АВТОНОМНЫЙ ПОСТ ТЕХНИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
SELF-CONTAINED POST OF TECHNICAL SUPERVISION AND METHOD OF ITS USE

Изобретение относится к области охраны открытых участков местности, периметров, подступов и путей передвижения к важным объектам, удаленных от стационарных частей на значительное расстояние и применяется для организации охраны и интеллектуального видеонаблюдения больших открытых пространств и рубежей государственной границы.
Из уровня техники известен автономный пост технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории по патенту РФ №2634761 (приоритет от 27.12.2016 г., МПК G08B 13/00) и патенту №171438 (приоритет от 27.12.2016 г., МПК G08B 13/189, G08B 25/10), выполненный в виде единой конструкции, включающей полое основание, закрепленный на его верхней поверхности ветрогенератор с вертикальной осью вращения, а также соединенный с нижней частью основания поста подземный герметичный кессон, в котором расположены аккумуляторные батареи и зарядное устройство. Наверху ветрогенератора находится площадка с размещенными на ней поворотной платформой с мультиспектральной системой видеонаблюдения, системой приема и передачи данных по радиоканалу. На боковой наружной поверхности основания размещены солнечные батареи.
Недостатками данного автономного поста являются: исполнение в виде единой конструкции, требующей специальной подготовки местности с последующим бетонированием фундамента, отсутствие возможности перемещения поста на новую позицию, отсутствие системы собственной безопасности.
Известен автономный пункт технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории по патенту РФ №128753 (приоритет 16.10.2012 г., МПК G08B 13/00, G01C 23/00), содержащий мачту, мультисенсорную 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, отличающийся тем, что 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.
Недостатком данного автономного пункта являются: ограниченная дальность обзора в 3000 м; отсутствие двухсторонней аудиосвязи с оператором на стационарном посте; отсутствие резервного источника питания - бензогенератора - на случай плохих погодных условий; не рациональный расход электроэнергии за счет одновременной работы всего оборудования в любое время суток; ограничение в применении конкретного типа ветрогенератора, приводящее к усложнению подготовительных и проектных работ и уменьшению регионов использования из-за небольшой эффективности при различном ветре; использование трибоэлектрических датчиков для регистрации вибрации сигнализационного заграждения не дает абсолютную защиту от проникновения на охраняемую территорию, собственная система безопасности не содержит отдельную видеокамеру для контроля местности внутри охраняемого периметра.
Из уровня техники известен комплекс технического наблюдения за охраняемой территорией по патенту №2542873 (приоритет от 19.08.2013 г., МПК G08B 13/00), включающий пульт оператора, соединенный каналом связи с системой видеонаблюдения, которая состоит из мачты с поворотной платформой с видеокамерой и тепловизором, отличающийся тем, что поворотная платформа оснащена системой координатного позиционирования, которая привязана к локальной или к географической системе координат, а пульт оператора соединен каналами связи с датчиками охранной сигнализации, расположенными на охраняемой территории и имеющими индивидуальную привязку к той же локальной или к географической системе координат.
Недостатками данного комплекса являются: отсутствие автономного электропитания, отсутствие собственной системы безопасности и мобильности комплекса.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения взят автономный пост видеонаблюдения «Видеолокатор дозор» - патент на полезную модель РФ №122511 (МПК G08B 25/08, приоритет от 06.07.2012 г.), содержащий линейную часть, включающую первую и вторую видеокамеру и видеокамеру дальнего обзора, антенну линейной части, выполненную с возможностью приема и передачи сигналов по радиокналу, тепловизор, контроллер радиосвязи линейной части, соединенный с антенной линейной части, комплекс автономного электроснабжения, содержащего бензиновую электростанцию, датчики объема, инфракрасные прожекторы, громкоговоритель, скоростную поворотную видеокамеру, блок солнечных батарей, ветрогенератор, соединенные с блоком аккумуляторных батарей через зарядное устройство, универсальный контроллер системы безопасности, соединенный первым кабелем с контроллером радиосвязи линейной части, вторым кабелем с поворотной видеокамерой комплекта автономного электроснабжения, третьим – с видеокамерой дальнего обзора и тепловизором на опорно-поворотном устройстве, четвертым кабелем – с первой и второй стационарными видеокамерами, пятым кабелем с громкоговорителем, датчиками объема и инфракрасными прожекторами комплекта автономного электроснабжения, а шестым кабелем – с блоком аккумуляторных батарей комплекта автономного электроснабжения, и стационарную часть, содержащую соединенную радиоканалом с линейной частью, при этом в стационарную часть введены автоматизированное рабочее место оператора с мультимонитором, трубка переговорная, источник бесперебойного электропитания, соединенный с трубкой переговорной, видеосервер, акустическая система, соединенная с соответствующим входом видеосервера, антенна стационарной части, выполненная с возможностью приема и передачи сигналов по радиоканалу, а также контроллер радиосвязи стационарной части, соединенный с антенной стационарной части и видеосервером, соединенным с источником бесперебойного электропитания и автоматизированным рабочим местом оператора с мультимонитором.
Недостатками прототипа являются: большое количество вспомогательного оборудования, большое количество кабельных соединений, малое время автономной работы, небольшая территория контроля.
Задачей заявляемого изобретения является создание автономного поста технического наблюдения, обеспечивающего круглосуточный визуальный контроль за наземной и надводной обстановкой с увеличенной дальностью обнаружения неподвижных и движущихся целей различных типов, отображением в реальном времени, обработкой, передачей, приемом и хранением информации и тревожных событий, а также независимого от внешнего электропитания.
Техническими результатами изобретения являются: интеллектуальное видеонаблюдение больших открытых пространств в режиме реального времени, автоматическое обнаружение и сопровождение целей поворотной видеокамерой и тепловизором, реализованная возможность ручного выбора целей для сопровождения из ряда обнаруженных целей; организация беспроводного канала связи с удаленным постом мониторинга, увеличение времени автономной работы, увеличение надежности и простоты монтажа.
Технический результат в области интеллектуального видеонаблюдения больших открытых пространств в реальном времени, автоматического обнаружения и сопровождения, ручного выбора целей достигается тем, что оборудование в составе линейного поста позволяет проводить круглосуточный мониторинг охраняемого объекта, с возможностью обмена данными между устройствами линейного и стационарного поста автоматического поста технического наблюдения по беспроводному соединению независимо от расстояния и прямой видимости между ними.
Технический результат в области увеличения времени автономной работы автономного поста технического наблюдения достигается с помощью уменьшения количества используемого вспомогательного оборудования, уменьшения кабельных соединений, а также использованием алгоритма сохранения энергии.
Уменьшение использования вспомогательного оборудования и количества кабельных соединений достигается тем, что вместо блока управления, блока коммутации, блока измерения используется один блок коммутации и электроснабжения с интегрированными функциями подключения датчиков, электропитания датчиков, интеллектуального управления электропитания нагрузок, обеспечивающих оптимальный режим работы аккумуляторной батареи; замены аналоговых на цифровые видеокамеры и тепловизора; а также тем, что первая и вторая видеокамеры комплекта собственной безопасности заменены одной купольной, вандалозащищенной видеокамерой.
Алгоритм сохранения энергии заключается в том, что постоянно электропитание подается только на блок коммутации и энергоснабжения, беспроводное устройство передачи данных и извещатели охранные комплекта собственной безопасности. На остальное оборудование линейного поста электропитание поступает только при включении оператором в ручном режиме работы или автоматически при соответствующей команде специального программного обеспечения, кроме того, камеры комплекта собственной безопасности включаются по сигналу тревоги извещателя охранного, или вручную оператором и имеют функцию автоматического отключения спустя 10 минут неиспользования, а также отключается электропитание поворотного устройства при неиспользовании устройства видеонаблюдения более установленного времени. Все оборудование линейного поста оснащено интеллектуальной системой обогрева, контролирующей необходимость обогрева по показаниям термодатчика кожуха и время работы, а также имеют защиту от включения обогрева оператором при превышении установленной температуры.
Автономный пост технического наблюдения обеспечивает круглосуточный визуальный контроль за наземной и надводной территорией с обнаружением движущихся и неподвижных целей различных типов на расстоянии до 10 км и передачу полученных данных на расстояние до 40 км без использования ретрансляторов или более 40 км с использованием ретрансляторов.
Состав автономного поста иллюстрируется фиг. 1.
Состав линейного поста дополнительно иллюстрируется фиг. 2.
Состав блока коммутации и энергоснабжения иллюстрируется фиг. 3.
Состав автоматизированного рабочего места иллюстрируется фиг. 4.
Конструктивно автономный пост технического наблюдения состоит из по меньшей мере, одного автономного линейного поста 1, находящегося на удалении от стационарного поста, содержащего оборудование, установленное на удалении от стационарной части 2, позволяющее проводить круглосуточный мониторинг охраняемого объекта, обрабатывать и передавать поступающую информацию на блоки и устройства стационарной части 2, обеспечивать собственную безопасность, и имеющего автономное энергоснабжение оборудования; и стационарной части 2, содержащей оборудование, обеспечивающее прием и отображение информации, полученной от составных частей линейного поста 1, в режиме реального времени, а также её хранение.
Линейный пост 1 состоит из устройства видеонаблюдения, содержащего видеокамеру дальнего обзора 3, тепловизор 4, и/или радиолокационную станцию 6, опорно-поворотное устройство 5; беспроводного устройства передачи данных 15; основного источника электропитания, содержащего преобразователи энергии возобновляемых источников питания в электроэнергию, например, и/или, по меньшей мере, один комплект солнечных модулей 8, и/или, по меньшей мере, один комплект ветрогенератора 9; резервного источника электропитания, содержащего преобразователи энергии невозобновляемых источников питания в электроэнергию, например, по меньшей мере, одну автономную электростанцию 10; блок коммутации и энергоснабжения 7, содержащего в том числе зарядные устройства 26, 27, 28 источников электропитания 8, 9, 10; мачты крепления 21; мачты молниеотвода 22; а также скоростной поворотной видеокамеры 14, аудиодомофонной панели 13, извещателя охранного 11 и громкоговорителя 12, обеспечивающих безопасность линейного поста 1, управляемых блоком коммутации и энергоснабжения 7.
Стационарный пост 2 состоит из видеосервера 16, снабженного источником бесперебойного электропитания 19; автоматизированного рабочего места оператора 17, с реализованной возможностью подключения клавиатуры и манипулятора типа «мышь» (на фиг. не указаны), снабженного в том числе телефоном 18; а также беспроводного устройства передачи данных 15.
Оборудование автоматического поста технического наблюдения имеет следующее назначение.
Видеокамера дальнего обзора 3 предназначена для организации системы видеонаблюдения в видимом диапазоне в дневное время.
Тепловизор 4 предназначен для видеонаблюдения в инфракрасном диапазоне, автоматического сканирования контролируемого пространства и определения движущихся целей в ночное время.
Тепловизор 4 устанавливается совместно с видеокамерой дальнего обзора 3 на поворотном устройстве 5, что позволяет автоматически сканировать контролируемое пространство для наблюдения за большими открытыми пространствами, морскими акваториями, объектами, находящимися на значительном удалении, и определять движущиеся цели, а также контролировать пожарную обстановку в дневное и ночное время в условиях отсутствия освещения, в широком диапазоне погодных условий, причем выходы видеокамеры 3 и тепловизора 4 соединены со входами опорно-поворотного устройства 5, а выход опорно-поворотного устройства 5 соединен с устройством передачи данных 24 блока коммутации и энергоснабжения 7.
Радиолокационная станция 6, предназначена для захвата цели и передачи координат с последующим сопровождением цели с помощью устройств мультиспектрального оптико-электронного блока, причем вход/выход радиолокационной станции 6 соединен с устройством передачи данных 24 блока коммутации и энергоснабжения 7.
В качестве основного источника электропитания используются преобразователи возобновляемых источников энергии в электроэнергию и электропитания автоматизированных необслуживаемых комплектов технических средств безопасности, размещенных на удалении от электрических сетей общего назначения в составе, например, и/или, по меньшей мере, одного комплекта солнечных модулей 8, и/или, по меньшей мере, одного комплекта ветрогенератора 9.
Комплект солнечных модулей 8 осуществляет электроснабжение подключенных устройств за счет преобразования энергии солнца в электроэнергию и передачу преобразованной энергии на зарядное устройство 26, осуществляющее подзарядку блока 30 аккумуляторных батарей, расположенных в блоке коммутации и энергоснабжения 7.
Комплект ветрогенератора 9 осуществляет электроснабжение подключенных устройств за счет преобразования энергии ветра в электроэнергию и передачу преобразованной энергии на зарядное устройство 27, осуществляющее подзарядку блока 30 аккумуляторных батарей, расположенных в блоке коммутации и энергоснабжения 7.
При этом преобразователи 8, 9 возобновляемых источников энергии в электроэнергию соединены с соответствующими зарядными устройствами 26 и 27 и блоком 30 аккумуляторных батарей, соединенным с защитой 29 от глубокого разряда, соединенной с контроллером управления 23.
В качестве резервного источника электропитания может использоваться, по крайней мере, один преобразователь невозобновляемых источников энергии в электроэнергию, например, автономная электростанция 10.
Автономная электростанция 10 предназначена для заряда блока 30 аккумуляторных батарей линейного поста 1 напряжением 220V однофазного переменного тока.
При этом преобразователь невозобновляемого источника энергии в электроэнергию соединен с соответствующим зарядным устройством 28 и блоком 30 аккумуляторных батарей, соединенным с защитой 29 от глубокого разряда, соединенной с контроллером управления 23.
Мачта крепления 21 предназначена для размещения устройств видеонаблюдения и комплекта собственной безопасности и беспроводного устройства передачи данных на высоте до 10 метров.
Комплект собственной безопасности состоит из скоростной поворотной видеокамеры 14 со встроенной ИК-подсветкой, извещателя охранного 11, аудиодомофонной панели 13 и громкоговорителя 12.
Скоростная поворотная видеокамера 14, соединенная с устройством передачи данных 24 и с контроллером управления 23, предназначена для использования в комплекте собственной безопасности линейного поста 1 и снабжена ИК-подсветкой для работы в темное время суток, при этом она соединена с устройством передачи данных.
Все видеокамеры, используемые в составе автономного поста технического наблюдения, оснащены автоматическим обогревом внутреннего пространства термокожуха, с функцией «холодного старта», что позволяет использовать их в широком диапазоне температур, а также в условиях повышенной влажности.
Извещатель охранный 11, соединенный с контроллером управления 23 блока коммутации и энергоснабжения 7, предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространство с учетом реального времени суток или уровня освещенности.
Аудиодомофоная панель 13, соединенная с устройством передачи данных 24, предназначена для организации двусторонней аудиосвязи с оператором комплекса и выполняется в антивандальном всепогодном корпусе с кнопкой вызова.
Громкоговоритель 12 предназначен для использования в качестве источника звука при озвучивании открытых пространств в условиях повышенного шума. При этом громкоговоритель 12 соединен аудиоусиителем 25, соединенным с контроллером управления 23 блока коммутации и энергоснабжения 7.
Блок коммутации и энергоснабжения 7 выполнен в виде специализированного монтажного шкафа уличного исполнения и предназначен для размещения блока 30 аккумуляторных батарей, снабженных модулем защиты от глубокого разряда 29, зарядных устройств 26, 27, 28 источников электропитания 8, 9, 10, и электронного оборудования комплекса, с автоматическим поддержанием температуры, необходимой для корректной работы размещенного в нем оборудования, причем вход защиты 29 от глубокого разряда соединен с блоком 30 аккумуляторных батарей, а выход соединен со входом контроллера управления 23, выход контроллера управления 23 соединен с устройством передачи данных 24 и зарядными устройствами 26, 27, 28, а выход зарядных устройств 26, 27, 28 соединены с блоком 30 аккумуляторных батарей, также устройство передачи данных 24 соединено с беспроводным устройством передачи данных 15, радиолокационной станцией 6 и опорно-поворотным устройством 5. Оборудование, размещенное в блоке коммутации и энергоснабжения 7 предназначено для электропитания нагрузки комплекса, поддержания номинального уровня заряда аккумуляторных батарей, мониторинга работоспособности составных частей комплекса и обеспечения связи со станционным постом 2.
Видеосервер 16 представляет собой сетевой аппаратный видеорегистратор, предназначенный для сохранения, отображения посредством автономного рабочего места 17 информации, полученной с видеокамер 3 и 14, тепловизора 4, радиолокационной станции 6, беспроводного устройства передачи данных 15, охранных извещателей 11, путем обеспечения функций: интеллектуального анализа видеоизображения с возможностью классификации целей по типам, детектора движения, резервного видеоархива, циклической перезаписи и сетевого клиента для организации удаленного автономного рабочего места.
Источник бесперебойного электропитания 19 предназначен для защиты видеосервера 16 и автоматизированного рабочего места 17 от основных неполадок с электропитанием: высоковольтных выбросов, электромагнитных и радиочастотных помех, понижений, повышений и полного исчезновения напряжения в электросети.
Автоматизированное рабочее место 17 (фиг. 4) предназначено для удаленного просмотра видеоканалов в реальном времени, а также просмотра видеоархива, расположенного на запоминающем устройстве видеосервера 16.
Беспроводное устройство передачи данных 15, соединенное с устройством передачи данных 24, предназначено для организации передачи данных между линейным 1 и стационарным 2 постами на расстоянии до 40 км без использования дополнительного оборудования. При необходимости передачи сигнала на большее расстояние или при наличии естественных и/или искусственных препятствий, создающих помехи для передачи сигнала, применяется ретранслятор 20.
Автономный пост технического наблюдения работает следующим образом.
Пример 1. Интеллектуальное видеонаблюдение реализовано следующим образом.
Информация с видеокамеры 3, тепловизора 4 и/или радиолокационной станции 6 по протоколу Ethernet поступает в устройство передачи данных блока коммутации и энергоснабжения 7 и через беспроводное устройство передачи данных 15 линейного поста 1 передается с помощью беспроводного устройства передачи данных 15 стационарного поста 2 на видеосервер 16 и отображается на экране автоматизированного рабочего места 17 оператора, и в случае попадания в зону контроля мультиспектрального оптико-электронного модуля движущегося объекта происходит визуальная индикация сработки на графическом плане местности, отображающимся на экране автоматизированного рабочего места 17 оператора, при этом детектор движения производит видеофиксацию цели, и по интерфейсу Ethernet через беспроводное устройство передачи данных 15 и устройство передачи данных блока коммутации и энергоснабжения 7 линейного поста 1 поступает команда для опорно-поворотного устройства 5 о сопровождении цели.
Все видеоданные и события датчиков сохраняются в архиве видеосервера 16 стационарного поста 2.
На экране автономного рабочего места 17 оператора отображаются условно-графические изображения устройств и функциональных модулей: индикаторы уровня заряда и/или комплекта солнечных батарей 8, и/или комплекта ветрогенератора 9, и/или автономной электростанции 10, а также индикаторы включения/выключения или неисправности датчиков и/или устройств линейного поста 1, текущее значение температуры окружающей среды снаружи и внутри блока коммутации и энергоснабжения 7, значение текущего напряжения на аккумуляторных батареях 30.
Пример 2. Система собственной безопасности реализована следующим образом.
На мачте крепления 21, кроме мультиспектрального оптико-электронного модуля, устанавливают скоростную поворотную видеокамеру 14, один и более извещателей охранных 11, и/или громкоговоритель 12, и/или аудиодомофонную панель 13. Охранные извещатели 11 устанавливаются таким образом, чтобы они образовывали максимальную зону обнаружения - дискретную систему, состоящую из элементарных чувствительных зон в виде лучей, расположенных в один или несколько ярусов, или в виде тонких широких пластин, расположенных в вертикальной плоскости. При попадании в зону действия датчика объекта типа «человек» или «автотранспорт», поворотное устройство скоростной поворотной видеокамеры 14 подается сигнал для осуществления видеозахвата, фиксации и передачи изображения объекта через беспроводное устройство передачи данных 15 линейного поста 1 на беспроводное устройство передачи данных 15 стационарного поста 2 и видеосервер 16 с последующей звуковой и визуальной индикации сработки охранных извещателей на экране автоматизированного рабочего места 17 оператора.
Пример 3. Ручной выбор целей для сопровождения.
Отличается от примера 1 и примера 2 тем, что в специальном программном обеспечении автономного поста технического контроля реализована возможность ручного режима выбора и управления устройством видеонаблюдения, точкой контроля: приближение/отдаление, фокусировкой/расфокусировкой изображения с помощью элементов управления пользовательского экрана автоматизированного рабочего места 17. При попадании в зону контроля видеокамеры 3, или тепловизора 4, или зону покрытия радиолокационной станции 6, движущегося объекта типа «человек» или «автотранспорт» оператор с помощью компьютерной «мыши» выбирает интересующий объект, тем самым разворачивая опорно-поворотное устройство 5 и видеокамеру дальнего обзора 3 или тепловизор 4, радиолокационную станцию 6, или скоростную поворотную видеокамеру 14 в сторону объекта, и запускает программный алгоритм сопровождение цели.
Техническим результатом изобретения является интеллектуальное видеонаблюдение больших открытых пространств в реальном времени, автоматическое обнаружение и сопровождение целей поворотной видеокамерой и тепловизором, реализованная возможность ручного выбора целей для сопровождения из ряда обнаруженных целей, организация беспроводного канала связи с удаленным постом мониторинга, увеличение времени автономной работы, увеличение надежности и простоты монтажа в следствии использования алгоритма сохранения энергии, уменьшения количества используемого вспомогательного оборудования, а также уменьшения кабельных соединений.