СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ МОСТА
BRIDGE SAFETY PROVIDING METHOD AND DEVICE

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к созданию систем безопасности мостов.
Из уровня техники известны технические решения, направленные на создание различных инженерно-технических сооружений, таких как мосты, путепроводы, эстакады, которые могут эксплуатироваться в качестве платных участков автомобильных дорог, например, описанные в следующих патентах: RU 2188270 - опубликован 27.08.2002, RU 2181396 - опубликован 20.04.2002, KR 100783019 - опубликован 07.12.2007, US 5655244 - опубликован 12.08.1997, RU 2336569 - опубликован 20.10.2008 и др.
Известны действующие дорожные сооружения, функционирующие в сети автомобильных дорог России и зарубежных стран, такие как платные мосты, например мост Такома Нарроус в США (www.rosavtodor.ru/doc/mirivoi_opyt/most.doc), мостовой переход у села Семилуки (Воронежская область) и мостовой переход через Обь в Барнауле (http://www.tollroads.ru/Infrastrukturnye-investicii-PPP.291.0.html). Указанные автодорожные сооружения содержат в своем составе пролетные строения мостовых сооружений, мостовые подходы к ним и пункты взимания платы, расположенные перед мостовыми подходами.
Известны способ и система обеспечения безопасности мостов (Тимошенко Ю.В. и др. «Обеспечение защищенности автомобильных мостов от актов незаконного вмешательства», МАДИ, Москва, подписано в печать 17.03.2014 г., прототип).
Способ включает контроль состояния моста датчиками безопасности, установленными на мосту и мостовых подходах.
Устройство обеспечения безопасности моста, соединяющего два берега акватории с мостовыми подходами с двух сторон, огороженными заборами П-образной формы, не замкнутыми на акватории, содержит рабочее место оператора, содержащее в свою очередь системный блок, монитор клавиатуру и манипулятор типа «Мышь».
Недостатки: не обеспечена защита моста со стороны акватории и нет контроля ситуации на мостах большой протяженности.
Задачами создания изобретения являются обеспечение защиты моста со стороны акватории и контроля ситуации на мостах большой протяженности.
Решение указанных задач достигнуто в устройстве обеспечения безопасности моста, соединяющего два берега акватории с мостовыми подходами с двух сторон, огороженными заборами П-образной формы, не замкнутыми на акватории, содержащем рабочее место оператора, содержащее, в свою очередь, системный блок, монитор клавиатуру и манипулятор типа «Мышь», соединенные линиями связи, и модуль охранной сигнализации с пультом охранным, выход которого соединен средствами связи с системным блоком, а входы соединены с датчиками контроля безопасности, тем, что оно содержит модуль управления радиолокатором, содержащий, в свою очередь, по меньшей мере два радиолокатора, соединенных средствами связи через контроллер радиолокатора с системным блоком и установленных на мостовых подходах, кроме того, оно содержит модуль гидролокации, который, в свою очередь, содержит контроллер гидролокации, соединенный линиями связи с гидролокаторами, выполненными в выносной (подводной) части, обеспечивающей излучение и прием зондирующего сигнала, обработку сигнальной информации, передачу информации на стационарный надводный пункт наблюдения в виде формуляра обнаруженной цели, при этом в состав выносной части входят активные приемно-излучающие модули, объединенные в секции длиной от 100 до 1000 м каждая, и приемно-излучающие модули связаны магистральным кабелем с источниками энергоснабжения.
Устройство обеспечения безопасности моста может содержать модуль видеонаблюдения. Модуль видеонаблюдения может содержать, по меньшей мере, одну видеокамеру, соединенную с системным блоком.
Модуль видеонаблюдения может содержать, по меньшей мере, две видеокамеры, соединенные через мультиплексор с системным блоком. Устройство обеспечения безопасности моста может содержать систему контроля управления доступом.
Система контроля управления доступом может содержать соединенные линиями связи контроллеры доступа и объекты доступа. Устройство обеспечения безопасности моста может содержать модуль контроля и управления инженерными сетями. Модуль контроля и управления инженерными сетями может содержать, по меньшей мере один контроллер управления инженерными сетями, соединенный линиями связи с системным блоком.
Устройство обеспечения безопасности моста может содержать модуль пожарной сигнализации.
Модуль пожарной сигнализации может содержать пульт пожарной сигнализации, соединенный линиями связи с датчиками пожарной сигнализации. Устройство обеспечения безопасности моста может содержать модуль оповещения. Модуль оповещения может содержать контроллер оповещения, соединенный линиями связи с сигнализаторами. Устройство обеспечения безопасности моста может содержать модуль гидролокации. Модуль гидролокации может содержать контроллер гидролокации, соединенный линиями связи с гидролокаторами.
Изобретение иллюстрируется фигурами 1-7.
на фиг. 1 приведена простейшая схема охраны моста,
на фиг. 2 приведено устройство с модулем видеонаблюдения,
на фиг. 3 приведено устройство с системой контроля доступа,
на фиг. 4 приведена система с модулем контроля и управления инженерными сетями,
на фиг. 5 приведена система с модулем пожарной сигнализации,
на фиг. 6 приведена система с модулем оповещения,
на фиг. 7 приведена система с модулем гидролокации.
Система охраны моста 1 (фиг. 1…7), соединяющего два берега 2 и 4 акватории 4 (река, пролив) с мостовыми подходами 5 и 6 с двух сторон, огороженными ограждениями 7 и 8 П-образной формы, не замкнутыми на акватории 4, содержащая рабочее место оператора 9, содержащее, в свою очередь, системный блок 10, монитор 11, клавиатуру 12 и манипулятор типа «Мышь» 13, соединенные линиями связи 14 с модемом 15 и сетью Интернет 16 с модулем охранной сигнализации 17.
Линии связи 14 могут быть проводными или беспроводными, например радиоканал. Системный блок 12 типа «Пентиум» с установленной OC Windows-XP предназначен для общего управления всей системой.
Модуль охраной сигнализации 17 содержит пульт охранный 18, выход которого соединен линиями связи 14 с системным блоком 12, а входы соединены с датчиками контроля безопасности 19.
Кроме того, устройство содержит два модуля радиолокации 20, каждый из которых содержит радиолокатор 21, соединенный линиями связи 14 через контроллер радиолокатора 22 с системным блоком 12 и установлен на мостовых подходах 5 и 6, которые включают участок насыпи земляного полотна дороги, служащий для въезда на мост 1 и съезда с него транспортных средств.
Устройство обеспечения безопасности моста (фиг. 2) содержит модуль видеонаблюдения 23. Модуль видеонаблюдения 23 содержит, по меньшей мере, одну видеокамеру 24, соединенную с системным блоком 10. Модуль видеонаблюдения 23 может содержать, по меньшей мере, две видеокамеры 25, соединенные через мультиплексор 26 с системным блоком 10. Устройство обеспечения безопасности моста может содержать (фиг. 3) систему контроля управления доступом 27. Система контроля управления доступом 27 может содержать соединенные линиями связи 14 контроллеры доступа 28 и объекты доступа 29.
Устройство обеспечения безопасности моста может содержать (фиг. 4) модуль контроля и управления инженерными сетями 30. Модуль контроля и управления инженерными сетями 30 может содержать, по меньшей мере, один контроллер управления инженерными сетями 31, соединенный линиями связи 14 с системным блоком 10.
Устройство обеспечения безопасности моста может содержать (фиг. 5) модуль пожарной сигнализации 32. Модуль пожарной сигнализации 32 может содержать пульт пожарной сигнализации 33, соединенный линиями связи 14 с датчиками пожарной сигнализации 34.
Устройство обеспечения безопасности моста (фиг. 6) может содержать модуль оповещения 35. Модуль оповещения 35 может содержать контроллер оповещения 36, соединенный линиями связи 14 с сигнализаторами 37 (световыми или звуковыми).
Устройство обеспечения безопасности моста (фиг. 7) может содержать модуль гидролокации 38. Модуль гидролокации 38 может содержать контроллер гидролокации 39, соединенный линиями связи 14 с гидролокаторами 40.
Работа системы охраны моста.
Перед началом работы подают напряжение питания на системный блок 10 и радиолокаторы 21.
В случае нарушение ограждения 7 или 8 с датчика безопасности 19 поступает сигнал на пульт охранный 18 и далее по линии связи 14 на системный блок 10.
При наличии модуля видеонаблюдения 23 (фиг. 2) сигнал с видеокамер 24 и 25 подается на системный бок 10 и далее на монитор 11.
При наличии системы контроля управления доступом 27 (фиг. 3) сигналы с контроллеров доступа 28 передаются на системный блок 10.
В случае применения модуля контроля и управления инженерными сетями 30 сигналы с контроллера инженерных сетей 29 передаются на системный блок 10 (фиг. 4).
Возможно применение модуля пожарной сигнализации 32 (фиг. 5).
Системный блок 10 формирует сигнал на экране монитора 11 или световой или звуковой сигнал, который поступает к системе оповещения 36 и далее к сигнализаторам 37 (фиг. 6).
При наличии модуля гидролокации 38 (фиг. 7) при нарушении в акватории 4 гидролокаторы 40 подают сигнал к контроллеру гидролокаторов 39, с которого он по линии связи 14 передается в системный блок 10.
В ЗАО «Интегра-С» разработано программное обеспечения для реализации предложенного способа и ведется отладка аппаратно-программного комплекса.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИСТЕМЫ
1. Система сбора и обработки информации (ССОИ)
Анализ процессов с помощью геоинформационных систем требует учета их динамики - происходящих во времени изменений. Оперативный анализ таких процессов нуждается, помимо прочего, в эффективных средствах визуализации развития процессов в пространстве и во времени с привязкой к географическим координатам. Для решения этой задачи функция трехмерного представления местности и объектов уже недостаточна - ГИС нуждаются в дополнении четвертым измерением - 4D.
ССОИ отображения представляет собой кроссплатформенное приложение, ключевой особенностью которого является единый бесшовный виртуальный четырехмерный мир, охватывающий всю планету, эффективно интегрируя, управляя и анализируя пространственно-временные данные от различных систем.
ССОИ объединяет все системы безопасности в единую 4D геоинформационную систему и выходит за рамки простой интеграции датчиков и систем, предоставляя ситуационный анализ территорий и объектов, с отображением инцидентов и просмотром их по времени на многослойных 3Д картах.
Усовершенствованные алгоритмы системы включают в себя:
- Объединение данных из нескольких источников и применение методов и интерполяции для получения развернутой информации.
- Корреляция данных объединяет схожие датчики или камеры одного объекта, тем самым снижая количество ложных тревог.
- Корреляция событий определяет разнородные события и уведомляет оператора, что они могут быть связаны, что помогает игнорировать отвлекающие факторы и определить угрозы безопасности.
- Кластеризация - объединяет однотипное оборудование для иерархической комплексной оценки состояния объекта: неисправности, тревоги, запрос обслуживания.
- Схемотехника - Отображение всех устройств системы и их связей в виде иерархического дерева. Автоматическое и ручное формирование базы данных устройств, программирование логических связей по линиям передачи данных, питания и т.д.
- Интерактивное Руководство - пошаговые процедуры управления рабочим процессом с возможностью взаимодействия с системами он-лайн техподдержки и настройки. Все действия записываются для криминалистической экспертизы при возможном происшествии.
- Специальные слои - вопросы компетенции служебного или секретного использования, рассматриваемые исключительно на определенном рабочем месте.
- Закладки - позволяют системным операторам помечать событие и все связанные с ним данные датчиков, камер или нарушения правил доступа для дальнейшего анализа.
- Инциденты - инструменты поддержки принятия решений, призванные помочь оператору системы при выполнении различных задач во время инцидента, увеличивая скорость и эффективность работы, автоматически отображая связанные с ними видеофайлы и события системы.
Основой построения такого виртуального мира в ССОИ являются данные Интегра-Планета-4D. Также система имеет механизм наложения слоев, который позволяет добавлять в зоны интереса данные из различных геоинформационных систем (ГИС), таких как ГИС "Панорама", ArcGIS, Open Street Map и т.д., с помощью стандартных протоколов обмена геоданными (WMS, TMS, XYZ Tiles и т.д.). Все объекты, размещаемые в таком виртуальном мире, имеют географическую привязку и отображаются в масштабе.
Подсистема отображения позволяет добавлять, отображать и контролировать в виртуальном мире различные объекты, такие как здания и сооружения, подземные и наземные коммуникации, датчики интегрированных в ССОИ систем, объекты систем спутниковой навигации и т.д.
Объекты виртуального мира могут иметь различную степень детализации, здания могут иметь только фасад и крышу или могут быть точной копией реального прототипа со всеми внутренними перекрытиями, стенами, дверями и т.д.
В подсистеме отображения реализована технология дополненной виртуальной реальности, представляющей собой видеоизображение, "наложенное" на объекты трехмерного мира, что позволяет более полно воспринимать информацию, т.е. видеть одновременно расположение видеокамеры в трехмерном пространстве и поступающее с нее видеоизображение.
Постулаты построения системы:
ССОИ разработана на основе принципов открытых систем с целью упрощения интеграции с другими системами. ССОИ должна использовать свободное программное обеспечение [Распоряжение ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 17 декабря 2010 г. №2299].
- Все программные компоненты ССОИ являются кроссплатформенными и работают под управлением операционных систем с открытым исходным кодом.
- ССОИ должна иметь возможность импорта картографических данных общепринятых обменных форматов.
- ССОИ обеспечивает доступ уполномоченному лицу к разрешенной информации, защищенной электронной подписью и механизмом шифрации, с терминала, имеющего доступ к сети Internet.
- Доступ к ресурсам ССОИ и права получения информации с объектов защищены электронной подписью.
- Для подтверждения достоверности все данные и видеофайлы при хранении на сервере и при передаче защищены электронной подписью.
Система сбора и обработки информации предназначена для интеграции и конфигурирования подсистем безопасности моста, управления комплексом инженерно-технических средств (систем) обеспечения транспортной безопасности, централизованного сбора и анализа данных по объекту.
Система сбора и обработки информации должна обеспечивать:
- круглосуточный контроль состояния всего комплекса инженерно-технических средств (систем) обеспечения транспортной безопасности с постоянной регистрацией происходящих событий, долговременное хранение информации о событиях с возможностью последующей расшифровки и анализа;
- привязку фиксируемых событий в различных подсистемах к единым временным отметкам («требование единого времени»);
- разделение полномочий для различных групп пользователей при контроле/управлении инженерно-техническими средствами (системами) обеспечения транспортной безопасности;
- взаимодействие между системами в части функционирования в тревожных и других ситуациях;
- возможность реализации нескольких дополнительных функций для каждой из систем, недоступных при их автономном функционировании.
2. Система видеонаблюдения (СВН)
Система телевизионного наблюдения предназначена для обеспечения круглосуточного видеоконтроля за критическими элементами и зоной транспортной безопасности, видеорегистрации обстановки, анализа изображения - с тревожным реагированием, взаимодействия с другими системами для более полного информирования о развитии событий.
Система должна выполнять самодиагностику основных элементов системы (видеорегистраторов, сетевого оборудования, работоспособности телевизионных камер и блоков питания).
Система телевизионного наблюдения должна обеспечивать:
- круглосуточное наблюдение за зоной транспортной безопасности и ее критическими элементами как в автономном режиме, так и под управлением системы сбора и обработки информации;
- возможность идентификации транспортных средств по государственным номерным знакам и видеорегистрации физических лиц;
- управление поворотными устройствами и объективами управляемых ТВ-камер с клавиатуры компьютеров поста (пункта) управления обеспечения транспортной безопасности;
- наблюдение изображения от любой видеокамеры системы и управление телекамерами с постов наблюдения с учетом уровня доступа как при помощи компьютерной клавиатуры, так и с применением других органов управления;
- автоматический анализ изображений, поступающих от видеокамер, и оповещение подразделений транспортной безопасности при нарушении в зоне наблюдения выбранных камер;
- круглосуточную (или в разрешенное время) видеозапись (видеоархивирование) изображений от всех ТВ-камер с регистрацией времени, даты и номера ТВ-камеры;
- запись тревожных событий в реальном времени с регистрацией времени, даты и номера видеокамеры в протоколе событий;
- ведение протоколов работы системы, контроль над исправностью оборудования, наличием видеосигналов, а также контроль над действием операторов. Ведение базы данных тревожных событий;
- возможность переключения режимов (режимы работы СТН согласовываются с Заказчиком) системы вручную при помощи органов управления аппаратуры либо автоматически от компьютеров системы сбора и обработки информации оператора обеспечения транспортной безопасности;
- автоматическое обнаружение движения (изменения обстановки) в поле зрения телекамер, расположенных по периметру и в наиболее важных участках объекта, с выдачей сигналов тревоги и видеорегистрацией тревожной обстановки в реальном времени. Адаптивный детектор движения, позволяющий выбрать произвольную зону в поле зрения и устанавливать несколько вариантов порога срабатываний по каждому видеоканалу, запись изображений и визуализация тревог по срабатыванию детектора движения и сигналам подключенных внешних датчиков;
- автоматический вывод видеоинформации от видеокамеры, из зоны наблюдения которой поступает сигнал тревоги (сигнал о срабатывании охранного извещателя), на пост (пункт) управления обеспечения транспортной безопасности;
- обнаружение и сопровождение нескольких объектов, траекторная обработка, учет направлений движения объектов;
- визуализация тревоги при срабатывании детектора движения;
- одновременный вывод изображений от подключенных камер в окнах произвольного размера и расположения на экране монитора компьютера;
- поддержка режима работы распределенной системы. Возможность работы через Интернет;
- синхронное воспроизведение архива нескольких выбранных видеокамер;
- многоканальные запись и воспроизведение звука.
3. Модуль пожарной сигнализации
Модуль должен выполнять следующие задачи:
- обнаружение несанкционированного проникновения;
- обнаружение несанкционированного вскрытия оборудования инженерных систем объекта;
- фиксация факта нападения на подразделения транспортной безопасности;
- оповещение подразделения транспортной безопасности о несанкционированном проникновении и нападении;
- формирование в случае тревоги сигналов управления;
- обнаружение пожара, формирование сигналов тревоги и выдача сигналов пожарной сигнализации, и оповещения о пожаре на пост (пункт) управления обеспечения транспортной безопасности;
- обеспечивать передачу звуковых и световых сигналов в случае пожара.
4. Контроль акватории
Радиолокационные станции устанавливаются по обеим сторонам моста и предназначаются для слежения за объектами в зоне акватории.
С помощью программно-аппаратного комплекса производится:
- Прием и архивирование всех радарных целей с последующей их обработкой и выдачей тревожных событий об опасном сближении цели с мостом в неположенном месте, появлении новой цели в зоне контроля, начале движения цели, остановке цели.
- Вывод радарных целей в соответствующую координатам позицию в акватории на трехмерных (3D) картах с возможностью использования при необходимости векторных карт ГИС ARCGIS, Open Street и т.п.
- Классификация всех радарных целей по типу (грузовое, пассажирское и т.п.) и размеру и отображение их в соответствии с данными параметрами на трехмерном плане в реальном масштабе.
- Отображение снимка цели. Формирование снимка с ближайшей камеры осуществляется в момент фиксации цели, все снимки сохраняются на ftp сервере. Данный снимок прикрепляется к конкретному объекту (цели) и отображается над этим объектом на трехмерном плане местности, также впоследствии его можно посмотреть из архива.
- Автоматическое наведение поворотных видеокамер на радарные цели с разбивкой по секторам обзора видеокамеры.
- Наведение в ручном режиме на произвольную точку местности поворотной видеокамеры.
- Отображение на трехмерном плане траектории движения цели.
5. Система контроля и управления доступом (СКУД)
Система контроля и управления доступом предназначена для обеспечения санкционированного доступа на объект, в зону транспортной безопасности, в/на критический элемент. Технические средства системы управления доступом контролируют местонахождение любого сотрудника или посетителя объекта. Наличие у каждого из них индивидуального электронного пропуска ограничивает доступ в определенный круг помещений объекта в определенное время.
Система контроля и управления доступом должна обеспечивать:
- работу как под управлением системы сбора и обработки информации, так и в автономном режиме;
- централизованное и децентрализованное управление инженерно-техническими средствами (системами);
- регистрацию состояния технических средств, всех возникающих событий в системе с указанием места, характера изменений, даты и времени;
- регистрацию ситуационной обстановки на объекте и выявление всех действий, нарушающих режим доступа на объекте;
- блокирование выхода с объекта или зон безопасности внутри объекта при поступлении сигнала «тревога»;
- регистрацию, отображение и протоколирование всех тревожных событий, нарушений и повреждений элементов комплекса;
- иерархическое распределение доступа сотрудников к функциям и конфигурации системы;
- регистрацию изменений состояния контролируемых участков при санкционированных действиях персонала, перемещений персонала по объекту с указанием места произошедшего события, его характера, даты и времени с точностью до 1 секунды;
- отображение ситуационной обстановки и информации о тревожных событиях;
- оперативное выделение любой информации о состоянии системы, сигналах тревоги, действиях персонала, подразделения транспортной безопасности на компьютере центрального пульта;
- ведение протокола в файле или базе данных о всех событиях, происходящих в системе;
- установку временных интервалов для алгоритмов работы функциональных элементов системы доступа;
- контроль состояния всех функциональных элементов локальных подсистем доступа;
- выдачу команд блокировки выхода с объекта и из зон безопасности при поступлении сигнала «тревога».
6. Мониторинг состояния строительных конструкций
Мониторинг состояния строительных конструкций должен обеспечивать контроль:
- углов наклона пилонов;
- колебательных процессов и вибрации вант;
- контроль натяжения вант;
- контроль вертикальных перемещений.
7. Контроль транспортного потока
Контроль транспортного потока должен обеспечивать:
- распознавание номера транспортного средства;
- подсчет числа транспортных средств;
- формирование отчетов за час, сутки, месяц.
8. Инженерные сооружения
Инженерные сооружения обеспечения транспортной безопасности предназначены для воспрепятствования несанкционированному проникновению лица (группы лиц), пытающихся совершить акт незаконного вмешательства в зону транспортной безопасности, в/на критический элемент, в том числе с использованием транспортных средств.
Инженерные сооружения обеспечения транспортной безопасности должны обеспечивать:
- предотвращение несанкционированного прохода людей, въезд автотранспорта в зону безопасности и в/на критический элемент;
- создание препятствий на пути движения нарушителя с целью затруднения (задержки) продвижения нарушителя в зону транспортной безопасности и/или его критических элементов на время, достаточное для прибытия подразделений транспортной безопасности;
- обеспечение доступа в охраняемые зоны, здания, сооружения и помещения, только через установленные рубежи доступа;
- обозначение границ охраняемых зон;
- предотвращение таранного прорыва транспортных средств в охраняемую зону.
9. Гидролокация
Рубежная гидроакустическая система предназначена для обеспечения первичного обнаружения, классификации и сопровождения подводных пловцов и средств их доставки, надводных объектов на протяженных рубежах вдоль границы зон контроля:
- в режиме активной вертикальной гидролокации на границе охраняемой зоны акватории;
- в режиме шумопеленгования.
В состав системы входят:
- Выносная (подводная) часть, обеспечивающая излучение и прием зондирующего сигнала, обработку сигнальной информации, передачу информации на стационарный надводный пункт наблюдения в виде формуляра обнаруженной цели. В состав выносной части входят:
- активные приемно-излучающие модули (ПИМ), объединенные в секции (линейная активная приемно-излучающая секция (ЛАПИС) - до 32 ПИМ) длиной от 100 до 1000 м каждая;
- линейные модули связи ЛАПИС с магистральным кабелем с источниками энергоснабжения ЛАПИС;
- магистральный волоконно-оптический кабель.
Надводная аппаратура пункта наблюдения, включающая в себя:
- информационно-вычислительный комплекс (ИВК);
- прибор сопряжения ИВК с выносной частью;
- устройство дистанционного питания (УДП).
Применение изобретения позволило:
1. Воспроизвести события в заданной точке моста и акватории.
2. Работать в режиме он-лайн и отслеживать движение автотранспорта по мосту и движение посторонних лиц в пределах мостовых подходов 5 и 6.
3. Отслеживать перемещение через ограждение 7 и 8.
4. Следить за объектом (в том числе движущимся по воде) в любое время суток в реальном времени посредством двух радиолокаторов расположенных на берегах соединяемых мостом.
5. Следить за объектами, перемещающимися под водой при помощи гидролокаторов.