КЛАСТЕРНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ПЕРИМЕТРОВ И ТЕРРИТОРИЙ ОБЪЕКТОВ
CLUSTER SYSTEM FOR MONITORING PERIMETERS AND SUPERFICIES OF OBJECTS

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам мониторинга, предназначенным для обнаружения нарушителей, проникающих на охраняемую территорию и вызывающих срабатывания датчиков тревожной сигнализации по факту обнаружения ими моментов пересечения нарушителем рубежа охраны.
Мониторинг протяженных периметров и обширных территорий изначально связан с наличием центрального пульта управления, разветвленной системой передачи информации (информационного канала) и значительного количества датчиков тревожной сигнализации. Такой мониторинг является общеизвестным и реализуется в виде варианта двухуровневой системы, в которой каждый датчик тревожной сигнализации посредством информационного канала связан непосредственно с центральным пультом управления. Наличие в такой системе большого количества датчиков тревожной сигнализации и, соответственно, большого объема передаваемой информации определяет повышенные требования к пропускной способности информационного канала и, в конечном итоге, приводит к повышению мощности, потребляемой системой.
Отличительной особенностью заявленной системы является введение кластерного метода мониторинга периметров и территорий объектов, то есть варианта перехода от двухуровневой системы к трехуровневой. В такой системе группа технических средств мониторинга, принадлежащих одному кластеру, подключаются не к центральному пульту управления, а замыкаются на промежуточный блок принятия решений, который в свою очередь подключается к центральному пульту управления. Условное разбиение периметров и территорий объектов на кластеры позволяет осуществить возможность отключения технических средств мониторинга и обеспечить нахождения их в «спящем» состоянии (режиме sleep), что позволяет в свою очередь резко снизить энергопотребление системы внутри кластера. Для обеспечения возможности отключения технических средств мониторинга (введения их в «спящее» состояние) и обратного их включения в рабочий (активный) режим в предлагаемой системе используются сторожевые пункты охраны. Предполагается, что при отсутствии попыток проникновения нарушителя на охраняемую территорию, технические средства мониторинга каждого кластера находятся в «спящем» состоянии. При попытках проникновения нарушителя на охраняемую территорию технические средства мониторинга переводятся в рабочий (активный) режим. В качестве канала связи для обмена информацией между техническими средствами мониторинга и блоками принятия решений, а также между блоками принятия решений и центральным пультом управления предлагается использовать радиоканалы связи, работающие в разных частотных диапазонах.
Общеизвестны охранные системы, реализованные в виде двухуровневых систем. Например, известна «Система обнаружения попыток проникновения на охраняемую территорию», описанная в патенте RU №2394277, МПК G08B 13/00, опубл. 2010 г. и содержащая выносные приемники сейсмических сигналов, соединенные с центральной аппаратурой поста наблюдения протяженным кабелем. В направлении вероятного проникновения нарушителя установлены дополнительные сейсмообнаружители, обеспечивающие ретрансляции сейсмоакустических волн в направлении выносных приемников сейсмических сигналов.
Сходными существенными признаками заявленной и вышеупомянутой системы являются центральная аппаратура поста наблюдения и выносные приемники сейсмических сигналов.
Недостатком системы является отсутствие возможности мониторинга протяженных периметров и территорий объектов. Другой недостаток - наличие дорогостоящих протяженных кабельных линий связи.
Известны «Устройство и способ обнаружения и слежения за перемещением человека в зоне охраны», описанные в патенте RU №2291493, МПК G08B 13/16, опубл. 2007 г. Устройство содержит геофоны, располагаемые по периметру зоны охраны и внутри зоны охраны группами из двух, трех и более геофонов, блок предварительных усилителей и аппаратуру поста наблюдения. Геофоны соединены с блоком предварительных усилителей с помощью симметричных низкочастотных экранированных кабелей связи. Блок предварительных усилителей соединен с аппаратурой поста наблюдения с помощью многопарных симметричных низкочастотных экранированных кабелей связи, с применением специального экрана, выполненного по оригинальной технологии.
Сходными существенными признаками заявленной системы и вышеуказанного устройства являются: геофоны (сейсмические датчики), располагаемые по периметру зоны охраны и внутри зоны охраны группами из двух, трех и более геофонов, а также аппаратура поста наблюдения.
Недостатком устройства является отсутствие возможности мониторинга протяженных периметров и территорий объектов путем визуальной идентификации человека-нарушителя для отличия его от животных, птиц и других помеховых факторов. Другой недостаток - наличие дорогостоящих протяженных кабельных линий связи.
Известна «Система охраны периметра (Perimeter security system)», описанная в патенте US №8232878, МПК G08B 13/00, опубл. 2012 г. Система содержит множество радиоузлов, размещенных в сети вокруг контролируемой территории. Каждый радиоузел содержит передатчик и приемник радиосигналов, предназначенных для проведения мониторинга с целью обнаружения физического вторжения нарушителя на контролируемую территорию. Радиоузлы определяют изменения уровней радиосигналов от воздействия нарушителя и передают эти данные в базовую станцию, которая принимает решение о вторжении нарушителя на охраняемую территорию.
Сходным существенным признаком является возможность проведение мониторинга контролируемой территории путем передачи в базовую станцию данных об изменении уровней радиосигналов от множества радиоузлов, размещенных вокруг контролируемой территории.
Недостатком системы является отсутствие возможности визуальной идентификации человека-нарушителя для отличия его от животных, птиц и других помеховых факторов. Другим недостатком является повышенное энергопотребление системы вследствие непрерывного электропитания ее составных частей (отсутствия режима sleep).
Известна «Система охраны периметра «Радиорубеж», описанная в патенте на полезную модель RU №129283, МПК G08B 25/00, опубл. 2013 г. Система содержит блок средств обнаружения и блок сбора и отображения информации. Блок средств обнаружения содержит датчики движения, работающие на различных физических принципах: пассивные инфракрасные датчики (ИК), активные радиолучевые двухпозиционные датчики и активные вибрационные трибоэлектрические датчики. Связь между всеми датчиками движения и блоком сбора и отображения информации осуществляется с помощью радиоканала связи 433 МГц. Система обеспечивает расширение зоны охраны и мониторинга объектов, с которыми нет проводных линий связи. При обнаружении нарушителя датчики формируют тревожное извещение и передают его через соседние датчики, работающие в этом случае в качестве ретрансляторов, в блок сбора и отображения информации.
Сходными существенными признаками являются: датчики, работающие на различных физических принципах, блок сбора и отображения информации, связь между всеми датчиками и блоком сбора и отображения информации с помощью радиоканала (отсутствие проводных линий связи).
Недостатком системы является отсутствие возможности мониторинга протяженных периметров и территорий объектов путем визуальной идентификации человека-нарушителя для отличия его от животных, птиц и других помеховых факторов. Другим недостатком является повышенное энергопотребление системы вследствие непрерывного электропитания ее составных частей (отсутствия режима sleep).
Все упомянутые недостатки частично устраняются в другой, наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению, известной периметровой системе обнаружения вторжения «Perimeter system for detecting intruders)), описанной в патенте US №6664894, МПК G08B 13/00, опубл. 2003 г.
Один из вариантов системы содержит: центральный пульт управления (PC), группу пунктов охраны или блоков электронных (С), подключенных к центральному пульту управления с помощью радиоканала связи, к каждому пункту охраны подключена группа датчиков (Figure 3). Датчики в каждой из групп могут быть сейсмическими, акустическими или комбинированными. В каждой группе датчики последовательно расположены на участке местности и объединены с помощью проводной линии связи, образуя, таким образом, рубеж охраны.
Данная система обеспечивает формирование сигнала тревоги при преодолении человеком-нарушителем любого рубежа охраны с размещенной на нем группой датчиков. Сигнал тревоги формируется в пункте охраны (С) с номером (адресом) участка местности и передается на центральный пульт управления (PC) с помощью радиоканала связи.
Общими существенными признаками с заявляемым решением являются: центральный пульт управления и множество пунктов охраны, подключенных к центральному пульту управления с помощью радиоканала связи, к каждому пункту охраны подключена группа датчиков.
Недостатком устройства является отсутствие возможности мониторинга протяженных периметров и территорий объектов с указанием направления движения нарушителя и определением мест совершения им противоправных актов. Отсутствует возможность визуальной идентификации человека-нарушителя для отличия его от животных, птиц и других помеховых факторов. Другим недостатком является повышенное энергопотребление системы вследствие непрерывного электропитания ее составных частей (отсутствия режима sleep).
Целью настоящего изобретения является обеспечение мониторинга протяженных периметров и территорий объектов, а также снижение энергопотребления системы. Мониторинг протяженных периметров и территорий объектов обеспечивает повышение точности выявления тревожных ситуаций и противоправных актов с визуальной идентификацией и указанием направления движения нарушителя и определения мест их совершения.
Для достижения этой цели в известное техническое решение введены новые существенные признаки, функциональные элементы и связи, которые позволяют обеспечить мониторинг протяженных периметров и территорий объектов и снизить энергопотребление системы.
Эта цель достигнута в предложенной кластерной системе мониторинга периметров и территорий объектов, которая содержит центральный пульт управления с персональным компьютером и группу сторожевых пунктов охраны, выполненных с возможностью передачи и приема информации по первому радиоканалу связи, к каждому сторожевому пункту охраны с помощью проводной линии связи подключена группа датчиков, периметры или территории объектов условно разбиты на кластеры, в каждом кластере содержится не менее одного сторожевого пункта с подключенной группой датчиков, в каждый кластер дополнительно введены блок принятия решений, выполненный с возможностью передачи и приема информации по первому и второму радиоканалам связи, и группа технических средств мониторинга, выполненных с возможностью нахождения в «спящем» состоянии (режиме sleep) и в рабочем (активном) режиме, а также с возможностью передачи и приема информации по первому радиоканалу связи, группа технических средств мониторинга подключена с помощью первого радиоканала связи к каждому из сторожевых пунктов охраны, блок принятия решений каждого кластера дополнительно подключен с помощью второго радиоканала связи к центральному пульту управления с персональным компьютером. Датчики, подключенные к сторожевым пунктам охраны, могут быть выполнены с возможностями функционирования в виде: сейсмических и/или акустических датчиков тревожной сигнализации, однопозиционных или двухпозиционных радиоволновых датчиков тревожной сигнализации, пассивных инфракрасных (РЖ) или двухпозиционных активных ИК-датчиков тревожной сигнализации, магнитометрических датчиков тревожной сигнализации и вибрационных датчиков тревожной сигнализации, установленных на физическом заграждении. Технические средства мониторинга могут быть выполнены с возможностями функционирования в виде: сейсмических и/или акустических датчиков тревожной сигнализации, однопозиционных или двухпозиционных радиоволновых датчиков тревожной сигнализации, пассивных инфракрасных (РЕК) или двухпозиционных активных ИК-датчиков тревожной сигнализации, магнитометрических датчиков тревожной сигнализации, вибрационных датчиков тревожной сигнализации, установленных на физическом заграждении, а также пунктов видеоконтроля малокадровой мобильной системы видеонаблюдения.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-2, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 приведена структурная схема кластерной системы мониторинга протяженного периметра, где введены обозначения: группа кластеров - 1, центральный пульт управления - 2 с персональным компьютером (персональный компьютер не показан). В каждом кластере введены обозначения: группа сторожевых пунктов охраны - 3 с датчиками - 4, группа технических средств мониторинга - 5, блок принятия решений - 6, первый радиоканал связи - 7, второй радиоканал связи - 8, человек-нарушитель - 9. На фиг. 1 штриховыми линиями обозначены внешняя и внутренняя границы рубежа охраны, а также зона непрерывного мониторинга. Человек-нарушитель 9 условно пересекает рубеж охраны в направлении, обозначенном стрелкой.
На фиг. 2 приведен вариант плана оборудования кластерной системой мониторинга территории охраняемого объекта. На фиг. 2 изображена территория охраняемого объекта, условно разбитая на два кластера (кластер 1 и кластер 2), а также показаны места наиболее вероятного проникновения на охраняемую территорию человека-нарушителя (две дороги и овраг). Штриховыми линиями отмечена зона непрерывного мониторинга на территории охраняемого объекта. Человек-нарушитель 9 условно проникает на охраняемую территорию в направлении, обозначенном стрелкой.
Предложенная система (фиг. 1) работает следующим образом. При организации мониторинга протяженного периметра (например, протяженностью 20 км) весь периметр условно разбивается на множество кластеров, отмеченных на фиг. 1 цифрой 1. Каждый кластер 1 формирует номер (адрес) «своей» зоны или участка территории. Множество кластеров 1 подключаются к центральному пульту управления 2 посредством второго радиоканала связи 8. На фиг. 1 в качестве примера показано содержание одного из кластеров (кластера 1), выполненного с возможностью мониторинга одного из участков протяженного рубежа охраны (или периметра объекта). В этом кластере вдоль внешней и внутренней границ рубежа охраны расположены два сторожевых пункта 3 с подключенными к ним группами датчиков 4, выполненными с возможностью функционирования в виде сейсмических датчиков тревожной сигнализации. Датчики 4 имеют круговые зоны обнаружения с радиусом r, отмеченные на фиг. 1 в виде окружностей. Радиус каждой зоны обнаружения датчика 4 обычно составляет 5-50 м. Сторожевые пункты 3 выполнены с возможностью приема-передачи информации по первому радиоканалу связи 7. Они все время находятся в рабочем (активном) режиме и служат для обнаружения человека-нарушителя 9, входящего в зону обнаружения рубежа охраны через внешнюю границу и/или выходящего из зоны обнаружения рубежа охраны через внутреннюю границу. В зоне мониторинга кластера 1 расположены также пять технических средств мониторинга 5, выполненных с возможностью функционирования в виде сейсмических датчиков тревожной сигнализации и приема-передачи информации по первому радиоканалу связи 7. Технические средства мониторинга 5 также имеют круговые зоны обнаружения с радиусом R, отмеченные на фиг. 1 в виде окружностей. Радиус каждой зоны обнаружения обычно составляет 40-300 м. На фиг. 1 также изображена пунктиром траектория движения человека-нарушителя 9 через рубеж охраны.
При проникновении человека-нарушителя 9 в зону обнаружения сторожевого пункта охраны 3 с подключенной к нему группой датчиков 4 будет сформирован сигнал тревоги, который передается в блок принятия решения 6 и во все технические средства мониторинга 5 этого кластера с помощью первого радиоканала связи 7. Блок принятия решения 6 формирует «свой» номер (адрес) кластера и передает его с помощью второго радиоканала связи 8 совместно с сигналом тревоги в центральный пульт управления 2. Одновременно технические средства мониторинга 5 переходят из «спящего» состояния (режима sleep) в рабочий (активный) режим и начинают процесс мониторинга территории в выделенной зоне. В случае использования технических средств мониторинга 5 в качестве сейсмических датчиков тревожной сигнализации, каждый из них по мере продвижения человека-нарушителя 9 в зоне мониторинга поочередно передает в блок принятия решений 6 по первому радиоканалу связи 7 информацию о времени нахождения человеком-нарушителем 9 зоны обнаружения конкретного технического средства мониторинга 5 и о его номере (адресе). В случае использования технических средств мониторинга 5 в виде пунктов видеоконтроля малокадровой мобильной системы видеонаблюдения каждый из них по мере продвижения человека-нарушителя 9 в зоне мониторинга поочередно передает в блок принятия решений 6 по первому радиоканалу связи 7 видеоинформацию о продвижении человека-нарушителя 9 в выделенной зоне с номером (адресом) соответствующего пункта видеоконтроля. Окончание мониторинга завершается отключением технических средств мониторинга 5 и переходом их из рабочего режима в «спящее» состояние (режим sleep). Блок принятия решений 6 подготавливает информацию о продвижении человека-нарушителя по территории кластера 1, принимает окончательное решение о тревожной ситуации в зоне мониторинга и передает полученную информацию по второму радиоканалу связи 8 в центральный пульт управления 2.
Таким образом, центральный пульт управления 2 фиксирует факт пересечения человеком-нарушителем границы рубежа охраны и получает полную информацию о последовательном продвижении человека-нарушителя в зоне мониторинга с указанием номеров (адресов) кластера и технических средств мониторинга, временных моментов пересечения им зон обнаружения, а также фиксирует (при необходимости) видеоинформацию по его продвижению.
На фиг. 2, в качестве примера, изображен план оборудования кластерной системой мониторинга территории охраняемого объекта. Территория условно разбита на два кластера (кластер 1 и кластер 2). В местах наиболее вероятного проникновения человека-нарушителя на охраняемую территорию расположены три сторожевых пункта 3 с подключенными к ним группами датчиков 4, выполненных с возможностью функционирования в виде сейсмических датчиков тревожной сигнализации. В зоне мониторинга кластера 1 расположены три технических средств мониторинга 5, а в зоне мониторинга кластера 2 расположены четыре технических средств мониторинга 5, каждый из которых выполнен с возможностью функционирования в виде сейсмических датчиков тревожной сигнализации. При проникновении человека-нарушителя 9 на территорию охраняемого объекта (как показано на фиг. 2) сначала срабатывает сторожевой пункт охраны 3 кластера 1, расположенный в районе дороги, который формирует сигнал тревоги и передает его в блок принятия решений 6 и во все технические средства мониторинга 5 этого кластера с помощью первого радиоканала связи 7. Блок принятия решений 6 формирует свой номер (адрес) кластера 1 и передает его с помощью второго радиоканала связи 8 совместно с сигналом тревоги в центральный пульт управления 2. Одновременно технические средства мониторинга 5 кластера 1 переходят из «спящего» состояния (режима sleep) в рабочий (активный) режим и начинают процесс мониторинга в выделенной зоне, который осуществляется аналогично описанному выше процессу мониторинга периметра для фиг. 1. Окончание мониторинга в кластере 1 завершается отключением технических средств мониторинга 5 и переходом их из рабочего (активного) режима в «спящее» состояние (режим sleep). Блок принятия решений 6 кластера 1 подготавливает информацию о продвижении человека-нарушителя по территории кластера 1, принимает окончательное решение о тревожной ситуации в зоне мониторинга и передает полученную информацию по второму радиоканалу связи 8 в центральный пульт управления 2. При продолжении движения человека-нарушителя по территории охраняемого объекта и проникновении его из территории кластера 1 на территорию кластера 2 процесс мониторинга повторяется на территории кластера 2 аналогично процессу, описанному выше.
Таким образом, центральный пульт управления 2 получает полную информацию о последовательном продвижении человека-нарушителя по территории охраняемого объекта с указанием номеров (адресов) кластеров и технических средств мониторинга, временных моментов пересечения им зон обнаружения, а также с фиксацией (при необходимости) видеоинформации по его продвижению.
Снижение энергопотребления в предлагаемой системе обеспечивается за счет нахождения технических средств мониторинга 5 большую часть времени функционирования в «спящем» состоянии (в режиме sleep).
Датчики 4 могут быть выполнены с использованием различных физических принципов действия. Они могут быть сейсмическими, акустическими, магнитометрическими, однопозиционными или двухпозиционными радиоволновыми датчиками, пассивными инфракрасными (ИК) или двухпозиционными активными ИК-датчиками или вибрационными датчиками, установленными на физическом заграждении. Возможны комбинации разных принципов действия в одном датчике 4. Датчики 4 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 в качестве датчиков 4, а также в качестве технических средств мониторинга 5 использовать сейсмические или радиоволновые датчики тревожной сигнализации, установленные в грунт. Такими датчиками могут быть точечные сейсмические датчики БСК-ССО (БАЖК.425139.010) и радиоволновые подземные датчики БСК-РВП (БАЖК.425142.058), описанные в материалах на интернет-сайте www.nikiret.ru. Для осуществления контроля проноса человеком-нарушителем на территорию охраняемого объекта металлических предметов (например, огнестрельного и холодного оружия) в качестве технических средств мониторинга 5 могут быть использованы магнитометрические датчики тревожной сигнализации. Первый 7 и второй 8 радиоканалы связи предлагается использовать в разных частотных диапазонах (например, первый радиоканал связи на частоте 433 МГц, а второй радиоканал связи - на частоте 868 МГц). Использование радиоканалов связи вместо протяженных кабельных линий связи позволяет сократить общую стоимость предлагаемой системы.
В зоне мониторинга в качестве технических средств мониторинга 5 могут использоваться пункты видеоконтроля малокадровой мобильной системы видеонаблюдения, описанные в патенте RU №2504015, МПК G08B 25/08, опубл. 10.01.2014 г. По сигналам тревоги в автоматическом режиме или по команде оператора с центрального пульта управления 2 могут быть включены видеокамеры этих пунктов видеоконтроля, которые предназначены для передачи кадров видеоизображения в зоне расположения видеокамер на центральный пульт управления 2. Переданная видеоинформация необходима для принятия решения по возникшей угрозе. Просмотр видеоинформации осуществляется на графическом дисплее персонального компьютера. После отработки тревожной ситуации и ликвидации угрозы видеокамеры могут быть выключены (переведены в «спящее» состояние, или режим sleep). Тревога с адресом (номером) кластера и полученная видеоинформация сохраняются в памяти персонального компьютера центрального пульта управления 2.
Введенные в известную систему дополнительные признаки и функциональные связи позволяют придать предлагаемой системе новые существенные свойства.