Разработка системы мониторинга за природными пожарами
научный журнал «Актуальные исследования» #13 (16), июль '20

Разработка системы мониторинга за природными пожарами

В рамках одной из глобальных проблем современности – лесных пожаров – необходимы современные технические решения, позволяющие оперативно реагировать на возгорания в лесах. При этом актуальна реализация проекта разработки системы мониторинга за лесами путем оснащения средствами телевизионной системы обнаружения возгораний в лесу. Предложенный проект мониторинга предполагается к внедрению в лесничествах.

Аннотация статьи
видеонаблюдение
лесничество
возгорания
лесные пожары
дистанционное управление
видеосигнал
камера
Ключевые слова

Комплексным решением оснащения средствами телевизионной системы обнаружения возгораний в лесу предусматривается установка двух наземных наблюдательных пунктов в виде мачт с размещением на них передающей части оборудования системы телевизионного наблюдения «Клен-2010». Использование двух источников видеосигнала обусловлено применением специализированного программного обеспечения (ПО) картографической привязки ForestMap с интерактивным вводом азимутов на объект (дым, пламя и др.). Определение источников возгорания производится автоматически методом триангуляции по крайне мере с двух наблюдательных постов, для построения на карте линий визирования и определения расположения объекта, а также вычисления расстояния до объекта от каждого из постов. Кроме того, одновременное определение возгорания с двух наблюдательных постов является подтверждением достоверности события в процессе принятия решений дежурным персоналом лесничества.

Управление камерами телевизионного наблюдения осуществляется дистанционно из помещения дежурного персонала лесничества. В качестве приемной части системы используется персональный компьютер (ПК) и неуправляемый настольный коммутатор D-link DES-1005D. Для передачи видеосигнала и управления системой наведения по радиоканалу второй видеокамеры используется оборудование Motorola Canopy (точка доступа 2400APBC и абонентский модуль2400SMBC).

Структурная схема телевизионной системы обнаружения возгораний в лесу представлена на рисунке.

Комплекс Система представляет собой двухкамерную замкнутую телевизионную систему с передачей команд телеуправления по интерфейсу RS-485 и сигнала изображения (ПЦВС) в соответствии со структурной схемой, представленной на рисунке. Система имеет блочную конструкцию и состоит из ряда отдельных конструктивно самостоятельных приборов, соединенных кабельными линиями связи. Все приборы являются автономными по питанию от сети 220В, 50 Гц и функциональной законченности.

Рис. Структурная схема телевизионной системы обнаружения возгораний в лесу

Приборы системы делятся по назначению и месту установки на приборы телевизионного наблюдения: КТП-323, УН-109,ПК и пульт управления видеокамерами Ai-C097 и приборы преобразования сигналов и передачи данных: комплект беспроводного широкополосного доступа (БШД) Motorola Canopy и 1-канальный IP-видеосервер AXIS M7001.

По месту установки приборы подразделяются на оборудование наружной установки по степени защиты IP-54 и оборудование, устанавливаемое в помещении наблюдательного пункта лесничества.

При подаче питания на приборы КТП-323 формирует полный цветовой видеосигнал (ПЦВС) в стандарте PAL, транслирующийся через УН-109, в котором в ПЦВС замешивается ДИ об азимуте и угле места положения оптической оси КТП.

КТП питается от собственного трансформаторного блока питания, обеспечивающего напряжениями входящие узлы. Сигналы управления с магистрального кабеля дешифрируются в камерном дешифраторе и обеспечивают управление трансфокатором широтно-модулированными напряжениями амплитудой до 12В.

С выходного разъема ХР1 УН-109 ПЦВС с замешанной дополнительной информацией (значения азимута и угла места) (ДИ) сигнал подается на разъем «ВХОД ВИДЕО» малогабаритного 1-канального IP-видеосервера AXIS M7001 c H.264/M-JPEG, разрешением Full D1 при 25 к/с. Одноканальный видеосервер M7001 компании AXIS Communications выполняет преобразование видеосигнала с аналоговой камеры в цифровой формат и последующую его трансляцию по IP-сети. С наблюдательной вышки 1 по кабелю UTP 5 E (КССПВ) 4х2х0,5 через коммутатор D-Link DES-1005 D/E сигнал поступает на сетевую карту персонального компьютера.

Дистанционное управление системой осуществляется с помощью клавиатуры ПК. Используя клавиатуру ПК оператор обеспечивает наведение камеры на объект наблюдения. Управление трансфокатором (фокусом и масштабом), задание автоматических режимов сканирования, а также коррекция азимута осуществляется так же с клавиатуры.

Команды управления интерфейса RS-485, формируемые в ПК, с разъема XS3 («RS-485»), поступают по магистральному кабелю на разъем ХР1 УН и далее, через внутренний монтаж и розетку XS1 УН, на входной разъем КТП.

В УН команды поступают на узел дешифратора ДШФ-61, который обеспечивает:

  • на основе дешифрации команд формирование широтно-импульсных сигналов управления горизонтальным и вертикальным приводами с заданной скоростью, поступающих на УУЭД-6;
  • прием и обработку информации с абсолютных энкодеров углов поворота валов УН-109;
  • формирование информации об азимуте и угле места наведения КТП и ввод информации в выходной видеосигнал;
  • формирование питающих напряжений для питания элементов ДШФ, УУЭД, энкодеров и электродвигателей.

Информация об угле поворота КТП по горизонтали и вертикали отображается на экране монитора ПК в виде арабских цифр от 0 до 9 белого цвета на черном фоне.

Регулировка яркости фона и контраста изображения цифр осуществляется с помощью переменных резисторов «ОКНО» и «ДИ», расположенных в ДШФ.

Для обеспечения нормального температурного режима электрорадиоэлементов в холодное время года в КТП и УН введены нагревательные элементы, на которые подается напряжение сети через термопереключатели, автоматически замыкающие цепь питания при температуре окружающего воздуха ниже 20оС.

Таким образом дежурный персонал лесничества на экране монитора ПК в режиме реального времени имеет возможность осуществлять видеонаблюдение за противопожарной обстановкой насаждений лесного хозяйства.

При обнаружении признаков возгораний (дым, огонь) дежурный на пульте управления имеет возможность переключить видеосигнал, поступающий со второго поста наблюдения по радиоканалу (БШД) и управляя второй камерой навести визир объектива на предполагаемое место возгорания. Аналогично принципу работы КТП-323 на первом посту видеосигнал (ПЦВС) в стандарте PAL, транслирующийся через УН-109, в котором в ПЦВС замешивается ДИ и поступает на IP-видеосервер AXIS M7001. Преобразованный видеосигнал и дополнительная информация о состоянии приводов поступает на абонентский модуль Motorola Canopy (2400SMBC). Посредством протокола IEEE 802.11 – набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотного диапазона 2,4ГГц осуществляется передача видеосигнала по стандарту сжатия H.264, обмен данными и управление по командам наведения КТП-323. Сигнал, поступивший на точку доступа 2400APBC далее через коммутатор D-Link DES-1005 D/E поступает на ПК. Управляя двумя видеокамерами поочередно и убедившись в достоверности события дежурный персонал лесничества имеет возможность зафиксировать место возникновения возгорания при помощи специализированного программного обеспечения (ПО) с картографической привязкой ForestMap и интерактивным вводом азимутов на объект.

Для видеокамер, имеющих сетевое подключение специализированным ПО обеспечивается:

  • получение информации о текущем азимуте;
  • получение видеоизображения с камеры;
  • передача команды поворота для наблюдения в направлении в точке, указанной на карте.

Наведение КТП:

  • по азимуту (горизонтали) от 0 до 360о;
  • по углу места (вертикали) от минус 90 до плюс 30о;
  • точность позиционирования – не хуже 0,3о.

Индикация привязки к местности – вывод на экран ЦВПУ цифровых значений азимута и угла места.

Данным техническим решением предусматривается устройство двух наземных наблюдательных пунктов в виде мачт МС36-20 (высота 20.65м.) производства ЗАО «ЛЭБ» г. Волгоград. Размещение вышеуказанных наблюдательных пунктов предполагается на территории лесничеств.

Характеристика мачт представлена в таблице.

Таблица

Характеристики мачты МС36-20

Наименование

Кол-во
секций

Кол-во уровней такелажа

Высота, м

опора мачты

одна секция

все
секции

консоль (корзина)

полная высота

МС36-20

6

1

0,40

2,75

18,00

1,25

21,65

Текст статьи

1. Воробьев Ю. Л., Акимов В. А., Соколов Ю. И. ; Под общ. ред. Воробьева Ю. Л. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы; МЧС России. – М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004. – 312 с.

Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 17 октября по 31 октября
Остался 1 день до окончания
Препринт статьи — после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии
04 ноября
Загрузка в elibrary
04 ноября
Рассылка печатных экземпляров
06 ноября