Автоматизированная система удаленного мониторинга безопасности населения и экологической обстановки на территории Российский патент 2022 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к специализированным системам обработки данных и может быть использовано для проведения сквозной комплексной аналитики по безопасности населения и экологической обстановки на территории, включая ретроспективу и прогноз на основе данных, поступающих от датчиков контроля, располагаемых на объектах на контролируемой территории в течение длительного промежутка времени.

Известна система и опубликованное в описании к патенту устройство мониторинга централизованной охраны объектов [RU 2291072, C1, B60R 25/00, 10.01.2007], в которой с охраняемых объектов в пункт централизованной охраны передают сообщения, несущие информацию о состоянии охраняемых объектов, их местонахождении и идентификационных признаках, а из пункта централизованной охраны на охраняемые объекты по стандартной сети подвижной связи производят телефонные вызовы, при этом, для охраняемых объектов предварительно составляют наборы исполнительных программ, каждой из которых ставят в соответствие телефонный номер, а в процессе мониторинга охраняемых объектов телефонный вызов из пункта централизованной охраны производят на соответствующий телефонный номер охраняемого объекта, принимают указанный телефонный вызов на охраняемом объекте и определяют телефонный номер, на который он произведен, по выявленному телефонному номеру устанавливают номер соответствующей исполнительной программы, запускают данную исполнительную программу и с ее помощью формируют и направляют на охранные оповещатели и на соответствующие исполнительные органы охраняемого объекта последовательности сигналов управления.

Недостатком устройств является относительно низкая оперативность, связанная с использованием телефонных линий связи для сбора и обработки данных мониторинга, а также узкая сфера применения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является система мониторинга [RU 99221, U1, G08B 25/00, 10.11.2000], содержащая пульт наблюдения первого уровня, включающий объектовое оборудование, в том числе шлейфы сигнализации, подключенное к, по меньшей мере, одному приемно-контрольному прибору, включающему в себя источник бесперебойного питания, коммуникатор пульта первого уровня, выполненный с возможностью передачи сигнала, несущего информацию о состоянии шлейфов сигнализации, приемно-контрольного прибора и источника бесперебойного питания, через среду передачи к пульту наблюдения второго уровня, также входящему в систему, и включающему в себя, устройство обработки сигнала, поступающего от пульта первого уровня, и коммуникатор пульта второго уровня, причем, устройство обработки сигнала пульта второго уровня выполнено с возможностью селекции (выделения) информации о бедственных ситуациях из общего потока сигнала, поступающего через среду передачи от пульта наблюдения первого уровня, и извлечения из базы данных пульта второго уровня информации о координатах бедствующего объекта, а в систему дополнительно введен, по крайней мере, один пульт наблюдения третьего уровня, содержащий устройство визуального отображения полученной через среду передачи от пульта наблюдения второго уровня информации о бедствиях и их координатах, с наложением ее на географическую карту.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что селекция (выделение) информации о чрезвычайных ситуациях производится из общего потока данных без предварительного отсева заведомо не относящихся к таким ситуациям данных, что усложняет систему и снижает ее оперативность и точность вырабатываемых решений, а также необходимость участия человека в передаче сигнала бедствия.

Задачей изобретения является создание системы с более широкими функциональными возможностями, обеспечивающими селекцию информации о чрезвычайных ситуациях или малейших отклонениях от норм из общего потока данных с предварительным отсевом заведомо не относящихся к таким ситуациям данных с целью упрощения устройства, повышения ее оперативности и точность вырабатываемых решений, а также расширение арсенала технических средств, обеспечивающих мониторинг территорий, и возможности прогнозирования тенденции отклонения и возможности возникновения чрезвычайной ситуации в дальнейшем.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, путем обеспечения селекции информации о чрезвычайных ситуациях или малейших отклонениях от норм из общего потока данных с предварительным отсевом заведомо не относящихся к таким ситуациям данных с целью упрощения устройства, повышения ее оперативности и точность вырабатываемых решений, а также в расширении арсенала технических средств, обеспечивающих мониторинг территорий, и возможности прогнозирования тенденции отклонения и возможности возникновения чрезвычайной ситуации в дальнейшем.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в автоматизированной системе, содержащей блок приема и хранения данных, выполненного с возможностью приема данных от датчиков контроля, размещенных на объектах на контролируемой территории, согласно изобретению, введены блок сравнения данных с их допустимыми значениями, вход которого соединен с выходом блока приема и хранения данных, блок удаления данных при их совпадении с интервалом допустимых значений, вход которого соединен с первым выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, а выход соединен с входом управления блока приема и хранения данных, блок формирования сигнала срочного реагирования, вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, блок записи данных при недопустимом отклонении, вход которого соединен с третьим выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, блок комплексного анализа данных, вход которого соединен с выходом блока записи данных при недопустимом отклонении, а также блок визуализации и прогноза с наложением данных на географическую карту и временную шкалу, вход которого соединен с выходом блока комплексного анализа данных.

На чертеже представлена функциональная схема автоматизированной системы удаленного мониторинга безопасности населения и экологической обстановки на территории совместно с датчиками контроля.

Автоматизированная система удаленного мониторинга безопасности населения и экологической обстановки на территории содержит блок 1 приема и хранения данных, выполненный с возможностью приема данных от датчиков 2-1…2-n контроля, размещенных на объектах на контролируемой территории, блок 3 сравнения данных от датчиков контроля с их допустимым значениями, блок 4 удаления данных при их совпадении с интервалом допустимых значений, блок 5 формирования сигнала срочного реагирования, блок 6 записи данных при недопустимом отклонении, блок 7 с алгоритмом комплексного анализа данных, включая составление и уточнение прогноза по минимальным отклонениям от интервала допустимых значений с учетом данных с других датчиков, а также блок 8 визуализации и прогноза с наложением на географическую карту и временную шкалу.

Работает автоматизированная система удаленного мониторинга безопасности населения и экологической обстановки на территории следующим образом.

Предполагается, что на некоторой территории имеется система датчиков контроля (2-1…2-n), размещенных на объектах этой контролируемой территории, объединенных единым инструментом обработки разнонаправленных данных на серверах этих объектов или сервера поставщика услуги. Если это многоквартирные дома, то датчики собирают данные внутри помещений с согласия собственников жилья, тем самым, обеспечивая прозрачную и точную картину состояния помещений, зданий и территории с возможностью выявления причинно-следственных связей на территории с учетом временных изменений и используемых материалов.

В зависимости от вида объектов и размера территории система может быть применима для контроля по:

1. социально значимым учреждениям (детские сады и школы, медицинские учреждения, дома престарелых и пр.)

2. многоквартирному дому

3. жилому району

4. городу

5. региону

6. стране

7. континенту.

Примерами области применения данных, получаемых системой:

• пожарная безопасность жилищ и помещений:

- в зависимости от типа постройки (материалы)

- в зависимости от оснащения и отделки построек

• температурный режим, влияющий на здоровье населения, например, в период пандемий;

• данные по веществам (в т.ч. газообразным), исходящих от строительных и отделочных материалов, влияющих на здоровье и безопасность населения, включая анализ изменения этих данных с течением времени;

• данные по веществам (в т.ч. газообразным), исходящим от производств и свалок:

- степень их проникновения в жилые помещения разного типа

- концентрация веществ на разной высоте, например, данные с многоэтажных домов

- летучесть и разлагаемость в зависимости от температуры (сезонность)

- распространение по розе ветров в зависимости от сезона

- соблюдение нормативов ЖКХ, СанПиН и других

- актуальность вышеуказанных нормативов

- аналитика по бытовым преступлениям

Показания каждого датчика передаются на контроллер, расположенный в ближайшем электрощитке, проводным способом или радиосигналом. Далее контроллер передает эту информацию в блок 1 приема и хранения данных, который может быть выполнен на удаленном сервере. Эти данные сравниваются в блоке 3)с допустимыми для соответствующей территории и при обнаружении, что они вписываются в норму, удаляются из базы блоком 4.

Данные, фиксирующие нарушение или опасность возникновения чрезвычайной ситуации поступают в блок 5 с алгоритмом формирования срочного реагирования и передаются напрямую в специальные службы, например, о пожаре и утечке газа - в МЧС, о криках о помощи - в полицию и т.п.

Данные, не требующие срочного реагирования, но отклоняющиеся от нормы, хранятся в блоке 6 и обрабатываются в блоке 7 комплексно по региону для выявления причинно-следственных связей. Дополнительно в блоке 7 можно задавать параметры для сбора и обработки любых данных, поступающих с датчиков в определенный промежуток времени в определенном регионе для проведения эксперимента или других целей, не нарушающих законодательство территории собираемых данных. В блоке 8 из обработанных данных формируется прогноз изменения показателей и рисков возникновения чрезвычайных ситуаций, а также визуализация прогноза в виде графиков со временной шкалой и/или с наложением на географическую карту.

Формируемые датчиками контроля данные, которые поступают в блок 1 в частном случае в четыре параллельных потока, разделенных по типу датчика, передающего сигнал, анализируются комплексно, дополняя друг друга.

Получаемые с датчиков данные.

1. Датчик шума (запись звука, громкость звука в дБ (децибел), время (местный часовой пояс + пояс сервера), индивидуальный номер датчика).

2. Датчик влажности (уровень Н₂О в воздухе, проанализированные кубометры (радиус действия с учетом высоты потолка), время (местный часовой пояс + пояс сервера), индивидуальный номер датчика).

3. Датчик дыма (газа) - (химический состав воздуха, проанализированные кубометры (радиус действия с учетом высоты потолка), время (местный часовой пояс + пояс сервера), индивидуальный номер датчика).

4. Датчики тяги воздуха (силу потока воздуха, направление потока воздуха, индивидуальный номер датчика).

5. Датчик температуры воздуха (температура в градусах по С°, время (местный часовой пояс + пояс сервера), индивидуальный номер датчика.

6. Датчики температуры и напора воды (температура в градусах по С° давление напора воды в трубах, время (местный часовой пояс + пояс сервера), индивидуальный номер датчика.

В блоке 3 сравнения содержатся записи, являющиеся эталонными (допустимыми) параметрами, необходимыми для обработки и сортировки входящей информации с датчиков.

А именно:

1. Индивидуальный номер датчика, имеющий под собой запись о применении (страна, регион, область, населенный пункт, улица, дом, квартира, комната).

2. Тип помещения (жилой/нежилой), высота потолков.

3. Наличие газификации, близости опасных производств по адресу объекта.

4. Ответственная управляющая компания: полное имя, адрес, телефоны, e-mail.

5. Записи звуков, позволяющие искусственному интеллекту разделять звук по типам (человеческий голос, речь, включая ругань, крики боли, ужаса, о помощи, музыка, ремонтные работы, иное (сигнализация, пролетающий вертолет и пр.).

6. Законодательные нормы, регулирующие шум, в конкретном регионе (часы тишины с порогом уровня в дБ (децибел), разрешенные часы для ремонтных работ с порогом уровня в дБ (децибел), привязка к календарю праздников и выходных дней.

7. Законодательные нормы, регулирующие отопление в помещениях (нежилых, жилых, нормы по составу воздуха).

8. Список опасных газов, включая безопасный порог и % содержания в общей массе.

9. Нормативы, регулирующие работу вентиляции в помещениях.

10. Нормативы, регулирующие температуру и напор воды в водопроводе

Полученные данные проходят многоступенчатые проверки полученных данных с эталонными записями в блоке (3) с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий в блоках (7) и (8).

Действия алгоритма по результатам проверок и сортировки:

Датчик шума:

1. звук вписывается в нормы → запись удаляется из блока 1 в блок 4,

2. звук нарушает нормы →

а. запись с подробными данными передается блок формирования сигнала срочного реагирования,

b. анализируется по алгоритму искусственного интеллекта, для определения звука, как крик ужаса / о помощи → запись с подробными данными передается сразу в Полицию.

c. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8.

d. а также, при необходимости, для хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца

Датчик влажности

1. уровень Н₂О в воздухе вписывается в норму → запись удаляется с сервера,

2. уровень Н₂О в воздухе превышает норму →

a. запись с подробными данными передается по api в Управляющую компанию для (устранения возможной протечки труб, хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца.

b. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8.

Датчик дыма (газа) - анализ химического состава воздуха,

1. уровень СО² в воздухе вписывается в норму → запись удаляется с сервера,

2. уровень опасных газов в воздухе превышает норму →

a. запись с подробными данными передается сразу в МЧС и Пожарным (если это СО₂),

b. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8.

с. запись с подробными данными передается по api в Управляющую компанию для срочного устранения протечки газовых труб, хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца.

Датчики тяги воздуха

1. воздух циркулирует как положено → запись удаляется с сервера,

2. воздух не циркулирует или циркулирует в обратную сторону →

a. запись с подробными данными передается по api в Управляющую компанию для срочного устранения проблем с вентиляцией в доме, хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца.

b. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8.

• Датчик температуры воздуха

1. температура в помещении вписывается в нормы → запись удаляется с сервера,

2. температура в помещении нарушает нормы,

a. недостаточная температура →

i. запись с подробными данными передается по api в Управляющую компанию для устранения возможных проблем с отоплением, хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца,

ii. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8..

b. температура сильно превышает норму,

i. запись с подробными данными передается сразу в МЧС,

ii. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8.

iii. запись с подробными данными передается по api в Управляющую компанию для устранения возможных проблем с проводкой, хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца.

• Датчики температуры и напора воды

1. температура и напор воды в трубах вписываются в нормы → запись удаляется с сервера,

2. температура и/или напор воды в трубах не соответствуют нормативам

a. запись фиксируется в блоке 3 с алгоритмом сравнения и сортируются в зависимости от результатов, составляя прогноз отклонения или дополняя уже существующий прогноз в блоках 7 и 8.

b. запись с подробными данными передается по api в Управляющую компанию для срочного устранения проблем с водопроводом, хранения до востребования, отображения в личном кабинете жильца.

В блоке 7 с алгоритмом комплексного анализа данных при минимальном отклонении все поступающие данные заносятся в базу данных 6, позволяющую классифицировать их по времени, объекту или району на контролируемой территории, помещению, виду датчиков и т.п. Кроме того, в блоке 8 может быть обеспечена визуализация данных и построены аппроксимирующие и прогнозирующие данные по развитию ситуации на территории.

Таким образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, который заключается в расширении функциональных возможностей, путем обеспечения селекции информации об отклонениях показателей от норм из общего потока данных с предварительным отсевом заведомо не относящихся к таким ситуациям данных и данных, вписывающихся в интервал нормы, с целью упрощения устройства, повышения ее оперативности и точности вырабатываемых решений, а также в расширении арсенала технических средств, обеспечивающих мониторинг территорий.

Изобретение относится к автоматизированной системе удаленного мониторинга безопасности населения и экологической обстановки на территории. Технический результат заключается в повышении точности детектирования чрезвычайных ситуаций. Система содержит блок приема и хранения данных, выполненный с возможностью приема данных от датчиков контроля, размещенных на объектах на контролируемой территории, блок сравнения данных с их допустимыми значениями, вход которого соединен с выходом блока приема и хранения данных, блок удаления данных при их совпадении с интервалом допустимых значений, вход которого соединен с первым выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, а выход соединен с входом управления блока приема и хранения данных, блок формирования сигнала срочного реагирования, вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, блок записи данных при недопустимом отклонении, вход которого соединен с третьим выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, блок комплексного анализа данных, вход которого соединен с выходом блока записи данных при недопустимом отклонении, а также блок визуализации и прогноза с наложением данных на географическую карту и временную шкалу, вход которого соединен с выходом блока комплексного анализа данных. 1 ил.

Автоматизированная система удаленного мониторинга безопасности населения и экологической обстановки на территории, содержащая

блок приема и хранения данных, выполненный с возможностью приема данных от датчиков контроля, размещенных на объектах на контролируемой территории, отличающаяся тем, что введены

блок сравнения данных с их допустимыми значениями, вход которого соединен с выходом блока приема и хранения данных,

блок удаления данных при их совпадении с интервалом допустимых значений, вход которого соединен с первым выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями, а выход соединен с входом управления блока приема и хранения данных,

блок формирования сигнала срочного реагирования, вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями,

блок записи данных при недопустимом отклонении, вход которого соединен с третьим выходом блока сравнения данных с их допустимыми значениями,

блок комплексного анализа данных, вход которого соединен с выходом блока записи данных при недопустимом отклонении,

а также блок визуализации и прогноза с наложением данных на географическую карту и временную шкалу, вход которого соединен с выходом блока комплексного анализа данных.