СПОСОБ МНОГОУРОВНЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Полезная модель относится к системам управления робототехническими средствами при проведении аварийно-спасательных работ, пожаротушения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Аварии на радиационно-, химически-, взрыво-пожароопасных объектах, обычно перерастают в крупномасштабные чрезвычайных ситуациях (ЧС) и в дальнейшем такие аварии будут являться источником возникновения масштабных, многофакторных, социально опасных, технически и материально ущербных ЧС, сопровождающиеся радиационным, химическим, взрывным, термическим, осколочным поражающим действием, являющиеся чрезмерно опасными для жизни человека и в первую очередь при выполнении аварийно-спасательных работ.
При крупномасштабных ЧС потребуется первоочередное выполнение всего комплекса таких аварийно-спасательных работ, как разведывательных, мониторинговых, разградительных, пожарных, земляных, дорожных, дегазационных, специальных, пиротехнических с применением робототехнических средств (РТС).
Эффективность применения РТС в ЧС в условиях особого риска для человека-спасателя, наряду с механической работоспособностью узлов и агрегатов непосредственно РТС, в значительной степени будет определяться надежностью дистанционного управления РТС при их различном вероятно возможном расположении в аварийно-инфраструктурной обстановке при ЧС.
Известна автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления в чрезвычайных ситуациях по патенту на полезную модель №43675, G08C 19/00, опубликованному 27.01.2005.
Эта система управления в зоне ЧС, позволяет организовывать в зонах ЧС эффективное взаимодействие разнородных ведомственных сил и средств между собой и с центром, повышая, таким образом, эффективность реагирования и управления существующих систем в зонах ЧС.
Недостатком ее является отсутствие взаимодействия оператора управления РТС в составе спасательного формирования по всем уровням управления и способам связи, а также отсутствие возможности управления роботизированными спасательными средствами в зоне ЧС.
Известен также беспроводной управляемый робот-уборщик и система дистанционного управления им по патенту ЕР 1712970, G05D 1/02, опубликованному 20.03.2013.
Робот-уборщик управляется посредством различных сигналов управления, которые передаются от многих внешних устройств, имеющих различные функции беспроводной связи. Робот-уборщик включает в себя модуль беспроводной связи и микропроцессор. Модуль беспроводной связи принимает сигналы управления, передаваемые от внешних устройств на основании различных протоколов беспроводной связи.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности передачи информации по спутниковой связи.
Наиболее близкой к предлагаемой является система радиосвязи и передачи видеоданных при проведении аварийно-восстановительных работ на железнодорожном транспорте по патенту РФ №2400931, Н04В 7/00 (2006.01), опубликованному 27.09.2010, принятая за прототип.
Данное изобретение относится к системам радиосвязи и может быть использовано в системах, обеспечивающих передачу видеоинформации и организацию радиосвязи и передачи видеоданных с использованием искусственных спутников Земли при проведении аварийно-восстановительных работ на железнодорожном транспорте. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и качества связи и обеспечение возможности передачи видеоинформации с места аварийно-восстановительных работ на железной дороге в режиме реального времени.
Недостатком данной системы является отсутствие возможности передачи видеоинформации на пункт управления в условиях, при которых спутниковая связь неработоспособна.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение заключается в повышении надежности управления РТС и эффективности применении их для выполнения спасательных работ при ликвидации последствий ЧС в условиях радиотелевизионной помеховой обстановки.
Для этого в системе многоуровневого управления робототехническими средствами в чрезвычайных ситуациях, включающей в себя использование спутникового канала связи, введены другие виды связи, такие как, радиосвязь, Wi-Fi-связь, сотовая связь, при этом она выполнена с возможностью комплексирования всех этих способов связи путем их одновременного сопряжения с базовой радиосвязью робототехнического средства с целью повышения надежности управления робототехническими средствами в условиях возникающих помех.
Основной целью создания системы многоуровневого управления РТС в ЧС является повышение надежности управления РТС и эффективности их применения для выполнения спасательных работ при ликвидации последствий ЧС, а также обеспечение получения на разных спасательных структурных уровнях в режиме реального времени объективной радиотелевизионной информации применения по необходимости индивидуального РТС в ЧС для оперативного принятия соответствующих распорядительных решений и их ранжированного исполнения спасательными структурами, направленных на повышение в целом эффективности ликвидации последствий крупномасштабной ЧС.
Технический эффект заключается в повышении устойчивости управления спасательного робототехнического средства, за счет увеличения каналов по «Ethernet Wi-Fi», сотовой, и спутниковой связи, сопряженных с базовой системой управления. Такой способ управления РТС в ЧС позволяет разрабатывать технологии группового применения РТС в ЧС, увеличивать дальность управления РТС, получать мониторинговую информацию из зоны применения РТС на всех уровнях управления, повышать эффективность их применения для выполнения спасательных работ при ликвидации последствий ЧС в вероятно возникающих аварийных помеховых условиях, а также осуществлять контроль их применения на всей территории России.
На фигуре изображена блок-схема сопряжения унифицированной системы многоуровневого управления робототехническими средствами.
Система управления РТС является двухканальной и включает:
систему дистанционного управления (по радиоканалу);
систему телевизионного наблюдения (по телеканалу).
Система дистанционного управления (СДУ) предназначена для управления базовым шасси, манипулятором, исполнительными механизмами, рабочим оборудованием РТС.
Система телевизионного наблюдения (СТН) предназначена для кругового обзора, ориентации в пространстве и для передачи видеосигнала от видеокамер, установленных на РТС, на пульт управления.
Система управления РТС включает в себя аппаратуру, расположенную на пункте управления, и аппаратуру, располагающуюся на базовом шасси РТС содержащие блоки сопряжения, а именно:
по радиосвязи - бортовая информационно управляющая система;
по Wi-Fi связи - блоки «Ethernet Wi-Fi»;
по сотовой связи - модуль сотовой связи;
по спутниковой связи - модуль спутниковой связи.
На фигуре изображена блок-схема сопряжения унифицированной системы многоуровневого управления робототехническими средствами.
По условиям распространения электромагнитного сигнала в приземной атмосфере и по условиям расположения РТС в аварийной обстановке в ЧС для системы управления РТС, выполненной по аналоговой схеме построения, возможны сбои или вообще исключение управления.
Реализация заявляемой системы управления заключается в следующем.
Для повышения надежности дистанционного управления РТС предложена идея комплексированного использования различных способов связи для обеспечения четырех уровней управления РТС в ЧС по принципу «четыре в одном».
Первый уровень управления - создание так называемой базовой системы управления РТС с максимально возможным обеспечением «приземного» управления работой РТС в условиях ЧС на дальностях до 2,0 км.
При этом предпочтительным является построение этой системы по аналоговой схеме на частотах 400-500 МГц.
Второй уровень управления - создание дублирующего (резервного) канала управления с использование схемы воздушной ретрансляции на дальности до 100 км с целью обеспечения управления РТС при дополнительно возникающих в ЧС ситуационно-авариных условиях ограничения или исключения использования базовой системы управления РТС.
Для таких возникающих в ЧС условиях предложено использование беспилотной вертолетной системы ретрансляции по схеме связи «Wi-Fi» на стандартной частоте 2,4 ГГц и сопряженной с базовой системой управления РТС.
Третий уровень управления - реализация сопряженного с базовой системой аварийного канала управления на базе сотовой связи, для обеспечения прежде всего самовыхода РТС из соответствующей зоны ЧС при нарушении функционирования и базовой системы управления РТС и ее дублирующей системы ретрансляции.
Четвертый уровень управления - информационно-командный при спутниковой ретрансляции видеоизображения, телеметрии, от применяемых РТС в ЧС на всей территории России.
Заявляемая система многоуровневого управления робототехники в чрезвычайной ситуации обеспечивает повышение: технически - управляемости РТС и организационно-оперативности контрольно-распорядительного управления применения РТС в ЧС с целью достижения: первично - сохранения жизни спасателя и вторично - более эффективного выполнения спасательной задачи.