Аппаратура контроля безопасности и связи спецперевозок

Техническое решение относится к области средств рельсового 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. Аппаратура содержит модуль навигации, связи и контроля состояния железнодорожного вагона, модуль связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства, модуль контроля положения персонала внутри железнодорожного вагона, модуль централизованного контроля и управления привязки совокупности устройств к железнодорожному вагону, модуль обмена короткими сообщениями внутри железнодорожного вагона, модуль контроля состояния железнодорожного вагона при длительной стоянке, устройство видеозаписи и хранения видеоинформации и модуль криптографической защиты информации. 14 з.п. ф-лы.

Техническое решение относится к области средств транспорта, а именно, рельсового 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.

Термин «спецперевозки» в рамках данного технического решения означает перевозки, предназначенные для удовлетворения особо важных государственных и оборонных нужд, а также железнодорожные перевозки осужденных и лиц, содержащихся под стражей (см. Транспортный Устав железных дорог Российской Федерации (от 10.01.2003 18-Ф3).

Термин «аппаратура» в рамках данного технического решения тождественен термину, используемому при характеристике устройств связи на железных дорогах ().

Аппаратура контроля безопасности и связи спецперевозок служит для мониторинга тревожных и аварийных ситуаций в спецвагоне, а также предоставления внутривагонной и внешней служебной связи персоналу спецвагона. В разработанном техническом решении предусмотрена возможность отображения персональных тревожных и аварийных сообщений от персонала спецвагона, а также доставка этих сообщений персоналу в зоне действия системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда.

Разработанная аппаратура входит составной частью в систему контроля безопасности и спецперевозок (СКБС) и представляет собой техническое решение, выполненное в защищенном исполнении и предназначенное для обеспечения организации и контроля перевозок спецконтингента (т.е. осужденных и лиц, содержащихся под стражей), а также особо ценных или особо опасных грузов в специально оборудованных вагонах (спецвагонах).

В дальнейшем при характеристике разработанной аппаратуры будут использованы следующие термины:

Центральный ситуационный центр (ЦСЦ) - комплекс вычислительных средств (серверов), средств коллективного отображения, средств связи, рабочих мест операторов и программного обеспечения.

Региональный ситуационный центр (РСЦ) - комплекс вычислительных средств (серверов), средств коллективного отображения, средств связи, рабочих мест операторов и программного обеспечения регионального уровня.

Спецконтингент - военнослужащие; лица, осужденные к лишению свободы; жители закрытых административно-территориальных образований (ЗАТО).

Спецгрузы - опасные грузы; грузы, при перемещении которых применяются специальные меры контроля и/или охраны.

Аппаратура разработана на базе DECT технологий и позволяет оснащать железнодорожный вагон модулями сбора информации, как о техническом состоянии вагона и его местонахождении, так и о поведении груза и/или пассажиров вагона в режиме реального времени, а также передачи указанной информации в ситуационные центры, контролирующие перемещение вагона, а также обстановку в вагоне, сопутствующую его перемещению.

Известна (RU, патент 102444) аппаратура навигации, связи, сигнализации и контроля систем безопасности транспортного средства для контролируемых перевозок пассажиров и грузов, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, подсистему навигации, связи и контроля состояния транспортного средства, выполненную с возможностью обмена информации по радиоканалу и/или каналу спутниковой связи с центральным и/или региональным ситуационными центрами, подсистему связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства, подсистему контроля положения персонала внутри транспортного средства, подсистему централизованного контроля и управления привязки совокупности устройств к транспортному средству, подсистему обмена короткими сообщениями внутри транспортных средств, подсистему контроля состояния транспортного средства при длительной стоянке, устройство видеозаписи и хранения видеоинформации.

Технический результат, получаемый при реализации предложенной аппаратуры, состоит в повышении безопасности контролируемой транспортировки спецконтингента и спецгрузов посредством разработки конструкции технологических модулей контроля безопасности и связи железнодорожного вагона, в том числе и за счет обеспечения возможности передачи зашифрованной информации от железнодорожного вагона к ситуационным центрам.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную аппаратуру контроля безопасности и связи спецперевозок. Разработанная аппаратура содержит, по меньшей мере, модуль навигации, связи и контроля состояния железнодорожного вагона, выполненный с возможностью обмена информации по радиоканалу и/или каналу спутниковой связи с центральным ситуационным центром, в состав которого, предпочтительно, входит, по меньшей мере, центральный сервер, средства отображения информации коллективного пользования, по меньшей мере, одно, автоматизированное рабочее место, средства оперативной связи, телекоммуникационные устройства, и/или региональным ситуационным центром, в состав которого, предпочтительно, входят, по меньшей мере, средства отображения информации коллективного пользования, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, средства оперативной связи, телекоммуникационные устройства, а также модуль связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства, модуль контроля положения персонала внутри железнодорожного вагона, модуль обмена короткими сообщениями внутри железнодорожного вагона, модуль контроля состояния железнодорожного вагона при длительной стоянке, устройство видеозаписи и хранения видеоинформации и модуль криптографической защиты информации. В предпочтительном варианте реализации модуль навигации, связи и контроля состояния железнодорожного вагона 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 железнодорожного вагона, 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 железнодорожного вагона в масштабе реального времени, обеспечения возможности отправления экстренного сообщения в ситуационный центр, сбора и передачи информации от датчиков, установленных на железнодорожном вагоне, передачи информации о местоположении железнодорожного вагона в ситуационный центр по каналам спутниковой связи или по каналам GSM, причем оборудование ГЛОНАСС/GPS, состоящие из приемника сигнала ГЛОНАСС/GPS, соединено с антенной ГЛОНАСС/GPS и промышленным компьютером, в который передается информация о географических координатах железнодорожного вагона и осуществляется визуализация представленных данных с использованием географических карт, промышленный компьютер соединен со спутниковой станцией, с использованием которой организован канал передачи данных с ситуационным центром. В некоторых вариантах реализации железнодорожный вагон, на котором установлена аппаратура, оснащен, по меньшей мере, одним датчиком состояния буксы с радиоканалом, одним датчиком температуры с радиоканалом в вагоне, одним датчиком с радиоканалом открывания дверей, одним датчиком с радиоканалом целостности окон и/или крыши, датчиком включения/выключения электрического генератора вагона, одним датчиком напряжения аккумуляторной батареи, датчиком открывания электрощита вагона. Предпочтительно модуль связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства содержит, по крайней мере, один персональный носимый DECT терминал, оснащенный средствами активации персонального тревожного сообщения. В качестве средств персонального оповещения в персональном носимом DECT терминале могут быть использованы размещенная на торце терминала тревожная кнопка или встроенный датчик падения/движения. Предпочтительно модуль определения местоположения персонала содержит, по крайней мере, один излучатель идентификационного радиосигнала DECT, выполненный с возможностью генерирования сигнала, распознавая который персональное аварийное устройство высылает сообщение в стандарте DECT о прохождении позиции излучателя. Преимущественно излучатель идентификационного радиосигнала содержит не менее двух. разнесенных антенн, позволяющих идентифицировать направление прохождения персонала в порядке идентификации антенн носимым терминалом DECT. Предпочтительно модуль контроля состояния железнодорожного вагона при длительной стоянке содержит, по крайней мере, один спутниковый/GSM терминал низкого энергопотребления, выполненный с возможностью передачи с заданной периодичностью состояния систем железнодорожного вагона, в виде фиксированных по длине коротких сообщений. Модуль контроля состояния железнодорожного вагона при длительной стоянке может быть выполнен с возможностью представления информации, передаваемой в коротких сообщениях, в текстовом виде и отображения ее на дисплее персонального носимого терминала DECT, В некоторых вариантах реализации системы устройство видеозаписи и хранения видеоинформации содержит не менее одного устройства видеозаписи, управляемого дистанционно посредство протокола TCP/IP или через последовательный порт RS232. При этом преимущественно устройство видеозаписи содержит, по крайней мере, два накопителя для сбора видеоинформации, выполненных с возможностью их параллельной работы, синхронизации, удаления любого из носителей для просмотра содержимого. Кроме того, устройство записи может быть выполнено с возможностью удаленного просмотра содержимого видеоархива по протоколу TCP/IP. В некоторых вариантах реализации модуль определения положения персонала выполнен с возможностью передачи координат по системе спутниковой связи. Модуль криптографической защиты информации в предпочтительном варианте реализации содержит расположенный в железнодорожном вагоне блок зашифровывания информации, поступающей от датчиков состояния указанного железнодорожного вагона, причем блок выполнен с возможностью передачи по радиоканалу зашифрованной информации в центральный и/или региональный ситуационные центры, также модуль криптографической защиты содержит расположенный в центральном ситуационном центре блок приема зашифрованных передач и биллинга по радиоканалу, подключенный посредством сервера к автоматизированным рабочим местам сотрудников центрального ситуационного центра, а также посредством программно-аппаратного комплекса к автоматизированному рабочему месту администратора, при этом посредством устройства расшифровки аппаратура приема зашифрованных передач и биллинга по радиоканалу подключен к автоматизированному рабочему месту администратора управления ключами и сертификатами, при этом посредством указанного программно-аппаратного комплекса через каналы ТСР/ТР блок приема зашифрованных передач и биллинга по радиоканалу подключен посредством дополнительного программно-аппаратного комплекса автоматизированным рабочим местам сотрудников региональных ситуационных центров.

СКБС должен состоять из следующих функциональных сегментов (ФС):

- бортового оборудования, устанавливаемого в спецвагоны и предназначенного для навигации, связи и контроля состояния вагона при перевозках;

- центрального ситуационного центра (ЦСЦ), предназначенного для отображения информации о географическом положении вагона на электронных картах, получения и обработки информационных сообщений, обеспечения оперативной координации взаимодействия персонала вагона в случае ЧС, получения и обработки информации о персональных тревожных сообщениях сотрудников и местоположении сотрудника в момент наступления ЧС;

- регионального ситуационного центра (РСЦ) с функциональным содержанием аналогичным ЦСЦ.

Функциональные сегменты системы должны осуществлять обмен информацией по открытым общедоступным каналам связи (спутниковым или GPRS для связи специальных транспортных средств и ЦСЦ, и каналам связи ТСРЛР для связи РСЦ и ЦСЦ). Соответствующая аппаратура связи должна входить в состав технических средств соответствующих функциональных сегментов системы,

В качестве основной программной среды в СКБС используется Ubuntu Linux.

Специфика системы приводит к:

- необходимости передачи информации по открытым общедоступным каналам связи только в зашифрованном (т.е защищенном криптографическими средствами) виде;

- необходимости защиты информации от несанкционированного доступа во всех функциональных элементах СКБС.

Используемый модуль криптографической защиты СКБС носит комплексный характер, т.к. состоит из 2х различных составных частей: средства криптографической защиты информационного обмена между специальными транспортными средствами и ЦСЦ и средства криптографической защиты информационного обмена ЦСЦ и РСЦ.

Используемый модуль криптографической защиты работает следующим образом.

После формирования рабочих ключей и записи их на токен начальник караула специального железнодорожного вагона (спецвагона) получает этот токен у криптоменеджера ЦСЦ или РСЦ под роспись в журнале. По прибытии в спецвагон начальник караула запускает аппаратуру СКБС, размещенную в спецтвагоне и устанавливает в нее токен. После этого аппаратура автоматически переходит в рабочий режим и начинает передавать информацию в зашифрованном виде.

В ЦСЦ информацию автоматически принимают, проверяют на целостность и аутентичность, расшифровывают и передают в ЦСЦ на сервер, где производится ее дальнейшая обработка.

ЦСЦ в соответствии с протоколом обмена передает информацию в РСЦ. Используемые программно-аппаратные комплексы производят автоматическое «прозрачное» (т.е. незаметное для пользователя) шифрование (зашифрование при передаче и расшифрование при приеме) информации в канале связи в соответствии со стеком протоколов TCP/IP.

Вмешательство оператора необходимо только при проведении пусконаладочных работ, при возникновении нештатных ситуаций и при проведении регламентных работ.

Работа элементов модуля криптографии после их запуска в штатном режиме выполняется автоматически и не требует вмешательства обслуживающего персонала вплоть до возникновения нештатных ситуаций или необходимости проведения регламентных работ.

Опыт использования разработанной аппаратуры показывает, что только совместное использование всех элементов разработанной аппаратуры обеспечивает повышение безопасности контролируемой транспортировки пассажиров и грузов, в том числе, и путем шифрования передаваемой в системе информации, посредством оптимизации конструкции технологических модулей аппаратуры контроля безопасности и связи транспортного средства.

1. Аппаратура контроля безопасности и связи спецперевозок, содержащая, по меньшей мере, модуль навигации, связи и контроля состояния железнодорожного вагона, выполненный с возможностью обмена информацией по радиоканалу и/или каналу спутниковой связи с центральным ситуационным центром и/или региональным ситуационным центром, а также модуль связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства, модуль контроля положения персонала внутри железнодорожного вагона, модуль обмена короткими сообщениями внутри железнодорожного вагона, модуль контроля состояния железнодорожного вагона при длительной стоянке, устройство видеозаписи и хранения видеоинформации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модуль криптографической защиты информации.

2. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что модуль навигации, связи и контроля состояния железнодорожного вагона 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 железнодорожного вагона, 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 железнодорожного вагона в масштабе реального времени, обеспечения возможности отправления экстренного сообщения в ситуационный центр, сбора и передачи информации от датчиков, установленных на железнодорожном вагоне, передачи информации о местоположении железнодорожного вагона в ситуационный центр по каналам спутниковой связи или по каналам GSM, причем оборудование ГЛОНАСС/GPS, состоящее из приемника сигнала ГЛОНАСС/GPS, соединено с антенной ГЛОНАСС/GPS и промышленным компьютером, в который передается информация о географических координатах железнодорожного вагона и осуществляется визуализация представленных данных с использованием географических карт, промышленный компьютер соединен со спутниковой станцией, с использованием которой организован канал передачи данных с ситуационным центром.

3. Аппаратура по п.2, отличающаяся тем, что железнодорожный вагон оснащен, по меньшей мере, одним датчиком состояния буксы с радиоканалом, одним датчиком температуры с радиоканалом в вагоне, одним датчиком с радиоканалом открывания дверей, одним датчиком с радиоканалом целостности окон и/или крыши, датчиком включения/выключения электрического генератора вагона, одним датчиком напряжения аккумуляторной батареи, датчиком открывания электрощита вагона.

4. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что модуль связи стандарта DECT с функциями персонального аварийного устройства содержит, по крайней мере, один персональный носимый DECT терминал, оснащенный средствами активации персонального тревожного сообщения.

5. Аппаратура по п.4, отличающаяся тем, что в качестве средств персонального оповещения в персональном носимом DECT терминале использована размещенная на торце терминала тревожная кнопка или встроенный датчик падения/движения.

6. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что модуль определения местоположения персонала содержит, по крайней мере, один излучатель идентификационного радиосигнала DECT, выполненный с возможностью генерирования сигнала, распознавая который, персональное аварийное устройство высылает сообщение в стандарте DECT о прохождении позиции излучателя.

7. Аппаратура по п.6, отличающаяся тем, что излучатель идентификационного радиосигнала содержит не менее двух разнесенных антенн, позволяющих идентифицировать направление прохождения персонала в порядке идентификации антенн носимым терминалом DECT.

8. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что модуль контроля состояния железнодорожного вагона при длительной стоянке содержит, по крайней мере, один спутниковый/GSM терминал низкого энергопотребления, выполненный с возможностью передачи с заданной периодичностью состояния систем железнодорожного вагона в виде фиксированных по длине коротких сообщений.

9. Аппаратура по п.8, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью представления информации, передаваемой в коротких сообщениях, в текстовом виде и отображения ее на дисплее персонального носимого терминала DECT.

10. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что устройство видеозаписи и хранения видеоинформации содержит не менее одного устройства видеозаписи, управляемого дистанционно посредством протокола TCP/IP или через последовательный порт RS232.

11. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что устройство видеозаписи содержит, по крайней мере, два накопителя для сбора видеоинформации, выполненных с возможностью их параллельной работы, синхронизации, удаления любого из носителей для просмотра содержимого.

12. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что устройство записи выполнено с возможностью удаленного просмотра содержимого видеоархива по протоколу TCP/IP.

13. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что модуль криптографической защиты информации содержит расположенный в железнодорожном вагоне блок зашифровывания информации, поступающей от датчиков состояния указанного вагона, причем блок выполнен с возможностью передачи по радиоканалу зашифрованной информации в центральный и/или региональный ситуационные центры, также модуль криптографической защиты содержит расположенный в центральном ситуационном центре блок приема зашифрованных передач и биллинга по радиоканалу, подключенный посредством сервера к автоматизированным рабочим местам сотрудников центрального ситуационного центра, а также посредством программно-аппаратного комплекса к автоматизированному рабочему месту администратора, при этом посредством устройства расшифровки блок приема зашифрованных передач и биллинга по радиоканалу подключен к автоматизированному рабочему месту администратора управления ключами и сертификатами, при этом посредством указанного программно-аппаратного комплекса через каналы ТСР/ТР блок приема зашифрованных передач и биллинга по радиоканалу подключен посредством дополнительного программно-аппаратного комплекса к автоматизированным рабочим местам сотрудников региональных ситуационных центров.

14. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что в состав центрального ситуационного центра входит, по меньшей мере, центральный сервер, средства отображения информации коллективного пользования, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, средства оперативной связи, телекоммуникационные устройства.

15. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что в состав регионального ситуационного центра входят, по меньшей мере, средства отображения информации коллективного пользования, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, средства оперативной связи, телекоммуникационные устройства.