ЛОКАЛЬНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА

Полезная модель относится к локальным системам видео- и аудиомониторинга, а именно к их физическому уровню, а также к системам мониторинга параметров (давления, температуры, расходов жидкостей и газов) различных контролируемых технических систем.
Известна система видеонаблюдения (патент RU 2268497 С2 от 23.06.2003). Система содержит по меньшей мере одну видеокамеру, одно вычислительное устройство с памятью и с базой данных с возможностью записи в нее новой ситуации для хранения в базе данных, карту-модель контролируемого системой пространства, сформированную в памяти вычислительного устройства, терминал наблюдения, приспособленный для информирования оператора и для анализа оператором карты-модели.
Недостаток данной системы видеонаблюдения в том, что в ней не предусмотрена территориально распределенная сеть видеокамер и интегрированная система сбора, передачи, вывода и хранения в архиве информации с множеством видеокамер, а также предоставления доступа к текущей и сохраненной в архиве информации определенному кругу лиц. Кроме того, в системе не предусмотрен сбор, передача и хранение других видов информации (аудио), сигналов о состояниях, данных о параметрах различных контролируемых подсистем.
Известна интегрированная система многоканального видеонаблюдения за состоянием объектов (патент RU 2250504 С1 от 18.07.2003). Система содержит блоки видеонаблюдения, включающие видеокамеру и микрофон, кабельные передатчики телевизионного сигнала, блок сложения диапазонов в
единую телевизионную кабельную магистраль с коаксиальным кабелем, которая подключена к входу телевизионного приемника или компьютера, снабженного платой расширения, позволяющей принимать и выводить одновременно на экран изображения нескольких объектов наблюдения. В системе предусмотрено архивирование изображений с видеокамер, синхронизированных со звуком, и пульт управления в выделенном месте.
Данная система имеет те же недостатки, что и предыдущая система, но, кроме того, в ней осуществляется передача данных через коаксиальный кабель при ограниченной скорости и мощности информационного потока.
Известна система мониторинга (патент RU 2295775 С2 от 24.02.2005), содержащая группу объектовых блоков аудио- и видеонаблюдения, сигнализации, контроля, объектовый маршрутизатор с контроллером связи и модулем создания виртуальной частной сети связи, выполняющий также аутентификацию пользователей сети; пульт наблюдения с сетевым маршрутизатором, входы-выходы которого через контроллеры связи, через входы-выходы пульта наблюдения, через каналы связи и входы-выходы пульта наблюдения соединены с входами-выходами объектовых маршрутизаторов. В системе мониторинга предусмотрено выполнение канала связи в виде волоконно-оптического канала и других каналов связи (проводного, спутникового, радиоканала, GSM, Wi-Fi и др., через сеть Интернет). В системе мониторинга предусмотрена также возможность соединения группы объектовых блоков и группы пультов наблюдения локальной сетью связи через модули концентраторов.
Недостатки данной системы мониторинга:
не раскрыты средства сбора и передачи больших объемов информации в реальном времени при скорости более 1 Гб/с, а также ее записи в архивы для долгосрочного хранения;
не раскрыты средства сокращения времени доставки сообщений;
не раскрыты сетевые средства расширения зоны (территории, числа объектов) мониторинга.
В примере организации системы видеонаблюдения на основе оборудования AddPac (www.svpro.ru/addpac/vl.htm) раскрыта принципиальная структура сети, охватывающей небольшую территорию с ограниченным количеством установленных технических средств.
Известны локальные сети, имеющие кольцеобразную топологию с одним физическим кольцом, объединяющим коммутаторы или маршрутизаторы (Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. - С.-Пб.: БХВ-Петербург, 2001: с.349, рис.3, 66, с.255, рис.3.25) [Заявка ЕР 0677935 А1 от 13.04.1994; Заявка WO 2005/122480 А2 от 5.06.2005], что позволяет создать разветвленную компьютерную сеть.
Недостаток известной локальной сети - невозможность объединения десятков тысяч объектов, распределенных на большой территории (город, мегаполис) и передающих информацию в единый центр с целью ее архивирования для длительного хранения, а также обеспечения доступа к ней ограниченному кругу пользователей.
Известна сеть с расширенной топологией, состоящая из множества коммутаторов, объединенных в систему взаимосвязанных колец (заявка US 2002/0101870 от 31.10.2001 и http://www.osp.ru/lan/2004/01/138516), при этом каждое из колец имеет по меньшей мере один коммутатор, к портам которого присоединено следующее кольцо. В одном кольце может быть несколько коммутаторов, к портам каждого из которых присоединено кольцо, включающее несколько коммутаторов, к портам которых подключены источники информации или пользователи. Система колец образует иерархическую древовидную архитектуру, в каждом кольце которой имеется несколько узлов доступа.
Первый недостаток этой сети с расширенной кольцевой топологией в том, что информация от любого узла одного из колец сети может поступать к любому узлу другого кольца сети, что неприемлемо для сети системы мониторинга. Второй недостаток - отсутствие ограничения числа узлов в каждом из колец сети, что существенно снижает надежность доставки потоков информации
из узлов одного кольца одного уровня к узлам другого кольца более высокого уровня.
Известна локальная система мониторинга, входящая в состав интегрированной системы мониторинга (журнал «Системы безопасности», октябрь-ноябрь 2005 №5 (65), с.63-64), физический уровень которой состоит из: локальных технических средств мониторинга ситуации на объектах, обеспечивающих получение информации; локальных узлов мониторинга, имеющих аппаратные средства приема, преобразования и формирования потоков информации первого уровня в виде цифровых данных; локальных центров мониторинга, оснащенных аппаратными и программными средствами, принимающими и обрабатывающими через сеть пограничных шлюзов потоки информации первого уровня, формирующими в едином стандарте интерфейсов потоки информации второго уровня в виде цифровых данных для сохранения их на серверах территориально распределенных архивов и предоставления пользователям;
сеть волоконно-оптических каналов связи локальных технических средств мониторинга и аппаратных средств локальных узлов и локального центра мониторинга.
Недостатки данной локальной системы мониторинга в том, что в ней не раскрыты сетевые средства территориального расширения зоны мониторинга, сбора и передачи больших объемов информации от нескольких тысяч локальных технических средств мониторинга, в особенности от видеокамер, в реальном времени при скорости 10 Гб/с, а также предоставления доступа в режиме реального времени к видео-, аудио- и другим видам информации.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - создание локальной системы мониторинга, имеющей сетевые аппаратные средства и топологию сети, обеспечивающие сбор, передачу, хранение и доступ в реальном времени к большим потокам информации от нескольких тысяч до десятков тысяч локальных технических средств мониторинга, распределенных на большой территории, например, небольшого города или района современного мегаполиса.
Техническая задача решена в локальной системе мониторинга, которая включает:
локальные технические средства мониторинга (видеокамеры, пульты экстренной связи и т.д.) ситуации на объектах (подъезды, дворы и т.д.), обеспечивающие получение информации; локальные узлы мониторинга, имеющие аппаратные средства приема, преобразования и формирования потоков информации первого уровня в виде цифровых данных; локальный центр мониторинга, оснащенный аппаратными и программными средствами, принимающими и обрабатывающими через пограничный шлюз потоки информации первого уровня, формирующими в едином стандарте интерфейсов потоки информации второго уровня в виде цифровых данных для сохранения их на серверах территориально распределенных архивов и предоставления пользователям;
сеть волоконно-оптических каналов связи локальных технических средств мониторинга и аппаратных средств локальных узлов и локального центра мониторинга,
аппаратные средства локальных узлов мониторинга имеют множество коммутаторов, соединенных между собой волоконно-оптическими каналами связи в многоуровневую сеть, состоящую из колец, в каждое из которых входит не более семи коммутаторов; по меньшей мере, один из коммутаторов кольца нижнего уровня многоуровневой сети соединен волоконно-оптическими каналами связи с одним из коммутаторов кольца более высокого уровня или смежные кольца разных уровней имеют, по меньшей мере, один общий коммутатор; к портам коммутаторов колец присоединены локальные технические средства мониторинга; кольцо, включающее коммутатор локального центра, является для локальной системы мониторинга кольцом высшего уровня; один порт коммутатора каждого локального центра соединен с портом пограничного шлюза локального центра, второй порт коммутатора локального центра соединен с портом сервера архива локального
центра, другие порты коммутатора локального центра соединены с АРМами внутренних пользователей локального центра.
Многоуровневая сеть, состоящая из колец, является сетью Ethernet, организованной по стандартам IEEE 802.3. В предпочтительном варианте сеть Ethernet организована по стандартам IEEE 802.3z технологии Гигабит Ethernet.
Для устойчивой работы системы количество коммутаторов в каждом из колец не превышает семи, так как при большем количестве коммутаторов наблюдаются сбои в передаче пакетов информации.
При необходимости плотного размещения локальных технических средств мониторинга на ограниченной территории к каждому из коммутаторов, имеющему несколько пар оптических портов, присоединены кольца локальных узлов мониторинга, образующие сеть из параллельных колец одного уровня. К коммутатору каждого из узлов присоединены локальные технические средства мониторинга.
Решение поставленной технической задачи достигнуто введением в локальную систему мониторинга новой совокупности отличительных признаков:
аппаратные средства локальных узлов мониторинга имеют множество коммутаторов, соединенных между собой волоконно-оптическими каналами связи в многоуровневую сеть, состоящую из колец, в каждое из которых входит не более семи коммутаторов; по меньшей мере, один из коммутаторов кольца нижнего уровня многоуровневой сети соединен волоконно-оптическими каналами связи с одним из коммутаторов кольца более высокого уровня или смежные кольца разных уровней имеют, по меньшей мере, один общий коммутатор; к портам коммутаторов колец присоединены локальные технические средства мониторинга; кольцо, включающее коммутатор локального центра, является для локальной системы мониторинга кольцом высшего уровня; один порт коммутатора каждого локального центра соединен с портом пограничного шлюза локального центра, второй порт коммутатора локального центра соединен с портом сервера архива локального
центра, другие порты коммутатора локального центра соединены с АРМами внутренних пользователей локального центра.
Многоуровневая сеть, состоящая из колец, является сетью Ethernet, организованной по стандартам IEEE 802.3. В предпочтительном варианте сеть Ethernet организована по стандартам IEEE 802.3z технологии Гигабит Ethernet.
Указанная совокупность отличительных признаков является новой, так как не обнаружена в источниках патентной и другой научно-технической информации.
На фиг.1 показана схема локальной системы мониторинга.
Локальная система (фиг.1) включает:
локальные технические средства 1 мониторинга ситуации (цифровые видеокамеры 2, аналоговые видеокамеры 3, пульты экстренной связи (не показаны) и т.д.), обеспечивающие получение информации на обследуемых объектах (подъезды, дворы и т.д.);
локальные узлы мониторинга 4, имеющие аппаратные средства преобразования (аналого-цифровой преобразователь 5), хранения (видеорегистратор 6) и распределения (коммутаторы 7, 8) потоков информации первого уровня в виде цифровых данных в едином стандарте интерфейсов;
локальный центр мониторинга 9, оснащенный аппаратными и программными средствами, включающими коммутатор 10, принимающими и обрабатывающими через пограничный шлюз 11 информацию потоков первого уровня, формирующими в едином стандарте интерфейсов информационные потоки второго уровня в виде цифровых данных для сохранения их на серверах 12 и 13 территориально распределенных архивов и предоставления пользователям;
дополнительный коммутатор 10а, присоединенный к пограничному шлюзу 11 для обеспечения подключения локального центра 9 к главному телекоммуникационному центру 22;
многоуровневую сеть 14 волоконно-оптических каналов связи локальных технических средств мониторинга и аппаратно-программных средств локального узла мониторинга, имеющую множество коммутаторов 8, состоящую из колец 15, в каждое из которых входит не более семи коммутаторов 8; один из которых (8а) кольца нижнего уровня соединен волоконно-оптическими каналами связи с коммутатором 8b кольца высшего уровня или смежные кольца 15 и 15а разных уровней имеют один общий коммутатор 8с.
К портам 16 коммутаторов 8 присоединены локальные технические средства мониторинга (видеокамеры, видеорегистраторы и проч.); кольцо 15b, включающее коммутатор 10 локального центра мониторинга, является для локальной системы мониторинга кольцом высшего уровня; порт 17 коммутатора 10 локального центра мониторинга соединен с портом 18 пограничного шлюза 11 локального центра мониторинга, порт 19 коммутатора 10 соединен с портом сервера 12 архива локального центра, порт 20 коммутатора 10 соединен с АРМами 21 внутренних пользователей локального центра мониторинга.
Для устойчивой работы системы количество коммутаторов 8 в каждом из колец 15 не превышает семи, так как при большем числе коммутаторов наблюдаются сбои при передаче пакетов информации.
К каждому из коммутаторов 8d, имеющему несколько пар оптических портов, присоединены кольца 15с, 15d, 15e локальных узлов мониторинга, образующие часть многоуровневой сети, состоящую из параллельных колец одного уровня.
Многоуровневая сеть, состоящая из колец, является сетью Ethernet, организованной по стандартам IEEE 802.3.
Потоки информации первого уровня поступают в интегрированную систему мониторинга от локальных технических средств мониторинга 1 по кольцам 15 многоуровневой сети 14 через пограничный шлюз 11, обеспечивающий подключение и сбор информации в соответствии с единым стандартом
интерфейсов, который описывает правила информационного межсистемного обмена, базирующегося на основе международных стандартов.
Запись информации в рамках локальной системы мониторинга обеспечивается локальными техническими средствами мониторинга (видеокамерами 2 и 3, видеорегистраторами 6 и другими), подключенными к коммутаторам локальных узлов мониторинга 8 многоуровневой сети 14.
К коммутатору 10 локального центра мониторинга подключен сервер 13 архива, который в соответствии с единым стандартом интерфейсов получает архивную информацию от серверов архива 12.
Пограничный шлюз 11 и сервер 13 территориально распределенного архива, собирая информационные потоки первого уровня, формируют информационные потоки второго уровня.
Локальная система мониторинга фиксирует работу всех пользователей в журнале в серверах 12 и 13 архива.
Описанная локальная система объединяет от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч локальных технических средств мониторинга, расположенных на большой территории небольшого города или района мегаполиса.