Лазерный мобильный комплекс информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей

Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций»

УДК 002.6:614.8

М.В. Муркова, Р.А. Дурнев д.т.н.

лазерный мобильный комплекс информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей

M.V. Murkova, R.A. Durnev (EMERCOM Strategic Investigation Centre) LASER MOBILE INFORMING AND NOTIFYING COMPLEX IN PLACES OF MASS STAYUNG OF PEOPLE

Даны характеристики существующих терминальных комплексов системы информирования и оповещения населения. Установлены условия, в которых их применение неэффективно. Обоснована целесообразность использования светотехнических лазерных технологий в интересах информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей. Приведено описание изобретения «Лазерный мобильный комплекс».

There are given descriptions of existing terminal complexes of population informing and notifying systems, defined conditions in which its use is not effective, proved expediency of using light laser technologies in interest of informing and notifying population in places of mass staying of people. There is given description of «Laser mobile complex» patent.

М.В. Муркова

По данным «Государственного доклада о защите населения и территорий РФ от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» в настоящее время более половины технических средств информирования и оповещения находится в неработоспособном состоянии, морально и физически устарело [1]. С учетом отсутствия концепции и программы модернизации и развития существующей системы информирования и оповещения населения особенно остро стоит вопрос об использовании современных информационно-телекоммуникационных технологий в интересах информирования и оповещения населения. Об этом свидетельствует и то внимание, которое уделяет руководство страны и МЧС России созданию Общероссийской комплексной системы информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей (ОКСИОН), основу которой составляют указанные технологии.

Структурно эта система состоит из федерального (ФИЦ), межрегиональных (МРИЦ), региональных (РИЦ) и муниципальных информационных центров (МИЦ), а также стационарных терминальных комплексов (СТК) и мобильных терминальных комплексов (МТК) (рис. 1).

СТК включают технические средства сбора и отображения информации, радиационного и химического контроля, звукового вещания [2]. К техническим средствам сбора информации относятся обзорные видеокамеры, позволяющие фиксировать и передавать информацию об обстановке в местах расположения терминальных комплексов, на наиболее потенциально опасных направлениях в местах массового пребывания людей, а также вызывные голосовые панели для связи с операторами информационных центров. Средства радиационного и химического контроля включают автоматизированные комплексы, в составе которых имеются датчики, блоки детектирования, коммутирующие устройства, блоки сбора и хранения данных по радиационной и химической обстановке в местах массового пребывания людей. Комплекс средств звукового вещания включает устройства усиления звука, динамики и другое оборудование, необходимое для звукового оповещения населения. Технические средства отображения информации включают уличные светодиодные панели, плазменные экраны внутри зданий, экраны «бегущая строка» и т.п.

МТК включают транспортные средства (наземные и плавсредства), на которых размещаются светодиодные экраны с оборудованием, необходимым для отображения видео- и аудиоинформации, видеонаблюдения, обеспечения связи, создания информационного контента, а также мониторинга радиационной, химической и биологической обстановки, автономного энергоснабжения, защиты от поражающих факторов источников ЧС и другим оборудованием [3]. Использование данных комплексов позволит обеспечить задействование населения

о

VO «

CP

го «

CP

и

CU т s

I

X £

I

0

1

т

«

I

Подсистемы

Массового информирования

Наблюдения и сбора информации

Звукового сопровождения

Радиационного и химического мониторинга

Информационные центры

МРИЦ

МИ^    с^гриц

Средства коллективного информирования

Другие Средства индивидуального ин&оомиюования

Сотовая связь И нтернет-ресурсы

Рис. 1. Структурная схема ОКСИОН

0

ю

а р

го

а р

е и к

с е

т

и н

х

хет

1

о н

т

у

а

I

на территории, недоступной стационарными терминальными комплексами, охватить места нерегулярного массового пребывания населения, районы (зоны) опасных и чрезвычайных ситуаций, маршруты эвакуации, пункты временного размещения населения и т.п.

С применением технических средств отображения и звукового вещания терминальных комплексов до населения доводится информация в виде текстовых аудио и видео сообщений, видеооткрыток и видеозаставок, видеороликов (съемочных, мультипликационных, компьютерных), короткометражных видеофильмов, новостных сюжетов и т.п.

Высококачественный видеоряд, динамичные анимационные фрагменты, профессиональное дикторское сопровождение, мультимедийное представление информации — все это комплексно воздействует на органы чувств человека, вызывает интерес, влияет на его эмоционально-чувственную сферу, развивает устойчивые эмоциональные отношения к окружающему миру, подсознательно воздействует на мотивацию поступков [4].

Однако, несмотря на мощное информационное влияние, оказываемое с применением СТК и МТК на людей, существуют условия, в которых информирование и оповещение с их помощью будет малоэффективно, а в некоторых случаях и затруднительно.

Так, в неблагоприятных погодных и иных условиях атмосферы (снег, дождь, туман, задымление и т.п.), при расположении экрана против солнца максимальное расстояние эффективного визуального контакта значительно сокращается (с 30—200 м до 5—20 м) [5, 6, 7]. Это приводит к резкому уменьшению аудитории потребителей информации.

Кроме того, это расстояние может оказаться существенно ниже минимально-допустимой дистанции наблюдения (с

учетом разрешения экрана, размера шага пикселя), при которой изображение на экране воспринимается комфортно, без различения пиксельной структуры. Негативным последствием этого является уменьшение эффективности восприятия и усвоения доводимой информации.

В связи с незначительной высотой расположения экранов значимой помехой в обзоре видеоинформации также являются здания и сооружения, растительность и складки местности. В результате сокращается аудитория потребителей информации, уменьшается время обзора информационного ряда.

В этих условиях для информирования и оповещения населения целесообразно применение светотехнических лазерных технологий, позволяющих на больших расстояниях воспроизводить анимиро-ванные надписи, графические образы, движущиеся объекты, телевизионное изображение без каких-либо ограничений по цветовому диапазону.

На современном этапе светотехнические лазерные технологии применяются в создании грандиозных шоу, как в помещениях, так и на открытых пространствах. Главным техническим элементом такого шоу является лазерная система (установка), как

Рис. 2. Принципиальная схема устройства лазера

правило, газового, твердотельного или полупроводникового типа. Основными ее элементами являются: активная среда, система накачки и оптический резонатор (рис. 2). Принцип работы таких установок заключается в следующем.

В обычном (невозбужденном) состоянии электроны атома вещества движутся вокруг ядра по определенным энергетическим орбитам (занимают более низкие энергетические уровни).

В результате взаимодействия атомов с внешним источником энергии, один или несколько его электронов перескакивают на отдаленные от ядра орбиты (более высокие энергетические уровни), и атом переходит в возбужденное состояние. Системы атомов, где происходит накопление электронов преимущественно на более высоких энергетических уровнях (большинство атомов находится в возбужденном состоянии), и которые могут находиться там достаточно долгое время, используются в качестве активной среды лазерных систем. Они могут представлять собой: смесь газов или паров — для газовых, кристаллы и стекла — для твердотельных, полупроводниковые кристаллы — для полупроводниковых лазеров. Роль внешнего источника энергии, приводящего атомы активной среды в возбужденное состояние, выполняет система накачки [8]. Получившие избыточное количество энергии атомы, не могут долго оставаться в таком состоянии, они стараются «отдать» ее. Происходит процесс возврата электронов на прежние энергетические уровни, при этом выделяется энергия в виде квантов света (фотонов). Эти кванты отражаются от параллельных зеркал оптического резонатора, размещенных по обе стороны от активной среды, и пересекая ее много раз, сталкиваются с электронами, находящимися на верхних энергетических уровнях, «сбрасывая» их на более низкие, образуя при этом очередные фотоны той же частоты и фазы, что и исходные. Таким образом, по веществу идет лавина неотличимых друг от друга квантов света, образующих вынужденное, когерентное излучение. Это обуславливает строгую направленность луча (световой поток распространяется узким пучком). К тому же лазерный луч, имея определенную длину волны, обладает свойством монохроматичности (одноцветности). Благодаря этим особенностям излучения, лазеры нашли широкое применение в различных областях, в том числе при проецировании изображений [9, 10].

Важным достоинством применения лазеров в сфере проецирования является возможность их работы в условиях открытых пространств с высокой четкостью и яркостью. Это делает изображение визуально доступным и понятным даже на больших расстояниях, вплоть до нескольких километров. Экраном для отображения информации могут служить различные плоские поверхности, как естественного происхождения: склоны местности, лесные массивы, плотная низкая облачность, скалы, водопады, стены зданий и т.п., так и искусственные, специально развернутые и установленные экраны, сетки (в т.ч. поднимаемые на аэростатах, воздушных шарах).

Преимущество использования лазерных установок заключается и в большом масштабе проекционного изображения. Это позволяет одновременно довести информацию до значительного количества людей в местах регулярного и нерегулярного массового пребывания (на вокзалах, городских площадях и др. [11], крупных выставках, авиашоу, спортивных соревнованиях и музыкальных фестивалях под открытым небом, местах проведения многолюдных митингов и шествий и т.п.).

Технические характеристики данных установок привлекательны с точки зрения длительного срока эксплуатации (средний ресурс — 10 000 ч), среднего расхода мощности (от 1,5 до 10 кВт). Энергопитание лазерной установки можно обеспечить через обычную электросеть 220 В, или от генератора переменного тока [12, 13].

Следует отметить и простоту эксплуатации, а также компактность этих установок (объем около 0,5—1 м3), незначительный вес (от 30 до 60 кг). Поэтому они оперативно могут быть доставлены в нужный район с использованием практически любых наземных, авиационных и плавательных транспортных средств.

Стоимость лазерной установки зависит от ее мощности, принципа действия, проекционных возможностей, но в среднем значительно меньше аналогичного показателя светодиодных экранов. Так, если стоимость этих установок колеблется от 1,0 до 1,7 млн. руб. [12, 13], то для светодиодных экранов данный диапазон ограничен значениями от 1,8 млн. руб. (для наименьшего экрана площадью 12 м2) до 97,2 млн. руб. (для экрана площадью 492 м2) [14].

Ограничением в применении лазерной установки могут служить крайне обильные осадки. В этих условиях качество лазерной проекции уменьшается. Существуют ограничения и по температурным показателям условий работы лазерных систем: рабочий диапазон составляет от — 5° С до 40° С. Однако при расположении светотехнической лазерной установки в обогреваемом помещении (здания и сооружения, кунга транспортного средства) можно обеспечить ее функционирование практически в любых температурных условиях территории страны.

Таким образом, представляется возможным использование СЛУ для информирования и оповещения населения в целях обеспечения его безопасности.

В настоящий момент разрабатывается лазерный мобильный комплекс информирования и оповещения населения. В ФГУ «Федеральный институт промышленной собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам» подана заявка № 2008107855/12(008494) от 03.03.2008 г. о выдаче патента на изобретение «Лазерный мобильный комплекс», авторами которого являются Л.Г. Одинцов, Р.А. Дурнев, М.В. Муркова. Этап формальной экспертизы пройден с положительным результатом, в данный момент производится экспертиза по существу. Предлагаемое изобретение относится к области

о

VO га ср

го «

ср

и

CU т X I

X £

I

0

1 т

I

Рис. 3. Лазерный мобильный комплекс информирования и оповещения населения

0 ю га ср

го га ср

Си

X ^

и си т X

1 X

£ I

0

1

т

^

га I

информирования и оповещения населения в интересах обеспечения его безопасности в местах массового пребывания людей.

Целью создания лазерного мобильного комплекса является повышение охвата населения мероприятиями информирования и оповещения, сокращение времени их проведения и улучшение процесса восприятия доводимой информации. Эта цель достигается за счет того, что светотехническая лазерная установка для проецирования буквенно-цифровых, статических и динамических изображений, смонтирована в кузове-фургоне транспортного средства, располагаясь на выдвижной штанге с поворотно-круговой платформой и снабжена механизмом изменения угла наклона установки к горизонту в пределах 0°—45°, также связана через серверную станцию со средствами видеонаблюдения и передачи данных по контролю радиационной и химической обстановки.

Лазерный мобильный комплекс (рис. 3) включает: транспортное средство на базе автомобильного шасси (1), кузов-фургон (2), светотехническую лазерную установку (3), выдвижную штангу (4) для подъема лазерного проектора с поворотной платформой и механизмом изменения угла наклона в плоскости (5), дизель-генераторную установку (6), серверную станцию (7), звукоусиливающие средства (8), средства видеонаблюдения (9), контроля радиационной и химической обстановки (10), связи и передачи данных (11), систему кондиционирования (12).

Расположение светотехнической лазерной установки на поворотно-круговой платформе выдвижной штанги позволяет быстро осуществлять перевод из транспортного положения в состояние готовности к применению, посредством ее выдвижения на уровень крыши фургона.

Платформа способна вращаться вокруг своей оси на 360° и содержит механизм изменения угла наклона к горизонту, который состоит из двух шарнирных устройства и фиксатора выбранного положения. Возможный угол наклона светотехнической лазерной установки находится в пределах 0°—45°, такой диапазон значений позволяет проецировать информацию, как горизонтально на плоских поверхностях искусственного и естественного происхождения, так и на облаках. Указанная конструкция позволяет установить необходимое направление и заданный угол проецирования информации.

Звукоусиливающие средства, средства видеонаблюдения, контроля радиационной и химической обстановки, связи и передачи данных, работающие от дизель-генераторной установки и внешних сетей электроснабжения обеспечивают звуковое сопровождение проецирования изображений, видеоконтроль и контроль радиационной и химической обстановки в местах информирования и оповещения населения, передачу информации о контроле обстановки в центры управления.

Достоинством применения светотехнической лазерной установки являются: яркий, четкий и большой масштаб проекции; возможность передачи информации на расстояния до 2—3 км и использования в качестве экранов плоских поверхностей искусственного и естественного происхождений. Это позволяет одновременно довести качественную информацию до значительного количества людей в местах регулярного и нерегулярного массового пребывания.

Особенности применения комплекса состоят в следующем. Транспортное средство выдвигается в район возможного информирования и оповещения населения. По прибытии транспортного средства

ограждается место его стоянки, производится запуск дизель-генераторной установки, приводится в готовность к применению светотехническая лазерная установка, звукоусиливающие средства, средства видеонаблюдения, контроля радиационной и химической обстановки, связи и передачи данных, системы кондиционирования. При необходимости оборудование подключается к внешним сетям электроснабжения.

После подъема лазерной установки на уровень крыши фургона и фиксации ее в определенном рабочем положении информация отображается путем лазерной проекции на плоских поверхностях искусственного (экраны, стены зданий и сооружений, задымление) и естественного происхождения (склоны местности, лесные массивы, плотная низкая облачность и т.п.). С помощью лазерной проекции передается информация о местах расположения служб жизнеобеспечения, эвакопунктов, медпунктов, пра-

вилах поведения в зоне чрезвычайной ситуации. Процесс трансляции визуальной информации сопровождается звуком.

Информация, поступающая на сервер от средств видеонаблюдения, контроля радиационной и химической обстановки, автоматически обрабатывается и передается с помощью средств связи в центры управления, а так же одновременно может транслироваться с помощью лазерной установки.

После окончания информирования и оповещения населения останавливается дизель-генераторная установка, лазерный мобильный комплекс приводится в транспортное положение и перемещается в другой район информирования и оповещения населения или на место постоянной дислокации.

Лазерный мобильный комплекс планируется применять в составе Общероссийской комплексной системы информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей.

Литература

1. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2005 году. — М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2006.

2. Системотехнический проект ОКСИОН. Версия 1.1. — М.: ДГЗ МЧС России, ОАО «НТП Интеллект-телеком», 2005. — 98 с.

3. Мобильный сегмент. Концепция создания и использования. Версия 1.1. — М.: ДГЗ МЧС России, ОАО «НТП Интеллект-телеком», 2005. — 59 с.

4. Воробьев Ю.Л., Дурнев Р.А., Пучков В.А. Основы формирования культуры безопасности жизнедеятельности населения. — М.: Деловой экспресс, 2006. — 316 с.

5. Выбор светодиодного экрана. Материалы Интернет-ресурсов. http://www.powerlight.ru.

6. Технические требования к информационным центрам, сегментам и терминальным комплексам Общероссийской комплексной системе информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей. - М.: ДГЗ МЧС России, 2006. - 23 с.

7. Кутлалиев А., Попов А. Эффективность рекламы. — М.: «Экспо», 2005. — 411 с.

8. Все о лазерах. Применение лазеров. Материалы Интернет-ресурсов. http://www.laserinfo.ru

9. Сэм М.Ф. // Журнал «Соросовский образовательный журнал», Ростов-на-Дону. 1996. Вып. № 6.

10. Устройство лазера. Википедия. Материалы Интернет-энциклопедии. http://www.wikipedia.ru

11. Совместный приказ МЧС России, МВД России и ФСБ России от 31.05.2005 г. № 428/432/321 «О порядке размещения современных технических средств массовой информации в местах массового пребывания людей в целях подготовки населения в области гражданской обороны, защиты от чрезвычайных ситуаций, обеспечения пожарной безопасности и охраны общественного порядка, а также своевременного оповещения и оперативного информирования граждан о чрезвычайных ситуациях и угрозе террористических акций».

12. С лазером в страну лазеров. Быть или не быть лазерным сетям. Материалы Интернет-ресурсов. Компьютерная газета http://www.nestor.minsk.by/kg.

13. Лазерные технологии. Материалы Интернет- ресурсов. http:// www.koriolan.com.ua/content.php?id=5

14. Заключительный отчет о НИР «Исследование и научно-методическое обоснование приоритетных направлений развития и совершенствования современных систем информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей». Требования по размещению терминальных комплексов ОКСИОН. — М.: ДГЗ МЧС России, ЦСИ ГЗ, 2006. — 32 с.

15. Научно-технический отчет о НИР «Безопасность 4.6». — М.: ВНИИ ГОЧС, 1993. ^

16. Мальцев П.М., Емельянова Н.А. Основы научных исследований . Киев: Вища школа, 1982. — 192 с. |

17. Ю.И. Соколов Оповещение населения при чрезвычайных ситуациях / Под ред. В.А. Владимиро- щ ва. — М.: КРУК, 2001. — 192 с. "

о

VO «

ср

го

I

х £

I

0

1 т

I