Мобильная система охраны протяженного линейного объекта от несанкционированных действий на локальных участках местности при наличии вблизи них воздушных линий электропередач
MOBILE SYSTEM FOR GUARDING AN EXTENDED LINEAR OBJECT FROM UNAUTHORIZED ACTIONS ON LOCAL AREAS OF TERRAIN IN THE PRESENCE OF NEARBY OVERHEAD POWER LINES

Изобретение относится к техническим средствам охраны протяженных линейных объектов, в частности к системам охраны подземных магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, и может быть использовано для охраны железнодорожных путей, протяженных заграждений, кабельных коммуникаций.
Известна «Маскируемая система охраны подземных магистральных трубопроводов от несанкционированной врезки», описанная в патенте на полезную модель RU №66834, МПК G08B 13/00, G01V 1/22, опубл. 2007 г. Система содержит вибрационные средства обнаружения в виде двух сенсорных кабелей, размещенных под поверхностью земли над трубопроводом по разные стороны от него, блоки обработки, контроллеры периферийные, центральный пост охраны, магистральный кабель и кабель электропитания. В центральном посту охраны размещены АРМ оператора системы и устройство дистанционного электропитания. Вибрационные средства обнаружения состоят из сегментов сенсорных кабелей, образующих участки зоны охраны. АРМ оператора системы представляет собой специализированный аппаратно-программный комплекс, выполненный на базе компьютера промышленного исполнения. При попытке вскрыть грунт на участке рядом с трубопроводом с помощью ручного инструмента (лопаты, мотыги), или с помощью технических средств (бурильной установки, экскаватора) образуются электрические сигналы, которые обрабатываются соответствующими блоками электронными, формирующими сигналы срабатывания. Эти сигналы срабатывания передаются далее в компьютер АРМ оператора системы.
Появление сигналов срабатывания в компьютере АРМ оператора классифицируется им как попытка врезки в трубопровод. Вибрационные средства обнаружения в виде двух сенсорных кабелей устанавливаются стационарно с заглублением в грунт по всей длине трубопровода. Учитывая большую длину магистрального трубопровода, система является дорогостоящей, что вынуждает прибегать к выборочной охране магистрального трубопровода на определенных, наиболее опасных участках. Кроме того, в случае неполного охвата системой охраны всего магистрального трубопровода, передислокация вибрационных средств с одного места на другое является затруднительной.
Сходными признаками описанной и заявленной системы являются используемые средства обнаружения, центральный пост охраны (центральный пункт управления).
Недостатком системы, описанной в патенте, является отсутствие возможности мобильного использования системы в местах наиболее вероятного доступа злоумышленников к магистральному трубопроводу (например, вблизи автомобильных дорог) с возможностью передислокации участков охраны в зависимости от тактических соображений.
Известна «Маскируемая система мониторинга состояния подземных магистральных трубопроводов», описанная в патенте на полезную модель RU №73992, МПК G08B 13/22, G08B 13/22, опубл. 2008 г. Система содержит два магнитометрических средства обнаружения и два вибрационных средства обнаружения, которые размещены под поверхностью земли над трубопроводом по разные стороны от него, блоки обработки, контроллеры периферийные, центральный пост охраны, магистральный кабель и кабель электропитания. В центральном посту охраны размещены АРМ оператора системы и устройство дистанционного электропитания. Вибрационные средства обнаружения состоят из сегментов сенсорных кабелей, образующих участки зоны охраны. Магнитометрические средства обнаружения регистрируют изменения существующего магнитного поля Земли, вносимые при пересечении его зоны обнаружения автотранспортом или людьми, имеющими при себе металлические предметы. АРМ оператора системы представляет собой специализированный аппаратно-программный комплекс, выполненный на базе компьютера промышленного исполнения. При попытке вскрыть грунт на участке рядом с трубопроводом с помощью ручного инструмента (лопаты, мотыги), или с помощью технических средств (бурильной установки, экскаватора) образуются электрические сигналы, которые обрабатываются соответствующими блоками электронными, формирующими сигналы срабатывания. Эти сигналы срабатывания передаются далее в компьютер АРМ оператора системы. Появление сигналов срабатывания в компьютере АРМ оператора классифицируется им как попытка врезки в трубопровод. Наличие в системе магнитометрических средств обнаружения позволяет выделить из всех нарушителей только автотранспорт и людей с металлическими предметами. Чувствительные элементы вибрационных и магнитометрических средств обнаружения устанавливаются стационарно с заглублением в грунт по всей длине трубопровода. Система является также дорогостоящей, что вынуждает прибегать к выборочной охране магистрального трубопровода на определенных, наиболее опасных участках. В случае неполного охвата системой охраны всего магистрального трубопровода, передислокация чувствительных элементов с одного места на другое также является затруднительной.
Сходными признаками описанной и заявленной системы являются используемые средства обнаружения, центральный пост охраны (центральный пункт управления).
Недостатком системы, описанной в патенте, является отсутствие возможности мобильного использования системы в местах наиболее вероятного доступа злоумышленников к магистральному трубопроводу (например, вблизи автомобильных дорог) с возможностью передислокации участков охраны в зависимости от тактических соображений.
Известны «Способ и система обнаружения попыток вредоносного воздействия на установку, находящуюся под наблюдением (Method and system for detecting attempts at malicious action against an installation under surveillance)», описанные в патенте US №7573384, МПК G08B 13/00, опубл. 2009 г. Система содержит множество датчиков (например, сейсмических), расположенных под землей над установкой (протяженным трубопроводом), и блок управления. Блок управления обрабатывает сигналы, поступающие с датчиков по определенному алгоритму, включающему элементы фильтрации сигналов в разных полосах пропускания. При попытке злонамеренного воздействия на установку (например, трубопровод) блок управления классифицирует обнаруженное возмущение как нарушение общего режима и формирует определенную информацию о взломе для передачи ее во внешний удаленный центр управления. Датчики системы устанавливаются стационарно с заглублением в грунт по всей длине установки. Система является также дорогостоящей, что вынуждает прибегать к выборочной охране установки на определенных, наиболее опасных участках. В случае неполного охвата системой охраны всей установки, передислокация датчиков с одного места на другое также является затруднительной.
Сходными признаками описанной и заявленной системы являются используемые датчики, расположенные вблизи установки, и передача информации о взломе в удаленный центр управления.
Недостатком системы, описанной в патенте, является отсутствие возможности мобильного использования системы в местах наиболее вероятного доступа злоумышленников к установке (например, вблизи автомобильных дорог) с возможностью передислокации участков охраны в зависимости от тактических соображений.
Известны «Система и способ для обнаружения, локализации и идентификации случаев приближения к линейной установке (System and a method for detecting, locating and discerning an approach towards a linear installation)», описанные в патенте US №7202797, МПК G08B 21/00, опубл. 2007 г., выбранные в качестве прототипа. Система содержит удаленный центр управления и множество сенсорных блоков, размещенных вдоль линейной установки (например, заглубленного в грунт трубопровода) на определенном расстоянии друг от друга. Каждый сенсорный блок содержит, по меньшей мере, один датчик для измерения сейсмических или акустических сигналов, средство обработки сигналов, средство связи с антенной и устройство для измерения скорости звука или шума. Средство обработки сигналов предназначено для анализа сигнала и сравнения сигнатуры (спектра) текущего сигнала с записанными в банке данных сигнатурами сейсмических или акустических сигналов, являющимися образцами случаев приближения злоумышленника к линейной установке. При совпадении (корреляции) текущих сигналов с записанными образцами формируется сигнал предупреждения о реальном приближении злоумышленника. Средства связи образуют радиоканал связи с использованием приемопередатчиков, и предназначены для передачи данных об обнаружении злоумышленника в удаленный центр управления. Передача данных осуществляется «по цепочке» от блока к блоку путем трансляции их до конечного удаленного центра управления. Электропитание системы осуществляется посредством проложенного кабеля электропитания или за счет использования аккумуляторных или литиевых батарей. Датчики системы устанавливаются стационарно с заглублением в грунт по всей длине линейной установки. Система является дорогостоящей, что вынуждает прибегать к выборочной охране линейной установки на определенных, наиболее опасных участках. В случае неполного охвата системой охраны всей линейной установки, передислокация датчиков с одного места на другое также является затруднительной.
Сходными признаками описанной и заявленной системы являются удаленный центр управления (центральный пункт управления), используемые датчики, расположенные вблизи линейной установки, и возможность передачи данных о приближении злоумышленника к линейной установке в удаленный центр управления «по цепочке» от одного сенсорного блока к другому посредством использования радиоканала связи и приемопередатчиков.
Недостатком системы, описанной в патенте, является отсутствие возможности мобильного использования системы в местах наиболее вероятного доступа злоумышленников к линейной установке (например, вблизи автомобильных дорог, подъездных путей, пешеходных троп) с возможностью передислокации участков охраны в зависимости от тактических соображений.
Целью настоящего изобретения является создание мобильной системы охраны протяженного линейного объекта на локальных участках местности с использованием воздушных линий электропередач в качестве источников электропитания и основы для размещения на опорах приемопередатчиков для передачи информации.
Поставленная цель достигается за счет того, что мобильная система охраны протяженного линейного объекта от несанкционированных действий на локальных участках местности при наличии вблизи них воздушных линий электропередач (ВЛЭП), содержащая центральный пункт управления (ЦПУ), датчики, расположенные вблизи линейного объекта, радиоканал связи, приемопередатчики, выполненные с возможностью последовательного приема-передачи и трансляции данных в ЦПУ с помощью радиоканала связи, сообщающих о приближении объекта-нарушителя к линейному объекту, в качестве датчиков используются мобильные средства обнаружения (МСО), выполненные с возможностью обеспечения охраны линейного объекта от несанкционированных действий на выбранном локальном участке местности при наличии вблизи него ВЛЭП, причем МСО, обеспечивающие охрану выбранного локального участка, связаны по радиоканалу с приемопередатчиком, размещенным на ближайшей опоре ВЛЭП, на которой также расположено устройство отбора электрической энергии от ВЛЭП, МСО выполнены с возможностью передачи информации по радиоканалу связи в указанный приемопередатчик, а электропитание МСО и приемопередатчика осуществляется от устройства отбора электрической энергии от ВЛЭП. Выбор локальных участков местности для охраны осуществляется исходя из учета возможности наиболее вероятного доступа объектов-нарушителей к линейному объекту. Система выполнена с возможностью передислокации локальных участков местности для охраны в зависимости от тактических соображений. В качестве МСО могут использоваться мобильные средства обнаружения, выполненные с возможностью функционирования на разных физических принципах: радиолучевом, радиоволновом, сейсмическом, акустическом, магнитометрическом, инфракрасном, обрывном.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-2.
На фиг. 1 приведена горизонтальная проекция системы, где введены следующие обозначения: 1 - воздушная линия электропередачи, 2 - приемопередатчик, 3 - устройство отбора электрической энергии от воздушной линии электропередачи, 4 - центральный пункт управления, 5 - радиоканал связи, 6 - мобильное средство обнаружения.
На фиг. 2 приведена вертикальная проекция системы с указанием участка охраны и пролегающей дороги.
Предложенная система работает следующим образом.
Обычно охрана протяженных линейных объектов, таких как трубопроводы, железнодорожные пути, заграждения, линии электропередач, осуществляются путем установки охранных систем с чувствительными датчиками на всем протяжении каждого линейного объекта. При этом следует отметить большие затраты на установку и дороговизну этих систем. В предложенном техническом решении ставка делается на использовании охранных систем в мобильном варианте исполнения, когда охране подлежат только выбранные локальные участки охраны в местах наиболее вероятного доступа злоумышленников к линейной установке (например, вблизи автомобильных дорог, подъездных путей, пешеходных троп) с возможностью передислокации участков охраны в зависимости от тактических соображений. Такая охрана экономически более выгодна, так как требует меньших затрат на установку в мобильном варианте (быстрота развертывания и свертывания), и менее дорогая за счет использования меньшего количества оборудования.
Зачастую, вблизи проложенных линейных объектов проходят воздушные линии электропередач (ВЛЭП), используя, например, те же вырубки и просеки в лесном массиве, сформированные на стадиях прокладки линейных объектов. В предложенном техническом решении ВЛЭП несут вспомогательные функции в части электропитания охранных систем и основы для размещения на опорах ВЛЭП приемопередатчиков для передачи информации о несанкционированных действиях объекта-нарушителя (злоумышленника).
На фиг. 1-2 изображен объект охраны (трубопровод) и проходящая вблизи него ВЛЭП 1. Для организации охраны выбран, например, участок охраны, изображенный на фиг. 1-2. На этом участке устанавливаются мобильные средства обнаружения (МСО) 6, блокирующие, например, обозначенную дорогу. Для обеспечения функционирования МСО 6 на ближайшей опоре ВЛЭП размещают приемопередатчик 2 и устройство отбора электрической энергии от ВЛЭП 3. Приемопередатчик 2 образует с МСО 6 радиоканал связи 5, работающий, например, на частоте 433 МГц. Устройство отбора электрической энергии от ВЛЭП 3 обеспечивает электропитанием все МСО 6 и приемопередатчик 2. Линии электропитания на фиг. 1-2 не показаны. Устройство отбора электрической энергии от ВЛЭП 3 работает на индукционном принципе (по типу трансформатора напряжения), является общеизвестным, и описано, например, в патентах на полезные модели RU №№74240, 128032 и 133968. Такие устройства обычно маломощны, предназначены для отбора небольшого количества электроэнергии, но могут с успехом применяться для мало потребляемых мобильных МСО 6. Радиоканал связи 5 используется в системе для передачи информации о несанкционированных действиях от МСО 6 в ближайший приемопередатчик 2, а также для приема-передачи информации (трансляции) через промежуточные приемопередатчики 2 в центральный пульт управления (ЦПУ) 4. Приемопередатчики 2 размещаются в паре с устройствами отбора электрической энергии от ВЛЭП 3 на промежуточных опорах ВЛЭП 1. Размещение приемопередатчиков 2 на опорах ВЛЭП (на определенной высоте от поверхности земли) обеспечивает также повышенную дальность радиопередачи.
Таким образом, ВЛЭП является своего рода «скелетом» для организации мобильной системы охраны. Пары изделий 2 и 3 могут быть расположены на опорах ВЛЭП в других местах наиболее вероятного доступа злоумышленников к линейной установке (например, вблизи автомобильных дорог, подъездных путей, пешеходных троп) и зарезервированы для возможности передислокации участков охраны в зависимости от тактических соображений. На фиг. 1 показан, например, такой возможный участок охраны. МСО 6 кроме электропитания от устройств отбора 3 могут иметь также собственное электропитание от аккумуляторных батарей в режиме их подзарядки от устройств отбора 3, что обеспечит дополнительную экономию электроэнергии. Использование мобильных средств обнаружения 6 позволяет выполнять быстрое развертывание средств обнаружения на местности (например, с применением раздвижных треног при их установке) и быстрое их свертывание, что обеспечивает высокую оперативность применения предлагаемой охранной системы.
Следует отметить, что предложенная мобильная система с использованием близко расположенной ВЛЭП, может обеспечивать исключительную охрану только одной этой ВЛЭП, которая сама выполняет в этом случае роль линейного объекта. При этом МСО 6 размещаются вблизи каждой опоры ВЛЭП и обеспечивают их защиту от несанкционированных действий злоумышленников.
Номенклатура используемых МСО 6 может быть разнообразной в зависимости от задач охраны. В состав каждого МСО 6 входит радиомодем и датчик тревожной сигнализации, работающий на одном из физических принципов. МСО 6 могут включать в свои составы сейсмические датчики тревожной сигнализации, радиоволновые датчики тревожной сигнализации, пассивные инфракрасные датчики тревожной сигнализации, магнитометрические датчики тревожной сигнализации, однопозиционные или двухпози-ционные радиолучевые датчики тревожной сигнализации и обрывные датчики тревожной сигнализации. МСО могут быть настроены на обнаружение человека-нарушителя, или на обнаружение более крупных объектов, таких как легковые и грузовые автомобили, гусеничный и гужевой транспорт.Для осуществления скрытности (или маскируемости) работы системы рекомендуется использовать МСО с сейсмическими или радиоволновыми датчиками тревожной сигнализации. В качестве МСО с сейсмическими датчиками тревожной сигнализации могут использоваться изделия БСК-С (БАЖК.425139.010). Изделия БСК-С, предлагаемые для использования в системе, обеспечивают классификацию обнаруженного объекта («одиночный», «группа», «транспортное средство») и определяют направление движения («к нам», «от нас»). Эти изделия имеют зоны обнаружения в виде окружностей, при этом радиус каждой зоны обнаружения обычно составляет 5-50 м. В качестве МСО с радиоволновыми датчиками тревожной сигнализации могут использоваться изделия БСК-РВП (БАЖК.425142.058). В качестве МСО с двухпозиционными радиоволновыми датчиками тревожной сигнализации могут использоваться изделия БСК-РВД (БАЖК.425142.048), которые обеспечивают функционирование на местности со сложным ландшафтом (холмы, овраги, каменистые террасы, лесистая, болотистая и поросшая густой растительностью местность). Для осуществления контроля проноса человеком-нарушителем на территорию участка охраны металлических предметов (например, лопат, ломов, огнестрельного и холодного оружия) в качестве МСО могут быть использованы магнитометрические датчики тревожной сигнализации, обеспечивающие формирование сигналов наличия металлических предметов или металлического оружия («вооружен» или «не вооружен»). В качестве таких МСО могут быть использованы изделия БСК-МСО (БАЖК.425113.005). В качестве МСО с однопозиционными и двухпозиционными радиолучевыми датчиками тревожной сигнализации для создания быстроразвертываемых участков охраны могут использоваться, соответственно, изделия (БСК-РЛО, БЖАК.425142.050) и изделия (БСК-РЛД, БЖАК.425142.051). В качестве МСО с инфракрасными пассивными датчиками тревожной сигнализации могут использоваться изделия БСК-ИК (БЖАК.425152.003), которые обеспечивают функционирование на труднодоступных участках местности (дороги, лесные тропы, горные перевалы, ущелья, овраги). В качестве МСО с обрывными датчиками тревожной сигнализации для обнаружения проникновения посторонних лиц на участок охраны могут применяться изделия БСК-О (БЖАК.468173.026). Все указанные выше МСО разработаны на предприятии Научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной техники (НИКИРЭТ) - филиал Акционерного общества «Федеральный научно-производственный центр «Производственное объединение «Старт» имени М.В. Проценко» (АО «ФНПЦ «ПО «Старт» им. М.В. Проценко») и подробно описаны в материалах на интернет-сайте www.nikiret.ru.
Тревожные сообщения, поступающие в ЦПУ 1 от МСО 6 с датчиками тревожной сигнализации, работающими на разных физических принципах, как правило, являются некоррелированными и несут в себе разную, дополняющую друг друга, информацию. Сопоставительный анализ этой информации и сочетание различных факторов позволяют с большой вероятностью выявить факт нарушения участка охраны и идентифицировать нарушителя. В качестве примера рассмотрим использование на участке охраны двух типов МСО - с инфракрасными пассивными и с сейсмическими датчиками тревожной сигнализации. Первые МСО установлены по периметру участка охраны, вторые МСО - ближе к объекту охраны (трубопроводу). При попытке объекта-нарушителя выполнить несанкционированные действия сначала будет выявлено проникновение злоумышленника на участок охраны с помощью МСО с инфракрасными пассивными датчиками тревожной сигнализации, а затем с помощью МСО с сейсмическими датчиками тревожной сигнализации может быть осуществлена идентификация обнаруженного объекта нарушения («одиночный», «группа», «транспортное средство»). Обоюдные срабатывания МСО подтвердят факт совершения несанкционированных действий, а разницу во времени между срабатываниями можно использовать для подготовки ответных мер по нейтрализации несанкционированных действий службами охраны.
Испытания лабораторного макета предлагаемой системы подтвердили возможность ее использование в мобильном варианте применения.
Таким образом, при реализации заявленной системы с использованием перечисленных признаков, возможно создание мобильной системы охраны протяженного линейного объекта на локальных участках местности с использованием воздушных линий электропередач.