МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА НАВИГАЦИИ, СВЯЗИ, СИГНАЛИЗАЦИИ И КОНТРОЛЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПЕРЕВОЗОК ПАССАЖИРОВ И ГРУЗОВ

Техническое решение относится к области средств транспорта, а именно, рельсового, безрельсового, водного и воздушного транспорта, предназначенного для перевозки особо опасные или особо важные грузов и пассажиров, и может быть использовано для обеспечения транспортного средства беспроводной адресной аварийной сигнализацией и внутренней связью, а также связью с удаленными абонентами.
Настоящая разработка предназначена для использования в системах контроля безопасности и связи на транспортных средствах с организацией каналов связи и передачи сигналов аварийной сигнализации, как при движении транспортного средства, так и на стоянке его отстое, а также сообщений о текущей ситуации, а также возникновении внештатных ситуаций в транспортном средстве. Устройство разработано на базе DECT технологий и позволяет оснащать транспортные средства подсистемами сбора информации, как о техническом состоянии транспортного средства и его местонахождении, так и о поведении груза и/или пассажиров транспортного средства в режиме реального времени, а также передачи указанной информации в ситуационные центры, контролирующие перемещение транспортного средства, а также обстановку на транспортном средстве, сопутствующую его перемещению.
Известна (RU, патент 2058670) система поездной диспетчерской связи, характеризуемая наличием диспетчерского пульта управления, соединенного со стационарными радиостанциями диспетчерского круга связи посредством основной или резервной линий беспроводной связи, при этом каждая радиостанция состоит из блока переключателей, последовательно соединенных блока избирательного соединения, линейного блока и приемопередатчика, соединенного с антенной, причем сигнальные входы блока переключателей являются выходами основной и резервной линий проводной связи, один из управляющих входов блока переключателей соединен через линейный блок с выходом приемопередатчика, второй выход первого селективного усилителя соединен со вторым входом блока избирательного соединения, при этом в каждую стационарную радиостанцию введены второй селективный усилитель, вход которого соединен с выходом приемопередатчика, первый и второй формирователи сигналов управления, входы которых соединены с выходами первого и второго селективных усилителей соответственно, а выходы - со вторым и третьим управляющими входами блока переключателей, при этом вход блока избирательного соединения через один из контактов блока переключателей соединен с выходом основной или резервной проводной линий связи. Блок переключателей может быть выполнен в виде последовательно соединенных ключей с раздельными цепями управления избирательного соединения.
Недостатком известного технического решения следует признать отсутствие возможности автоматического дистанционного контроля состояния транспортного средства, а также отсутствие возможности контроля ситуации на борту транспортного средства.
Известна также (RU, патент 2206177) бортовая сеть связи подвижного состава, характеризуемая наличием пульта управления и диагностики (носимый пульт начальника поезда), в каждом вагоне подвижного состава оконечных устройств связи (в виде мобильных радиотелефонов для персонала и пассажиров, радиодатчиков и исполнительных устройств системы автоматики вагона, миниатюрных терминалов видеонаблюдения и других необходимых устройств) и унифицированного узла коммутации (в виде базовой станции), цифровой радиолинией, связывающей бортовую сеть связи подвижного состава с внешними системами связи, причем соединение между оконечными устройствами связи и унифицированным узлом коммуникации, а также между смежными унифицированными узлами коммутации осуществляют по радиоканалу, при этом частотный диапазон и уровень радиосигнала в радиоканале выбирают таким образом, что оконечные устройства связи связываются только с унифицированным узлом коммутации того вагона, в котором оконечные устройства связи находятся в данный момент, а пульт управления и диагностики выполнен мобильным и связывается по радиоканалу с унифицированным узлом коммутации того вагона, в котором пульт управления и диагностики находится в данный момент.
Известная бортовая сеть связи работает следующим образом. Пульт управления и диагностики (носимый терминал начальника поезда) передает и принимает радиосигнал в любой точке поезда через сеть унифицированных узлов коммутации, как при получении начальником поезда радиосигнала от оконечного устройства, так и при передаче на оконечное устройство радиосигнала, в том числе и при разговоре пассажира по личному мобильному телефону с абонентом, удаленным от поезда.
Недостатком известной бортовой системы следует признать отсутствие возможности объективного контроля ситуации на борту транспортного средства, а также отсутствие возможности автоматического контроля за состоянием транспортного средства.
Наиболее близким аналогом разработанной системы можно признать (RU, патент 0046895) систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда, характеризуемую наличием центральной управляющей системы и базовых станций DECT, причем каждая базовая станция подключена к центральной управляющей системе, к каждой базовой станции DECT через ВЧ разъемы подключены по две антенны, установленные на крыше вагона, по меньшей мере, одного устройства передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации железнодорожного вагона путем формирования голосовых сообщений для передачи их проводнику вагона и начальнику поезда, включающего радиорозетку DECT, голосовой автоинформатор, носимый терминал с кнопочным номеронабирателем, при этом устройство передачи аварийных сигналов подключено к выходам систем аварийной и пожарной сигнализации вагона, не менее одного носимого терминала проводника для получения сигналов об авариях и двухсторонней автоматической телефонной связи, не менее одного репитера для усиления радиосигналов, не менее одной телефонной трубки в служебных купе проводников и не менее одной кнопки сигнализации опасности.
Недостатком известной системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда следует признать затрудненность ее использования при условии гибкого формирования состава, т.е. замены вагонов, входящих в состав пассажирского поезда. В случае изменения состава вагонов, входящих в состав пассажирского поезда, использование известной системы не позволяет автоматически определять, в каком из вагонов произошла аварийная ситуация, поскольку известная система не предусматривает автоматической привязки каждого вагона пассажирского поезда к штабному вагону, в котором и происходит регистрация всех аварийных ситуаций, происходящих в данном поезде. Кроме того, известная система не обеспечивает контроль за персоналом, пассажирами вагона и грузом
Техническая задача, решаемая посредством предложенной разработанной системы, состоит в усовершенствовании системы контроля безопасности и связи транспортного средства, применяемого для контролируемого транспортирования пассажиров и грузов.
Технический результат, получаемый при реализации предложенной системы, состоит в повышении безопасности контролируемой транспортировки пассажиров и грузов посредством оптимизации конструкции технологических узлов системы контроля безопасности и связи транспортного средства.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему контроля безопасности и связи транспортного средства для контролируемого транспортирования пассажиров и грузов. Разработанная система контроля безопасности и связи транспортного средства для контролируемого транспортирования пассажиров и грузов содержит, по меньшей мере, подсистему навигации, связи и контроля состояния транспортного средства, выполненную с возможностью обмена информации по системе спутниковой связи с центральным и/или региональным ситуационными центрами, подсистему централизованного контроля и управления привязки совокупности устройств к транспортному средству, подсистему связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства, подсистему контроля положения персонала внутри транспортного средства, подсистему обмена короткими сообщениями внутри транспортного средства, подсистему контроля состояния транспортного средства при длительной стоянке, устройство видеозаписи и хранения видеоинформации. Выше приведенный перечень не исчерпывает возможный состав разработанной системы. Так, в частности, система может дополнительно содержать так называемый «черный ящик», в память которого записывают всю информацию о событиях, происходящих в транспортном средстве, с транспортным средством или вокруг транспортного средства.
Применение стандарта DECT в системе обусловлено распространенностью данного стандарта и широким спектром разработанных, в рамках данного стандарта, устройств. Немаловажным фактором является также и то, что для устройств данного стандарта выделена своя полоса частот, и осуществлять административные действия по частотному присвоению при строительстве систем, использующих данную технологию, не требуется.
Разработанная система вне зависимости от вида транспортного средства, на котором она задействована, обеспечивает получение полной информации о состоянии, как самого транспортного средства, так и его элементов и пассажиров (или грузов) перевозимых указанным транспортным средством. Совокупность датчиков и следящих систем, используемых в рассматриваемой системе, совместно с совокупностью средств связи, используемых в рассматриваемой системе, обеспечивают полноту информации о системе и явлениях, в ней происходящих, а также передачу собранной информации в ситуационный центр любого уровня, контролирующий перемещение в пространстве транспортного средства вне зависимости от вида транспортного средства, его назначения, вида перевозимых пассажиров и грузов.
В качестве транспортного средства, пригодного для размещения разработанной системы, могут быть использованы корабль, самолет, железнодорожный вагон, автомобиль. Т.е. любое транспортное средство, с конструкцию которого входит цепь электрического питания или, в крайнем случае, на котором можно разместить достаточно емкий аккумулятор электрической энергии или любой другой источник электрической энергии, предпочтительно, генератор.
Подсистема навигации, связи и контроля состояния транспортного средства в предпочтительном варианте реализации содержит, по меньшей мере, корпус, в котором установлены источник питания промышленного компьютера, источник питания станции спутниковой связи, схема защиты от переполюсовки, выполненная с возможностью подключения к системе электрического питания транспортного средства, приемник - ГЛОНАСС/GPS сигналов, трансивер станции спутниковой связи и промышленный компьютер с сенсорным монитором, вынесенным на поверхность корпуса, на корпусе размещены разъемы для подключения, по меньшей мере, антенны спутниковой связи и антенны приемника ГЛОНАСС/GPS сигналов, причем источники питания подключены к выходам схемы защиты от переполюсовки, при этом программное обеспечение промышленного компьютера выполнено с возможностью отображения на мониторе местоположения транспортного средства в масштабе реального времени, обеспечения возможности отправления экстренного сообщения ситуационный центр, сбора и передачи информации от датчиков, установленных транспортном средстве, передачи информации о местоположении транспортного средства в ситуационный центр по каналам спутниковой связи или по каналам GSM, при этом оборудование ГЛОНАСС/GPS, состоящие из приемника сигнала ГЛОНАСС/GPS соединено с антенной ГЛОНАСС/GPS и промышленным компьютером, в который передается информация о географических координатах транспортного средства и осуществляется визуализация представленных данных с использование географических карт. В свою очередь промышленный компьютер соединен со спутниковой станцией, с использованием которой организован канал передачи данных с ситуационным центром. Подсистема, как указано выше, одержит множество датчиков, характеризующих состояние отдельных узлов и элементов транспортного средства, на котором датчики установлены. Указанные датчики могут быть подключены к входам промышленного компьютера по радиоканалу или по проводам. В частном случае использования в качестве транспортного средства пассажирского вагона дальнего следования подсистема навигации, связи и контроля состояния транспортного средства содержит кроме перечисленных средств связи и управления такие датчики как датчики состояния (температуры) каждой буксы, датчики температуры внутри вагона, датчики несанкционированного открывания окон и дверей в вагон, датчик включения/выключения электрического генератора вагона, один датчик напряжения аккумуляторной батареи, датчик открывания электрощита вагона, по меньшей мере, одну видеокамеру, по меньшей мере, один носимый терминал проводника, выполненный с возможностью вызова начальника поезда, технических работников, а также сотрудников милиции. В основном указанные датчики выполнены с возможностью передачи информации по радиоканалу. Указанный перечень не исключает возможности использования других датчиков, размещенных в пассажирском вагоне дальнего следования или входящих в состав носимого терминала проводника. В частном случае использования в качестве транспортного средства товарного вагона подсистема навигации, связи и контроля состояния транспортного средства содержит кроме перечисленных средств связи и управления такие датчики, снабженные радиоканалом, как датчики состояния (температуры) каждой буксы, датчики наличия (и массы) груза в вагоне, датчик состояния двери в вагон и т.д. Указанные датчики могут содержать встроенные источники питания или быть подключены к генератору электрической энергии, размещенному на вагоне или аккумулятору электрической энергии. В частном случае использования в качестве транспортного средства самолета подсистема навигации, связи и контроля состояния транспортного средства содержит кроме перечисленных средств связи и управления такие, датчики как датчики состояния двигателей, датчики температуры в салоне самолета, датчики вибрации крыльев, датчики состояния шасси, датчики наличия жидких технологических сред, используемых в полете, видеокамеру, микрофоны, размещенные в салоне самолета, тревожную кнопку, размещенную на носимом терминале стюарда. Указанный перечень не исключает возможности использования других датчиков, размещенных в салоне самолета или входящих в состав носимого терминала стюарда.
Подсистема связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства обычно содержит, по крайней мере, один персональный носимый DECT терминал, оснащенный средствами активации персонального тревожного сообщения, систему связи стандарта DECT, состоящую как минимум из двух базовых станций DECT, работающих по протоколу TCP/IP синхронно, допускающих плавный переход установленного телефонного соединения при переходе персонального носимого терминала из зоны действия первой одной базовой станции в другую, локального сервера обработки информационных и аварийных сообщений UCM, программного обеспечения связи и синхронизации с подсистемой централизованного контроля и управления привязки совокупности устройств к транспортному средству. В качестве средств персонального оповещения в персональном носимом DECT терминале предпочтительно использованы размещенная на торце терминала тревожная копка, кнопки вызова начальника поезда или технического персонала или встроенный датчик падения/движения.
Подсистема централизованного контроля и управления привязки совокупности устройств к транспортному средству, размещаемая в иерархически главном ситуационном центре, содержит, как минимум, серверное оборудование, функционирующее под управлением операционной системой «Linux», программное обеспечения для синхронизации баз данных контролируемых транспортных средств, персональных мобильных терминалов DECT в транспортных средствах в привязке к персоналу и к транспортным средствам. Подсистема имеет связь с синхронизируемыми устройствами через спутниковые или GSM каналы передачи данных и осуществляет через эти каналы процедуры синхронизации баз данных терминалов всех присутствующих в системе транспортных средств, тем самым обеспечивая работу персонального терминала DECT в зоне действия любого транспортного средства в системе.
Подсистема определения местоположения персонала содержит, как правило, по крайней мере, один излучатель идентификационного радиосигнала DECT, распознавая который персональное аварийное устройство высылает сообщение в стандарте DECT о прохождении позиции излучателя. Данная подсистема предназначена в основном для контроля местонахождения обслуживающего персонала транспортного средства, а также для контроля за местонахождением некоторых категорий пассажиров, в частности, перевозимых транспортным средством арестованных или осужденных. В одном из вариантов реализации данной подсистемы устройство излучатель идентификационного радиосигнала содержит не менее двух разнесенных антенн, позволяющих идентифицировать направление прохождения персонала в порядке идентификации антенн носимым терминалом DECT.
Составной частью разработанной системы является подсистема контроля состояния транспортного средства при длительной стоянке. Указанная подсистема содержит, по меньшей мере, один спутниковый/GSM терминал низкого энергопотребления, передающий с определенной периодичностью состояние систем транспортного средства, в виде фиксированных по длине коротких сообщений. Кроме того, указанная подсистема может дополнительно включать в себя совокупность датчиков, характеризующих состояние транспортного средства при длительной стоянке. Это могут быть датчики несанкционированного открывания дверей и окон, датчик нарушения целостности элементов транспортного средства, датчик нахождения посторонних лиц вблизи транспортного средства и т.д.
Устройство видеозаписи и хранения видеоинформации содержит не менее одного устройства видеозаписи, управляемого дистанционно, посредство протокола TCP/IP или через последовательный порт RS232. В общем случае количество и места размещения устройств видеозаписи должны обеспечивать получения полной информации о текущей ситуации на борту транспортного средства. Желательно использовать скрытые места размещения устройств видеозаписи. Кроме того, предпочтительно оснащать устройства видеозаписи дополнительными автономными источниками электрического питания, включаемые в случае аварийной ситуации, когда электрическое питание прекращает поступать на указанные устройства. Это позволит получить точное описание любой внештатной ситуации на борту транспортного средства. Также для полноты описания внештатной ситуации желательно, чтобы устройство видеозаписи содержало, по крайней мере, 2 накопителя для сбора видеоинформации, с возможностью их параллельной работы, синхронизации, удаления любого из носителей для просмотра содержимого. Преимущественно устройство записи допускает просмотр реального видеоизображения и содержимого видеоархива удаленно, по протоколу TCP/IP, используя спутниковые или иные каналы связи.
Преимущественно подсистема определения положения персонала имеет возможность передавать координаты по системе спутниковой связи. Это позволяет в любом случае иметь сведения о нахождении персонала транспортного средства. Желательно кроме сведений о местонахождении персонала передавать информацию о его самочувствии, хотя величину артериального давления и температуру тела.
Информация в ситуационные центры обычно поступает в виде коротких сообщений. Обычно эти сообщения содержат в себе информацию о состоянии датчиков транспортного средства, состояние персональных аварийных устройств. Преимущественно информация, передаваемая в коротких сообщениях, представляется в текстовом виде и отображается на дисплее персонального носимого терминала DECT.
Использование разработанной системы позволяет повысить безопасность перевозок грузов и пассажиров за счет обеспечения возможности получения объективных данных о состоянии транспортного средства, его пассажиров и/или грузов, а также о местонахождении транспортного средства.