Автономный пункт технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории

Автономный пункт технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории относится к техническим средствам охраны и может использоваться для наблюдения за территорией, прилегающей к протяженным рубежам охраны, например, к рубежам государственной границы, с целью обнаружения перемещения людей и транспортных средств в охраняемой зоне. Автономный пункт технического наблюдения размещается на местности в глубине охраняемой территории на расстоянии от 500 до 3000 м от охраняемого рубежа и состоит из мачты, мультисенсорной системы видеонаблюдения, системы приема и передачи данных по радиоканалу, системы собственной безопасности, системы автономного энергоснабжения на основе энергии ветра и солнца. Видеоинформация с пункта технического наблюдения передается по радиоканалу на станционную часть комплекса технических средств охраны объекта в систему сбора и обработки информации. Анализ поступающей видеоинформации осуществляется средствами автоматизированного рабочего места оператора комплекса.

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам охраны и может использоваться для наблюдения за территорией, прилегающей к протяженным рубежам охраны, например, к рубежам государственной границы, с целью обнаружения перемещения людей и транспортных средств в охраняемой зоне.

Известен автоматизированный пункт технического наблюдения (АПТН) «Рубин» (см. фиг.1), производимый научно-производственной компанией «ФаворитЪ» (http://www.favorit2003.ru/). АПТН «Рубин» предназначен для дистанционного контроля наземной (речной, озерной) обстановки, обнаружения, распознавания и сопровождения различных типов движущихся и неподвижных целей. В состав АПТН «Рубин» входят:

- радиолокационная станция (РЛС) «Роса»;

- оптико-электронный модуль (ОЭМ) большой дальности «Фокус-Д»;

- система гарантированного электропитания;

- система связи и передачи данных;

- энергетический модуль с системами жизнеобеспечения, гарантированного электропитания, охранно-пожарной сигнализации;

- система обеспечения собственной безопасности;

- система автоматического контроля технического состояния приборного и агрегатного отсеков контейнерного модуля;

- система обнаружения абонентов радиосвязи, персональной спутниковой связи.

Оборудование АПТН размещается на выделенном участке местности, по периметру которого для защиты от несанкционированного проникновения устанавливаются заграждение на основе спирального барьера безопасности и радиолучевые средства обнаружения нарушителя. Внутри выделенной территории размещается пограничная вышка, на которой устанавливается оборудование радиолокационной станции «Роса», оптико-электронный модуль «Фокус-Д» и антенна радиорелейной связи. Рядом с вышкой размещается контейнерный модуль, в котором находятся система электропитания и остальное оборудование АПТН.

Радиолокационная станция «Роса» предназначена для обнаружения и распознавания (по скорости) наземных (надводных) неподвижных и движущихся целей в условиях прямой радиовидимости, отсутствия оптической видимости и в сложных гидрометеорологических условиях. Она обеспечивает:

- автоматическое обнаружение и сопровождение не менее 50 движущихся целей;

- автоматический обзор пространства в азимутальной плоскости в заданном секторе;

- селекцию движущихся целей;

- отображение радиолокационной и системной информации в реальном масштабе времени на цифровой карте местности;

- формирование зон повышенной ответственности с выдачей сигналов тревоги.

В состав РЛС «Роса» входят:

- радиолокационный модуль;

- встроенная система спутниковой навигации;

- опорно-поворотное устройство;

- рабочее место оператора (на базе промышленного ноутбука в защищенном исполнении).

Оптико-электронный модуль «Фокус-Д» предназначен для круглосуточного наблюдения, обнаружения и распознавания наземных (надводных) неподвижных и движущихся целей. Он обеспечивает:

- автоматическое обнаружение, распознавание и сопровождение цели по видеоканалу;

- создание панорамных изображений в видимом и ИК-диапазонах;

- автоматическое наведение на цель при приеме команды от РЛС, автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора;

- выработку сигналов тревоги с применением детектора движения;

- работу в режиме программного автоматизированного сканирования, задаваемого оператором.

В состав ОЭМ «Фокус-Д» входят:

- приборный модуль (видеокамера и тепловизор);

- опорно-поворотное устройство.

Система электропитания АПТН «Рубин» построена на основе дизельагрегата, который в непрерывном круглосуточном режиме вырабатывает электроэнергию для питания аппаратуры АПТН и требует циклической дозаправки расходуемым дизельным топливом.

Кроме указанных свойств АПТН также обеспечивает:

- формирование и передачу радиолокационной информации и видео-тепловизионного изображения целей внешним потребителям;

- непрерывное документирование контролируемой обстановки;

- дистанционное управление с АРМ оператора.

Недостатком АПТН «Рубин» является необходимость регулярного технического обслуживания с целью дозаправки системы электропитания дизельным топливом для поддержания непрерывной работы оборудования, что обуславливает невозможность автономного использования данного АПТН.

Известен программно-аппаратный комплекс (ПАК) «Видеолокатор Дозор» (см. фиг.2), производимый группой компаний «Стилсофт» (http://stilsoft.ru/). ПАК «Видеолокатор Дозор» предназначен для организации охраны и интеллектуального видеонаблюдения больших открытых пространств, рубежей государственной границы и решает следующие задачи:

- интеллектуальное видеонаблюдение больших открытых пространств в реальном масштабе времени;

- автоматическое обнаружение и сопровождение целей поворотной видеокамерой и тепловизором - работа в режиме видеолокации;

- получение и интеллектуальная обработка извещений от охранных извещателей любого типа, установленных на охраняемом периметре или рубеже государственной границы;

- обеспечение собственной безопасности комплекса;

- автономное питание комплекса на основе энергии ветра и солнца;

- организация канала связи с удаленным постом мониторинга.

Конструктивно ПАК состоит из станционной и линейной части. Станционная часть состоит из видеосервера «Видеолокатор Дозор» и контроллера радиорелейной связи STS-505, организующего сеть Ethernet 48 Мбит/с в радиоканале. В состав входит рабочее место оператора с мультимониторной системой, в типовом случае состоящей из двух мониторов.

Линейная часть состоит из мачты с оборудованием и комплекса автономного энергоснабжения STL-703.

На мачте с оборудованием STS-10700 размещены:

- поворотная видеокамера дальнего обзора SDP-808;

- тепловизор SDP-8415M;

- обзорная видеокамера SDP-810 - 2 штуки;

- контроллер STS-504-БB2-Б403D исп.1-БП60-БП24/48-БК8;

- контроллер радиорелейной связи STS-505 с антенно-фидерными устройствами.

Здесь также установлено оборудование для обеспечения собственной безопасности из состава комплекса автономного энергоснабжения STL-703:

- скоростная поворотная видеокамера SDP-806;

- контроллер собственной безопасности комплекса STS-504;

- ИК-прожектор STS-10220;

- датчик собственной безопасности Optex-402 - 4 штуки;

- громкоговоритель.

В комплекс автономного энергоснабжения STL-703 также входят ветрогенератор пропеллерного типа, солнечные модули и бокс с аккумуляторными батареями.

ПАК «Видеолокатор Дозор» обеспечивает:

- удаленное автоматическое управление питанием всех устройств - для эффективного использования аккумуляторов при длительном отсутствии ветра и солнца;

- интеллектуальное энергосбережение;

- автоматический выбор радиоканала связи, интеллектуальная фильтрация ошибок;

- обогрев стекла гермобоксов, с возможностью ручного управления включением.

К недостаткам ПАК «Видеолокатор Дозор» относится следующее.

1. В комплекс автономного энергоснабжения STL-703 входит ветрогенератор пропеллерного типа, использование которого накладывает ограничение на применение ПАК в широком диапазоне метеорологических условий. В настоящее время для ветрогенераторов пропеллерного типа диапазон рабочих скоростей ветра составляет от 3 до 25 м/с и рабочая температура воздуха не ниже -20°C (см. http://bekar-europe.ru/). Для расширения области применения средств видеонаблюдения целесообразно использовать ветрогенератор с вертикальной осью вращения (см. http://istok-tver.ru/), который характеризуется меньшей стартовой скоростью ветра 2 м/с и не имеет ограничения по верхнему значению скорости ветра. Кроме того, такой ветрогенератор может работать при температуре воздуха от -40°C, его функционирование не зависит от направления ветра, не требуется наведения на ветер, обладает антиобледенительной способностью и имеет более высокий ресурс. Как следствие, годовая выработка электроэнергии ветрогенератора с вертикальной осью вращения в 1,5 - 2 раза выше, чем у пропеллерного ветрогенератора аналогичной мощности.

2. В комплекс автономного энергоснабжения STL-703 входят солнечные модули с плоскими панелями солнечных батарей. При эксплуатации рабочие поверхности панелей солнечных батарей подвержены загрязнению, вызываемому налипанием снега, пыли, грязи и т.п. При этом уменьшается эффективность функционирования солнечных модулей. Недостатком ПАК «Видеолокатор Дозор» является отсутствие функции самоочистки рабочей поверхности солнечных батарей, что вызывает необходимость периодического обслуживания по очистке батарей и обуславливает невозможность автономного использования данного ПАК.

Общим недостатком АПТН «Рубин» и ПАК «Видеолокатор Дозор» является невозможность использования этих технических комплексов в полностью необслуживаемом автономном режиме эксплуатации.

Целью полезной модели является создание автономного пункта технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории, в котором были бы устранены вышеуказанные недостатки.

Техническим результатом от использования полезной модели является увеличение периода работы в необслуживаемом автономном режиме (повышение автономности) и повышение надежности функционирования в широком диапазоне метеорологических условий при минимальном количестве используемого оборудования.

Технический результат достигается тем, что автономный пункт технического наблюдения включает в себя гибридную солнечно-ветровую необслуживаемую энергетическую установку на основе солнечных батарей и ветрогенератора с вертикальной осью вращения, обеспечивающего высокую надежность функционирования в широком диапазоне метеорологических условий. При этом указанная гибридная энергетическая установка снабжена устройством самоочистки панелей солнечных батарей от загрязнения.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1-4.

На фиг.1 показан общий вид автоматизированного пункта технического наблюдения «Рубин».

На фиг.2 приведен чертеж общего вида линейной части программно-аппаратного комплекса «Видеолокатор Дозор».

На фиг.3 приведен чертеж общего вида предлагаемого автономного пункта технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории.

На фиг.4 показан общий вид гибридной солнечно-ветровой энергетической установки на основе солнечных батарей и ветрогенератора с вертикальной осью вращения.

На фиг.1 использованы следующие обозначения:

1 - пограничная вышка;

2 - антенна радиорелейной связи;

3 - радиолокационная станция «Роса»;

4 - оптико-электронный модуль «Фокус-Д»;

5 - радиолучевое средство обнаружения;

6 - контейнерный модуль;

7 - заграждение.

На фиг.2 использованы следующие обозначения:

2 - антенна радиорелейной связи;

8 - поворотная видеокамера дальнего обзора;

9 - громкоговоритель;

10 - датчик собственной безопасности;

11- ИК-прожектор;

12 - ветрогенератор пропеллерного типа;

13 - бокс с аккумуляторными батареями;

14 - тепловизор;

15 - обзорная видеокамера;

16 - скоростная поворотная видеокамера;

17 - солнечный модуль;

18 - мачта.

На фиг.3 использованы следующие обозначения:

2 - антенна радиорелейной связи;

8 - поворотная видеокамера дальнего обзора;

13 - бокс с аккумуляторными батареями;

14 - тепловизор;

17 - солнечный модуль;

18 - мачта;

19 - шкаф участковый;

20 - сигнализационное заграждение;

21 - калитка сигнализационного заграждения;

22 - ветрогенератор с вертикальной осью вращения;

23 - гибридная солнечно-ветровая энергетическая установка.

На фиг.4 использованы следующие обозначения:

13 - бокс с аккумуляторными батареями;

22 - ветрогенератор с вертикальной осью вращения;

24 - солнечные батареи;

25 - турбина ветрогенератора.

Предложенный автономный пункт технического наблюдения размещается на местности в глубине охраняемой территории на расстоянии от 500 до 3000 м от охраняемого рубежа и состоит из следующих элементов:

- мачты;

- мультисенсорной системы видеонаблюдения;

- системы приема и передачи данных по радиоканалу;

- системы собственной безопасности;

- системы автономного энергоснабжения.

Видеоинформация с пункта технического наблюдения передается по радиоканалу на станционную часть комплекса технических средств охраны объекта в систему сбора и обработки информации. Анализ поступающей видеоинформации осуществляется средствами автоматизированного рабочего места оператора комплекса.

Перечисленные выше элементы автономного пункта технического наблюдения (см. фиг.3 и 4) выполнены следующим образом.

1. Мачта 18 представляет собой вертикальную несущую конструкцию, выполненную из металлического профиля, и обеспечивающую установку и эксплуатацию оборудования систем видеонаблюдения и приема и передачи данных по радиоканалу. Мачта 18 оборудована устройством молниезащиты для предотвращения выхода из строя аппаратуры пункта технического наблюдения при ударах молнии.

2. Мультисенсорная система видеонаблюдения включает видеокамеру дальнего обзора 8 и тепловизор 14, размещенные на поворотной платформе. Данное оборудование устанавливается на мачте 18 таким образом, чтобы обеспечивалась возможность кругового обзора территории прилегающей к мачте 18. Видеокамера 8 и тепловизор 14 позволяют контролировать местность на расстоянии до ~3000 м. Видеокамера 8 выполнена с использованием устройства трансфокации, обладает функциями изменения фокусного расстояния и диафрагмы и настройки на фокус при наведении на цель и обеспечивает наблюдение охраняемой зоны в видимом и инфракрасном диапазонах светового излучения. Тепловизор 14 обеспечивает наблюдение охраняемой зоны в инфракрасном диапазоне светового излучения.

3. Система приема и передачи данных по радиоканалу состоит из контроллера радиорелейной связи и антенно-фидерных устройств, включая антенну радиорелейной связи 2. Антенна 2 устанавливается на мачте 18 в ее верхней части таким образом, чтобы обеспечивалась устойчивая радиосвязь со станционной аппаратурой комплекса технических средств охраны объекта.

4. Система собственной безопасности содержит сигнализационное заграждение 20, представляющее собой однорядный решетчатый или сетчатый забор на металлических несущих стойках, устанавливаемых в грунте, и образующий замкнутый рубеж охраны по периметру территории пункта технического наблюдения. На заборе в верхней и нижней частях размещены кабельные чувствительные элементы вибрационного средства обнаружения. Его принцип действия основан на регистрации вибраций заграждения, вызываемых нарушителем при попытках проникновения на охраняемую территорию. Блок обработки вибрационного средства обнаружения размещен в шкафу участковом 19. Передача сигнализационной информации от указанного средства обнаружения осуществляется по радиоканалу, для чего используется радиопередатчик, также размещаемый на шкафу участковом 19. Заграждение 20 является также физическим барьером для несанкционированного проникновения людей и животных на территорию пункта технического наблюдения, для прохода обслуживающего персонала предусмотрена калитка 21, закрывающаяся на замок.

5. Система автономного энергоснабжения выполнена на основе гибридной солнечно-ветровой энергетической установки 23 состоящей из солнечного модуля 17, ветрогенератора 22 с вертикальной осью вращения и бокса 13 с аккумуляторными батареями. Солнечный модуль 17 состоит из солнечных батарей 24 и устройства самоочистки панелей солнечных батарей от загрязнения. Воздействие ветра вызывает вращение турбины ветрогенератора 25, что приводит к возникновению вихревых потоков воздуха внутри турбины. Вследствие этого образуется разность давлений в воздушной среде внутри и вне турбины ветрогенератора 25. Данный эффект используется для организации самоочистки панелей солнечных батарей от загрязнения. Устройство самоочистки представляет собой воздуховод, отводящий воздушный поток изнутри турбины 25 и направляющий его на поверхность панелей солнечных батарей 24. Благодаря указанной выше разности давлений солнечные батареи обдуваются воздушным потоком, что препятствует оседанию пыли, снега и пр. на поверхность панелей и защищает их от загрязнения.

Предложенный автономный пункт технического наблюдения используется следующим образом.

Включают аппаратуру комплекса технических средств охраны объекта, в том числе аппаратуру автономного пункта технического наблюдения, и организуют круглосуточное дежурство сменных операторов АРМ.

Оператор АРМ задает границы зоны наблюдения видеокамеры дальнего обзора 8 и тепловизора 14. В светлое время суток видеокамера, а при наступлении темного времени суток тепловизор, сканируют заданные участки местности и передают видеоинформацию на станционную часть комплекса технических средств охраны объекта. На мониторах АРМ отображаются видеоканалы реального времени камеры дальнего обзора 8 и тепловизора 14. В случае обнаружения движущейся цели, осуществляется захват, распознавание и автоматическое сопровождение цели, на мониторе АРМ выводится тревожное сообщение. Оператор АРМ имеет возможность ручного управления поворотными устройствами видеокамеры и тепловизора и наведения их на обнаруженную цель.

При поступлении в систему сбора и обработки информации тревожного сообщения с рубежа охраны производится его анализ и в соответствии с заданным алгоритмом со станционной части комплекса по радиоканалу направляется сигнал управления мультисенсорной системе наблюдения пункта технического наблюдения. По сигналу управления производится автоматическое «патрулирование» видеокамерой 8 (в светлое время суток) или тепловизорм 14 (в темное время суток) по заданному алгоритму тревожного участка рубежа охраны и прилегающих к нему соседних участков, при этом обеспечивается возможность наблюдения цели в любом месте тревожного участка, в том числе, на краях участков соседних с тревожным. Видеосигналы с видеокамеры 8 или с тепловизора 14 мультисенсорной системы наблюдения в реальном масштабе времени передаются по радиоканалу в систему сбора и обработки информации станционной части. Видеоинформация с тревожного участка рубежа охраны отображается на экранах мониторов АРМ, что позволяет оператору объективно оценивать тревожную ситуацию.

При попытке проникновения нарушителя к оборудованию пункта технического наблюдения через сигнализационное заграждение 20 системы собственной безопасности средство обнаружения вырабатывает сигнал «тревога», который передается в систему сбора и обработки информации станционной части комплекса. Система сбора и обработки информации производит анализ поступающих сигналов срабатывания и в соответствии с заданным алгоритмом посылает по радиоканалу сигнал управления мультисенсорной системе наблюдения пункта технического наблюдения. По сигналу управления производится автоматическое «патрулирование» видеокамерой 8 (в светлое время суток) или тепловизором 14 (в темное время суток) по заданному алгоритму территории пункта технического наблюдения. Видеосигналы с видеокамеры 8 или с тепловизора 14 мультисенсорной системы наблюдения в реальном масштабе времени передаются по радиоканалу в систему сбора и обработки информации станционной части. Видеоинформация с тревожного участка рубежа охраны отображается на экранах мониторов АРМ, что позволяет оператору объективно оценивать тревожную ситуацию.

При необходимости видеосигналы с видеокамеры 8 или с тепловизора 14 могут быть в ручном режиме выведены на экранах мониторов АРМ с целью уточнения или оценки ситуации в охраняемой зоне.

Электропитание оборудования пункта технического наблюдения в непрерывном круглосуточном и необслуживаемом режиме обеспечивается гибридной солнечно-ветровой энергетической установкой 23 за счет энергии солнца и ветра. При недостаточном поступлении энергии от ветра и солнца электропитание осуществляется от аккумуляторов, содержащихся в боксе 13. При возобновлении поступления энергии от ветра и солнца производится автоматическая зарядка этих аккумуляторов.

Автономный пункт технического наблюдения для контроля обстановки на охраняемой территории, включающий 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.