systemy
bezpiecze=stwa, itd.
II – zwi1kszona pewno"2 zasilania – dotyczy odbiorników, dla których przerwa
w zasilaniu nie d8uFsza niF 60 [s] nie spowoduje negatywnych skutków,
wi<kszo@B elektronicznych systemów bezpiecze=stwa - zasilanie rezerwowe.
III – zwyk+a pewno"2 zasilania – dotyczy odbiorników, dla których nawet
d8ugotrwa8a przerwa w zasilaniu nie spowoduje negatywnych skutków.
Rys. 3. Kategorie zasilania obowi>zuj>ce w gospodarce elektroenergetycznej [4]
158
Jacek Pa@
W rozdzielnicy napi<cia awaryjnego naleFy wydzieliB obwód napi<cia gwarantowanego
– UPS, który przeznaczony jest dla zasilania odbiorników kategorii I zasilania, dla których
niedpuszczalna jest przerwa w zasilaniu. Uk8ad wspó8pracy P z UPS nazywamy
tamdemem P-UPS – rys. 4.
Rys. 4. Rozwi>zanie zasilania dla lotniskowych elektronicznych systemów bezpiecze=stwa ESB, które
zaliczone s> do I kategorii pewno@ci zasilania (opracowanie w8asne)
Analiza niezawodno@ciowa systemu zasilania energi> elektryczn> mobilnych …
159
Zasilanie tych elementów w sposób bezprzerwowy jest moFliwe do realizacji tylko
z wykorzystaniem zasilaczy UPS oraz w8asnych baterii akumulatorów, które
zlokalizowane s> przy poszczególnych elektronicznych systemach bezpiecze=stwa oraz
w systemie biometrycznym. Systemy biometryczne wykorzystuj> mikroprocesory oraz
zestawy komputerowe wraz z bazami danych zgromadzonych na serwerach. Urz>dzenia te
s> szczególnie wraFliwe na zmiany (zaniki i zapady) napi<cia zasilaj>cego [11,12].
Systemy komputerowe to cz<@B systemu biometrycznego. W tych systemach stosuje si<
równieF inne zabezpieczenia przed zanikiem napi<cia np. stosowanie odpowiedniego
oprogramowania
komputerowego.
Uproszczony
schemat
zasilania
systemu
biometrycznego wykorzystuj>cy trzy techniki biometryczne oraz skaner bagaFu
przedstawiono na rys. 1. KaFdy z podsystemów biometrycznych nadzorowany jest przez
w8asny system komputerowy z baz> danych biometrycznych (odcisk palca, rysy twarzy lub
próbki g8osu). Ze wzgl<du na prac< systemów w czasie rzeczywistym i przetwarzanie
sygna8ów naleFy stosowaB cztery niezaleFne systemy komputerowe. Komputery te s>
dodatkowo zabezpieczane bateriami B1, B2, które s8uF> do bezpiecznego „zamkni<cia
podsystemu”.
3. SEKCJONOWANIE PROCESU WY4'CZANIA
PODSYSTEMÓW
Podczas przed8uFaj>cej si< awarii zasilania g8ównego niezwykle waFnym
zagadnieniem jest poprawne „zamkni<cie systemów operacyjnych oraz baz danych” dla
poszczególnych podsystemów biometrycznych. W przeciwnym wypadku moFe doj@B do
utraty danych, uszkodzenia baz danych, aplikacji lub systemu operacyjnego.
Oprogramowanie komputerowe opracowane specjalnie dla urz>dze= zasilaj>ch UPS (np.
Powerware LanSafe) zarz>dza zasilaniem elektrycznym doprowadzanym do podsystemów
biometrycznych – rys. 5. Oprogramowanie obs8uguje wszystkie systemy operacyjne
a takFe urz>dzenia sieciowe podsystemów.
Rys.5. Segmentyzacja indywidualna dla poszczególnych podsystemów systemu biometrycznego [4]
160
Jacek Pa@
Oprócz prawid8owego zamykania systemów w poszczególnych podsystemach
biometrycznych program zapewnia integralno@B danych, zamykanie sekwencyjne, kontrol<
grupow> i powiadamianie o stanach technicznych zasilania w poszczególnych
urz>dzeniach [4]. Funkcja wy8>czania sekwencyjnego pozwala operatorowi systemu
biometrycznego na zdefiniowanie indywidualne posczególnych czasów wy8>czania dla
kaFdego z podsystemów biometrycznych – rys. 6.
Rys.6. Wymagana konfiguracja czasu podtrzymania dla poszczególnych odbiorników podsystemu
biometrycznego, gdzie: M1-M5 urz>dzenia nadzoruj>ce uFytkowanie podsystemów
(opracowanie w8asne)
Dzi<li realizacji takiej funkcji, ca8o@B systemu biometrycznego zostanie wy8>czona w
uporz>dkowany sposób, a wszystkie dane zostan> zapisane na odpowiednich no@nikach
danych lub w bazie danych – rys. 5. Na rys. 6 przedstawiono konfiguracj< wymaganego
czasu podtrzymania dla UPS-a z segmentacj> poszczególnych podsystemów
biometrycznych tworz>cych zintegrowany system biometryczny.
4. MODEL PROCESU EKSPLOACJI ZASILANIA ENERGI'
ELEKTRYCZN' DLA SYSTEMU BIOMETRYCZNEGO
Przez bezpiecze=stwo zasilania energi> elektryczn> systemu biometrycznego
rozumiemy w8a@ciwo@B obiektu charakteryzuj>c> si< jego odporno@ci> na powstanie
sytuacji niebezpiecznych [5,8,9]. W przypadku zasilania elektrycznego rozróFniamy trzy
stany bezpiecze=stwa (rys. 7):
, stan, w którym wszystkie urz>dzenia systemu zasilania tj. sieB energetyczna oraz
urz>dzenia zasilania rezerwowego s> zdatne – sprawne technicznie – R0(t);
Analiza niezawodno@ciowa systemu zasilania energi> elektryczn> mobilnych …
161
, zawodno"2 bezpiecze9stwa – podatno@B systemu zasilania urz>dze= biometrycznych
na powstanie sytuacji niebeziecznych – wyst>pienie stanu QB(t) – brak zasilania
g8ównego i rezerwowego, oraz stanów 0B1,0B2 – zwi>zanych z zasilaniem B1,B2
podsystemów biometrycznych – „zamykanie systemów operacyjnych urz>dze= k,p,&” –
system niezdatny, nie moFna przeprowadzaB operacji odprawy podróFnych;
, stan zawodno"ci sprawno"ci QZB1(t)–QZB4(t) uszkodzenia urz>dze= rezerwowego
zasilania,
przyk8adowa
kolejno@B
wyst<powania
uszkodze=
to
np.
L1(G1)sL2(G2)sCsA; oraz stany QZB4(t)M1;QZB4(t)M5s zagroFenia zwi>zane
z segmentacj> zasilania (za zasilanie odpowiedzialne urz>dzenie UPS).
Rys. 7. Graf procesu eksploatcji zasilania systemu biometrycznego – schemat funkcjonalny na
rys. 4 (opracowanie w8asne)
Oznaczenia wyst<pujace na rys. 7.
, LB1 - okr>g dopuszczalnego potencja8u bezpiecze=stwa zwi>zany z eksploatacj> systemu,
wynikaj>cy z pojedynczego uszkodzenia elementu rezerwy gor>cej zasilania systemu
biometrycznego (odnowa & podj<ta w ci>gu jednej godziny przez zespó8 naprawczy);
, LB2 - okr>g potencja8u zagroFenia bezpiecze=stwa wynikaj>cy z segmentowania zasilania
urz>dze= nadzoru M1-M5 podsystemów biometrycznych – system ze stanu QZB4(t) po czasie
okre@lonym przez wydajno@B pr>dow> UPS przechodzi do stanu QB(t);
, LB3 - okr>g potencja8u zawodno@ci bezpiecze=stwa wynikaj>cy z istnienia wewn<trznych baterii
zasilaj>cych podsystemy biometryczne k, p, & - zasilanie zwi>zane tylko z wykonaniem
operacji „zamkni<cia systemów operacyjnych poszczególnych urz>dze=”;
, stany: R0(t)-1111 – wszystkie urz>dzenia zasilania zdatne, A-0111 – niezdatno@B urz>dzenia
UPS (pozosta8e urz>dzenia zasilania zdatne); C-1011 – niezdatno@B agregatu pr>dotwórczego
(pozosta8e urz>dzenia zasilania zdatne); G2-1101 – niezdatno@B linii elektroenergetycznej nr 2
(pozosta8e urz>dzenia zasilania zdatne); G1-1110 – niezdatno@B linii elektroenergetycznej nr 1
(pozosta8e urz>dzenia zasilania zdatne);
, QZB1(t) – stan zagroFenia bezpiecze=stwa wynikaj>cy z uszkodzenia linii elektroenergetycznej
162
,
,
,
,
,
,
,
Jacek Pa@
nr 1 (niepodj<cie naprawy przez zespó8 naprawczy lub uszkodzenie katastroficzne o d8ugim
czasie naprawy);
QZB2(t) – stan zagroFenia bezpiecze=stwa wynikaj>cy z uszkodzenia linii elektroenergetycznej
nr 2 (niepodj<cie naprawy przez zespó8 naprawczy lub uszkodzenie katastroficzne o d8ugim
czasie naprawy);
QZB3(t) – stan zagroFenia bezpiecze=stwa wynikaj>cy z uszkodzenia agregatu pr>dotwórczego
(niepodj<cie naprawy przez zespó8 naprawczy lub uszkodzenie katastroficzne o d8ugim czasie
naprawy);
QZB4(t) – stan zagroFenia bezpiecze=stwa wynikaj>cy z uszkodzenia UPS (niepodj<cie naprawy
przez zespó8 naprawczy lub uszkodzenie katastroficzne o d8ugim czasie naprawy);
QZB4(t)M1;QZB4(t)M5 – stany zagroFenia bezpiecze=stwa systemu wynikaj>ce
z segmentowania zasilania przez system UPS;
0B1,0B2 – stany zawodno@ci bezpiecze=stwa systemu wynikaj>ce z istnienia w8asnych baterii
zasilaj>cych B1,B2, które podtrzymuj> zasilanie na czas „zamkni<cia systemów operacyjnych,
baz danych podsystemów” (system zasilania niezdatny);
&0111-&1011; &1-&5; &'1-&`5; &B1-&B2 – intensywno@B odnowy systemu zasilania;
+0111-+1011; +1-+5; +'1-+`5; +B1-+B2 – intensywno@B uszkodze= poszczególnych urz>dze= systemu
zasilania.
Przedstawiony graf procesu eksploatcji zasilania systemu biometrycznego uwzgl<dnia
wszystkie stany techniczne, które mog> wyst>piB podczas realizacji zadania rozpoznania
biometrycznego. W grafie zaznaczono trzy okr<gi potencja8u bezpiecze=stwa, które
wynikaj> z procesu eksploacji systemu zasilania. LB1 – dopuszczalny okr>g spadku
potencja8u bezpiezpiecze=stwa wynikaj>cy z uszkodzenia pojedynczego elementu
rezerwowego. Warto@B potencja8u bezpiecze=stwa – (promie= okr<gu) uzaleFniony jest od
podj<cia przez zespó8 naprawczy natychmiastowej naprawy uszkodzenia – za8oFenie:
w okr<gu wyst<puje tylko moFliwo@B pojedynczego uszkodzenia urz>dzenia rezerwowego
[6,7,13]. Ze wzgl<du na okre@lony czas naprawy urz>dzenia – dyFuruj>cy zespó8
naprawczy, dopuszcza si< niesprawno@B pojedynczego elementu rezerwy. JeFeli zespó8
naprawczy nie jest zdolny do naprawy danego urz>dzenia (wymiana modu8u)
w okre@lonym czasie, system zasilania przechodzi do stanu zawodno@ci sprawno@ci
QZB1(t). Zespó8 naprawczy w tym stanie technicznym posiada wi<kszy zapas czasu na
dokonanie (wymian<) uszkodzonego elementu z intensywno@ci> napraw &1.
Niepodj<cie naprawy moFe spowodowaB dalsze uszkodzenia systemu zasilania –
przej@cie do nast<pnych stanów technicznych zawodno@ci sprawno@ci QZB2(t)-QZB4(t).
Wyst>pienie stanu technicznego QZB4(t) powoduje w8>czenie do procedur sekcjonowania
zasilania, które jest realizowane przez system UPS – rys. 6. Stan QZB4(t) moFe byB wtedy
przedstawiony jako z8oFenie stanów wynikaj>cych z czasu sekcjonowania zasilania dla
poszczególnych podsystemów systemu biometrycznego, wyst<powanie okr<gu potencja8u
zagroFenia LB2. Stan QZB4(t)M5 odpowiada „zamkni<ciu systemu operacyjnego i bazy
danych-wy8>czenie komputera” dla zestawu, który nadzoruje ca8o@B systemu
biometrycznego. Niezdatno@B systemu zasilania to stan zawodno@ci sprawno@ci systemu
biometrycznego QB(t). W tym stanie poch8aniaj>cym QB(t) moFna jednak rozróFniB dwa
stany 0B1, 0B2 zwi>zane z czasem potrzebnym na wy8>czenie urz>dze= podsystemów
biometrycznych. Poszczególne urz>dzenia biometryczne posiadaj> niezaleFn> bateri<
zasilaj>c>, która jest wymagana do prawid8owego wy8>czenia specjalizowanych
elementów, uk8adów elektronicznych, z których zbudowane s> te urz>dzenia – np.
Analiza niezawodno@ciowa systemu zasilania energi> elektryczn> mobilnych …
163
mikroprocesorów, „podr<cznej” pami<ci danych, elektronicznej bazy danych ustawie=
pocz>tkowych, itd.
5. ZAKOFCZENIE
System biometryczny sk8ada si< z wielu urz>dze= elektronicznych przetwarzaj>cych
informacje w postaci cyfrowej - komputery nadzoruj>ce prac< poszczególnych
podsystemów, biometryczne bazy danych, rozpoznanie biometryczne wykorzystuj>ce sieci
neuronowe, itd. W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu niezawodno@ci zasilania
systemu naleFy stosowaB rezerwowanie. Zapewnienie ci>g8o@ci zasilania elektrycznego
systemu biometrycznego jest bardzo waFnym problemem technicznym. Dlatego mobilne
systemy biometryczne wymagaj> zasilania z róFnych niezaleFnych mróde8 [10,11,14].
Wyst<powanie w systemie róFnych urz>dze= rezerwowych zasilania powoduje Fe graf
procesu eksploatcji posiada róFne stany bezpiecze=stwa – dopuszczalne i niedopuszczalne
ze wzgl<du na proces rozpoznania biometrycznego. Z zapewnieniem zasilania systemu
zwi>zana jest niezawodno@B systemu biometrycznego. Niezawodno@B systemu
biometrycznego moFna zdefiniowaB jako zdolno@B do bezb8<dnego przekazywania
informacji o stanie rozpoznania biometrycznego.
Miar> niezawodno@ci systemu biometrycznego jest prawdopodobie=stwo bezb8<dnego
przekazania informacji o stanie rozpoznania biometrycznego. Skutki przekazania
informacji o stanie systemu biometrycznego s> zawsze równowaFne – pozytywny lub
negatywny wynik odprawy.
Zapewnienie
odpowiedniego
poziomu
niezawodno@ci
zasilania
systemu
biometrycznego, to takFe wymierne koszty ekonomiczne zwi>zane z szeregiem urz>dze=
rezerwowych [8,9,14]. Jednak uzyskanie okre@lonej pewno@ci i jako@ci zasilania wymaga
stosowania zaproponowanych rozwi>za= technicznych.
Bibliografia
1. Siergiejczyk M., Rosi=ski A.: Wykorzystanie wybranych elementów telematyki transportu w
zapewnieniu bezpiecze=stwa publicznego. IV Mi<dzynarodowa Konferencja Naukowa „Bezpiecze=stwo
Publiczne BP’ Pozna=, 2011.
2. Wawrzy=ski W.: Telematyka transportu - zakres poj<ciowy i obszar zastosowa=. Przegl>d
Komunikacyjny nr 11, Warszawa, 1997.
3. Siergiejczyk M., Rosi=ski A.: Diagnostyka telematycznych systemów bezpiecze=stwa. XXXIX
Ogólnopolskie Sympozjum Diagnostyka Maszyn, Wis8a, 2012.
4. Wiatr J., Miego= M.: Zasilacze UPS oraz baterie akumulatorów w uk8adach zasilania gwarantowanego.
Medium Dom Wydawniczy, Warszawa, 2008.
5. WaFy=ska-Fiok K., Jamwi=ski J.: Niezawodno@B systemów technicznych. PWN Warszawa, 1990.
6. B<dkowski L.: Niezawodno@B i eksploatacja urz>dze= radioelektronicznych. WAT, 1970.
7. Korzan B.: Elementy teorii niezawodno@ci. WAT, 1986.
8. Mikulik J.: Budynek inteligentny. Tom II Podstawowe systemy bezpiecze=stwa w budynkach
inteligentnych. Wyd. Pol. jl>skiej, 2005.
9. Migdalski J.: InFynieria niezawodno@ci – poradnik. ATR Bydgoszcz, 2006.
164
Jacek Pa@
10. Pa@ J.: Wp8yw rozrzutu w8a@ciwo@ci elementów linii dozorowej na niezawodno@B funkcjonaln>
systemów bezpiecze=stwa. Biuletyn WAT nr 2 (650) Warszawa, 2008.
11. Pa@ J., D>browski T.: Wp8yw zmian napi<cia zasilania i temperatury na parametry czujek adresowalnych
instalowanych w systemach bezpiecze=stwa. XXI Mi<dzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna
Ekomilitaris, Zakopane, 2007.
12. PN-EN 50160: „Parametry napi<cia zasilaj>cego w publicznych sieciach rozdzielczych”.
13. Dyduch J., Pa@ J., Rosi=ski A.: Podstawy eksploatacji transportowych systemów elektronicznych
Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, 2011.
14. Pa@ J, D>browski T.: Methodology of teaching of diagnosing technical security system with examples of
system of signalization of burglary and fire 4th International Congress on Technical Diagnostic Olsztyn, 2008.
RELIABILITY ANALYSIS OF ELECTRIC ENERGY SUPPLY SYSTEM OF
BIOMETRIC MOBILE SYSTEMS
Abstract: The basic criterion for ensuring continuity of supply for the biometric system is the high reliability
of all supply equipment and forming power grid. Not without significance is also the quality of the supplied
electricity, of which depends the proper functioning of a number of off-receivers. In case of energizing of
biometric system it is requires a high reliability cylinder, including the use of devices that eliminate noise
which comes from the power supply (breaks, sags, surges or temporary odd jobs, etc.). Analysis which takes
into account the relationship that takes place in the context of safety was performed due to the confidence of
supply system. The paper presents analysis of biometric system in aspect of security. We discern two security
states: security unreliability of biometric system and usage unreliability of biometric system due to the effects
of error of communication by biometric system.
Keywords: biometric systems, the process of exploitation, the power supply