МНОГОУРОВНЕВАЯ НАВИГАЦИОННО-ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
MULTILEVEL NAVIGATION AND INFORMATION VEHICLE MONITORING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к многоуровневым навигационно-информационным системам мониторинга транспортных средств, включающим расположенный на каждом транспортном средстве мобильный терминал транспортного средства, сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных, рабочие станции, дополнительный сервер резервного копирования, серверы хранения и обработки данных региональных центров сбора и обработки данных, рабочие станции.
В данном описании использованы следующие термины.
Транспортное средство - средство для перевозки людей и грузов по суше или по воде.
Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций - объединение органов управления, сил и средств федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления и организаций, в полномочия которых входит решение вопросов по защите населения и территорий (акваторий) от чрезвычайных ситуаций.
Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) - система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.
Сервер (англ. server) - электронное устройство, выполняющий сервисные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определенным ресурсам. В целях настоящего описания рассматривается сервер, имеющий постоянное подключение к объединенной сети, которая может передавать данные на сервер с клиентских устройств. Сервер может обрабатывать эти данные и передавать результат обработки обратно на клиентское устройство.
Модуль обмена данных - это модуль сервера, который может представлять приемник входящих сигналов, и преобразователь их для последующей обработки, и транслятор для дальнейшей отправки.
Вычислительный модуль - это модуль сервера, который представляет собой микропроцессор, специально приспособленный для сложной обработки сигналов.
Модуль хранения базы данных - это модуль сервера, в котором хранятся данные, соответствующие данному модулю данные, который может быть выполнен как накопитель на жестком магнитном диске или как флэш-память (flash memory), которая относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти.
При этом некоторые модули могут быть объединены в отдельных реализациях. Например, разные базы данных могут храниться в одном модуле памяти.
Модуль расчета - это модуль сервера, который представляет собой микропроцессор, специально приспособленный для специальной обработки поступающих в него сигналов и расчета на основании них определенных показателей, которые необходимы для автоматизации процесса работы всей системы.
Уровень техники.
Существуют различные многоуровневые навигационно-информационные системы мониторинга транспортных средств. Так, известна из уровня техники многоуровневая навигационно-информационная система мониторинга транспортных средств, включающая расположенный на каждом транспортном средстве мобильный терминал транспортного средства, получающий информацию о местоположении транспортного средства от спутниковых навигационных систем и передающий информацию о местоположении с помощью систем передачи данных через сеть Интернет на сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных, а указанный сервер хранения и обработки данных соединен с рабочими станциями, при этом главный центр сбора и обработки данных содержит дополнительный сервер резервного копирования и соединен с серверами хранения и обработки данных региональных центров сбора и обработки данных, причем разделение информации происходит по принципу принадлежности транспортного средства к конкретному региону, каждый региональный сервер хранит электронные карты местности данного региона, к региональным серверам подключены рабочие станции, при этом каждый региональный центр снабжен резервным GSM каналом связи для получения SMS сообщений с информацией о местоположении от мобильного терминала транспортного средства непосредственно на рабочую станцию, см. патент на полезную модель РФ №112 472, опубликованный 10.01.2012.
Данная многоуровневая навигационно-информационная система мониторинга транспортных средств является наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату и выбрана за прототип предлагаемого изобретения.
Недостатком этого прототипа является отсутствие возможности ликвидации чрезвычайных ситуаций при помощи управления транспортными средствами.
Это связано с тем, что данная система не может прогнозировать наступления чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, а также не может рассчитывать группировку сил и средств в случае угрозы и чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера и рассчитывать время прибытия транспортных средств в зону чрезвычайных ситуаций.
Раскрытие изобретения.
Настоящее изобретение главным образом имеет целью предложить многоуровневую навигационно-информационную систему мониторинга транспортных средств, включающую расположенный на каждом транспортном средстве мобильный терминал транспортного средства, получающий информацию о местоположении транспортного средства от спутниковых навигационных систем и передающий информацию о местоположении с помощью систем передачи данных через сеть Интернет на сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных, а указанный сервер хранения и обработки данных соединен с рабочими станциями, при этом главный центр сбора и обработки данных содержит дополнительный сервер резервного копирования и соединен с серверами хранения и обработки данных региональных центров сбора и обработки данных, причем разделение информации происходит по принципу принадлежности транспортного средства к конкретному региону, каждый региональный сервер хранит электронные карты местности данного региона, к региональным серверам подключены рабочие станции, при этом каждый региональный центр снабжен резервным GSM каналом связи для получения SMS сообщений с информацией о местоположении от мобильного терминала транспортного средства непосредственно на рабочую станцию, позволяющую, по меньшей мере, сгладить указанные выше недостатки, а именно обеспечить расширение функциональных возможностей системы за счет возможности ликвидации чрезвычайных ситуаций при помощи управления транспортными средствами, что и является поставленной технической задачей.
Для достижения этой цели сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет модуль связи с внешней автоматизированной информационно-управляющей системой единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, и соединенный с ним модуль прогнозирования наступления чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, и соединенный с ним модуль расчета группировки сил и средств в случае угрозы и чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, выполненный с возможностью рассчитывать время прибытия транспортных средств в зону чрезвычайных ситуаций.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность связи с внешней автоматизированной информационно-управляющей системой единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, а также прогнозирования наступления чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера. Кроме того, становится возможным производить расчет группировки сил и средств в случае угрозы и чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, а также рассчитывать время прибытия транспортных средств в зону чрезвычайных ситуаций.
Существует вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль статистической обработки и подготовки аналитических справок и отчетов.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность производить расчет группировки сил, а также статистически обрабатывать всю информацию и подготавливать аналитические справки и отчеты.
Существует также вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль администрирования, идентификации и аутентификации пользователей.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность администрирования, идентификации и аутентификации пользователей, что исключительно важно, так как предлагаемая система многоуровневая.
Существует еще и такой вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль выборочного контроля местоположения транспортных средств - судов, групп транспортных средств - судов, формирования колонн и отслеживание движения указанных колонн.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность выборочного контроля местоположения транспортных средств - судов, групп транспортных средств - судов, формирования колонн и отслеживание движения указанных колонн. Это необходимо для мониторинга всего процесса ликвидации чрезвычайной ситуации.
Существует, кроме того, вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль добавления, удаления и редактирования пунктов постоянной дислокации и зон выезда транспортных средств - автомобилей и судов.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность добавления, удаления и редактирования пунктов постоянной дислокации и зон выезда транспортных средств - автомобилей и судов.
Также существует вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль формирования и редактирования маршрутных заданий для транспортных средств (автомобилей, судов), например конечные и контрольные точки маршрутов, географические зоны, контрольное время.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность формирования и редактирования маршрутных заданий для транспортных средств (как автомобилей, так и судов). Например, можно редактировать конечные и контрольные точки маршрутов, географические зоны, контрольное время.
Существует еще один вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль составления плана расстановки сил и средств на месте тушения пожара или ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций с использованием библиотеки условных обозначений.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность составления конкретного плана расстановки сил и средств на месте тушения пожара или ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций с использованием библиотеки условных обозначений.
Существует также вариант изобретения, в котором сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль получения данных погоды и ее прогноза с помощью GRIB файлов.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность получения данных погоды и ее прогноза с помощью GRIB файлов, что также исключительно важно для функционирования системы, расчета необходимых поправок на время.
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения. Также совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения не следует явным образом из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень» для изобретения.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает функциональную схему многоуровневой навигационно-информационной системы мониторинга транспортных средств согласно изобретению,
- фигура 2 схематично изображает этапы работы многоуровневой навигационно-информационной системы мониторинга транспортных средств согласно изобретению.
Согласно фигуре 1 многоуровневая навигационно-информационная система мониторинга транспортных средств включает расположенный на каждом транспортном средстве 1 мобильный терминал 11 транспортного средства, получающий информацию о местоположении транспортного средства от спутниковых навигационных систем 2 и передающий информацию о местоположении с помощью систем передачи данных через сеть Интернет 3 на сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных, а указанный сервер 4 хранения и обработки данных соединен с рабочими станциями 40, при этом главный центр сбора и обработки данных содержит дополнительный сервер 5 резервного копирования и соединен с серверами 6 хранения и обработки данных региональных центров сбора и обработки данных, причем разделение информации происходит по принципу принадлежности транспортного средства к конкретному региону, каждый региональный сервер 6 хранит электронные карты местности данного региона, к региональным серверам подключены рабочие станции 61, при этом каждый региональный центр снабжен резервным GSM каналом связи для получения SMS сообщений с информацией о местоположении от мобильного терминала 11 транспортного средства непосредственно на рабочую станцию 61.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет модуль 41 связи с внешней автоматизированной информационно-управляющей системой 7 единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, и соединенный с ним модуль 42 прогнозирования наступления чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, и соединенный с ним модуль 43 расчета группировки сил и средств в случае угрозы и чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, выполненный с возможностью рассчитывать время прибытия транспортных средств 1 в зону чрезвычайных ситуаций.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем расчета группировки сил и средств модуль 44 статистической обработки и подготовки аналитических справок и отчетов.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем 43 расчета группировки сил и средств модуль 45 администрирования, идентификации и аутентификации пользователей.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем 43 расчета группировки сил и средств модуль 46 выборочного контроля местоположения транспортных средств - судов, групп транспортных средств - судов, формирования колонн и отслеживание движения указанных колонн.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем 43 расчета группировки сил и средств модуль 47 добавления, удаления и редактирования пунктов постоянной дислокации и зон выезда транспортных средств - автомобилей и судов.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем 43 расчета группировки сил и средств модуль 48 формирования и редактирования маршрутных заданий для транспортных средств (автомобилей, судов) (конечные и контрольные точки маршрутов, географические зоны, контрольное время).
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем 43 расчета группировки сил и средств модуль 49 составления плана расстановки сил и средств на месте тушения пожара или ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций с использованием библиотеки условных обозначений.
Сервер 4 хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных имеет соединенный с модулем 43 расчета группировки сил и средств модуль 410 получения данных погоды и ее прогноза с помощью GRIB файлов.
Интерфейсами автоматизированного взаимодействия информационных систем могут являться:
- протокол OpenID для централизованной аутентификации пользователей;
- протокол WFS для информации о местоположении транспортных средств;
- веб-службы (SOAP или JSON) для передачи структурированных данных.
Между техническими средствами операторов сотовой связи и каналами ведомственных сетей связи и передачи данных может быть организован защищенный канал передачи данных с использованием технологии VPN (англ. Virtual Private Network - виртуальная частная сеть) - обобщенное название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет). Несмотря на то что коммуникации осуществляются по сетям с меньшим или неизвестным уровнем доверия (например, по публичным сетям), уровень доверия к построенной логической сети не зависит от уровня доверия к базовым сетям благодаря использованию средств криптографии (шифрования, аутентификации, инфраструктуры открытых ключей, средств для защиты от повторов и изменений, передаваемых по логической сети сообщений).
Для обеспечения сохранности информации, передаваемой внутри системы, в ее состав могут входить резервные источники питания 8, обеспечивающие его непрерывную работу, и «черный ящик» 9, обеспечивающий запись информации в случае отсутствия связи с сервером 4 и последующую автоматическую передачу накопленной информации при восстановлении связи.
Осуществление изобретения.
Многоуровневая навигационно-информационная система мониторинга транспортных средств функционирует следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример использования изобретения, имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.
Согласно фигуре 2
Этап А1. С помощью модуля 42 осуществляют прогнозирование наступления чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера.
Этап А2. В случае высокой вероятности наступления такого события передают сигнал на сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных через модуль связи с внешней автоматизированной информационно-управляющей системой единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Этап A3. Посредством модуля 410 получают данные погоды и ее прогноза с помощью GRIB файлов, эти данные передают также на сервер хранения и обработки данных главного центра сбора и обработки данных через модуль связи с внешней автоматизированной информационно-управляющей системой единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Этап А4. Посредством модуля 43 производят:
- расчет группировки сил и средств в случае угрозы и чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера,
- рассчитывают время прибытия транспортных средств в зону чрезвычайных ситуаций.
Этап А5. Посредством модуля 44 производят статистическую обработку информации и готовят аналитические справки и отчеты.
Этап А6. Посредством модуля 45 производят администрирование, идентификацию и аутентификацию пользователей.
Этап А7. Посредством модуля 46 производят выборочный контроль местоположения транспортных средств - судов, групп транспортных средств - судов, формирования колонн и отслеживание движения указанных колонн.
Этап А8. Посредством модуля 47 производят добавление, удаление и редактирование пунктов постоянной дислокации и зон выезда транспортных средств - автомобилей и судов.
Этап А9. Посредством модуля 48 производят формирование и редактирование маршрутных заданий для транспортных средств.
Этап А10. Посредством модуля 49 составляют план расстановки сил и средств на месте тушения пожара или ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций с использованием библиотеки условных обозначений.
Этап А11. Кроме того, предлагаемая система обеспечивает многопользовательскую работу в квазиреальном времени в следующих режимах:
- штатный режим функционирования;
- режим технического обслуживания.
Штатный режим функционирования системы заключается в бесперебойном функционировании его компонентов круглосуточно семь дней в неделю, при котором обеспечивается выполнение всех функций.
Режим технического обслуживания системы включает работы по резервному копированию данных, восстановлению данных, смене версий программного обеспечения, других профилактических работ по техническому обслуживанию, требующие остановки технических средств.
Последовательность этапов является примерной и позволяет переставлять, убавлять, добавлять или производить некоторые операции одновременно.
Промышленная применимость.
Многоуровневая навигационно-информационная система мониторинга транспортных средств может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением заявителем был изготовлен опытный образец многоуровневой навигационно-информационной системы мониторинга транспортных средств.
Испытания опытного образца многоуровневой навигационно-информационной системы мониторинга транспортных средств показали, что она обеспечивает возможность:
- прогнозирования наступления чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера,
- обеспечения связи с внешней автоматизированной информационно-управляющей системой единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций,
- формирования предложения по группировке сил и средств в случае угрозы и чрезвычайной ситуации техногенного и природного характера,
- расчета времени прибытия сил и средств в зону чрезвычайной ситуации с учетом информации о местоположения оборудованных оконечным оборудованием транспортных средств,
- контроля нахождения транспортных средств на безопасной территории,
- в случае попадания транспортных средств в зону действия поражающих факторов выдачи оператору предупреждающего сообщения.
- формирования предложения по группировке сил и средств для проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ с учетом норм эшелонирования:
• в состав первого эшелона включать силы и средства с готовностью не более 30 мин; в задачи первого эшелона входят: локализация чрезвычайных ситуаций, тушение пожаров, организация радиационного и химического контроля, проведение поисково-спасательных работ, оказание первой медицинской помощи пострадавшим;
• в состав второго эшелона включать силы и средства с готовностью не более 3 часов; в задачи второго эшелона входят: проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ, радиационная и химическая разведка, первоочередное жизнеобеспечение пострадавшего населения, оказание специализированной медицинской помощи;
• в состав третьего эшелона включать силы и средства РСЧС, привлекаемые к ликвидации чрезвычайных ситуаций согласно планам действия (взаимодействия) по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций с готовностью более 3 часов; в задачи третьего эшелона входит завершение аварийно-спасательных и других неотложных работ.
- учета особенности оснащения транспортных средств и решаемых ими задач,
- произведения расчетов по определению состава группировки сил и средств на основе прогнозирования обстановки, в том числе и инженерной, которая может сложиться в той или иной чрезвычайной ситуации.
- мониторинга текущего местоположения и параметров движения транспортных средств (судов) на электронной карте местности;
- выборочного контроля местоположения транспортных средств (судов), группы транспортных средств (судов) формирование колонн и отслеживание движения колонн;
- добавления, удаления и редактирования пунктов постоянной дислокации и зон выезда транспортных средств (автомобилей, судов);
- формирования и редактирования маршрутных заданий для транспортных средств (автомобилей, судов) (конечные и контрольные точки маршрутов, географические зоны, контрольное время);
- звукового и визуального оповещения о событиях;
- отображения на электронной карте маршрута движения транспортных средств (автомобилей, судов) за указанный промежуток времени с возможностью воспроизведения оперативной обстановки, ускоренного отображения маршрута движения и печати;
- получения от ГИС-сервера картографической основы, динамических слоев, результатов поиска объектов и свойств картографических объектов (при наличии информации в базе ГИС);
- нанесения объектов в слои карты для визуализации актуальных пространственных данных специальных объектов, необходимых для обеспечения информационного сопровождения действий сил и средств (перечень и правила отображения объектов определяются на этапе техно-рабочего проектирования);
- отображения (по запросу) метеоданных в заданном на карте районе.
- формирования справочной, нормативной и регламентной информации;
- ведения электронных паспортов транспортных средств (автомобилей, судов);
- мониторинга транспортных средств (автомобилей, судов) и геоинформационного обеспечения;
- интеграции с внешними автоматизированными информационными системами;
- планирования сил и средств для проведения спасательных и других неотложных работ;
- статистической обработки и подготовки аналитических справок (отчетов);
- администрирования, идентификации и аутентификации пользователей.
Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача - расширение функциональных возможностей системы за счет возможности ликвидации чрезвычайных ситуаций при помощи управления транспортными средствами