Автономный пост технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам охраны и может использоваться в составе комплексов технических средств охраны протяженных рубежей, в том числе государственной границы, и территориально распределенных объектов для автоматизированного контроля обстановки на открытых сухопутных и водных (морских, речных, озерных) участках с помощью современных технических средств охраны, автоматизации и связи.
Наиболее близким к данному решению по технической сущности является автономный пункт технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории - патент РФ на полезную модель №128753, G08B 13/00, опубл. 27.05.2013, принятый за прототип. Устройство содержит: мачту; мультиспектральную систему видеонаблюдения в составе видеокамеры дальнего обзора и тепловизора, размещенных на поворотной платформе; систему приема и передачи данных по радиоканалу; систему собственной безопасности и систему автономного энергоснабжения на основе энергии ветра и солнца; система автономного энергоснабжения выполнена в виде гибридной солнечно-ветровой энергетической установки, состоящей из солнечного модуля, ветрогенератора с вертикальной осью вращения и бокса с аккумуляторными батареями, при этом солнечный модуль состоит из солнечных батарей и устройства самоочистки панелей солнечных батарей от загрязнения, причем устройство самоочистки представляет собой воздуховод, по которому за счет разности давлений изнутри турбины ветрогенератора отводится воздушный поток, которым обдувается поверхность панелей солнечных батарей, что препятствует оседанию пыли, снега и прочего на поверхность панелей и защищает их от загрязнения.
Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются следующие: автономный пост технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории содержит мультиспектральную систему видеонаблюдения в составе видеокамеры дальнего обзора и тепловизора, размещенных на поворотной платформе; систему приема и передачи данных по радиоканалу; систему автономного энергоснабжения в составе солнечных батарей, ветрогенератора с вертикальной осью вращения и аккумуляторных батарей.
Известное устройство-прототип имеет недостаточную энергоэффективность - аккумуляторы находятся в нерегулируемых внешних температурных условиях, ветрогенератор расположен низко, при низких ветрах солнечные батареи подвержены покрытию снегом и пылью. Недостатком является продолжительность сборки поста, необходимость установки заграждения, как элемента системы собственной безопасности, а также мачты с растяжками для размещения мультиспектральной системы видеонаблюдения и системы приема и передачи данных по радиоканалу. Также в устройстве отсутствует система радиолокационного обнаружения цели, что усложняет обнаружение нарушителей, особенно в сложных метеоусловиях.
Техническими задачами, на решение которых направлено предлагаемое решение, является повышение автономности (энергоэффективности и энергонезависимости) и мобильности автономного поста технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемых территориях, а также повышения обнаружительных возможностей поста.
Указанная цель достигается тем, что автономный пост технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории, содержащий мультиспектральную систему видеонаблюдения в составе видеокамеры дальнего обзора и тепловизора, размещенных на поворотной платформе, систему приема и передачи данных по радиоканалу, систему автономного энергоснабжения в составе солнечных батарей, ветрогенератора с вертикальной осью вращения и аккумуляторных батарей, отличающийся от прототипа тем, что пост выполнен в виде единой конструкции, включающей полое основание, имеющее помещение, в котором размещены аккумуляторные батареи и зарядное устройство, на боковой наружной поверхности основания размещены солнечные батареи, а также закрепленный на его верхней поверхности ветрогенератор с вертикальной осью вращения, наверху которого находится площадка с размещенными на ней поворотной платформой с мультиспектральной системой видеонаблюдения, системой приема и передачи данных по радиоканалу.
Дополнительно, с целью максимизации вырабатываемой энергии автономный пост снабжен соединенными с основанием дополнительными боковыми фотоэлектрическими модулями. Также, для обеспечения максимально эффективного режима работы аккумуляторов, полое основание выполнено из двух частей - наземной и подземной - кессона, в котором (в помещении которого) расположены аккумуляторные батареи и зарядное устройство; для повышения эффективности обнаружения нарушителей, в том числе в сложных метеоусловиях, на верхней площадке ветрогенератора может быть размещена радиолокационная станция.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного являются следующие: пост выполнен в виде единой конструкции, включающей полое основание, имеющее помещение, в котором размещены аккумуляторные батареи и зарядное устройство, на боковой наружной поверхности основания размещены солнечные батареи, а также закрепленный на его верхней поверхности ветрогенератор с вертикальной осью вращения, наверху которого находится площадка с размещенными на ней поворотной платформой с мультиспектральной системой видеонаблюдения, и системой приема и передачи данных по радиоканалу. Дополнительно, пост снабжен: - соединенными с основанием дополнительными боковыми фотоэлектрическими модулями; - полое основание выполнено из двух частей - наземной и подземной, выполненной в виде кессона, в котором расположены аккумуляторные батареи и зарядное устройство; - на верхней площадке ветрогенератора размещена радиолокационная станция.
Благодаря наличию данных отличительных признаков достигаются следующие технические результаты: за счет высокого расположения ветрогенератора относительно земли повышается выработка электроэнергии; поскольку солнечные батареи располагаются на вертикальной наружной поверхности основания, повышается их эффективность работы в сложных метеоусловиях; дополнительные солнечные батареи, размещенные на фотоэлектрических модулях, существенно повышают автономность поста; расположение аккумуляторных батарей под землей в кессоне обеспечивает их максимальный ресурс и энергоэффективность; отсутствует необходимость установки заграждения, как элемента системы собственной безопасности, так как данная система может быть интегрирована в конструкцию поста; пост может быть доставлен к месту монтажа в собранном или крупноблочном виде, в том числе и с использованием вертолета, что существенно уменьшает время и трудоемкость монтажа и пуско-наладки; наличие радиолокационной станции повышает эффективность обнаружения нарушителей, в том числе в сложных метеоусловиях.
Предлагаемое решение может быть использовано в составе комплексов технических средств охраны протяженных рубежей, в том числе государственной границы, и территориально распределенных объектов для автоматизированного контроля обстановки на открытых сухопутных и водных (морских, речных, озерных) участках с помощью современных технических средств охраны, автоматизации и связи.
Изобретение поясняется рисунками фиг. 1-3.
На фиг. 1 изображен общий вид автономного поста технического наблюдения.
На фиг. 2 изображен автономный пост технического наблюдения с подземным герметичным кессоном, в котором расположены аккумуляторные батареи и зарядное устройство.
На фиг. 3 изображен автономный пост технического наблюдения с дополнительными фотоэлектрическими модулями, а также с подземным герметичным кессоном, в котором расположены аккумуляторные батареи и зарядное устройство.
Изображенный на фиг. 1-3 автономный пост технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории, содержит следующие элементы:
- мультиспектральная система оптико-электронного наблюдения 1, состоящая из телевизионной и тепловизионной камер, размещенных на опорно-поворотном устройстве (поворотной платформе);
- радиолокационная станция 2, сопряженная с мультиспектральной системой оптико-электронного наблюдения 1;
- приемо-передающая антенна 3 системы приема и передачи данных по радиоканалу;
- ветрогенератор 4 системы автономного энергоснабжения с вертикальной осью вращения, состоящий из двух спаренных ветротурбин, размещенных на полом основании на высоте около 6 метров;
- гибкие панели солнечных батарей 5 системы автономного энергоснабжения с нанесенным поверх защищающего панели от механических воздействий ламинирующего слоя (полиэтилентерефталатовая пленка) гидрофобным покрытием;
- система автономного энергоснабжения с зарядными устройствами 10 и аккумуляторными батареями 11 (как правило, необслуживаемыми);
- полое основание 7 для крепления ветрогенератора 4, являющееся также помещением для размещения аппаратуры, имеющее в своем составе лестницы 12 (лестница 12 закреплена и на внешней части корпуса ветрогенератора 4), отсек 13 для размещения, например, в случае необходимости дополнительного источника электропитания (например, дизель генератора) или личного состава, люк 14 для подъема по ветрогенератору 4, корзину 15 для крепления аппаратуры и нахождения обслуживающего персонала во время монтажных и пуско-наладочных работ, а также во время регламентных и восстановительных работ, бетонное основание 16, растяжки 17 для повышения общей жесткости конструкции основания 7;
- дверь 8 для входа в помещение основания 7 ветрогенератора 4, оснащенная охранной сигнализацией, входящей в систему собственной безопасности, срабатывающей в случае попытки несанкционированного проникновения и комплексированной с мультиспектральной системой оптико-электронного наблюдения 1 для видеофиксации факта попытки несанкционированного проникновения;
- система молниезащиты 9, входящая в состав системы собственной безопасности.
В изображенном на фиг. 2, 3 автономном посту технического наблюдения аккумуляторные батареи 11 с зарядными устройствами 10 расположены в соединенном с нижней частью основания 7 поста подземном герметичном кессоне 18 с люком 24 и лестницей 25.
Изображенный на фиг. 3 автономный пост технического наблюдения снабжен соединенными с основанием дополнительными боковыми фотоэлектрическими модулями 6, содержащими солнечные батареи 5 и металлический каркас, состоящий из рамы 19 для крепления батарей 5, вертикальных стоек 20 и подкосов 23. Рама снабжена пружинами 21 для подвеса солнечных батарей 5, а сами батареи 5 снабжены двумя перфорированными планками 22 для их подвешивания на пружинах 21 на раме 19 каркаса. Пружинный подвес обеспечивает самоочистку поверхностей солнечных батарей 5 от атмосферных осадков и грязи.
На поверхности солнечных батарей 5 нанесено покрытие, обладающее фотокаталитическим и гидрофобным эффектами, которое вместе с пружинным подвесом обеспечивает самоочистку поверхностей солнечных батарей 5 от атмосферных осадков и грязи.
На основании 7 выполнены специальные крепления для транспортировки поста технического наблюдения на место установки с помощью вертолета.
Устройство работает следующим образом.
Телевизионная и тепловизионная камеры мультиспектральной системы оптико-электронного наблюдения 1, закрепленные на опорно-поворотном устройстве, а также сопряженная с ней радиолокационная станция 2, размещенные на высоте около 12 метров в корзине 15 на ветрогенераторе 4 системы автономного энергоснабжения, обеспечивают круглосуточное обнаружение, распознавание и автоматическое сопровождение различных типов наземных и надводных целей. Передача видео и сигнализационной информации в центр управления, а также сигналов телеметрии из центра управления осуществляется посредством дуплексной системы передачи информации по радиоканалу с антенной 3, размещенной также на корзине 15 на ветрогенераторе 4 системы автономного энергоснабжения. При необходимости мультиспектральная система оптико-электронного наблюдения 1 может быть сопряжена со средствами обнаружения маскируемого и заградительного типов, установленными вдали от автономного поста технического наблюдения на сигнализационном рубеже. При этом при срабатывании средства обнаружения мультиспектральной системой оптико-электронного наблюдения 1 производится захват и сопровождение цели одновременно в двух спектральных диапазонах.
Все системы и блоки соединены между собой соответствующими линиями связи и питания.
Автономность работы поста технического наблюдения обеспечивается за счет применения в системе автономного энергоснабжения всепогодной гибридной солнечно-ветровой энергетической установки, в которой в качестве ветрового модуля выбран ветрогенератор 4 с вертикальной осью вращения, выполняющий также функцию мачтовой конструкции для размещения аппаратуры, а солнечные батареи 5 энергетической установки размещены вертикально и закреплены на поверхности опорного основания 7 ветрогенератора. Солнечные батареи 5 покрыты специальным гидрофобным составом, минимизирующим залипание снега и ускоряющим процесс самоочистки панелей от атмосферных осадков (снег, дождь) и грязи. Применяемый в составе системы автономного энергоснабжения ветрогенератор 4 с вертикальной осью вращения характеризуется меньшей стартовой скоростью ветра (2 м/с) и не имеет ограничения по верхнему значению скорости ветра. Кроме того, такой ветрогенератор может работать при температуре воздуха от -60°С, его функционирование не зависит от направления ветра, не требуется наведения на ветер. Ветрогенератор обладает антиобледенительной способностью и имеет более высокий ресурс. Как следствие, годовая выработка электроэнергии ветрогенератора с вертикальной осью вращения, состоящего из двух спаренных ветротурбин, в 1,5-2 раза выше, чем у пропеллерного ветрогенератора аналогичной мощности в районе с высоким ветровым потенциалом.
В зависимости от географического места установки поста аккумуляторные батареи 11 и зарядное устройство 10 могут быть размещены в основании 7 или в специальном герметичном кессоне 18 (фиг. 2, 3) и установлены в грунте под бетонным основанием 16 ниже глубины промерзания (при расположении в средней полосе). Для доступа в кессон из полости основания 7 предусмотрен специальный люк 24 и лестница 25.
Для районов с низким солнечным потенциалом в случае недостатка электроэнергии, вырабатываемой базовой комплектацией (фиг. 1) гибридной солнечно-ветровой энергетической установкой с целью максимизации вырабатываемой энергии в изделии предусмотрена возможность подключения дополнительных боковых фотоэлектрических модулей 6 (фиг. 3).
Преимуществом данного устройства является отсутствие в составе мачтовой конструкции с необходимыми для ее нормального функционирования растяжками и заграждения, как элемента системы собственной безопасности, предназначенного, в том числе, и для защиты мачтовой конструкции и всей аппаратуры поста от умышленного воздействия со стороны человека с целью выведения из строя. Конструкция, изображенная на фиг. 1, поставляется к месту установки, как правило, в собранном виде. Кессон 18 (фиг. 2-3) и дополнительные фотоэлектрические модули 6 (фиг. 3), поставляются к месту установки, как правило, отдельно и собираются с основной частью в процессе монтажа. Все это приводит к уменьшению объема подготовительных, монтажных и пуско-наладочных работ на объекте при развертывании поста технического наблюдения, а также к снижению общей стоимости изделия.
К преимуществам данного устройства также относится то, что зарядное устройство и аккумуляторные батареи находятся в помещении опорного основания ветрогенератора (в подземной части предпочтительней) в лучших климатических условиях.
Преимуществом данного устройства также является создание более комфортных условий для работы обслуживающего персонала во время монтажных и пуско-наладочных работ, а также во время регламентных и восстановительных работ за счет выполнения части работ в помещении основании ветрогенератора, защищающего персонал от атмосферных воздействий.
Указанное устройство позволяет достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом:
- увеличение времени работы в необслуживаемом автономном режиме (повышение автономности) и повышение надежности функционирования в том числе в сложных метеоусловиях;
- минимизация количества используемого оборудования в составе устройства (отсутствует мачтовая конструкция с растяжками и заграждение);
- улучшение эксплуатационных характеристик и повышение устойчивости к умышленному воздействию со стороны человека с целью выведения из строя.