способ и система обеспечения безопасности объекта

Формула изобретения

1. Способ обеспечения безопасности объекта, заключающийся в обнаружении наличия опасного вещества не менее чем двумя стационарно установленными датчиками определения наличия опасного вещества, содержащими приборы газового анализа, отличающийся тем, что при помощи этих датчиков сначала определяют наличие опасного вещества, а при его обнаружении определяют при помощи этих датчиков его концентрацию, потом по концентрации определяют место положения объекта, выделяющего опасное вещество.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после обнаружения опасного вещества на место положения объекта, выделяющего опасное вещество, ориентируют по меньшей мере одну видеокамеру.

3. Система обеспечения безопасности объекта, содержащая не менее двух датчиков обнаружения опасного вещества с приборами газового анализа, соединенных с компьютером, отличающаяся тем, что к компьютеру через плату видеоввода подключены одна или несколько видеокамер, установленных с возможностью поворота, а через плату захвата звука - один или несколько микрофонов, при этом каждый датчик обнаружения опасного вещества содержит последовательно соединенные устройство для отбора проб воздуха, устройство для его прокачки, масс-спектрометр, предназначенный для анализа массы воздуха, взятого на проверку устройством для отбора проб, линию сброса воздуха, электронную схему обработки информации и линию связи для передачи информации на компьютер, предназначенный для отображения информации и управления всеми перечисленными выше устройствами, при этом масс-спектрометр содержит устройство обнаружения наличия опасного вещества и устройство определения концентрации опасного вещества, выполненные с возможностью перекоммутации посредством изменения его режима работы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам безопасности объектов и предназначено для защиты от террористического акта объектов массового скопления людей: аэропортов, вокзалов, салонов транспортных средств, например вагонов поездов.

Известна автоматизированная система опознания подвижных транспортных средств, контроля и управления их движением по пат. РФ на изобретение №2113014, которая может использоваться в частности для управления движением городского транспорта. Система содержит маршрутные датчики, центральный диспетчерский пункт (ЦДП) с приемопередатчиком и подвижные единицы. Изобретение позволяет организовать одновременную работу нескольких диспетчеров и радиомодемную связь с другими источниками и пользователями информации.

Недостатки системы: использование только радиосвязи между объектом диспетчеризации и ЦДП, что требует получения разрешений на использование радиочастот для каждой вновь созданной системы и последующих существенных финансовых затрат на поддержание частот. Ограниченность в возможности использования радиочастот существенно ограничивает пропускную способность системы и вызывает потребность в специализированном дорогостоящем оборудовании. Система практически не приспособлена для предотвращения террористических актов, а предназначена только для передачи информации о технических неисправностях на центральный диспетчерский пункт.

Известны системы безопасности транспортного средства по патенту РФ №2219081, содержащие центральный блок управления, к входам которого подключены концевые выключатели дверей, капота и багажника, датчики удара, объема и температуры, приемник пейджинговой связи и антенна для приема сигналов идентификации пользователя и управления транспортным средством от находящихся у пользователей пультов дистанционного выключения (радиобрелков). К выходам центрального блока управления подключены блоки управления электроприводами дверей, световой и звуковой сигнализации, узлы блокировки движения транспортного средства, радиопередатчик тревожного оповещения и блоки дистанционного запуска и остановки двигателя. С блоком управления связаны программатор-индикатор и таймер. В систему введены также последовательно датчик оксида углерода и микроконтроллер.

Недостатки системы те же самые, она не предназначена для предотвращения террористических актов, а используется преимущественно для сигнализации при попытке посторонних лиц проникнуть внутрь транспортного средства и технических неполадках, которые могут привести к гибели водителя и пассажиров, например, проникновение окислов углерода (угарного газа) в салон ТС.

Известна система безопасности самолета по пат. РФ №2214934, содержащая систему управления, черный ящик, приемно-передающее устройство и антенну. Устройство позволяет самолету-перехватчику брать на себя управление самолетом, захваченным террористами в воздухе.

Недостаток: большие потери пассажиров, практически всегда гибель всех пассажиров и членов экипажа и полное разрушение летательного аппарата при совершении террористического акта на большой высоте.

Известна система обеспечения безопасности транспортного средства по пат. РФ №2209146 (прототип), которая содержит систему контроля технического состояния транспортного средства.

Недостатком этой системы является то, что она не обеспечивает безопасности пассажиров, особенно в случаях совершения террористического акта или хулиганских действий хакеров, пытающихся проникнуть в систему.

Задача создания изобретения: повышение безопасности населения в местах массового скопления людей путем точного установления местонахождения объекта, выделяющего опасное вещество.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в способе обеспечения безопасности объекта, заключающемся в обнаружении наличия опасного вещества при помощи приборов газового анализа, контроль наличия опасного вещества осуществляют не менее чем в двух точках датчиками определения наличия опасного вещества, при помощи которых сначала определяют наличие опасного вещества, а при его обнаружении определяют концентрацию, потом по концентрации при помощи аппаратно-программных средств вычисляют место положения объекта, выделяющего вредное вещество. После обнаружения опасного вещества на место положения опасного вещества ориентируют по меньшей мере одну видеокамеру.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что система обеспечения безопасности объекта, содержащая аппаратно-программный комплекс с компьютером, к которому через плату видеоввода подключены одна или несколько видеокамер, установленных с возможностью поворота, один или несколько микрофонов, подключенных через плату захвата звука к компьютеру, отличается тем, что она содержит не менее двух датчиков определения наличия опасного вещества, подключенных к компьютеру. Датчики определения наличия опасного вещества подключены к компьютеру посредством проводной или беспроводной линии связи.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1...4, где:

на фиг.1 приведена общая схема размещения системы на объекте,

на фиг.2 приведена диаграмма изменения концентрации вдоль объекта,

на фиг.3 приведена схема масс-спектрометра,

на фиг.4 приведена схема датчика контроля опасного вещества.

На объекте 1 (фиг.1), где предполагается наличие объекта, выделяющего опасное вещество 2, установлен аппаратно-программный комплекс, включающий компьютер 3, к которому через плату видеоввода 4 подключена, по меньшей мере, одна видеокамера 5 и через плату захвата звука 6 подключен по меньшей мере один микрофон 7. Система содержит два датчика обнаружения опасного вещества 8, подключенные к портам компьютера 3 проводной связью или посредством беспроводной сети, состоящей из приемно-передающих устройств 9 и антенн 10. Система может быть оборудована исполнительными механизмами 11, например устройствами открывания дверей, подключенными к компьютеру. В систему беспроводной связи, может входить удаленный компьютер 12 со своими приемно-передающими устройством 9 и антенной 10. Такие системы беспроводной связи разработаны, существует множество стандартов, например Wi-Fi (см. сайт Интернет http://www.mclub.ru/.

Датчики обнаружения опасного вещества 8 предназначены для обнаружения опасного вещества, его идентификации, определения концентрации (фиг.2) в местах установки. Концентрация опасного вещества 13 в любой другой точке определяется расчетным путем компьютером 3 при помощи алгоритма, приведенного далее.

На фиг.3 приведена схема датчика обнаружения опасного вещества 8. Датчик обнаружения опасного вещества 8 содержит последовательно соединенные устройство для отбора проб воздуха 14 устройство для прокачки воздуха 15 (компрессор), трубопровод подвода воздуха 16, масс-спектрометра 17, трубопровод сброса воздуха 18. К масс-спектрометру 17 подключены последовательно контроллер 19 и устройство согласования протоколов обмена 20. Масс-спектрометр 17 (фиг.4) содержит последовательно соединенные переключатель режима работы 21 (трехходовой кран), привод переключателя режима 22, механически соединенный с переключателем режима 21. К выходу переключателя режимов работы 21 подсоединены два газоанализатора: прибор распознавания опасного вещества 23 и прибор измерения концентрации опасного вещества 24. Привод переключателя режима работы 22 соединен проводной связью с контроллером 19, который в свою очередь, через устройство согласования протоколов 20 соединен с компьютером 3 для передачи информации о результатах по протоколу RS 232.

Техническая осуществимость изобретения не вызывает сомнения.

Обзор российских и зарубежных приборов (датчиков), предназначенных для обнаружения опасных веществ на основе газового анализа, описан в книге «Обнаружение взрывчатых веществ с использованием аппаратуры газового анализа», МВД, Сибирский филиал ГУ НПО «Специальная техника и связь», Новосибирск, 2001 г. В этой книге приведен обзор приборов, предназначенных не только для обнаружения взрывчатых веществ, но и ядовитых, наркотических и вообще любых органических веществ на основе газового анализа окружающей среды. Подобные приборы позволяют определить наличие паров опасного вещества на расстоянии до 60 м в течение 10...60 сек. Недостатками этих приборов является их большой вес и высокая стоимость. Относительно большой вес не является препятствием для применения стационарных приборов обнаружения опасных веществ на основе газового анализа. Научные исследования по совершенствованию и массовое производство подобных приборов позволит снизить их стоимость на порядок и сделать доступными для применения на всех объектах массового скопления людей: в аэропортах, на вокзалах и на транспортных средствах и самолетах.

Перед работой на компьютер 3 устанавливается операционная система и программное обеспечение: программа обработки видеоизображения, поступающего с видеокамер 5, установленных на объектах. Программное обеспечение поставляется в комплекте с видеокамерами.

1. Программа управления интеллектуальной интегрированной системой безопасности «Волга» №2001611018 от 13.08.01.

2. Программа доступа (Барьер-1) №2001611026 от 13.08.01.

3. Интегрированная интеллектуальная система безопасности» №2002611841 от 25.10.02.

4. Комплекс для захвата и сжатия сигналов «Волга-Видео» №200211842 от 25.10.02.

5. Программа автодозвона Etyp Dialer 1.42, дата разработки май 1988 г., автор Горлачев А., г.Калининград, распространяется бесплатно через Интернет.

С видеокамер 5 изображение передается на компьютер 3 и далее через приемно-передающее устройство беспроводной связи 9, имеющее антенну 10, на антенну 10 приемно-передающего устройства 9 удаленного компьютера 12.

Периодически датчики 8 контролируют наличие опасных веществ на объекте, при этом через датчики 8 прокачивается воздух, который проходит через масс-спектрометр 17. При обнаружении опасного вещества сигнал с масс-спектрометра 17 поступает на контроллер 19, далее на устройство согласования протоколов обмена 20 и далее на компьютер 3. На компьютер 3 поступает информация с двух датчиков обнаружения опасных веществ 8. При обнаружении наличия опасного вещества компьютер 3 подает команду через устройство согласования протоколов обмена 20 и контроллер 19 на масс-спектрометр 17 для переключения режима. До этого масс-спектрометр работал в режиме «Обнаружение» (фиг.4). При этом он не только обнаруживал опасное вещество, но и производил его идентификацию посредством прибора распознания опасного вещества 23, в котором осуществлялся спектральный анализ отобранного воздуха и сравнение спектров со стандартными для опасных веществ (взрывчатых веществ, наркотиков и т.д.) при помощи компьютера 3.

После обнаружения опасного вещества компьютер 3 подает сигнал на привод переключателя режимов 22 и переключатель режимов вводит в действие прибор определения концентрации опасного вещества 24.

Алгоритм определения местоположения объекта, выделяющего опасное вещество:

С ₀ - концентрация опасного вещества около объекта, выделяющего опасное вещество,

C₁ - концентрация опасного вещества, замеренная первым датчиком обнаружения опасных веществ 8₁ (левым),

С ₂ - концентрация опасного вещества, замеренная вторым датчиком 8₂ (правым),

L₀ - расстояние между датчиками обнаружения опасных веществ 8 ₁ и 8₂,

X₁ - расстояние от первого датчика обнаружения опасных веществ 8₁ до объекта, выделяющего опасное вещество (требуется определить).

Расчетные формулы:

При расчетах принято, что концентрация опасного вещества убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от объекта, выделяющего опасное вещество.

и

после преобразований имеем систему уравнений:

Окончательная формула расчета положения искомого объекта:

Алгоритм может быть реализован в программе EXEL или Matcad.

Применение изобретения позволит:

1. Постоянно вести наблюдение за ситуацией на объекте с целью получения оперативной информации о противоправных действиях.

2. Обнаруживать опасные вещества (ядовитые газы, взрывчатые и наркотические вещества) на объектах массового скопления людей.

3. Определять место положения объекта, выделяющего опасное вещество.

4. Ориентировать одну или несколько видеокамер и при необходимости микрофон (микрофоны) в направлении объекта, выделяющего опасное вещество.

5. Принять определенные меры безопасности, вызвать работников спецслужб, произвести запись событий на жесткий диск компьютера, открыть или закрыть двери и т.д.

6. Предотвратить террористический акт или другие противоправные действия со стороны правонарушителей.

7. Передать информацию о нарушениях через внешнее приемно-передающее устройство и удаленный компьютер.

8. Защитить систему от проникновения хакеров, от повреждения проводных средств связи за счет использования беспроводной связи.