ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ
INTEGRATED SYSTEM OF CONTROLLED OBJECTS MONITORING

Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано для обнаружения и предупреждения о разного рода аварийных ситуациях, в частности о несанкционированном проникновении в охраняемое помещение, о возникновении пожара, о техногенных авариях (разлив жидкости, разрушение трубо- или газопроводов), для контроля радиационной, химической и биологической обстановки на охраняемом объекте, а также для оценки технического состояния механизмов или конструкций на кораблях и наземных объектах (жилые здания, промышленные сооружения, аэропорты, железнодорожные станции, станции метро и т.д.).
Известна система безопасности здания «Интеллектуальное здание» по свидетельству РФ на полезную модель №24745, МПК G08B 13/00, опубл. 2002 г., содержащая выполненные модульно основной контроллер, установленные на одной линии связи контроллер аналоговых систем с аналоговыми датчиками, цифровые датчики контроля, установленные на цифровой шине, и исполнительные устройства, а также клавиатуру, подключенную к основному контроллеру. Кроме того, в систему могут быть введены модуль видеонаблюдения с видеокамерами и контроллер обработки видеоизображения, а также компьютер и плата видеоввода, модем, соединенный с одной или несколькими линиями связи, и дозваниватель.
Основными недостатками этой системы являются ее ограниченные функциональные возможности, которые позволяют реагировать только на узкий круг аварийных ситуаций и совершенно не учитывают признаки, предшествующие аварийным ситуациям. Это не дает возможности эффективно использовать систему на таких многоплановых объектах, как, например, станции метро, аэропорты, воздушные и морские суда и т.д. Кроме того, подключение всех основных узлов известной системы к одной линии связи резко снижает надежность работы устройства, т.к. в случае обрыва этой линии поступление информации от периферийных датчиков к основному контроллеру прекратится.
Известна система тревожной сигнализации по патенту РФ №2103744, МПК G08B 26/00, H04L 12/40, опубл. 1998 г., содержащая ведущий контроллер, подключенный к линии связи, и соединенные между собой n групп датчиков по В(n) датчиков в каждой, каждая из которых через одноименный блок сопряжения подключена к одноименному ведомому контроллеру датчиков, каждый из которых подключен к линии связи. В систему введены устройство управления, предназначенное для перевода системы из одного режима в другой, главный ведомый контроллер, предназначенный для ввода информации о движении всех ключей от номеров и о состоянии номеров, и вспомогательные ведомые контроллеры, причем устройство управления соединено с ведущим контроллером, главный ведомый контроллер соединен с ведомыми контроллерами датчиков, вспомогательными ведомыми контроллерами и ведущим контроллером посредством линии связи.
Эта система использует большое количество отдельных соединительных линий, однако, как и предыдущая, предназначена для решения узкого круга задач, а именно, только для предупреждения грабежей и краж, например, в гостиницах, офисах, многоквартирных домах, и не может дать представление о реальном состоянии контролируемых объектов в части сигнализации об утечках воды или газа, о наличии пожароопасной ситуации или возгорания, в том числе и из-за отсутствия видеонаблюдения.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является «Интеллектуальная интегрированная система безопасности» по свидетельству РФ на полезную модель №21107, МПК G08В 13/00, опубл. 2003 г., выполненная в виде модульной конструкции и содержащая модуль управления, включающий компьютер-сервер с монитором и контроллер, охранно-пожарную сигнализацию, систему пожаротушения, систему контроля доступа, а также систему цифрового видеонаблюдения, рабочее место оператора, оборудованное модулем контроля действий оператора, включающим контрольную видеокамеру и микрофон. Система дополнительно содержит модуль управления лифтами и эскалаторами, модуль контроля и управления инженерными сетями и систему оповещения.
Данная система также имеет ограниченные функциональные возможности, что делает малоэффективным ее применение на таких сложных объектах, как аэропорты, станции метрополитена, надводные и подводные корабли и т.д. В частности, не учитывается возможность радиационного и химического контроля, контроля состава внутриобъектного воздуха и т.п. В системе отсутствует также возможность реагирования ее на признаки, предшествующие аварийным ситуациям. К тому же система предусматривает ее использование только в светлое время суток либо при хорошем искусственном освещении, когда можно вести видеонаблюдение. Кроме того, эта система обладает низкой информационной защищенностью, например, в случае аварийной ситуации в месте нахождения модуля управления, что снижает надежность работы системы.
Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей и области применения интегрированной системы мониторинга, а также повышения надежности ее работы.
Технический результат от использования заявленной системы достигается за счет того, что интегрированная система мониторинга, включающая модуль управления, по меньшей мере один модуль цифрового видеонаблюдения, модуль охранно-пожарной сигнализации и модуль охранной сигнализации и контроля доступа, дополнительно снабжена модулем радиационного контроля, модулем газового анализа и модулем химического контроля и контроля наличия взрывчатых веществ; кроме того, она снабжена модулем диагностирования признаков, предшествующих пожароопасной ситуации, и модулем диагностирования состояния элементов конструкций сооружений и механизмов. При этом в модуль управления, содержащий управляющий блок и монитор, дополнительно введен защищенный накопитель информации в тепло- и ударозащищенном исполнении, управляющий блок выполнен на базе индустриального компьютера, а монитор выполнен в промышленном исполнении.
Кроме того, модуль цифрового видеонаблюдения выполнен мультиспектральным и снабжен прожектором инфракрасной подсветки.
Информация от каждого из модулей и их датчиков, размещенных на контролируемом объекте, представлена на экране монитора в виде мнемосхем, количество которых по меньшей мере соответствует количеству включенных в систему модулей.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема заявленной интегрированной системы мониторинга.
Система мониторинга содержит модуль управления 1, включающий управляющий блок 2, монитор 3 и защищенный накопитель информации 4, к которому по локальной вычислительной сети (ЛВС) подключены по меньшей мере один модуль цифрового видеонаблюдения 5, модуль охранно-пожарной сигнализации 6, модуль охранной сигнализации и контроля доступа 7, модуль радиационного контроля 8, модуль газового анализа 9 и модуль химического контроля и контроля наличия взрывчатых веществ 10. В варианте исполнения система может также содержать модуль диагностирования признаков пожара 11 и модуль диагностирования состояния элементов конструкций 12.
Управляющий блок 2 выполнен в виде индустриального компьютера, объем памяти которого позволяет обрабатывать и сохранять большой массив данных, например, на базе процессорной платы типа СРС 501-01-С (Фирма «Фаствел», США) с сетевым коммутатором MIC-8101, а монитор 3 для удобства пользования оператором должен быть выполнен в промышленном исполнении, т.е. с увеличенным экраном.
В качестве защищенного накопителя информации 4 может быть использован любой подходящий по заданным параметрам системы накопитель информации в термо- и ударозащитном исполнении, предназначенный для работы в аварийных условиях и способный выдерживать тепловые и ударные перегрузки, возникающие во время пожара, в частности, сохранять работоспособность при нагреве наружной поверхности устройства до 800-1000°С и ударных воздействиях до 10g. Таким условиям соответствует, например, защищенный бортовой накопитель типа ЗБН-I-3, выпускаемый НПО «ПРИБОР» (Санкт-Петербург). Тем самым, в случае возникновения глобальной аварии на контролируемом объекте, в том числе пожара в месте нахождения модуля управления 1, полученная от датчиков других модулей системы информация, записанная в защищенный накопитель информации 4, останется неповрежденной и позволит в дальнейшем разобраться в причинах происшедшей аварии.
Модуль цифрового видеонаблюдения 5 выполнен мультиспектральным, т.е. дает возможность получать видеоизображения с контролируемого объекта в разных диапазонах спектра (видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом), и содержит аппаратно-программный блок (АПБ) 13, мультиспектральные телекамеры 14 и 15, работающие в указанных диапазонах спектра, и прожектор инфракрасной подсветки 16, который позволяет наблюдать за тем или иным участком контролируемого объекта в темное время суток и в условиях отсутствия освещения, экономя при этом расходование электроэнергии. Количество модулей 5, устанавливаемых на контролируемом объекте, зависит от характера и размеров этого объекта, а также от уровня требований к системе.
Аппаратно-программный блок (АПБ) 13 также представляет собой промышленный компьютер и может быть выполнен на базе той же процессорной платы, что и управляющий блок 2.
Модуль охранно-пожарной сигнализации 6 включает контроллер сбора данных 17 с подключенными к нему датчиками 18 пожарной опасности, реагирующими на дым и огонь, а также световыми и звуковыми пожарными извещателями 19. Датчики 18 и извещатели 19 размещаются на всех участках контролируемого объекта в соответствии с правилами пожарной безопасности. В варианте исполнения модуль 6 может быть соединен с системой пожаротушения и системой оповещения по громкой связи (на чертеже не показаны).
Модуль охранной сигнализации и контроля доступа 7 включает контроллер сбора и управления 20 с подключенными к нему датчиками 21 контроля доступа, установленными на различных участках контролируемого объекта, например, на дверях, окнах, сейфах и т.п. В варианте исполнения к контроллеру 20 модуля 7 могут быть подключены сигнализаторы 22, например световые и звуковые, предназначенные для оповещения о происшедших или возможных нарушениях целостности частей объекта, а также для психологического воздействия на потенциальных нарушителей. Кроме того, в варианте исполнения к контроллеру 20 могут быть также подсоединены устройства типа электрошокеров, включающиеся по команде от модуля управления 1 для защиты от несанкционированного вторжения (на чертеже не показаны).
Модуль радиационного контроля 8 включает контроллер сбора данных 23 с подключенными к нему датчиками 24, 25, 26, реагирующими на α, β, γ излучения, соответственно. В качестве указанных датчиков могут быть использованы стандартные, выпускаемые отечественной промышленностью, или специально разработанные для заявленной системы. Эти датчики также устанавливаются на различных участках контролируемого объекта, например, в отсеках с установленными двигателями и вблизи них, и в других помещениях объекта.
Модуль газового анализа 9 содержит контроллер сбора данных 27, к которому подключены газовые датчики 28, реагирующие на наличие и концентрацию различного рода газов, содержащихся в контролируемой атмосфере, например, метан, аммиак, водород, углекислый газ и т.д. Конструкции таких датчиков известны и выпускаются предприятиями отечественной промышленности.
Модуль химического контроля и наличия взрывчатых веществ 10 включает контроллер сбора данных 29 с подключенными к нему датчиками 30, реагирующими на различные типы отравляющих веществ, например, нервно-паралитического или удушающего действия, а также датчиками 31, реагирующими на наличие взрывчатых веществ, например пластидов. Количество и тип датчиков 30 и 31 зависит от величины и характера контролируемого объекта. В варианте исполнения в число датчиков 30 могут быть включены датчики биологического экспресс-контроля состояния воздуха внутри объекта, предназначенные для обнаружения распыленных в воздухе известных болезнетворных бактерий и вирусов.
Модуль диагностирования признаков пожара 11 содержит контроллер сбора данных 32 с подключенными к нему датчиками 33, реагирующими на признаки, предшествующие пожароопасной ситуации, например, на перегрузки в электросетях, или на уменьшение сопротивления изоляции и т.п., анализ которых позволяет оценить вероятность наступления аварии (пожара).
Модуль диагностирования состояния конструкций 12 включает контроллер сбора данных 34, к которому подключены датчики 35, например, тензометрического и/или вибрационного типа, позволяющие оценить техническое состояние механизмов или конструкций сооружений на кораблях и различных наземных объектах, таких как промышленные объекты, аэропорты, здания железнодорожных станций, станции метро и т.д.), в частности, прогиб и напряженно-деформированное состояние несущих балок конструкций, предельно допустимые вибрации конструкций и механизмов и т.п. Количество и тип датчиков 35 зависит от величины и характера контролируемого объекта.
Все контроллеры сбора данных, используемые в системе, осуществляют функции микроЭВМ по сбору информации от соответствующих датчиков, ее обработке (например, преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, или их кодирование), сохранению и транспортированию на более высокий уровень, и могут быть выполнены, например, на базе однокристальных микросхем фирмы ATMEL (США).
Общая комплектация интегрированной системы мониторинга зависит от вида контролируемого объекта, а также предъявляемых к нему технических и экономических требований, и обеспечивается модульным построением системы.
Интегрированная система мониторинга работает следующим образом.
В зависимости от обстановки на контролируемом объекте система может находиться в двух состояниях:
- состояние получения информации от входящих в систему модулей путем их последовательного циклического опроса;
- состояние обработки данных о предаварийной и аварийной ситуации. В состоянии получения информации управляющий блок 2 модуля управления 1 организует в соответствии с принятым протоколом (т.е. встроенным в него программным обеспечением) получение информации от входящих в систему модулей об их техническом состоянии и состоянии объекта контроля, например, пожар, поломка механизмов, повышение уровня радиационного излучения и т.п. Для этого каждый из модулей поочередно опрашивает каждый из подключенных к нему датчиков, имеющих свой электронный адрес, после чего эта информация обрабатывается, запоминается в ячейках памяти контроллеров и передается на более высокий уровень.
Полученная информация отображается на экране монитора 3 в виде интегрированных оценок, например, «модуль газового анализа исправен», или «радиационный фон в помещении в норме». Кроме того, на мониторе 3 экспонируется мнемосхема размещения модулей и датчиков на объекте, а также мнемосхемы состояния каждого из модулей, при этом количество мнемосхем зависит от величины охраняемого объекта и от количества включенных в систему модулей. Выбор мнемосхемы определяется оператором, который одновременно может вывести на экран монитора общую мнемосхему и видеоизображение от любой из видеокамер, включенных в систему.
При получении сигнала от какого-либо модуля об аварийной ситуации система переходит к обработке этого сообщения, при этом поддерживается и режим получения информации от этого же и остальных модулей системы.
На экран монитора в этом случае экспонируется мнемосхема с изображенным на ней источником сообщения об аварийной ситуации, который выделяется, например, цветом, а также информация о месте и характеристиках (параметрах) аварийной ситуации, например, пожар, или несанкционированное проникновение посторонних лиц в охраняемое помещение, или техногенная авария (разлив жидкости, разрушение трубо- или газопроводов), или наличие газа и т.д. В случае если мнемосхем несколько, то выбор нужной осуществляется автоматически.
Если информация об аварийной ситуации поступила от телекамеры, или в помещении, в котором возникла аварийная ситуация, имеется телекамера системы, то на экране монитора, наряду с мнемосхемой, экспонируется и видеоизображение данного помещения, при этом источник аварийной ситуации будет выделен. В ночное время или при освещенности меньше 0,03 лк возможность обеспечения охранных функций системы осуществляется с применением прожекторов инфракрасной подсветки.
Вся информация об аварийных ситуациях, техническом состоянии системы, действиях обслуживающего персонала, связанных с выключением и включением системы или отдельных ее модулей, запоминается и хранится в защищенном накопителе информации.
Таким образом, по сравнению с известными аналогами и прототипом использование совокупности признаков заявленного изобретения позволяет: расширить функциональные возможности системы за счет включения в ее состав модулей радиационного, химического и газового контроля, а также модулей диагностирования признаков, предшествующих аварийной ситуации; расширить область применения системы, в том числе и в ночное время или при плохом освещении, за счет использования инфракрасной подсветки контролируемых объектов; сохранить результаты работы системы на защищенном накопителе информации даже в случае физического разрушения системы при аварийных ситуациях и тем самым повысить надежность работы системы.
Кроме того, изобретение дает возможность снизить риск аварийных ситуаций за счет проведения профилактических мероприятий при поступлении сигналов от модулей диагностики; упростить работу обслуживающего персонала за счет автоматизации выбора режимов работы и предоставления информации, а также повысить достоверность принимаемых решений по обнаружению аварийных ситуаций и обеспечить самотестирование работоспособности системы.