АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА УДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ И СПОСОБ МОНИТОРИНГА УДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2024 года по МПК G08B21/02 

Область применения.

Группа изобретений относится к области автоматизированных систем и способов мониторинга удаленных объектов, преимущественно на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и с неустойчивой или отсутствующей электрической/ электронной связью.

Уровень техники.

Известны способ контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения и устройство для его осуществления по патенту РФ №2327105 (Заявка: 2006117589; МПК G01B 7/16; G01M 7/00. Опубликовано: 20.06.2008)[1]. Способ заключается в опросе датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, преобразовании полученной с датчиков информации и ее передаче на пункт контроля в виде компьютера. Устройство содержит пункт контроля в виде компьютера, датчики, размещенные в местах диагностирования конструкции, связанный с ними блок предварительной обработки сигналов и средства связи блока предварительной обработки сигналов с упомянутым компьютером. Технический результат заключается в предотвращении разрушения конструкции сооружений за счет оперативности реагирования благодаря визуализации полученной информации в более наглядной и доступной для восприятия оператора форме.

Известен способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и оснований преимущественно инженерных сооружений по патенту РФ№ 2365895(Заявка: 2008108720; МПК G01M 19/00. Опубликовано: 27.08.2009) [2]. Сущность заключается в том, что осуществляют регистрацию на пункте контроля поступающих с датчиков значений, сравнивают последние с предварительно зафиксированными значениями и по отклонению поступивших значений устанавливают наличие и характер изменений контролируемых параметров, при этом дополнительно диагностируют состояние грунтов оснований вышеупомянутых сооружений, используя для этого набор метрологически аттестованных датчиков для измерений. Технический результат: увеличение точности измеряемых параметров, повышение чувствительности и надежности контроля и диагностики состояния конструкций и оснований, а также обеспечение непрерывности процессов измерений.

Известна система мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений по патенту РФ № 2472129 (Заявка: 2011128276; МПКG01M 7/00. Опубликовано: 10.01.2013)[3]. Система содержит автоматизированное рабочее место (АРМ), объекты диагностики, цифровую линию связи, блоки предварительной обработки сигналов, блок параметрических датчиков состояния конструкции объектов диагностики, блок пожарных датчиков, блок датчиков химического состава воздуха, блок датчиков химического состава воды, компьютер, устройство цветного мнемонического отображения текущего и аварийного состояния объекта диагностики, устройство аварийной сигнализации, микроЭВМ, блок памяти, источник питания, датчики деформации, датчики линейных сдвигов, датчики давления, датчики вибраций, термодатчики, датчики дыма и пр. Технический результат заключается в повышении эффективности системы мониторинга, снижении энергопотребления и повышении надежности датчиков.

Известные системы и способы обладают следующими недостатками: они предусмотрены только для размещения в зоне с хорошим энергообеспечением; не обеспечивают непрерывность мониторинга; отсутствует сигнализации для посетителей и жильцов; сигнал тревоги включается дежурным; небольшое количество контролируемых параметров; отсутствует Базы данных, поэтому нет возможности архивации результатов измерений.

В системах и способах, аналогичных патентам №№2365895, 2472129 не предусмотрена возможность работы на территориях с отсутствием связи и сети интернет.

Известна система высокоточного мониторинга смещений инженерных сооружений по патенту РФ 2496124 (Заявка: 2012135030; МПК G01S 19/42; G01S 5/14. Опубликовано: 20.10.2013) [4]. Система содержит измерительный модуль, включающий навигационную антенну ГЛОНАСС/GPS, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, контроллер с энергонезависимой памятью, приемопередающий модуль связи, аккумуляторную батарею, устройство зарядки аккумуляторной батареи, датчиковую аппаратуру измерительного модуля, внешнюю датчиковую аппаратуру, автоматизированное рабочее место оператора на базе ПЭВМ с процессором.

Известны способ организации непрерывного сейсмометрического мониторинга инженерных сооружений и устройство для его осуществления по патенту РФ №2546056 (Заявка: 2013127923; МПКG01M 7/00. Опубликовано: 10.04.2015)[5]. Технический результат заключается в повышении достоверности определения параметров сейсмических воздействий на инженерное сооружение.

Известны способ контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения и устройство для его осуществления по патенту РФ №2576548 (Заявка: 2014131881; МПКG01B 7/16; G01M 7/00. Опубликовано: 10.03.2016)[6].

Известна цифровая инженерно-сейсмометрическая станция с системой мониторинга технического состояния зданий или сооружений по патенту РФ № 2654830 (Заявка: 2017122139; МПК G01V 1/24.Опубликовано: 22.05.2018) [7]

Известен сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений по патенту РФ № 2655462 (Заявка: 2017122141; МПК G01V 1/16, G01V 1/18, G01V 1/24, G01M 7/00. Опубликовано: 28.05.2018) [8], обеспечивающий измерение и регистрацию ускорений колебаний почвы и объектов в широком диапазоне частот и ускорений от самых незначительных и до превышающих lg, на которых предусмотрено размещение как инженерно-сейсмометрических станций, так и станций мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений.

Известные технические решения [4]-[8] предназначены для небольшого количества контролируемых параметров.

Известна система автоматизированного контроля состояния потенциально опасных объектов Российской Федерации в интересах обеспечения защиты от техногенных, природных и террористических угроз по патенту РФ №2296421 (Заявка: 2005119338; МПК H04B 7/185. Опубликовано: 27.03.2007)[9], содержащая спутниковую орбитальную группировку с входящими в нее космическим аппаратом дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), соединенным каналом освещения с воздушно-наземной группировкой локального дистанционного зондирования (ЛДЗ), космическим аппаратом связи и передачи данных, соединенным каналом связи с комплексом приема и обработки информации, и космическим аппаратом навигационного обеспечения, соединенным каналом управления с наземными станциями спутниковой связи, включающими координационно-аналитический центр, центр управления полетами космических аппаратов, причем координационно-аналитический центр соединен с региональными информационно-аналитическими центрами, которые, в свою очередь, связаны с территориальными пунктами приема и обработки информации, и операторами космической связи ДЗЗ.

Известен способ сейсмического мониторинга процесса освоения нефтегазоконденсатных месторождений Севера РФ по патенту РФ № 2761052 (заявка 2021108626; МПК G01V 1/00, G01V 1/38, G01V 1/22. Опубликовано 02.12.2021) [10]. Технический результат - повышение эффективности и информативности контроля за разработкой месторождения и оценки возможности образования техногенных залежей, снижение рисков геоэкологических инцидентов в процессе эксплуатации месторождения. Однако, известный способ касается только сейсмомониторинга. Данные сейсмометрии передают для предварительной обработки и анализа в Геологическую службу предприятия, которая реализует программу сейсмомониторинга территории месторождения.

Известные способы и системы предназначены только для контроля интенсивности сейсмических колебаний грунтов и/или земной коры и не предусматривают одновременно и мониторинг состояния несущих/строительных конструкций зданий и сооружений, что не дает полной информации об угрозе безопасности людей, находящихся в зданиях/сооружениях, в т.ч. труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью, а также оповещение об опасном состоянии объекта для единой дежурно-диспетчерской службы (ЕДДС) органов МЧС.

Широко известны аварийные ситуации на оползневых склонах, например, на Черноморском побережье и горных районах Кавказа и Крыма. Аналогичная картина наблюдается в г. Казани, на берегах р. Волги, в горных районах Сибири и Дальнего Востока, при прокладке магистральных трубопроводов через речные переправы, требующих постоянного контроля.

Известна система комплексного мониторинга природной среды из патента РФ № 2680652 (заявка №2017116218, МПК G09B 29/00. Опубликовано 25.02.2019) [11], направленная на автоматизацию и автономность системы комплексного мониторинга природной среды. Целью изобретения является создание комплекса взаимообусловленных и взаимосвязанных мониторингов экологического состояния и использования природных территорий. Задача изобретения - проведение анализа и контроля за состоянием природной и техногенной сред для площадных и линейных объектов, расположенных на суше, под водой и на водной поверхности, посредством объединения информационных потоков в едином Центре комплексного мониторинга природной среды (ЦКМПС), функционирующего на основе использования современных методов дистанционного зондирования при использовании геопорталов и порталов метаданных.

Однако, известная система не предусматривает одновременно и мониторинг состояния несущих/строительных конструкций зданий и сооружений, что не дает полной информации об угрозе безопасности людей, находящихся в зданиях/сооружениях, в т.ч. на труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью, и своевременным оповещением единой дежурно-диспетчерской службы (ЕДДС) органов МЧС.

Известны системы мониторинга инженерных конструкций (СМИК), разработанные в рамках требований национального стандарта ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования», позволяющие обнаружить на ранней стадии изменения несущей способности грунтового основания, а также конструктивных элементов зданий, сооружений и своевременно информировать персонал дежурно-диспетчерской службы объекта о критическом изменении параметров состояния несущих конструкций объекта.

Известна система мониторинга инженерных конструкций (СМИК) (Разработчик ООО «Электронные технологии и метрологические системы» (компания ZETLAB), Москва, г. Зеленоград. Источник https://zetlab.com/produkciya/sistemy-pod-kluch/sistema-monitoringa-inzhenernyih-konstruktsiy-smik/. Опубликовано 27.08.2016 [12], Позволяет осуществлять мониторинг всех видов конструкций объектов: от мониторинга малогабаритного объекта в одной точке до мониторинга крупных объектов в стационарном режиме; количество точек и вид мониторинга зависит от типа конструкции объекта и выбирается на этапе проектирования каждой подсистемы расчетным способом, на основе проектной документации.

Известна система мониторинга инженерных конструкций (СМИК) (разработчик АО «НИИ «ЭЛПА» г. Зеленоград. Источник https://www.elpapiezo.ru/SmartCity/Presentation(CMIK)_Elpa.pdf. Опубликовано 2017 г.) [13]. Мониторинг состояния строительных конструкций, зданий и сооружений проводят с целью обеспечения их безопасного функционирования. Система мониторинга инженерных конструкций - это аппаратно-программный комплекс, который осуществляет контроль показателей надежности несущих конструкций здания или сооружения, с целью своевременного предупреждения ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины.

Указанные известные системы СМИК [12] и [13]предназначены только для мониторинга состояния таких объектов, как здания и сооружения, и не предусматривают одновременно наблюдение за состоянием объектов инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, опасными природными процессами и явлениями на труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью, а также оповещение об опасном состоянии объекта.

Известны способ мониторинга технического состояния строительных объектов и система мониторинга технического состояния строительных объектов по патенту РФ №2672532 (з. №2016144216; МПК G01M 7/00. Опубликовано: 15.11.2018) [14], включающие блок датчиков, блок регистрации измерений, осуществляющий регистрацию измерений, поступающих с блока датчиков, блок расчета контролируемых параметров, осуществляющий вычисление контролируемых параметров по результатам измерений, блок аналитической обработки, осуществляющий определение состояний контролируемых параметров путем сравнения с пороговыми значениями и определение состояний контролируемых конструкций и/или строительного объекта в целом на основании выбора худшего состояния соответствующих контролируемых параметров, блок отображения мониторинговой информации.

В качестве измерительного оборудования может использоваться любое сочетание различных типов датчиков, которое образуют множество S, . Конкретный состав используемых датчиков выбирается исходя из соображений как экономического характера, так и из соображений удобства монтажа датчика и его обслуживания при эксплуатации. Технический результат заключается в повышении достоверности определения конструкций, находящихся в аварийном или предаварийном состоянии, повышении точности определения состояния контролируемых конструкций и объекта в целом и возможности взаимоувязанного анализа измерений с различных приборов, повышении быстродействия.

Известные способ и система предназначены только для мониторинга состояния таких объектов, как здания и сооружения, и не предусматривают одновременно наблюдение за состоянием объектов инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, опасными природными процессами и явлениями, в т.ч. на труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью, а также оповещение об опасном состоянии объекта.

Известные способы и системы предназначены только для мониторинга состояния таких объектов, как здания и сооружения, и не предусматривают одновременно наблюдение за состоянием объектов инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, опасными природными процессами и явлениями, в т.ч. на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью, а также оповещение об опасном состоянии объекта.

На территории Российской Федерации удаленные от линий связи населенные пункты и труднодоступные местности характерны в основном для высокогорных районов Северного Кавказа или регионов Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока.

Однако, на этих территориях проложены газовые трубопроводы, проходят железнодорожные магистрали, средства коммуникаций; располагаются здания и сооружения как инфраструктурные, так и с с массовым пребыванием людей.

Из вышеизложенного следует актуальность технической задачи: разработка для удаленных от линий связи населенных пунктов и труднодоступных территорий с низкой энергообеспеченностью и с неустойчивой или отсутствующей электрической/ электронной связью, комплексных систем и способов, технических средств контроля состояния таких объектов, как здания и сооружения, одновременно с наблюдением за состоянием объектов инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, опасными природными процессами и явлениями, и своевременным оповещением об опасном состоянии объекта, необходимым для предотвращения разрушения конструкции зданий (сооружений), а также рисков, вызванных угрозой возникновения оползневых и селевых процессов и опасных природных явлений, за счет оперативности реагирования для обеспечения комплексной безопасности населения и объектов.

Техническим результатом является создание многоканальной автоматизированной системы непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов, таких как: конструкции зданий и сооружений территории, основания железных и автомобильных дорог, основания мостовых конструкций, инфраструктура инженерной защиты территории, а также оползневые, селевые участки и объекты с опасными природными процессами и явлениями, расположенные на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков всех входящих каналов в едином Центре сбора данных, и своевременно информирующей дежурные диспетчерские службы органов МЧС либо единой службы оперативно-диспетчерского управления (ЕСОДУ) о выявленных потенциально опасных состояниях объектов и выявленных опасных природных процессах и явлениях.

Другим техническим результатом является создание способа автоматизированного непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов таких как: конструкции зданий и сооружений территории, основания железных и автомобильных дорог, основания мостовых конструкций, инфраструктура инженерной защиты территории, а также оползневые, селевые участки и объекты с опасными природными процессами и явлениями, в т.ч. расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью, и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков всех входящих каналов в едином Центре сбора данных, и своевременного информирования дежурных диспетчерских служб органов МЧС либо единой службы оперативно-диспетчерского управления (ЕСОДУ) о выявленных потенциально опасных состояниях объектов и выявленных опасных природных процессов и явлений.

Раскрытие изобретения

Технический результат достигается тем, что автоматизированная многоканальная система непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов, выполненная в виде объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков в едином Центре сбора данных, и позволяющая осуществлять непрерывный, энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи,

состоит из средств измерений, соединенных с помощью информационных и служебных каналов с единым центром сбора, регистрации и выдачи данных мониторинга, при этом Система состоит из набора подсистем по соответствующим видам измерения, и включает в себя:

первую подсистему, а именно подсистему виброметрического мониторинга, состоящую из множества комплектов оборудования для измерения, регистрации, обработки и анализа сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, и передачи результатов измерений по информационным каналам в единый центр сбора данных;

вторую подсистему, а именно подсистему мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, опасными природными процессами и явлениями, состоящую из множества групп измерительных комплексов, располагаемых на объектах мониторинга, и предназначенных для измерения, регистрации и обработки физических параметров текущего состояния объектов мониторинга, таких как: инфраструктура инженерной защиты территории, оползневые и селевые участков, опасные природные процессы и явления, и передачи результатов измерений по информационным каналам в единый центр сбора данных;

при этом единый центр сбора, регистрации и выдачи данных (DATA-центр) подключен к сети Интернет и содержит Базу данных для хранения указанных данных, причем DATA-центр расположен в населенном пункте, обеспеченном устойчивым электропитанием с помощью сети переменного тока, и наличием выделенных линий сети Интернет;

Система содержит автоматизированные рабочие места (АРМ), подключенные к сети Интернет;

а также ретранслятор для обеспечения возможности двунаправленной трансляции потоков данных, включающих информационные и служебные каналы, между второй подсистемой и DATA-центром с помощью сети Интернет;

причем по информационным каналам осуществляется передача результатов измерений из первой подсистемы и из второй подсистемы в Базу данных, а по служебным каналам осуществляется как передача управляющей информации от DATA-центра в первую подсистему и во вторую подсистему, так и передача в DATA-центр информации о состоянии оборудования первой подсистемы и оборудования второй подсистемы;

причем для возможности непрерывного функционирования информационных и служебных каналов первая подсистема мониторинга подключена к глобальной сети интернет, как с помощью выделенных линий, так и через мобильную телефонную сеть;

причем для возможности непрерывного, энергонезависимого функционирования объектов второй подсистемы, расположенных в труднодоступных районах с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжения их электропитание, осуществляется от солнечных фотоэлектрических модулей, используемых совместно с аккумуляторными батареями;

причем для возможности непрерывного, энергонезависимого функционирования информационных и служебных каналов в труднодоступных районах с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжения и связи вторая подсистема мониторинга подключена к DATA-центру, как через мобильную телефонную сеть, так и через ретранслятор, подключенные в свою очередь к сети Интернет;

при этом автоматизированные рабочие места АРМ выполнены с возможностью непрерывного приема в режиме реального времени из базы данных DATA-центра через глобальную сеть Интернет результатов измерения, поступивших от оборудования первой и второй подсистем, и хранящихся в базе данных DATA-центра, последующей автоматизированной обработки этих результатов, включающей определение состояний контролируемых параметров путем их сравнения с пороговыми значениями и определение состояний контролируемых объектов на основании выбора опасного состояния соответствующих контролируемых параметров, их визуализации, обнаружение критических значений контролируемого параметра этих объектов и оперативное доведение полученной информации до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи;

при этом автоматизированные рабочие места АРМ расположены в населенном пункте, обеспеченном устойчивым электропитанием с помощью сети переменного тока, устойчивой мобильной связью через мобильную телефонную сеть и наличием выделенных линий сети Интернет;

при этом система по каналам связи/оповещения соединена с системой МЧС и с аварийными службами.

При этом первая подсистема - подсистема сейсмического мониторинга, в качестве устройств для измерения виброметрических сигналов естественного и техногенного происхождения, располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, содержит датчики измерения вибраций объекта, и/или датчики измерения ускорений колебаний объекта, и/или датчики измерения скоростей колебаний объекта, и/или датчики измерения амплитуд колебаний объекта,

при этом все перечисленные выше датчики включены в комплекты оборудования виброметрического мониторинга в соответствии с функциональным назначением датчиков.

При этом вторая подсистема - подсистема мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, опасными природными процессами и явлениями содержит датчики измерения наклонов, и/или датчики измерения прогибов, и/или датчики измерения напряжений, и/или датчики измерения нагрузок, и/или датчики измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или датчики контроля трещин, стыков и швов, и/или датчики измерения геодезических параметров, датчики давления, в том числе для контроля давления объекта на грунт и/или давления грунта на объект, и/или датчики измерения деформаций, и/или датчики измерения температуры, и/или датчики измерения влажности,

при этом все перечисленные выше датчики включены в группы измерительных комплексов в соответствии с функциональным назначением датчиков;

при этом вторая подсистема представляет собой множество из шести групп измерительных комплексов (ГИК), выполненных в виде наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов территории; при этом, каждая группа измерительных комплексов предназначена для наблюдения за определенным типом объектов.

При этом первая и вторая подсистемы мониторинга DATA-центр и автоматизированные рабочие места АРМ имеют в своем составе источники бесперебойного питания, обеспечивающие непрерывную работу системы и ее энергонезависимость за счет входящих в состав указанных источников бесперебойного питания аккумуляторных батарей.

Технический результат достигается тем, что способ автоматизированного непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов с помощью объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков в едином Центре сбора данных, и позволяющий осуществлять непрерывный, энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи,

включает в себя:

выбор объектов мониторинга с массовым пребыванием людей и

объектов мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, опасными природными процессами и явлениями;

размещение множества комплектов оборудования, включающих датчики, первой подсистемы мониторинга, а именно подсистемы виброметрического мониторинга, предназначенной для измерения, регистрации, обработки и анализа сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, на выбранных объектах с массовым пребыванием людей;

размещение множества групп измерительных комплексов, включающих датчики, второй подсистемы мониторинга, предназначенной для мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, сооружениями, опасными природными процессами и явлениями на выбранных объектах;

измерение значений входных сигналов датчиков, установленных на объектах мониторинга первой и второй подсистем;

передача результатов измерений по информационным каналам от первой и второй подсистем в единый центр сбора данных;

вычисление контролируемых параметров для каждого из контролируемых объектов, характеризующих состояние контролируемого объекта,

выявление контролируемых параметров с критическими значениями параметров состояний объектов;

отображение в наглядной форме мониторинговой информации и результатов оценки состояния каждого из контролируемых объектов;

создание аналитических карт зонирования рисков;

регистрация в базе данных DATA-центра полученной информации о состоянии объектов мониторинга, анализе поступающей информации о состоянии объектов мониторинга;

взаимодействие с аварийными и спасательными службами на основании указанного анализа и оповещение об опасном состоянии объекта.

При этом автоматизированные рабочие места АРМ принимают в режиме реального времени из базы данных DATA-центра через глобальную сеть Интернет результаты измерений, поступившие от оборудования первой и второй подсистем, и хранящиеся в базе данных DATA-центра с последующей автоматизированной обработкой этих результатов, включающей определение состояний контролируемых параметров путем их сравнения с пороговыми значениями и определение состояний контролируемых объектов на основании выбора опасного состояния соответствующих контролируемых параметров, их визуализации, обнаружение критических значений контролируемого параметра этих объектов и оперативное доведение полученной информации до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи.

При этом передача информации по информационным и служебным каналам происходит в режиме реального времени.

При этом непрерывную работу системы и ее энергонезависимость обеспечивают входящие в состав первой и второй подсистем мониторинга, DATA-центра и автоматизированных рабочих мест блоки бесперебойного питания, содержащие аккумуляторные батареи, причем значения степени разряда аккумуляторных батарей блоков бесперебойного питания, входящих в состав первой и второй подсистем мониторинга передаются по служебным каналам в DATA-центр и в автоматизированные рабочие места АРМ, где указанные значения и значения степени разряда аккумуляторных батарей, входящих в состав DATA-центра и автоматизированных рабочих мест, анализируются для предотвращения их разряда до недопустимых значений.

Группа изобретений поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1. Функциональная блок - схема заявляемой Системы с внешними связями.

Фиг. 2 а. Структурная блок-схема первой подсистемы.

Фиг. 2 б. Функциональная блок-схема фрагмента заявляемой системы мониторинга, содержащего множество комплектов оборудования предназначенного для виброметрического мониторинга.

Фиг. 3. Функциональная схема объекта мониторинга первого типа (Объекты с массовым пребыванием людей).

Фиг. 4. Функциональная схема блока управления сигнализацией с подключенными к нему устройствами.

Фиг. 5. Функциональная схема блока 34 связи с Интернет.

Фиг. 6а. Структурная схема множества 2 комплектов оборудования виброметрического мониторинга первой подсистемы.

Фиг. 6 б. Блок-схема фрагмента заявляемой системы отображающей множество 3 измерительных комплексов второй подсистемы.

Фиг. 7. Блок схема i-го фрагмента множества 3 комплектов оборудования.

Фиг. 8. Блок схема измерительного комплекса ИК 41.i.

Фиг. 9. Блок-схема первого варианта блока сбора и передачи данных (БСПД_А).

Фиг. 10. Блок-схема второго варианта блока сбора и передачи данных (БСПД_Б).

Фиг. 11. Блок-схема третьего варианта блока сбора и передачи данных (БСПД_В).

Фиг. 12. Блок-схема четвертого варианта блока сбора и передачи данных (БСПД_Г).

Фиг. 13. Блок-схема группы датчиков сенсорной сети 45.

Фиг. 14 а, 14 б. Блок - схемы подсистемы питания.

Фиг. 15. Блок-схема ретранслятора.

Фиг. 16. Блок-схема Центра сбора и регистрации данных мониторинга территории (DATA-центр).

Фиг. 17. Блок-схема АРМ 5.

Фиг. 18. Схема прохождения данных по информационным и служебным каналам.

Перечень позиций.

1 - Заявляемая Система.

2 - Множество комплектов оборудования, предназначенного для виброметрического мониторинга наблюдаемых объектов территории (МКОВМ).

3 - Множество групп измерительных комплексов (МГИК).

4 - DATA-центр (Центр сбора, регистрации и выдачи данных мониторинга территории).

4.1 - Сервер.

4.2 - Персональный компьютер.

4.3 - Консоль.

4.4 - Коммутатор.

4.5 - Источник бесперебойного питания.

4.6 - Сеть переменного тока DATA-центра 4.

4.7 - Локальная вычислительная сеть (ЛВС) DATA-центра 4.

4.8 - Прикладное программное обеспечение (ППО) DATA-центра 4.

5 - Автоматизированное Рабочее Место (АРМ).

5.1 - Персональный компьютер (ПК) АРМ 5.

5.2 - Блок визуализации.

5.3 - Блок вывода текстовой и графической информации на бумагу АРМ 5.

5.4 - Блок бесперебойного питания АРМ 5.

5.5 - Сеть переменного тока АРМ 5.

5.6 - Модем для связи с мобильной телефонной сетью 8.

5.7 - Маршрутизатор АРМ 5.

5.8 - IP-телефон.

5.9 - Мобильный телефон.

5.10 - Акустическая система АРМ 5.

6 - Ретранслятор.

6.1 - Базовая станция.

6.2 - Инжектор.

6.3 - Точка доступа.

6.4 - Антенна ретранслятора.

6.5 - Маршрутизатор.

7 - Глобальная сеть Интернет.

8 - Мобильная телефонная сеть.

9 - Глобальная навигационная спутниковая система GPS или ГЛОНАСС, далее - навигационная система 9 GPS/ГЛОНАСС.

10 - Соединение с сетью Интернет посредством физического канала связи в виде проводной линии, далее - выделенная линия 10.

11 - Соединение по радиоканалу с мобильной телефонной сетью.

12 - МЧС населенного пункта.

13 - Аварийные службы населенного пункта.

14 - Облачный сервис для IP телефонии.

15 - Сеть переменного тока.

16, 16.1 - Радиоканалы от ретранслятора 6 к БСПД_Х.

17 - База данных.

19 - Множество механических колебаний поступающих от строительных конструкций объектов, измеряемых комплектом 20 оборудования.

19.i - Множество механических колебаний поступающих от строительных конструкций объектов, измеряемых комплектом 20.i оборудования.

19.n₁ - Множество параметров механических колебаний поступающих от строительных конструкций объектов, измеряемых комплектом 20.n₁ оборудования.

20 - Комплект оборудования виброметрического мониторинга (КОВМ) в МКОВМ 2.

20.1 - Первый комплект оборудования в МКОВМ 2.

20.n₁ - n₁-й комплект оборудования в МКОВМ 2.

21 - Измерительная секция первой подсистемы.

21.1 - Первая измерительная секция первой подсистемы.

21. n₄ - n₄-я измерительная секция первой подсистемы.

22 - Блок сбора и передачи виброметрической информации, далее - Блок СПВИ.

23 - Виброметрическая сенсорная сеть, далее - ВМСС 23).

24 - Группа механических колебаний из множества 19 механических колебаний, воздействующих на ВМСС 23.

24.1 - Первая группа механических колебаний, поступающих на вход первой измерительной секции 21.1 первой подсистемы.

24.n₄ - n₄-я группа механических колебаний, поступающих на вход n₄-й измерительной секции первой подсистемы.

25 - Группа блоков сигнализации.

26 - Звуковые сигналы сигнализации.

27 - Антенна GPS/ГЛОНАСС измерительной секции 21 первой подсистемы.

29 - Линия питания.

30 - Регистратор.

31 - Резервированный источник питания.

32 - Маршрутизатор.

33 - Источник бесперебойного питания.

34 - Блок связи с Интернет.

35 - Реле сигнализации.

36 - Блок сигнализации.

37 - Датчик сейсмический.

38 - Антенна мобильной связи блока 34.

39 - Модем мобильной связи блока 34.

40.1 - Группа измерительных комплексов для наблюдения за объектами, представляющими собой - береговые укрепления, далее ГИК_БУ.

40.2 - Группа измерительных комплексов для наблюдения за объектами, представляющими собой оползневые участки, далее ГИК_ОУ.

40.3 - Группа измерительных комплексов для наблюдения за объектами, представляющими собой селевые участки, далее ГИК_СУ.

40.4 - Группа измерительных комплексов для наблюдения за объектами, представляющими собой основания, фундаменты конструкций вновь возводимых, реконструируемых и расположенных в зоне влияния строительства сооружений, далее ГИК_ОФ.

40.5 - Группа измерительных комплексов для наблюдения за объектами, представляющими собой подпорные стены, далее ГИК_ПС.

40.6 - Группа измерительных комплексов для наблюдения за объектами, представляющими собой дороги и железные дороги, далее ГИК_ДЖД.

41 - Измерительный комплекс (ИК).

42 - Множество физических параметров требующих измерения множеством 3 групп измерительных комплексов.

43 - Измерительная секция (ИС) второй подсистемы.

44 - Блок сбора и передачи данных (далее БСПД).

44.А - Блок сбора и передачи данных, первый вариант (далее БСПД_А).

44.Б - Блок сбора и передачи данных, второй вариант (далее БСПД_Б).

44.В - Блок сбора и передачи данных, третий вариант (далее БСПД_В).

44.Г - Блок сбора и передачи данных, первый вариант (далее БСПД_Г).

45 - Сенсорная сеть.

46 - Группа физических параметров из множества 51.

47 - Измерительная линия.

48 - Секция электропитания.

48.1 - Секция электропитания (Исполнение 1).

48.2 - Секция электропитания (Исполнение 2).

48.3 - Резервированный источник питания.

48.4 - Аккумуляторная батарея.

48.5 - Контроллер заряда.

48.6 - Солнечный фотоэлектрический модуль.

48.7 - Аккумуляторная батарея.

49 - Солнечная энергия излучения.

50 - Шина питания.

51 - Устройство сбора и передачи данных первого типа (далее УСПД1).

52 - SIM-карта первого примера.

53 - Устройство сбора и передачи данных второго типа (далее УСПД2).

54 - Блок связи.

55 - SIM-карта третьего примера.

56 - Соединитель.

56.1 - Первый соединитель.

56.2 - Второй соединитель.

56.3 - Третий соединитель.

56.4 - Четвертый соединитель.

57 - Модуль синхронизации.

58 - Антенна модуля 57 синхронизации.

59 - Приемопередатчик.

60 - Антенна приемопередатчика 59.

61 - Преобразователь интерфейса.

62 - Объединитель.

63 - Датчик.

63.1 - Датчик инклинометр.

63.2 - Датчик давления грунта.

63.3 - Тензодатчик.

63.4 - Датчик избыточного давления.

63.5 - Датчик малых деформаций.

63.6 - Датчик инклинометр скважинный.

63.7 - Датчик закладной струнный тензометр с регистратором.

63.8 - Тензометрический датчик механической деформации закладного типа.

64 - Позиция датчика.

Осуществление изобретения.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая группа изобретений ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Заявляемая автоматизированная многоканальная система 1 непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга (в дальнейшем по тексту упоминаемая как Система 1) за состоянием удаленных объектов (фиг.1) предназначена для выявления потенциально опасных деформаций и кренов конструкций/сооружений, оползневых деформаций, опасных геологических явлений, выполнена в виде объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков в едином Центре сбора данных, позволяющей осуществлять непрерывный, энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи.

Разнородные объекты - объекты, обладающие различными признаками, свойствами. Согласно изобретению термин «разнородные объекты» включает в себя конструкции зданий и сооружений, инфраструктуры инженерной защиты территории, дороги и железные дороги, оползневые, селевые участки, опасные природные явления.

Интеграция разнородных объектов мониторинга в одну Систему, обеспечивает комплексность, что позволяет охватить мониторингом группы разнородных объектов, консолидировать вычислительные ресурсы и средства хранения данных, сократить объем передаваемой информации, уменьшить загрузки каналов связи, что в свою очередь, позволяет более эффективно использовать технические средства.

Заявляемая Система 1 (фиг.1) состоит из средств измерений, соединенных с помощью информационных и служебных каналов с единым центром сбора, регистрации и выдачи данных мониторинга. Система 1 состоит из набора подсистем по соответствующим видам измерения, и включает в себя:

- первую подсистему, а именно подсистему виброметрического мониторинга, состоящую из множества 2 комплектов оборудования (МКОВМ 2), предназначенную для измерения, регистрации, обработки и анализа сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, и передачи результатов измерений в единый центр 4 сбора данных;

- вторую подсистему, а именно, подсистему мониторинга за состоянием таких объектов как:

а) береговые укрепления, далее БУ;

б) оползневые участки, далее ОУ;

в) селевые участки, далее СУ;

г) основания, фундаменты конструкции вновь возводимых, реконструируемых и расположенных в зоне влияния строительства сооружений, далее ОФ;

д) подпорные стены, далее ПС;

е) основания железных и автомобильных дорог, основания мостовых конструкций, далее АЖД.

Вторая подсистема состоит из множества 3 групп измерительных комплексов (далее МГИК 3), располагаемых на указанных выше в пунктах (а) ÷(е) объектах мониторинга, и предназначенных для измерения физических параметров состояния указанных объектов, а также и для передачи результатов измерений в единый центр 4 сбора данных.

Заявляемая Система 1 содержит также:

- единый центр 4 сбора данных (далее DATA-центр 4), предназначенный для приема, регистрации и выдачи информации, поступающей от первой и второй подсистем мониторинга территории. DATA-центр 4 подключен к сети 7 Интернет и содержит Базу 17 данных, выполняющую регистрацию и хранение указанной информации. DATA-центр 4 выполнен с возможностью непрерывной работы.

DATA-центр 4 располагается в населенном пункте, преимущественно, административном центре, обеспеченном устойчивым электропитанием с помощью сети 15 переменного тока и наличием выделенных линий 10 сети 7 Интернет;

- два или более автоматизированных рабочих места оператора (АРМ) 5, предназначенных для отслеживания в реальном времени, в автоматизированном режиме информации, поступающей от первой и второй подсистем мониторинга, и для управления первой и второй подсистемами мониторинга. Все АРМ 5 подключены к сети 7 Интернет и выполнены с возможностью непрерывной работы, в том числе за счет круглосуточной работы их оборудования. АРМ 5 располагаются в населенном пункте (административном центре), обеспеченном устойчивым электропитанием с помощью сети 15 переменного тока, устойчивой мобильной связью через мобильную телефонную сеть 8 и наличием выделенных линий 10 сети 7 Интернет;

- ретранслятор 6, предназначенный для обеспечения возможности двунаправленной трансляции информационных потоков, содержащих как информацию от второй подсистемы мониторинга, так и информацию, управляющую этой подсистемой, а именно, информационных потоков между МГИК 3 и DATA-центром 4 с помощью сети 7 Интернет (см. фиг.18). Причем трансляция обеспечивается в том числе для объектов мониторинга, расположенных в труднодоступных районах с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжения и связи. При этом, оборудование ретранслятора 6 распределено по территории, где расположены объекты мониторинга второй подсистемы, и находится в точках местности, в которых есть устойчивое электропитание с помощью сети 15 переменного тока и наличие выделенных линий 10 сети 7 Интернет, а так же имеется возможность осуществления радиосвязи этого оборудования с обслуживаемыми МГИК 3 для организации радиоканалов 16.

Заявляемая Система 1 представляет собой многоканальную телеизмерительную систему, содержащую как информационные каналы, так и служебные. Причем по информационным каналам в DATA-центр 4 поступают результаты измерений от датчиков, расположенных на различных разнородных объектах мониторинга. По служебным каналам в направлении DATA-центра 4 поступает информация о состоянии блоков оборудования Системы 1, расположенных на объектах мониторинга, а в направлении от DATA-центра 4 поступают команды, позволяющие выполнять дистанционное управление работой этих блоков (см. фиг.18).

Информационный обмен между МКОВМ 2 второй подсистемы мониторинга и DATA-центром 4 производится через глобальную сеть 7 Интернет.

При этом:

МКОВМ 2 подключены к глобальной сети 7 Интернет с помощью выделенных линий 10 и/или с помощью радиоканалов 11 мобильной телефонной сети;

МГИК 3 подключены к глобальной сети 7 Интернет как с помощью радиоканалов 11 мобильной телефонной сети, так и с помощью ретранслятора 6, подключенного к глобальной сети 7 Интернет с помощью выделенных линий 10;

DATA-центр 4 и АРМ 5 подключены к глобальной сети 7 Интернет с помощью выделенных линий 10.

АРМ 5 выполнены с возможностью приема результатов измерения, поступивших от оборудования МКОВМ 2 и МГИК 3 и хранящихся в базе 17 данных DATA-центр 4, и последующей автоматизированной обработки этих результатов, их визуализации и выполнения действий, соответствующих результатам этой обработки. АРМ 5 содержат прикладное программное обеспечение (ППО), отслеживающее и оповещающее оператора АРМ 5 о достижении критических значений параметров состояния объектов мониторинга посредством анализа параметров, поступающих в DATA-центр 4 от МКОВМ 2 и от МГИК 3.

Система 1 через мобильную телефонную сеть 8 соединена с системой МЧС 12 и с аварийными службами 13 (фиг. 1).

Ниже следует более подробное описание состава заявляемой Системы 1.

Для выполнения мониторинга на объектах использованы комплекты оборудования МКОВМ 2 и МГИК 3, включающие множество средств измерений, а также устройства для обработки и передачи данных. Причем указанное множество средств измерений представляет собой комплекты, включающие различные типы датчиков, таких, как вибродатчики, датчики измерений ускорений колебаний объекта, датчики измерений скоростей колебаний объекта, датчики измерений амплитуд колебаний объекта, датчики измерений наклонов, датчики измерений прогибов, датчики измерений напряжений, датчики измерений нагрузок, датчики измерения абсолютной и/или неравномерной осадки, датчики контроля трещин, стыков и швов, датчики измерения геодезических параметров, датчики давления, в том числе для контроля давления объекта на грунт и/или давления грунта на объект, датчики измерения деформаций, датчики измерения температуры, датчики измерения влажности. Все датчики производства известных фирм и выпускаемых промышленностью (см., например: https://ecworld.ru/support/sgsns.htm. Опубликовано 8.01.2012).

С помощью данного оборудования образована наблюдательная сеть средств измерений на каждом объекте мониторинга, позволяющая посредством объединения информационных потоков в едином Центре комплексного мониторинга (далее- ДАТА-центр) 4 непрерывно контролировать критические значения состояния объектов.

Первая подсистема, а именно подсистема виброметрического мониторинга, состоящая из множества комплектов оборудования виброметрического мониторинга МКОВМ 2 (фиг.1) выполнена с возможностью измерения множества 19 параметров механических колебаний, поступающих от объектов мониторинга, и с возможностью подключения к глобальной сети 7 Интернет как с помощью физических каналов связи в виде выделенных линий 10, одна сторона которых подключена к первому входу - выходу МКОВМ 2, а вторая их сторона подключена к сети 7 Интернет, так и с помощью соединений 11 по радиоканалам через мобильную телефонную сеть 8 (далее - сеть 8), одна сторона которых подключена ко второму входу - выходу МКОВМ 2, а вторая сторона подключена к сети 8, при этом первый вход-выход сети 8 подключен к сети 7 Интернет. Подключение к сети 7 Интернет используется для соединения через неё с DATA-центром 4 с целью передачи в его БД 17 результатов измерения множества 19 механических колебаний и получения от АРМ 5 команд, управляющих работой МКОВМ 2.

Результаты измерений, поступающих от МКОВМ 2 в DATA-центр 4, содержат следующие характеристики состояния объектов мониторинга и окружающей среды: механические колебания от конструкций зданий, сейсмические колебания от земной коры, колебательная скорость, виброскорость среды. При этом в DATA-центре 4 производится регистрация большинства слабых местных, сильных и средних удаленных землетрясений, микросейсм среднего уровня, вибрации производственного и промышленного уровней. Мониторинг объектов с помощью МКОВМ 2 необходим для определения интенсивности колебаний строительных конструкций объектов, регистрация ускорений (скоростей, смещений) колебаний строительных конструкций объектов и прилегающих к объекту мониторинга грунтов оснований во время землетрясений с возможностью своевременного оповещения находящихся (проживающих) в здании людей.

Структурная блок-схема первой подсистемы приведена на фиг. 2 а. Она включает в себя множество комплектов оборудования виброметрического мониторинга МКОВМ 2, состоящее из n1 комплектов 20 оборудования виброметрического мониторинга (КОВМ 20), располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, расположенных в зоне опасных природных и техногенных процессов и явлений; где n₁ - количество объектов виброметрического мониторинга в Системе 1, т.е., каждый КОВМ 20.i расположен на отдельном объекте виброметрического мониторинга, например в здании школы, больницы, вокзала. Здесь 1 ≤ i ≤ n₁. При этом каждый КОВМ 20 состоит из n₄ измерительных секций 21 первой подсистемы, каждая из которых, в свою очередь, включает связанные между собой блок 22 сбора и передачи виброметрической информации, далее - блок СПВИ 22 и виброметрическую сенсорную сеть 23 (ВМСС 23), состоящую из сенсоров, чувствительных к механическим колебаниям частотой 0.1 ÷ 20.0 Гц. В нее могут быть включены сейсмические датчики, измеряющие вибрации объекта, и/или датчики, измеряющие ускорения колебаний объекта, и/или датчики, измеряющие скорости колебаний объекта, и/или датчики, измеряющие амплитуды колебаний объекта.

Функциональная блок-схема фрагмента заявляемой Системы 1, содержащего первую подсистему виброметрического мониторинга, состоящую из МКОВМ 2, показана на фиг. 2 б. Множество комплектов оборудования виброметрического мониторинга МКОВМ 2 состоит из n₁ комплектов оборудования виброметрического мониторинга (КОВМ) 20, каждый из которых подключен к сети 7 Интернет. Если в точке местности, где расположен КОВМ 20.i, есть возможность подключения к сети 7 Интернет с помощью выделенной линий 10, то этот КОВМ 20.i подключается его первым входом/выходом к сети 7 Интернет с помощью выделенной линии 10. Если нет такой возможности, то КОВМ 20.i подключается к сети 7 Интернет своим вторым входом-выходом с помощью соединения 11 по радиоканалу с мобильной телефонной сетью 8, имеющей соединение с сетью 7 Интернет. Входы всех КОВМ 20 подключены к навигационной системе 9 GPS/ГЛОНАСС. При этом каждый КОВМ 20.i выполнен с возможностью измерения и регистрации поступающих на его входы множества 19.i механических колебаний поступающих из внешней среды и от элементов конструкции объекта виброметрического мониторинга.

Функциональная блок-схема комплектов оборудования виброметрического мониторинга КОВМ 20 показана на фиг. 3. КОВМ 20 содержит не менее одной измерительной секции 21 первой подсистемы, каждая из которых содержит блок 22 сбора и передачи виброметрической информации (далее - блок 22 СПВИ), ВМСС 23, группу блоков 25 сигнализации и антенну 27 GPS/ГЛОНАСС измерительной секции 21 первой подсистемы.

Каждая измерительная секция 21 первой подсистемы подключена к сети 7 интернет либо с помощью выделенной линии 10, либо с помощью соединения 11 по радиоканалу с мобильной телефонной сетью 8, имеющей соединение с сетью 7 Интернет. Измерительный вход каждой измерительной секции 21 первой подсистемы выполнен с возможностью приема механических колебаний 24 из множества 19 механических колебаний, распространяющихся в точках установки измерительного входа данной измерительной секции 21 первой подсистемы. Кроме того, для синхронизации процесса измерений каждая измерительная секция 21 первой подсистемы подключена по радиоканалу к навигационной системе 9 GPS/ГЛОНАСС с помощью антенны 27 GPS/ГЛОНАСС измерительной секции 21 первой подсистемы. Силовой вход каждой измерительной секции 21 первой подсистемы подключен к сети 15 переменного тока.

Блок сбора и передачи виброметрической информации СПВИ 22 (фиг. 4) состоит из регистратора 30, резервированного источника 31 питания (далее РИП 31), маршрутизатора 32, источника 33 бесперебойного питания (далее ИБП), блока 34 связи с Интернет, реле 35 сигнализации об опасном состоянии объекта. Наличие РИП 31 в составе блока 22 СПВИ обеспечивает устойчивую работу измерительной секции 21 первой подсистемы и первой подсистемы виброметрического мониторинга в целом при сбоях в работе сети 15 переменного тока.

Виброметрическая сенсорная сеть 23 (ВМСС 23) содержит один или несколько сейсмических датчиков 37, установленных на контролируемых точках конструкции объекта мониторинга.

Группа 25 блоков сигнализации об опасном состоянии объекта содержит один или несколько блоков 36 сигнализации. Звуковые сигналы 26, излучаемые ими, распространяются в помещениях объекта мониторинга. Таким образом осуществляется оповещение об опасном состоянии объекта находящимся там людям.

Входы-выходы сейсмических датчиков 37, входящих в состав ВМСС 23, подключены к группе входов-выходов регистратора 30. При этом механические контакты чувствительных элементов сейсмических датчиков 37 с элементами конструкции объекта виброметрического мониторинга (на схеме не показаны) являются измерительным входом измерительной секции 21 первой подсистемы, на который поступает часть 24 механических колебаний из множества 19 механических колебаний, для их измерения и последующей передачи в БД 17 DATA-центра 4.

Блок сбора и передачи виброметрической информации СПВИ 22 (фиг.4) выполнен с возможностью бесперебойного обеспечения электрической энергией блоков и узлов, входящих в его состав, необходимой для их функционирования. Для этого в его состав включены резервированный источник 31 питания (далее РИП 31) и источник 33 бесперебойного питания (далее ИБП), каждый из которых содержит в своем составе аккумуляторную батарею (на схеме не показано). При этом к силовым входам РИП 31 и ИБП 33 подключена сеть 15 переменного тока, а силовой выход РИП 31, с помощью линии 29 питания подключен к силовому входу регистратора 30 и к силовому входу реле 35 сигнализации для подачи на них напряжения питания. К управляющему входу-выходу РИП 31 подключен первый вход-выход регистратора 30, ко второму входу/выходу которого подключен блок реле 35 сигнализации, к силовому выходу которого подключены один или несколько блоков 36 сигнализации группы 25 блоков сигнализации. Ко входу GPS/ГЛОНАСС регистратора 30 подключена антенна 27 GPS/ГЛОНАСС измерительной секции 21 первой подсистемы, на которую по радиоканалу поступают сигналы от навигационной системы 9 GPS/ГЛОНАСС. К третьему входу-выходу регистратора 30 подключен второй порт маршрутизатора 32, третий порт которого подключен к входу/выходу ИБП 33. Маршрутизатор 32 подключен к блоку 34 связи с Интернет, который обеспечивает подключение блока СПВИ 22 к сети 7 Интернет либо с помощью выделенной линии 10, либо, при ее неработоспособности, с помощью соединения 11 по радиоканалу с мобильной телефонной сетью 8, имеющей соединение с сетью 7 Интернет.

Функциональная схема блока 34 связи с Интернет приведена на Фиг. 5. Если выделенная линия 10 работоспособна, то подключение к сети 7 Интернет осуществляется через нее, т.к. она подключена к маршрутизатору 32. Если выделенная линия 10 не работоспособна, подключение к сети 7 Интернет осуществляется с помощью последовательно включенных модема 39 мобильной связи, подключенного к маршрутизатору 32, и антенны 38 мобильной связи, принимающей сигналы по радиоканалу 11 от мобильной телефонной сети 8 , подключенной к сети 7 Интернет. Такое переключение производится автоматически.

МКОВМ 2 первой подсистемы может быть реализовано на следующей известной технической базе:

в качестве регистратора 3 может быть использован, например, регистратор сейсмический цифровой модели ZET 048-I (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/preobrazovateli-interfeisov/gsm/zet-7000-nb-iot/. Опубликовано 31.05.2016);

в качестве РИП 31 может быть использован, например, резервированный источник питания модели РИП-12 ИСП.01 (https://bolid.ru/production/reserve/rip-base/rip-12_01.html#characteristics. Опубликовано 12.04.2013);

в качестве маршрутизатора 32 может быть использован, например, Ethernet роутер модели Mikrotik hEX lite (https://zscom.ru/1045-mikrotik-rb750r2. Опубликовано 14.06.2013);

в качестве источника 33 бесперебойного питания может быть использован, например, источник бесперебойного питания модели SunWind SW850 (https://sunwind.ru.com/catalog/powersafe/ups/sw850. Опубликовано 31.03.2021);

в качестве реле 35 сигнализации может быть использован, например, модуль реле модели ZET 455 (https://file.zetlab.com/Document/10_%D0%9F%D0%A0%D0%9E%D0%A7%D0%95%D0%95/ZET455.pdf. Опубликовано 06.09.2016);

в качестве блока 36 сигнализации может быть использован, например, оповещатель звуковой, модели AL-S58 (https://www.tinko.ru/catalog/product/219672/. Опубликовано );

в качестве датчиков 37 сейсмических могут быть использованы, например, сейсмоприёмники пьезоэлектрические модели ВС 1313 (https://zetlab.com/shop/datchiki/seysmopriemniki/bc-1313/. Опубликовано 04.04.2016 );

в качестве модема 39 мобильной связи может быть использован, например, промышленный 4G/LTE-модем модели iRZ TL12 (https://irz.net/ru/products/terminals/high-speed-series/tl12. Опубликовано 03.09.2013). При этом питание модема 39 мобильной связи осуществляется через порт USB подключенный к маршрутизатору 32.

Вторая подсистема состоит из множества 3 комплектов оборудования групп измерительных комплексов (МГИК 3) (фиг.1) Структурная схема второй подсистемы приведена на фиг. 6а. Каждая группа 40 из МГИК 3 предназначена для мониторинга конкретного типа объектов. В заявляемой Системе рассматривается множество из шести групп измерительных комплексов (далее ГИК) ГИК 40.1 ÷ 40.6. Каждая ГИК состоит из одного или более измерительных комплексов 41, каждый из которых расположен на одном объекте мониторинга. Каждый измерительный комплекс 41 состоит из n₈ измерительных секций 43 второй подсистемы, каждая из которых в свою очередь, включает связанные между собой блок 44 сбора и передачи данных, далее - БСПД 44 и сенсорную сеть 45.

Функциональная блок-схема второй подсистемы заявляемой Системы 1 мониторинга, содержащей МГИК 3, приведена на фиг. 6 б. МГИК 3 представляет собой множество из шести групп 40 измерительных комплексов (ГИК) (далее ГИК 40.1 ÷ 40.6), выполненных в виде наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов территории. При этом каждая ГИК 40.1 ÷ 40.6 предназначена для наблюдения за определенным типом объектов.

Причем:

- ГИК 40.1 предназначена для измерения и передачи в DATA-центр 4 результатов измерений физических параметров текущего состояния объекта мониторинга: «береговые укрепления», далее ГИК_БУ 40.1;

- ГИК 40.2 предназначена для измерения и передачи в DATA-центр 4 результатов измерений физических параметров текущего состояния объекта мониторинга: «оползневые участки», далее ГИК_ОУ 40.2;

- ГИК 40.3 предназначена для измерения и передачи в DATA-центр 4 результатов измерений физических параметров текущего состояния объекта мониторинга: «селевые участки», далее ГИК_СУ 40.3;

- ГИК 40.4 предназначена для измерения и передачи в DATA-центр 4 результатов измерений физических параметров текущего состояния объекта мониторинга: «основания, фундаменты конструкции вновь возводимых, реконструируемых и расположенных в зоне влияния строительства сооружений», далее ГИК_ОФ 40.4;

- ГИК 40.5 предназначена для измерения и передачи в DATA-центр 4 результатов измерений физических параметров текущего состояния объекта мониторинга: «подпорные стены», далее ГИК_ПС 40.5;

- ГИК 40.6 предназначена для измерения и передачи в DATA-центр 4 результатов измерений физических параметров текущего состояния объекта мониторинга: «основания железных и автомобильных дорог, основания мостовых конструкций», далее ГИК_АЖД 40.6.

Возможно увеличение количества групп при возникновении необходимости наблюдения нового вида объектов мониторинга.

По результатам измерений ГИК 40.1 в DATA-центре 4 определяются следующие характеристики состояния береговых укреплений: угол наклона поверхностного слоя грунта, температура среды, давление на грунт основания сооружения, деформации, микронапряжения (механические напряжения), крутящие моменты, силы в бетонных конструкциях, давление грунтовых масс, смещения грунтовых масс. Мониторинг объектов с помощью ГИК 40.1 необходим для: предотвращения разрушений, критических повреждений, обнаружения критических значений прочности конструкции, своевременного обнаружения аварийного состояния инфраструктуры инженерной защиты территории: береговых укреплений БУ.

По результатам измерений ГИК 40.2 в DATA-центре 4 определяются следующие характеристики текущего состояния оползневых участков: угол наклона поверхностного слоя грунта, температура среды, вспучивание поверхностного слоя грунтов, движение грунтовых масс, крен верхних слоев грунтовых масс и угол наклона верхних слоев грунтовых масс, избыточное давление, поровое давление воды в грунте, уровень жидкости в пьезометрических скважинах, послойная осадка грунтовых масс. Мониторинг объектов с помощью ГИК 40.2 необходим для принятия своевременных мер к таким опасным природным явлениям, как оползни ОУ.

По результатам измерений ГИК 40.3 в DATA-центре 4 определяются следующие характеристики текущего состояния селевых участков: угол наклона поверхностного слоя грунта, температура среды, вспучивание поверхностного слоя грунтов, движение грунтовых масс, крен верхних слоев грунтовых масс и угол наклона верхних слоев грунтовых масс, избыточное давление, поровое давление воды в грунте, уровень жидкости в пьезометрических скважинах, послойная осадка грунтовых масс. Мониторинг объектов СУ с помощью ГИК 40.3 необходим для принятия своевременных мер к таким опасным природным явлениям, как сели.

По результатам измерений ГИК 40.4 в DATA-центре 4 определяются следующие характеристики текущего состояния оснований, фундаментов конструкций вновь возводимых, реконструируемых и расположенных в зоне влияния строительства сооружений: изменения крена фундамента и конструкций, смещение по осям (X и Y), температура окружающей среды, послойная осадка грунтовых масс оснований, вертикальных и горизонтальных перемещений массива грунтовых масс по глубине, малые деформации, растяжение бетонных конструкций, напряженно-деформированное состояние, упругие зоны деформации и переходы в зону необратимой деформации под подошвой фундаментов, в основании под пятой свай, на контакте с конструкцией, деформации в бетонных конструкциях, арматуре основаниях, ограждениях, механическое напряжение, растяжение, деформации бетонных конструкций в поземной части сооружений, стволе свай, избыточное давление в основаниях сооружений, поровое давление воды в грунте, уровень жидкости в пьезометрических скважинах. Мониторинг объектов с помощью ГИК 40.4 необходим для предотвращения разрушений, критических повреждений, наступления критических значений прочности конструкции, оснований, фундаментов вновь возводимых, реконструируемых и расположенных в зоне строительства сооружений.

По результатам измерений ГИК 40.5 в DATA-центре 4 определяются следующие характеристики текущего состояния подпорных стен: угол наклона поверхностного слоя грунта, температура среды, давление на грунт основания сооружения, деформации, микронапряжения (механические напряжения), крутящие моменты, силы в бетонных конструкциях, давление грунтовых масс, смещения грунтовых масс, вспучивание поверхностного слоя грунтов, изменение крена конструкций и угла наклона конструкций, избыточное давления на грунт в основании сооружения и его распределение по площади основания, неравномерные осадки фундамента, температура окружающей среды, для гидрологических наблюдений - давление грунтовых вод. Мониторинг объектов с помощью ГИК 40.5 необходим для: предотвращения разрушений и критических повреждений, наступления критических значений прочности конструкции, своевременного обнаружение аварийного состояния инфраструктуры инженерной защиты территории: подпорных стен ПС.

По результатам измерений ГИК 40.6 в DATA-центре 4 определяются следующие характеристики текущего состояния дорог и железных дорог: избыточное давление на грунт в основании сооружения и его распределение по площади основания, неравномерная осадка грунтовых масс, температура окружающей среды, для гидрологических наблюдений - давление грунтовых вод, угол уклона поверхностного слоя грунтов, смещение по осям (X и Y), изменение вспучивания поверхностного слоя грунтов, движение грунтовых масс, крен грунтовых масс и угол наклона грунтовых масс, поровое давление воды в грунте, уровень жидкости в пьезометрических скважинах. Мониторинг объектов с помощью ГИК 40.5 необходим для: предотвращения разрушений и критических повреждений, контроля момента наступления критических значений прочности, своевременного обнаружения аварийного состояния оснований железных и автомобильных дорог, опор мостовых конструкций.

Такое многообразие используемых для мониторинга групп измерительных комплексов обеспечивает решение задачи комплексности заявляемой Системы 1 и позволяет охватить мониторингом с помощью одной системы все разнородные объекты мониторинга, находящиеся на контролируемой Системой 1 территории.

Для обеспечения информационной связи с подключенным к сети 7 Интернет DATA-центром 4 (фиг. 1), с целью передачи в базу данных DATA-центра 4 результатов измерений, ГИК 40.1 ÷ 40.6 выполнены с возможностью подключения к глобальной сети 7 Интернет (фиг. 6). Такое подключение обеспечивается как через мобильную телефонную сеть 8, так и через ретранслятор 6, что позволяет расширить зону расположения объектов мониторинга заявляемой Системы 1. Для этого ГИК 40.1 ÷ 40.6 своими первым и вторыми входами/выходами по радиоканалам 16 подключены к ретранслятору 6, вход/выход которого подключен к сети 7 Интернет, кроме того ГИК 40.1÷40.6 своими вторыми входами/выходами подключены по радиоканалам 11 к мобильной телефонной сети 8, подключенной к сети 7 Интернет. Так же для обеспечения синхронизации по времени всех ГИК 40.1 ÷ 40.6 с базой данных DATA-центра 4, и отслеживания в реальном времени их положения в пространстве, все ГИК 40.1 ÷ 40.6 подключены по радиоканалам к навигационной системе 9 GPS/ГЛОНАСС.

Функциональный состав каждой ГИК 40.1 ÷ 40.6 идентичен. Блок-схема одной из них: ГИК 40.i показана на фиг. 7. Здесь 1 ≤ i ≤ 6. ГИК 40.i состоит из n₇ измерительных комплексов 41.i (далее ИК 41.i), каждый из которых расположен на одном объекте мониторинга. Здесь 1 ≤ n₇ ≤ А, где А число объектов, за которыми ведется наблюдение группой ГИК 40.i. Каждый ИК 41.i выполнен с возможностью подключения своими первым и вторыми входами/выходами по радиоканалам 16 к ретранслятору 6, своими вторыми входами/выходами по радиоканалам 11 с мобильной телефонной сетью 8 и своими входами по радиоканалам (не обозначено) с навигационной системой 9 GPS/ГЛОНАСС, а на входы каждого ИК 41.i поступают физические параметры, представляющие собой множество 42.i контролируемых физических параметров.

Блок-схема измерительного комплекса ИК 41.i приведена на фиг. 8. ИК 41.i состоит из одной или нескольких измерительных секций 43 второй подсистемы (далее ИС 43 второй подсистемы) и секции 48 электропитания, причем каждая ИС 43 второй подсистемы включает в себя блок 44 сбора и передачи данных (далее БСПД 44) и сенсорную сеть 45. Каждый БСПД 44 выполнен с возможностью подключения своими первым и вторыми входами/выходами по радиоканалам 16 ко вторым входам-выходам ретранслятора 6, своими вторыми входами-выходами по радиоканалам 11 с мобильной телефонной сетью 8 и своими входами по радиоканалам (не обозначено) с навигационной системой 9 GPS/ГЛОНАСС. Причем измерительные входы/выходы каждого БСПД 44, с помощью измерительной линии 47, подключены к входам/выходам сенсорной сети 45, на информационные входы которой поступает группа 46 физических параметров из множества 42. К силовым входам каждого БСПД 44 подключена шина 50 питания, напряжение питания на которую поступает от секции 48 электропитания, на входы которой поступает энергия от сети 15 переменного тока и/или, если секция 48 электропитания расположена в районе с неразвитой структурой обеспечения энергоснабжением, энергия 49 излучения Солнца.

В зависимости особенностей территории, на которой расположены объекты мониторинга и от типа физического интерфейса измерительной линии 47, используемого в сенсорной сети 45, в заявляемой Системе 1 могут быть использованы несколько вариантов реализации БСПД 44. Далее приведены четыре примера реализации БСПД 44.

Пример 1. Блок сбора и передачи данных БСПД 44_А (фиг. 9) выполнен с возможностью связи с Интернет через мобильную телефонную сеть 8, с помощью соединения 11 по радиоканалу.

БСПД 44_А включает одно устройство 51 сбора и передачи данных первого типа (далее УСПД1 51) и одну SIM-карту 52. При этом УСПД1 51 через радиоканал 11 подключено к мобильной телефонной сети 8 и далее к Интернет 7, а его вход подключен к навигационной системе 9 GPS или ГЛОНАСС, силовой вход УСПД1 51 подключен к шине 50 питания, измерительный вход/выход УСПД1 51 подключен к линии 47, с помощью которой осуществляется информационный обмен между УСПД1 51 и сенсорной сетью 45 и обеспечивается питание сенсорной сети 45. УСПД1 51 может быть выполнено, например, на устройстве сбора и передачи данных модели УСПД ZET 7000 NB-IoT (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/preobrazovateli-interfeisov/gsm/zet-7000-nb-iot/. Опубликовано 28.09.2021), при этом SIM-карта должна быть с поддержкой NB-IoT (NB-IoT - стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объёмами обмена данными), а физический интерфейс на линии 47 в этом случае представляет собой интерфейс RS-485 с двумя дополнительными линиями для осуществления питания сенсорной сети 45. При этом напряжение, поступающее от секции 48 электропитания по шине 50 питания, должно быть равным 24 В. Специалисту понятно, что УСПД1 51 может быть выполнено и на других аналогичных элементах.

Пример 2. БСПД 44_Б (фиг. 10) выполнен с возможностью связи с Интернет через ретранслятор 6 по радиоканалу 16. БСПД 44_Б включает одно устройство 53 сбора и передачи данных второго типа (далее УСПД2 53). При этом УСПД2 53 через радиоканал 16 подключено к ретранслятору 6 и далее, через выделенную линию 10, к Интернет 7, а его вход подключен к навигационной системе 9 GPS или ГЛОНАСС. Силовой вход УСПД2 53 подключен к шине 50 питания, измерительный вход/выход УСПД2 53 подключен к линии 47 , с помощью которой осуществляется информационный обмен между УСПД2 53 и сенсорной сетью 45 и обеспечивается питание сенсорной сети 45. УСПД2 53 может быть выполнено, например на устройстве сбора и передачи данных УСПД ZET 7000 LoRaWAN (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/preobrazovateli-interfeisov/gsm/zet-7000-lorawan/. Опубликовано 24.09.2021). Измерительная линия 47 в этом случае представляет собой физический интерфейс RS-485 с двумя дополнительными линиями для осуществления питания сенсорной сети 45. Радиоканал, в этом случае 16, работает по беспроводному протоколу LoRaWAN. При этом напряжение, поступающее от секции 48 электропитания по шине 50 питания, должно быть равным 24 В. Специалисту понятно, что УСПД2 53 может быть выполнено и на других аналогичных элементах.

Пример 3. БСПД 44_В (фиг. 11) выполнен с возможностью связи с Интернет через мобильную телефонную сеть 8, с помощью соединения 11 по радиоканалу.

БСПД 44_В включает блок 54 связи с установленной в него SIM-картой 55, первый соединитель 56.1 и второй соединитель 56.2, модуль 57 синхронизации навигационной системы 9 GPS/ГЛОНАСС и антенну 58 модуля 57 синхронизации. При этом блок 54 связи выполнен с возможностью его подключения через радиоканал 11 к мобильной телефонной сети 8 и далее к Интернет 7, причем к его входу/выходу подключена измерительная линия 47 через первый соединитель 56.1 и второй соединитель 56.2, к которой так же подключен информационный вход/выход модуля 57 синхронизации, к радиочастотному входу/выходу которого подключена антенна 58 модуля 57 синхронизации, выполненная с возможностью приема радиосигналов от навигационной системы 9 GPS/ГЛОНАСС. Измерительная линия 47 выполнена с возможностью передачи по ней как информационных сигналов, которыми обмениваются все подключенные к ней блоки БСПД 44_В и сенсорная сеть 45, так и напряжения питания, поступающего на нее по шине 50 питания, и транслируемое ею на все подключенные к ней блоки БСПД 44_В и на сенсорную сеть 45. В качестве блока 54 связи может быть использован, например, преобразователь интерфейса ZET 7177 (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/zet-7177-preobrazovatel-interfeysa/. Опубликовано 27.08.2016), укомплектованный GSM-антенной с разъемом SMA, а в качестве первого соединителя 56.1 и второго соединителя 56.2 могут быть применены, например, соединители типа ZET 7001-М (https://zetlab.com/shop/aksessuaryi-i-optsii/zet-7001-m/. Опубликовано 27.08.2016). В качестве модуля синхронизации 57 может быть использован, например, модуль синхронизации GPS/ГЛОНАСС ZET 7175 (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/zet-7175-modul-sinhronizatsii-po-signalam-gps-glonass/. Опубликовано 27.08.2016) В качестве антенны 58 модуля 57 синхронизации может быть использована, например, антенна Trimble 66800-52 (https://eshop.sectron.eu/en/trimble-gps-antenna-magnet-mount-3v-sma-m-rg174-5m-66800-52/p-1590/. Опубликовано 26.08.2017). При использовании указанных элементов измерительная линия 47 представляет собой двухпроводный физический интерфейс передачи данных CAN 2.0 с двумя дополнительными линиями для осуществления питания всех блоков БСПД 44_В и сенсорной сети 45. При этом напряжение, поступающее от секции 48 питания по шине 50 питания, должно быть равным 24 В. Специалисту понятно, что БСПД 44_В может быть выполнен и на других аналогичных элементах.

Пример 4. БСПД 44_Г (фиг. 12) выполнен с возможностью связи с Интернет через ретранслятор 6 по радиоканалу 16.2. БСПД 44_Г содержит приемопередатчик 59 с подключенной к нему антенной 60 приемопередатчика 59, преобразователь 61 интерфейса, третий соединитель 56.3 и четвертый соединитель 56.4, объединитель 62, модуль синхронизации 57 и антенну 58 модуля 57 синхронизации. При этом приемопередатчик 59 выполнен с возможностью через подключенную к нему антенну 60 приемопередатчика 59 принимать и передавать информационные сигналы от ретранслятора 6 и на него, а информационный вход/выход приемопередатчика 59, являющийся одновременно и входом питания подключен через объединитель 62 ко второму входу/выходу преобразователя 61 интерфейса, первый вход/выход которого через третий соединитель 56.3 и четвертый соединитель 56.4 подключен к измерительной линии 47. Причем измерительная линия 47 выполнена с возможностью передачи по ней как информационных сигналов, которыми обмениваются все подключенные к ней блоки БСПД 44_Г и сенсорной сети 45, так и напряжения питания, поступающего на нее по шине 50 питания, и транслируемое ею на все подключенные к ней блоки БСПД 44_Г и на сенсорную сеть 45. Шина 50 питания подключена через объединитель 62 к входу питания приемопередатчика 59, а через четвертый соединитель 56.4 к измерительной линии 47, которая в свою очередь, подключена как к сенсорной сети 45, так и через третий соединитель 56.3 к первому входу-выходу преобразователя 61 интерфейса и к информационному входу-выходу модуля синхронизации 57. В качестве третьего соединителя 56.3 и четвертого соединителя 56.4 могут быть применены, например, соединители типа ZET 7001-М (https://zetlab.com/shop/aksessuaryi-i-optsii/zet-7001-m/. Опубликовано 27.08.2016). В качестве модуля синхронизации 57 может быть использован, например, модуль синхронизации GPS/ГЛОНАСС ZET 7175 (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/zet-7175-modul-sinhronizatsii-po-signalam-gps-glonass/. Опубликовано 27.08.2016). В качестве антенны 58 модуля 57 синхронизации может быть использована, например, антенна Trimble 66800-52 (https://shop.stepglobal.com/documents/productpdf/66800-52.pdf. Опубликовано 03.12.2008). Блок приемопередатчика 59 может быть выполнен, например, на основе базовой станции Rocket M5 (https://ubiquiti.ru/rocket-m5.html. Опубликовано 23.09.2015), а в качестве антенны 60 приемопередатчика 59 может быть применена, например, параболическая антенна RocketDish 5G-30 LW (https://ubiquiti.ru/rocketdish-5g-30-lw.html. Опубликовано 23.09.2015). Объединитель 62 может представлять собой, например, пассивный PoE инжектор, а преобразователь 61 интерфейса может быть выполнен, например, на преобразователе интерфейса ZET 7176. При использовании указанных элементов второй вход-выход преобразователя 61 интерфейса и информационный вход-выход приемопередатчика 59 представляют собой Ethernet порты, причем порт приемопередатчика 59 выполнен с возможностью обеспечения приемопередатчика 59 питанием по схеме Passive PoE. Измерительная линия 47 представляет собой двухпроводный физический интерфейс передачи данных CAN 2.0 с двумя дополнительными линиями для осуществления питания всех блоков БСПД 44_Г и сенсорной сети 45. При этом напряжение, поступающее от секции 48 электропитания по шине 50 питания, должно быть равным 24 В. Специалисту понятно, что БСПД 44_Г может быть выполнен и на других аналогичных элементах.

Блок 44 сбора и передачи данных по примеру 1 - БСПД 44_А и по примеру 3 - БСПД 44_В используется в тех случаях, когда конкретная измерительная секция 43 второй подсистемы расположена вблизи населенных пунктов или в местах наличия покрытия операторов сотовой связи.

Блок 44 сбора и передачи данных по примеру 2 - БСПД 44_Б используется в тех случаях, когда различные измерительные секции 43 второй подсистемы расположены на отдаленных и труднодоступных населенных пунктах и разнесены по территории на большие расстояния, а покрытие сотовой связью отсутствует.

Блок 44 сбора и передачи данных по примеру 4 - БСПД 44_Г используется в тех случаях, когда различные измерительные секции 43 второй подсистемы расположены в местах отсутствия покрытия сотовой связью на отдаленных от населенных пунктов участках, но территориально расположены/сосредоточенны на одном участке, вблизи друг друга.

Блок-схема сенсорной сети 45 приведена на фиг. 13. Сенсорная сеть 45 содержит измерительную линию 47 и один или несколько датчиков 63 (на фиг.13 обозначены как 63.1…63k), размещаемых на элементах конструкции объекта мониторинга. На информационные входы датчиков 63 поступает группа 46 физических параметров из множества 42, которые представляют собой контролируемые физические параметры, необходимые для осуществления мониторинга наблюдаемого объекта.

В сенсорных сетях 45 измерительных секций 43 второй подсистемы мониторинга могут применяться датчики для измерения наклонов, датчики измерения прогибов, датчики измерения напряжений, датчики измерения нагрузок, датчики измерения абсолютной и неравномерной осадки, датчики контроля трещин, стыков и швов, датчики измерения геодезических параметров, датчики давления (в том числе для контроля давления объекта на грунт и/или давления грунта на объект), датчики измерения деформаций, датчики измерения температуры, датчики измерения влажности. Датчики могут быть как одноканальные, так и многоканальные, выполненные с возможностью измерения контролируемого параметра в нескольких точках объекта мониторинга. В сенсорных сетях 45 для измерения указанных параметров используются следующие типы датчиков 63:

датчик 63.1 - инклинометр;

датчик 63.2 - датчик давления грунта;

датчик 63.3 - тензодатчик;

датчик 63.4 - датчик избыточного давления;

датчик 63.5 - датчик малых деформаций;

датчик 63.6 - инклинометр скважинный;

датчик 63.7 - закладные струнные тензометры серии EM с регистратором;

датчик 63.8 - тензометрический датчик механической деформации закладного типа.

Входы/выходы датчиков 63 в сенсорной сети 45 подключены к измерительной линии 47, представляющей собой один из последовательных физических интерфейсов, например RS-485 или CAN 2.0, с возможностью передачи напряжения питания к подключенным к ней датчикам 63. При этом конкретный датчик 63 сенсорной сети 45 располагается на измерительной линии 47 в позиции 64.i. Здесь 1 ≤ i ≤ k, где k - количество позиций 64 на линии 47, равное количеству датчиков 63 в сенсорной сети 45. Состав датчиков 63 в конкретной сенсорной сети 45 зависит от того, в какой из шести ГИК 40.1÷ГИК 40.6 данная сенсорная сеть 45 используется. Конкретное количество датчиков каждого типа в конкретной ГИК 40.1÷ГИК 40.6 может быть задано в техническом проекте на определенную Систему. Их установка и подключение в конкретной ГИК 40.1÷ГИК 40.6 выполняется в позициях 64.i и в точках на конкретном объекте мониторинга в соответствии с этим проектом. Проект выполняется после обследования объектов мониторинга, входящих в Систему 1.

В общем случае состав датчиков 63 в сенсорной сети 45 должен быть следующим.

В состав сенсорных сетей 45 ИК41, входящих в:

- ГИК_БУ 40.1 может входить или, по первому варианту исполнения, по крайней мере один датчик 63.1 и по крайней мере один датчик 63.2, или, по второму варианту исполнения, по крайней мере один датчик 63.1 и по крайней мере один датчик 63.3. Конкретный вариант исполнения выбирается в соответствии с техническим проектом на конкретную Систему 1;

- ГИК_ОУ 40.2 может входить по крайней мере один датчик 63.1 и по крайней мере один датчик 63.4;

- ГИК_СУ 40.3 может входить по крайней мере один датчик 63.1 и по крайней мере один датчик 63.4;

- ГИК_ОФ 40.4 может входить по крайней мере один датчик 63.1, по крайней мере один датчик один датчик 63.5, по крайней мере один датчик 63.6, по крайней мере один датчик 63.7, по крайней мере один датчик 63.8 и по крайней мере один датчик 63.4;

- ГИК_ПС 40.5 может входить или, по первому варианту исполнения, по крайней мере один датчик 63.1 и по крайней мере один датчик 63.2, или, по второму варианту исполнения, по крайней мере один датчик 63.1 и по крайней мере один датчик 63.3. Конкретный вариант исполнения выбирается в соответствии с техническим проектом на конкретную Систему 1;

- ГИК_ДЖД 40.6 может входить по крайней мере один инклинометра и по крайней мере один датчик 63.2 и не менее одного датчик 63.4.

Конкретный датчик 63, если он входит в состав конкретной сенсорной сети 45, может находиться в любой позиции 64 (на фиг.13 обозначены как 64.1…64k) на измерительной линии 47 (фиг. 13).

В качестве датчика 63.1 может быть применен, например, цифровой инклинометр модели ZET 7054 (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/tsifrovoy-inklinometr-zet-7054/. Опубликовано 3.06.2016);

в качестве датчика 63.2 может быть использован, например, датчик давления грунта модели ZET 7010 SP (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/zet-7010-sp/. Опубликовано 3.05.2017);

в качестве датчика 63.3 может быть использован, например, тензометрический датчик модели ZET 7110 (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/tsifrovoy-tenzodatchik-zet-7110/. Опубликовано 2.06.2016);

в качестве датчика 63.4 может быть использован, например, датчик избыточного давления модели ZET 7012-I-VER.2 (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/tsifrovoy-datchik-izbyitochnogo-davleniya-zet-7012-i/. Опубликовано 3.06.2016);

в качестве датчика 63.5 малых деформаций может быть использован, например, цифровой датчик малых деформаций модели ZET 7010 DS (https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/tsifrovoy-tenzometricheskiy-datchik-zet-7010-ds/. Опубликовано 5.06.2016);

В качестве датчика 63.6 может быть использован, например, скважинный инклинометр модели BIN-D3-10 (https://www.ntpgorizont.ru/product/borehole_inclinometer_bin-d3/. Опубликовано 14.09.2019);

датчик 63.7 многоканальный. Он содержит один или несколько закладных струнных тензометров, являющихся первичными преобразователями, и регистратор. Причем один или несколько первичных преобразователей располагаются в одной или нескольких точках объекта мониторинга. В качестве закладных струнных тензометров, в данном случае, могут быть использованы, например закладные струнные тензометр серии EM, а в качестве регистратора может быть применен регистратор для струнных тензометров модели ZET 7082-20 (https://zetlab.com/shop/datchiki/tensodatchiki/strunnyie-tenzometryi-i-datchiki-deformatsii/em/. Опубликовано 21.06.2021);

датчик 63.8 содержит тензометрический датчик механической деформации закладного типа, являющийся первичным преобразователем, и преобразователь. В качестве тензометрического датчика механической деформации может быть использован например тензометрический датчик механической деформации закладного типа модели ZET 901, а в качестве регистратора может быть применен цифровой тензометрический датчик модели ZET 7010 (https://zetlab.com/shop/datchiki/tensodatchiki/strunnyie-tenzometryi-i-datchiki-deformatsii/zet-901/. Опубликовано 19.09.2018).

Секция 48 электропитания может быть выполнена в первом 48.1 (фиг. 14 а) или во втором 48.2 (фиг. 14 б) исполнении. Секция 48 электропитания выполнена с возможностью бесперебойного обеспечения электрической энергией измерительных секций 43 второй подсистемы, входящих в состав ИК 41, необходимой для их функционирования. Причем секция 48 электропитания в первом исполнении выполнена с возможностью получения электроэнергии от сети 15 переменного тока, а в случае выключения напряжения в сети 15 переменного тока, секция 48 электропитания в первом 48.1 исполнении выполнена с возможностью получения электроэнергии от входящей в ее состав аккумуляторной батареи 48.4. В состав секции 48 электропитания в первом исполнении 48.1 входит резервированный источник питания 48.3, к силовому входу которого подключена сеть 15 переменного тока, а его силовой выход, являющийся силовым выходом секции 48 электропитания, подключен к шине 50 питания, по которой напряжение питания поступает от секции 48 электропитания на все измерительные секции 43 второй подсистемы входящие в состав ИК 41. Вход-выход резервного питания резервированного источника 48.3 питания подключен к аккумуляторной батарее 48.4 для ее зарядки во время наличия напряжения в сети 15 переменного тока и для обеспечения электрической энергией секции 48 электропитания и далее измерительных секций 43 второй подсистемы во время отсутствия напряжения в сети 15 переменного тока.

Второе 48.1 исполнение секции 48 электропитания выполнено с возможностью получения электроэнергии от излучения 49 Солнца, за счет преобразования солнечного света в электроэнергию с помощью фотоэлектрических модулей 48.6, а в случае отсутствия доступа к излучению 49 Солнца (облачность, ночной период), секция 48 электропитания по второму 48.2 исполнению имеет возможность получения электроэнергии от входящей в ее состав аккумуляторной батареи 48.7. В состав второго 48.2 исполнения секции 48 электропитания входит контроллер 48.5 заряда, к силовому входу которого подключен выход солнечного фотоэлектрического модуля 48.6, размещенного в поле действия солнечного излучения 49. Силовой выход контроллера заряда 48.5, являющийся силовым выходом секции 48 электропитания, подключен к шине 50 питания, по которой напряжение питания поступает от секции 48 электропитания на все измерительные секции 43 второй подсистемы, входящие в состав измерительного комплекса ИК 41. Вход-выход резервного питания контроллера 48.5 заряда подключен к аккумуляторной батарее 48.7 для ее зарядки во время получения энергии от солнечного излучения 49 и для обеспечения электрической энергией секции 48 электропитания и далее измерительных секций 43 второй подсистемы, во время отсутствия солнечного излучения 49.

Из сказанного выше понятно, что первое 48.1 исполнение секции 48 электропитания используется в тех ИК 41, в районах расположения которых есть возможность подключения к сети 15 переменного тока, а второе 48.2 исполнение применяется в тех ИК 41, в районах расположения которых нет возможности подключиться к сети 15 переменного тока, т.е. в районах с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжением.

В случае, если расход электроэнергии в конкретной измерительной секции 43 второй подсистемы небольшой, что имеет место, например, когда измерения выполняются ею с периодом в несколько часов или суток, БСПД 44 входящие в такую измерительную секцию 43 второй подсистемы может содержать внутренний источник питания в виде батареи питания. В этом случае к измерительным секциям 43 второй подсистемы с таким БСПД 44 шина 50 питания не подключается.

В качестве резервированного источника 48.3 питания может быть использован, например, резервированный источник питания модели РИП-24 исп.01 (https://bolid.ru/production/reserve/rip-base/rip-24_01.html. Опубликовано 15.04.2013).

В качестве аккумуляторной батареи 48.4 может быть использована, например, аккумуляторная батарея модели AP-1207 12V 7А/ч.

В качестве контроллера 48.5 заряда может быть использован, например, контроллер заряда модели EPSolar Tracer MPPT 3210 A, 30 A, 12/24V (https://sv-synergy.ru/magazin/product/kontroller-zaryada-epsolar-tracer-3210a-mppt-30a-12-24v. Опубликовано 14.01.2018).

В качестве солнечного фотоэлектрического модуля 48.6 может быть использована, например, солнечная батарея модели FSM-160M (http://solar-power-system.ru/id/solnechnaya-batareya-fsm-160-m-90.html. Опубликовано 9.02.2015).

В качестве аккумуляторной батареи 48.7 может быть применена, например, аккумуляторная батарея модели AGM OSB 12-72 (https://one-sun.ru/products/akkumulyatornye-batarei-agm-gel/sunways-osb-12-72.html. Опубликовано 15.08.2018).

Ретранслятор 6 (фиг. 1, фиг.15) выполнен с возможностью обеспечения двунаправленной трансляции информационных потоков между МГИК 3 и DATA-центром 4 с помощью выделенной линии 10, подключенной к сети 7 Интернет с одной стороны, и организованных ретранслятором 6 радиоканалов 16 с другой. Работа МГИК 3 через ретранслятор 6 имеет место в тех случаях, когда в местах расположения МГИК 3 отсутствует доступ к мобильной телефонной сети 8. Ретранслятор 6 (фиг.15) состоит из базовых станций 6.1, не менее одной, с внутренней антенной, обеспечивающих информационную связь по радиоканалам 16.1 с БСПД_Б 44_Б , входящих в МГИК 3 второй подсистемы и находящихся в зоне устойчивой радиосвязи с конкретной базовой станцией 6.1. К каждой из базовых станций 6.1 подключен инжектор 6.2, к входу-выходу которого подключена выделенная линия 10 сети 7 Интернет, а к силовому входу каждого инжектора 6.2 подключена сеть 15 переменного тока. В состав ретранслятора 6 входит также не менее одной точек доступа 6.3, к каждой из которых подключена антенна 6.4 ретранслятора, направленная в сторону антенны 60 приемопередатчика 59 БСПД_Г 44.Г, входящих в состав ИС 43 второй подсистемы, или нескольких близко расположенных друг от друга антенн 60 приемопередатчика 59, указанных БСПД_Г 44.Г, входящих в состав нескольких ИС 43 второй подсистемы.

В состав ретранслятора 6 входит также не менее одного маршрутизатора 6.5, предназначенного для объединения информационных потоков нескольких точек доступа 6.3 и обеспечения доступа указанных объединенных информационных потоков к сети 7 Интернет для их соединения с DATA-центром 4. Для этого к портам LAN каждого маршрутизатора 6.5 подключены не менее одной точек доступа 6.3, к радиочастотному входу-выходу каждой из которых подключены по одной антенне 6.4 ретранслятора, каждая их которых направлена в сторону обслуживаемых ею групп измерительных комплексов 40, входящих в состав МГИК 3 для обеспечения устойчивой связи по радиоканалам 16.2.

Порты Internet каждого маршрутизатора 6.5 подключены к выделенной линии 10 сети 7 Интернет, а входы питания каждого маршрутизатора 6.5 подключены к сети 15 переменного тока. При этом блок питания маршрутизатора 6.5 (на схеме не показан) обеспечивает питанием как сам маршрутизатор 6.5, так и точки доступа 6.3, подключенные к его LAN портам. Количество маршрутизаторов 6.5 в ретрансляторе 6 зависит от количества точек доступа 6.3 и от их удаленности друг от друга, т.к. физическое соединение портов LAN с точкой доступа 6.3 выполнено с помощью кабеля, который не может иметь большую длину и не везде на местности его можно проложить.

В качестве базовой станции 6.1 может быть применена, например, базовая станция модели Вега БС-0.1 (https://iotvega.com/product/bs00-1. Опубликовано 5.02.2020);

в качестве инжектора 6.2 может быть применен, например, пассивный PoE инжектор типа AN-PI15PG (https://amatek.su/products/an-pi15pg. Опубликовано 27.07.2018);

в качестве точки доступа 6.3 может быть использована, например, точка доступа модели Ubiquiti Rocket M5 (https://ubiquiti.ru/rocket-m5.html. Опубликовано 23.09.2015);

в качестве антенны 6.4 ретранслятора может быть применена, например, параболическая антенна модели Ubiquiti RocketDish 5G-30 LW (https://ubiquiti.ru/rocketdish-5g-30-lw.html. Опубликовано 23.09.2015);

в качестве маршрутизатора 6.5 может быть применён, например, Ethernet-роутер с выходом PoE модели RB750UPr2 (https://mikrotik.ru/katalog/katalog/hardware/switches/poe-switches/hEX_PoE_lite. Опубликовано 15.10.2015).

Центр сбора, регистрации и выдачи данных мониторинга территории, далее DATA-центр 4 (фиг. 16), выполнен с возможностью приема результатов измерения, производимых оборудованием первой и второй подсистем мониторинга МКОВМ 2 и МГИК 3, регистрации этих результатов измерения в базе 17 данных и выдачи этих результатов в АРМ 5 по его запросу. Для обеспечения заявленного технического результата DATA-центр 4 выполнен таким образом, что его работоспособность сохраняется при выключении напряжения питания в сети 15 переменного тока, с помощью которой осуществляется электрическое питание DATA-центра 4.

В состав DATA-центра 4 входит один или несколько серверов 4.1, подключенных к ЛВС 4.7 DATA-центра 4, персональный компьютер 4.2 (ПК 4.2), подключенный к ЛВС 4.7 DATA-центра 4, консоль 4.3, подключенная к каждому серверу 4.1, коммутатор 4.4 ЛВС 4.7 DATA-центра 4, интернет-порт которого подключен к выделенной линии 10 сети 7 Интернет. DATA-центр 4 укомплектован источником бесперебойного питания (ИБП) 4.5, силовой выход которого подключен к сети 4.6 переменного тока DATA-центра 4. К силовому входу ИБП 4.5 подключена сеть 15 переменного тока, а к сети 4.6 переменного тока DATA-центра подключены силовые входы блоков 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 (на схеме не показано). При этом информационный вход-выход ИБП 4.5 подключен к информационному входу-выходу ПК 4.2.

В качестве сервера 4.1 может быть использован, например, сервер модели DELL PowerEdge T340 (https://www.dell-poweredge.ru/catalog/servery-v-bashennom-korpuse/poweredge-t340. Опубликовано 26.04.2019),

В качестве персонального компьютера 4.2 может быть применен, например, компьютер модели iRU Home 310H5SE (https://iru.ru/item/iruhome310h6semt/. Опубликовано 13.07.2022) с монитором, вышью и клавиатурой (на схеме не показаны).

В качестве консоли 4.3 может быть использована, например, KVM консоль с переключателем CL5808N-ATA-RG (https://www.atenpro.ru/catalog/kvm_oborudovanie/kvm_pereklyuchateli_s_zhk_displeyami/kvm_konsol_s_pereklyuchatelem_aten_cl5808n/. Опубликовано 25.02.2017).

В качестве коммутатора 4.4 может быть использован, например, коммутатор модели DGS-3000-52X (https://dlink.ru/ru/products/1/2320.html. Опубликовано 23.04.2019).

В качестве ИБП 4.5 может быть применен, например, ИБП модели PowerCom Sentinel SNT-2000 (https://www.upspowercom.com/UPS-SNT.jsp. Опубликовано 25.11.2021).

При применении указанного выше оборудования в качестве операционной системы (ОС) серверов 4.1 может быть использована, например, ОС Microsoft Windows Server 2019 (https://www.xcom-shop.ru/hpe_microsoft_windows_server_2019_16-core_standard_rok_russian_sw_proliant_only_696684.html. Опубликовано 12.04.2019). При этом доступ DATA-центра 4 ко всем датчикам 37 и 63 заявляемой системы осуществляется с помощью программного обеспечения (ПО), например ПО «Запись сигналов» (https://zetlab.com/shop/programmnoe-obespechenie/funktsii-zetlab/registratsiya/zapis-signalov/. Опубликовано 30.08.2016), представляющего собой базу 17 данных с произвольным доступом.

Каждое автоматизированное рабочее место (АРМ) 5 (фиг. 17) выполнено с возможностью приема результатов измерения, производимых оборудованием первой и второй подсистем мониторинга МКОВМ 2 и МГИК 3 и хранящихся в базе данных 17 DATA-центра 4, последующей автоматизированной обработки этих результатов, их визуализации и выполнения действий, соответствующих результатам этой обработки.

Каждое АРМ 5 выполнено таким образом, что его работоспособность сохраняется при выключении напряжения питания в сети 15 переменного тока, с помощью которой осуществляется электрическое питание АРМ 5.

АРМ 5 содержат прикладное программное обеспечение (ППО), отслеживающее и оповещающее оператора АРМ 5 о достижении критических значений характеристиками объектов мониторинга, посредством анализа параметров, поступающих в DATA-центр 4 от МКОВМ 2 и от МГИК 3.

В состав каждого АРМ 5 входит персональный компьютер (ПК) 5.1, подключенные к нему блок 5.2 визуализации и блок 5.3 вывода текстовой и графической информации на бумагу. При этом блок 5.2 визуализации выполнен с возможностью одновременного отображения большого количества графической и текстовой информации, представляющей собой полученные по результатам измерений датчиков 37 и 63, параметры объектов мониторинга и информации о состоянии функциональных блоков заявляемой Системы 1. Для этого блок 5.2 визуализации выполнен на двух или более графических мониторах. Это позволяет заявляемой Системе решать задачу комплексности.

АРМ 5 содержит блок 5.4 бесперебойного питания (БПИ), к силовому входу которого подключена сеть 15 переменного напряжения, а силовой выход этого блока подключен к сети 5.5 переменного тока АРМ 5, которая подключена к входам питания всех, требующих внешнего питания, блоков АРМ 5 (на схеме не показано). ПК 5.1 подключен к модему 5.6 для связи с мобильной телефонной сетью 8 по радиоканалу 11, и к маршрутизатору 5.7, на котором организована ЛВС АРМ 5, и которому подключены IP-телефон 5.8 и выделенная линия 10 глобальной сети 7 Интернет. При этом к мобильной телефонной сети 8 подключен также мобильный телефон 5.9, предназначенный для связи оператора АРМ 5 со службой МЧС и с другими службами территории. К звуковому выходу ПК 5.1 подключена акустическая система 5.10, с помощью которой АРМ 5 сообщает оператору о том, что текущие значения некоторых параметров объектов мониторинга вышли за критические значения или состояния некоторых функциональных блоков заявляемой Системы 1 не соответствуют техническим требованиям.

Основой ПК 5.1 может являться системный блок с установленными в него блоком питания и материнской платой, например модели GIGABYTE B450 AORUS ELITE (https://www.gigabyte.com/Motherboard/B450-AORUS-ELITE-rev-1x#kf. Опубликовано 21‎.05.‎2010) с необходимым набором модулей, таких как модули памяти, дисковые накопители, модуль графический и пр. (на схеме не показаны), при этом к системному блоку подключены компьютерная клавиатура и мышь (на схеме не показаны);

блок визуализации 5.2, включающий в себя два или более мониторов, может быть выполнен, например, на мониторах моделей Philips 243V7QSB/00 (https://www.philips.ru/c-p/243V7QSB_00/full-hd-lcd-monitor. Опубликовано 20.08.2017),

блок 5.3 вывода текстовой и графической информации на бумагу может быть выполнен на основе, например, монохромного принтера модели P2516 (https://www.pantum.ru/product-center/1542095672036102146.html. Опубликовано 8.08.2022);

В качестве блока 5.4 бесперебойного питания может быть использован, например, БПИ модели BACK BASIC 2200 EURO (https://ippon.ru/catalog/item/backbasic-1500-2200-euro. Опубликовано 17.06.2021);

В качестве модема 5.6 для связи с мобильной телефонной сетью 8 может быть использован, например, модем модели HUAWEI E3372h-320 Wifire Turbo (https://gimart.ru/product/modem-3g-4g-huawei-e3372h-320-wifire-turbo-black/. Опубликовано 20.03.2014).

В качестве маршрутизатора 5.7 может быть использован, например, роутер модели Archer C80 (https://www.tp-link.com/ru/home-networking/wifi-router/archer-c80/#overview. Опубликовано 02.01.2008).

В качестве IP-телефона 5.8 может быть использован телефон модели Yealink SIP-T21P E2 (https://yealink.ru/products/yealink-sip-t21p-e2/. Опубликовано 28.12.2015).

В качестве мобильного телефона 5.9 может быть использован телефон модели Nokia 1280 RM-647 (https://www.mvideo.ru/products/mobilnyi-telefon-nokia-1280-rm-647-black-30012040/specification. Опубликовано 23.07.2016).

В качестве акустической системы 5.10 может быть применена, например, акустическая система модели Defender SPK 33 (https://defender.ru/catalog/2-0-speaker-systems/spk-33-5w-usb-powered. Опубликовано 22.04.2016).

При использовании указанного оборудования в АРМ 5 может быть применена Операционная Система, например ОС Windows 11.

Для работы с информацией, поступающей от измерительных датчиков 37 и 63 в АРМ 5 может быть использовано прикладное программное обеспечение, например, «Средства записи и воспроизведения ZETLAB REGISTRATION» (https://zetlab.com/shop/aksessuaryi-i-optsii/sredstva-registratsii-i-vosproizvedeniya/. Опубликовано 3.06.2016), и «Виртуальная лаборатория ZETLAB "SCADA система ZETVIEW" (https://zetlab.com/product-category/programmnoe-obespechenie/scada-sistema-zetview/. Опубликовано 31.05.2016).

Работа заявляемой Системы 1 состоит в осуществлении способа автоматизированного непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга удаленных объектов.

Способ непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов с помощью объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, и позволяющий осуществлять непрерывный, энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи, включает в себя:

выбор объектов мониторинга с массовым пребыванием людей и

выбор объектов мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, опасными природными процессами и явлениями;

размещение множества 2 комплектов оборудования, включающих датчики 37, первой подсистемы мониторинга, а именно подсистемы виброметрического мониторинга, предназначенной для измерения, регистрации, обработки и анализа механических колебаний 19 естественного и техногенного происхождения, на выбранных объектах с массовым пребыванием людей;

размещение множества 3 групп измерительных комплексов, включающих датчики 63, второй подсистемы мониторинга, предназначенной для мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, сооружениями, опасными природными процессами и явлениями на выбранных объектах;

измерение значений входных сигналов 19 и 42 датчиков 37 и 63, соответственно, установленных на объектах мониторинга первой и второй подсистем;

передача результатов измерений по информационным каналам от первой и второй подсистем в единый центр 4 сбора данных;

вычисление контролируемых параметров для каждого из контролируемых объектов, характеризующих состояние контролируемого объекта;

выявление контролируемых параметров с критическими значениями параметров состояний объектов;

отображение в наглядной форме мониторинговой информации и результатов оценки состояния каждого из контролируемых объектов;

создание аналитических карт зонирования рисков;

регистрация в базе 17 данных DATA-центра 4 полученной информации о состоянии объектов мониторинга, анализе поступающей информации о состоянии объектов мониторинга;

взаимодействие с аварийными 13 и спасательными 12 службами на основании указанного анализа и оповещение об опасном состоянии объекта.

Для осуществления способа размещают на выбранных объектах виброметрического мониторинга множество 2 комплектов оборудования (МКОВМ 2) первой подсистемы, а именно подсистемы виброметрического мониторинга, предназначенной для измерения, регистрации, обработки и анализа сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, и передачи результатов измерений в единый центр 4 сбора данных;

Размещают вторую подсистему, а именно - подсистему мониторинга, состоящую из множества 3 групп измерительных комплексов (далее МГИК 3), располагаемых на указанных ниже в пунктах (а) ÷ (е) объектах мониторинга:

а) береговые укрепления, далее БУ;

б) оползневые участки, далее ОУ;

в) селевые участки, далее СУ;

г) основания, фундаменты конструкции вновь возводимых, реконструируемых и расположенных в зоне влияния строительства сооружений, далее ОФ;

д) подпорные стены, далее ПС;

е) основания железных и автомобильных дорог, основания мостовых конструкций, далее АЖД,

и передачи результатов измерений в единый центр 4 сбора данных.

Заявляемый способ реализуется через многоканальную телеизмерительную систему, содержащую как информационные каналы, так и служебные. Причем по информационным каналам в DATA-центр 4 поступают результаты измерений от датчиков 37 и 63, расположенных на различных разнородных объектах мониторинга. При этом каждому информационному выходу датчика 37 выделен один информационный канал для передачи по нему результатов измерений и каждому информационному выходу датчика 63 выделен один информационный канал для передачи по нему результатов измерений. По служебным каналам в направлении DATA-центра 4 поступает информация о состоянии блоков оборудования Системы 1, расположенных на объектах мониторинга, а в направлении от DATA-центра 4 поступают команды, управляющие работой этих блоков.

Далее следует более подробная реализация заявляемого способа.

Измерительные секции 21 первой подсистемы и измерительные секции 43 второй подсистемы, ППО 4.8 DATA-центра 4 и ППО АРМ 5 содержат аппаратные и программные средства обработки для каждого получаемого в результате указанной обработки контролируемого параметра физической среды объекта мониторинга. Каждое упомянутое средство обработки реализует соответствующий алгоритм для расчета значений контролируемого параметра. Так, например, на основании полученных измеренных данных, преобразуются значения электрических величин (напряжения, тока, сопротивления) в значения деформации, перемещения, температуры, давления, ускорения колебаний, и пр. и осуществляется предварительная обработка результатов измерений (например, фильтрация, осреднение) для отсеивания случайных выбросов значений контролируемых параметров, вызываемых электромагнитными, механическими и другими случайными помехами. Входными данными для упомянутых выше средств обработки могут являться как текущие измеряемые величины, так и предшествующие значения контролируемого параметра, значение которого вычисляется такими средствами обработки, а также значения других контролируемых параметров и значения состояния контролируемого объекта.

Далее ППО 4.8 DATA-центра 4 и ППО АРМ 5 осуществляют анализ полученных значений контролируемых параметров на основе заданного множества правил/критериев по оценке состояния отдельных контролируемых объектов или состояния контролируемой среды конкретного объекта мониторинга. Для этого задается интервал значений контролируемых параметров, принадлежность которому текущего значения контролируемого параметра означает его выход за пределы допустимых, т.е. критических значений и, соответственно наличие угрозы для контролируемого объекта утратить способность выполнять свое назначение. Внутри такого интервала задаются промежуточные значения, при помощи которых определяется не только наличие угрозы для контролируемого объекта утратить способность выполнять свое назначение, но и степень такой угрозы. Граничные значения интервалов и промежуточные значения внутри интервалов задаются пороговыми значениями. При этом градации степени угрозы, определяющие количество пороговых значений контролируемого параметра внутри интервала, могут быть различными. Например:

0 - нормальное;

1 - критическое;

2 - аварийное.

При этом результаты такого анализа регистрируются в БД 17, и отображаются на мониторах как DATA-центра 4, так и АРМ 5 для информирования их операторов.

На основе полученных количественных данных создаются аналитические карты зонирования территорий по степени рисков (аналитические карты зонирования рисков);

Прохождение данных, содержащих результаты измерений того или иного параметра по информационным каналам, показано на фиг. 18. Все связи между блоками (линии со стрелками), показанные на данной схеме являются информационными связями, они показывают прохождение информации по каналам. Направление стрелки показывает направление распространения информации.

Рассмотрим прохождение данных по информационным каналам (однонаправленные стрелки) от оборудования, содержащего МКОВМ 2 к DATA-центру 4. Входом конкретного канала является чувствительный элемент (первичный преобразователь) конкретного сейсмического датчика 37 виброметрической сенсорной сети 23 (ВМСС 23). Являющийся вибросигналом параметр P_s1, поступающий на вход канала, принадлежит множеству 19 механических колебаний (P_s1 ∈ 19) и представляет собой один из параметров вибрации: виброускорение или виброскорость в точке расположения сейсмического датчика 37. Причем датчик 37 может быть как аналоговым , так и цифровым. В первом случае датчик 37 преобразовывает поступающий на него механический параметр в электрической сигнал, поступающий на его выход. Во втором случае датчик 37 преобразовывает поступающий на него механический параметр в электрической сигнал, а затем с помощью встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразовывает его в цифровой код, поступающий на выход датчика 37. Причем датчик 37 может быть как как однокомпонентным (одноканальным), так и многокомпонентным, например трехкомпонентным (трехканальным). При этом вход каждого канала датчика 37 является входом отдельного информационного канала многоканальной телеизмерительной системы. Канал, по которому передается в DATA-центр 4 контролируемый параметр Ps1 показан на фиг. 18. С выхода датчика 37 контролируемый параметр P_s1 поступает на вход блока 22 сбора и передачи виброметрической информации (СПВИ 22). Если датчик 37 является аналоговым, то принятый блоком 22 СПВИ аналоговый электрический сигнал преобразовывается с помощью АЦП в цифровой код А(P_s1), соответствующий значению контролируемого параметра P_s1 в момент измерения. Если датчик 37 является цифровым, то принятый цифровой код А(P_s1), так же как и цифровой код, полученный из аналогового сигнала, упаковывается блоком 22 СПВИ в информационный пакет, который регистрируется, записывается в его внутренней памяти. Информационный пакет содержит кроме значения А(P_s1) код индекса канала, метку текущего времени и другую служебную информацию, необходимую для корректной работы оборудования передачи данных. При этом код индекса канала представляет собой закодированный адрес канала, по которому DATA-центр 4 определяет, какому каналу принадлежит принятое им значение А(P_s1) параметра. Метка текущего времени необходима для синхронизации всех принятых DATA-центром 4 каналов по времени. Текущее время поступает в блок 22 СПВИ от навигационной системы 9 GPS/ГЛОНАСС. Служебная информация в информационном пакете включает в себя длину пакета и другие данные, необходимые для защиты от ошибок при передаче информационного пакета. В информационный пакет упаковываются цифровые коды А, поступившие в текущий момент времени от всех датчиков 37 ВМСС 23, подключенной к блоку 22 СПВИ. Если соединение с DATA-центром 4 не было установлено ранее, оно устанавливается, и информационный пакет передается через сеть 7 Интернет в DATA-центр 4 с помощью выделенной линии 10, или с помощью радиоканала 11 и мобильной телефонной сети 8, в случае, если соединение по выделенной линии отсутствует, как это показано на фиг. 18 для канала, передающего параметр P_s1 ∈ 19. Затем, через время, равное шагу квантования АЦП Δt, например через 1.0 мс, описанный выше процесс повторяется. При шаге квантования АЦП Δt равном 1.0 мс, диапазон частот передаваемого в DATA-центр 4 по данному каналу вибросигнала сверху ограничен частотой f_в=250 Гц, что в большинстве случаев достаточно для осуществления полноценного виброметрического мониторинга.

Далее рассмотрим прохождение данных по информационным каналам от оборудования, содержащего МГИК 3 и находящегося на объекте мониторинга, который расположен в труднодоступном районе с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжения и связи. В этом случае, контролируемый на указанном объекте физический параметр, например P_k1, в частности, давление грунта, принадлежащий множеству физических параметров 42 (P_k1 ∈ 42), поступает на вход датчика 63, входящего в состав сенсорной сети 45, расположенной на указанном объекте мониторинга, и измеряется им (фиг. 18). Измерение физического параметра заключается в преобразовании упомянутого параметра первичным преобразователем датчика (на схеме не показан) в электрический сигнал с последующим преобразованием этого электрического сигнала в цифровой код с помощью встроенного в датчик аналого-цифрового преобразователя (на схеме не показан). Далее полученное таким образом цифровое значение А(P_k1) параметра P_k1 поступает с выхода датчика 63 через измерительную линию 47 (однонаправленная связь, фиг. 18) сенсорной сети 45 в блок 44 сбора и передачи данных (БСПД), входящий в состав одной из измерительных секций (ИС) 43 второй подсистемы измерительного комплекса 41 (фиг. 8), расположенного на указанном объекте мониторинга. При этом БСПД 44 может быть многоканальным, если сенсорная сеть 45 содержит больше одного датчика 63, поэтому графическое блоки как измерительной линии 47, так и БСПД 44 показаны на фиг. 18 неограниченными слева и справа. В БСПД 44 значение А(P_k1) параметра P_k1 в цифровом виде упаковывается в информационный пакет, содержащий кроме значения А(P_k1) индекс канала, метку текущего времени и другую служебную информацию, необходимую для корректной работы оборудования передачи данных. При этом индекс канала представляет собой закодированный адрес канала, по которому DATA-центр 4 определяет, какому каналу принадлежит принятое им значение А(P_k1) параметра. Метка текущего времени необходима для синхронизации всех каналов по времени в DATA-центре 4 и в АРМ 5. Текущее время поступает в БСПД 44 от навигационной системы 9 GPS/ГЛОНАСС. Служебная информация может включать в себя длину пакета и другие данные, необходимые для защиты от ошибок при передаче информационного пакета. Датчик 63 может включать в себя несколько первичных преобразователей. Например, датчик 63.7 может включать в себя до 20 первичных преобразователей. Такой датчик за одно измерение выдает в измерительную линию 47 до 20 цифровых значений, которые в БСПД 44 упаковываются в описанный выше один информационный пакет.

Полученный таким образом информационный пакет БСПД 44 передает по радиоканалу 16 в ретранслятор 6.

Далее возможны различные пути передачи в зависимости от мест расположения измерительных секций 43 второй подсистемы:

Пример 1. Если объект мониторинга расположен в труднодоступном районе, а расположенные на нем различные измерительные секции 43 второй подсистемы расположены в отдаленных и труднодоступных местах и разнесены по территории на большие расстояния, а покрытие сотовой связью в этих местах отсутствует, то в качестве БСПД 44 в таких измерительных секциях 43 второй подсистемы используется БСПД 44_Б. В этом случае радиоканал 16, работает по беспроводному протоколу LoRaWAN, что позволяет обеспечить дальность приема/передачи в несколько километров. При этом в ретрансляторе 6 информационный пакет принимается постоянно включенной базовой станцией 6.1 (фиг. 15). Питание указанной базовой станцией 6.1 осуществляется от инжектора 6.2, к силовому входу которого подключена сеть 15 переменного тока, от которой производится питание инжектора 6.2 и базовой станции 6.1. Причем между станцией 6.1 и DATA-центром 4 установлена постоянная готовность к соединению через сеть 7 Интернет. Когда информационный пакет, содержащий измеренное значение А(P_k1) контролируемого параметра принят базовой станцией 6.1, указанное соединение активируется, и пакет передается в DATA-центр 4. Физически это происходит следующим путем: информационный пакет через подключенный к порту базовой станции 6.1 инжектор 6.2 и далее через его вход-выход поступает через выделенную линию 10 в сеть 7 Интернет и затем в DATA-центр 4.

Пример 2. Если объект мониторинга расположен в труднодоступном районе, а расположенные на нем измерительные секции 43 второй подсистемы находятся в местах отсутствия покрытия сотовой связью на отдаленных от населенных пунктов участках, но территориально расположены/сосредоточенны на одном участке, вблизи друг друга, то в качестве БСПД 44 в таких измерительных секциях 43 второй подсистемы используется БСПД 44_Г (фиг. 12). Электропитание блоков, входящих в состав БСПД 44_Г, производится от подключенной к нему шины 50 питания. Так, через второй соединитель 56.2 электропитание поступает на измерительную линию 47 и далее на датчики 63, входящие в состав сенсорной сети 45, а через первый соединитель 56.1 электропитание поступает на модуль 57 синхронизации и на преобразователь интерфейса 61. Кроме того, электропитание с шины 50 питания поступает через объединитель 62 на приемопередатчик 59. При этом цифровое значение А(P_k1) параметра P_k1 поступает с выхода датчика 63 через измерительную линию 47 сенсорной сети 45, второй соединитель 56.2, первый соединитель 56.1 на первый вход/выход двунаправленного преобразователя 61 интерфейса. В этом случае весь такт передачи от датчика 8 до входа/выхода преобразователя 61 интерфейса физически представляет собой последовательный интерфейс, например CAN 2.0 (http://can.marathon.ru/system/files/upload/can2spec.pdf. Опубликовано 10.08.2014). Т.к. интерфейс, с которым работает приемопередатчик 59, выполнен по стандарту Ethernet, то для работы с ним применен двунаправленный преобразователь 61 интерфейса, второй вход/выход которого представляет собой порт Ethernet и подключен через объединитель 62, объединяющий информационные линии физического интерфейса Ethernet с линиями питания, к порту Ethernet приемопередатчика 59.

В приемопередатчике 59 поступившее значение А(P_k1) параметра P_k1 в цифровом виде упаковывается в информационный пакет, как указано выше, содержащий кроме значения А(P_k1) индекс канала, метку текущего времени и другую служебную информацию, необходимую для корректной работы оборудования передачи данных. При этом метка текущего времени в приемопередатчик 59 поступает из подключенного к первому соединителю 56.1 модуля 57 синхронизации. Далее сформированный информационный пакет поступает через антенну 60 приемопередатчика 59 в радиоканал 16. В этом случае радиоканал 16 работает по одному из стандартов беспроводного протокола Wi-Fi, что позволяет обеспечить дальность приема/передачи в несколько сот метров. При этом в ретрансляторе 6 информационный пакет принимается постоянно включенной точкой доступа 6.3 с помощью антенны 6.4 ретранслятора (фиг. 15). Питание указанной точки доступа 6.3 осуществляется от маршрутизатора 6.5, к силовому входу которого подключена сеть 15 переменного тока, от которой производится питание как маршрутизатора 6.5, так и точки доступа 6.3. Причем между точкой доступа 6.3 и DATA-центром 4 установлена постоянная готовность к соединению через маршрутизатор 6.5 и сеть 7 Интернет. Когда информационный пакет, содержащий измеренное значение А(P_k1) контролируемого параметра принят точкой доступа 6.3, указанное соединение активируется, и пакет передается в DATA-центр 4. Физически это происходит следующим путем: информационный пакет через подключенный к порту точки доступа 6.3 и маршрутизатор 6.5 и далее через его вход-выход поступает через выделенную линию 10 в сеть 7 Интернет и затем в DATA-центр 4.

Если же измерительная секция 43 второй подсистемы установленная, например, на объекте мониторинга, расположенном вблизи населенных пунктов или в местах наличия покрытия операторов сотовой связи, то в этом случае контролируемый на этом объекте физический параметр, например, P_k2 , в частности, давление подпочвенных вод, принадлежащий множеству физических параметров 42 (P_k2 ∈ 42), где k1 ≠ k2, поступает на вход датчика 63, входящего в состав сенсорной сети 45, расположенной на этом объекте мониторинга, и измеряется им. Далее цифровое значение А(P_k1) контролируемого параметра P_k2 поступает с выхода датчика 63 через измерительную линию 47 сенсорной сети 45 в БСПД 44, входящий в состав указанной ИС 43 второй подсистемы. В этом случае в качестве БСПД 44 может быть применен БСПД_А (фиг. 9) или БСПД_В (фиг. 11). При использовании БСПД_А после поступления цифрового значения А(P_k1) контролируемого параметра P_k2, если ранее не было установлено соединение с DATA-центром 4, устанавливается такое соединение через мобильную телефонную сеть 8 и формируется описанный выше информационный пакет, содержащий измеренное значение А(P_k2) контролируемого параметра P_k2. После установки указанного соединения БСПД 44 передает информационный пакет по радиоканалу 11, мобильную телефонную сеть 8 и сеть 7 Интернет в DATA-центр 4. При этом электропитание датчиков 63, подключенных к сенсорной сети 45 осуществляется от шины 50 питания по дополнительным физическим линям интерфейса измерительной линии 47 (на схеме не показано), а в качестве физического интерфейса передачи данных в измерительной линии 47 может быть использован последовательный интерфейс, например RS-485 (фиг. 9).

При использовании в качестве БСПД 44 БСПД_В (фиг. 11) в измерительной линии 47 может быть использован последовательный интерфейс, например CAN 2.0 с дополнительными физическими линиями (на схеме не показано) для электропитания датчиков 63 и блоков, из которых состоит БСПД_В. При этом информационный пакет, содержащий измеренное значение А(P_k2) контролируемого параметра P_k2 поступает через первый соединитель 56.1 и второй соединитель 56.2 в блок 54 связи. Если при этом ранее не было установлено соединение блока 54 связи с DATA-центром 4, устанавливается такое соединение через мобильную телефонную сеть 8 (радиоканал 11) и формируется описанный выше информационный пакет, содержащий измеренное значение А(P_k2) контролируемого параметра P_k2. После установки указанного соединения БСПД 44 передает информационный пакет по радиоканалу 11, мобильную телефонную сеть 8 и сеть 7 Интернет в DATA-центр 4.

Информационные пакеты, поступающие в DATA-центр 4 по информационным каналам, как содержащие значения параметров P_k, поступающие от датчиков 37, так и значения параметров P_s, поступающие от датчиков 63, распаковываются и проверяются на наличие ошибок прикладным программным обеспечением 4.8 (ППО 4.8) DATA-центра 4. Далее полученные измеренные значения А(P_k) контролируемых параметров P_k и значения А(P_s) контролируемых параметров P_s регистрируются в базе 17 данных (БД 17), расположенной в сервере 4.1. В БД 17 каждому контролируемому параметру выделено поле памяти, организованное в виде кольцевого буфера 17_k или 17_s. Длина такого кольцевого буфера выбирается такой, чтобы данные в нем хранились заданное для данного параметра время, например 1 месяц. Такое время для каждого параметра и для каждого объекта мониторинга задается в техническом проекте на разработку Системы 1. Зарегистрированные в БД 17 значения параметров P_k, и P_s, с выходов кольцевых буферов 17_k и 17_s, по запросу могут поступать в АРМ 5 для отображения их на экранах блока 5.2 мониторов, анализа и, при необходимости, дальнейшей обработки. Оператор АРМ на основании принятой информации имеет возможность своевременно информировать с помощью мобильного телефона 5.9 или с помощью IP-телефона 5.8, работающего через глобальную сеть 7 Интернет с облачным сервисом 14 для IP телефонии (фиг. 1), дежурные диспетчерские службы органов МЧС 12 (фиг. 1, фиг. 17) либо единой службы 13 оперативно-диспетчерского управления (ЕСОДУ) о выявленных при этом потенциально опасных состояниях и выявленных или прогнозируемых опасных природных процессах и явлениях.

Для управления оборудованием МКОВМ 2 и МГИК 3 в процессе работы Системы 1 она снабжена служебными каналами. Они показаны на блок-схеме фиг. 18 двунаправленными связями в нижней части блок-схемы (ниже блока « сеть 7 Интернет»). По этим каналам передается управляющая информация и информация о состоянии устройств. Управляющая информация передается от ППО 4.8 DATA-центра 4 к устройствам в МКОВМ 2 и в МГИК 3, выполненным с возможностью внешнего управления.

Информация о состоянии устройств - служебная информация, передается от устройств, расположенных в МКОВМ 2 и в МГИК 3 в DATA-центр 4. Управляющая информация выдается ППО 4.8 DATA-центра 4 в тот или иной функциональный узел МКОВМ 2 или МГИК 3 для его дистанционной перенастройки, для тестирования, для калибровки, для смены режима его работы и т.д (фиг.18).

Пример. Имеется возможность подать тестовый сигнал на конкретный сейсмический датчик 37 и отследить его реакцию на указанный тестовый сигнал по данным, поступающим в DATA-центр 4 по информационному каналу, к которому подключен упомянутый датчик. Такая возможность позволяет ППО 4.8 оценивать работу как таких датчиков, так и всего оборудования, через которое проходит информация данного информационного канала, что позволяет техническому персоналу оперативно предпринимать меры по устранению некорректной работы этого оборудования. Служебная информация - информация о состоянии функциональных узлов МКОВМ 2 или МГИК 3 передается по служебным каналам. Такой информацией может быть, например, температура функционального узла, значение напряжения питания, уровень заряда аккумуляторной батареи, установленной в источник бесперебойного питания, содержимое регистра состояния и регистра управления функционального узла и т.д.

Примеры служебной информации:

- об уровне разряда аккумуляторных батарей блоков бесперебойного и резервного питания. Цель передачи указанной служебной информации - своевременное реагирование технического персонала, обслуживающего Систему 1, на опасные состояния резервных источников питания;

- об аварии электропитания. Цель передачи указанной служебной информации - своевременное реагирование технического персонала, обслуживающего Систему 1, на неисправности источников питания и о переключении питания оборудования на питание от резервных источников;

- GPS-сигнал о геолокации оборудования. Цель передачи указанной служебной информации - привязка месторасположения комплектов оборудования к карте мониторинга для формирования точных сведений и анализа о характере сейсмической активности в регионе. Реагированием является непрерывный мониторинг, построение карт сейсмоактивности, аналитика;

- состояние реле 35 сигнализации. Цель передачи указанной служебной информации - фиксация момента срабатывания сигнализации на объекте мониторинга и времени начала эвакуации людей.

Это позволяет оперативно обнаруживать опасные ситуации, например в обеспечении электропитанием функциональных узлов. Все данные о состоянии выводятся на один из мониторов DATA-центра 4 и АРМ 5. Так, если у одной из секций 48.1 электропитания отключена внешняя сеть 15 переменного тока, то на мониторе отображается указанная ситуация, кроме того, там же отображается состояние аккумуляторной батареи 48.4, обеспечивающей эту секцию электроэнергией. Такое информирование обеспечит реагирование в нужный момент технического персонала, благодаря чему будет обеспечена устойчивая работа Системы 1 на данном объекте мониторинга. Для отображения информации о состоянии оборудования Системы 1, поступающей по служебным каналам, выделен один или несколько мониторов DATA-центра 4 и АРМ 5, что позволяет техническому персоналу оперативно реагировать на нештатные ситуации в оборудовании МКОВМ 2 или МГИК 3. Текущие значения параметров состояния отслеживаются ППО АРМ 5, и при достижении этими параметрами критических значений, кроме сообщения на экране монитора 5.2, на акустическую систему 5.10 АРМ 5 выдается соответствующий сигнал.

Регистратор 30 в блоке СПВИ 22 МКОВМ 2 (фиг.4) выполнен с возможностью анализа параметров сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, измеряемых подключенными к нему сейсмическими датчиками 37, являющимися входами информационных каналов МКОВМ 2 Системы 1.

Параметры для такого анализа для конкретного информационного канала задаются ППО 4.8 DATA-центра 4 посредством передачи этих параметров из DATA-центра 4 по служебным каналам Системы 1 в управляющие регистры регистратора 30. Кроме указанных параметров в управляющие регистры из DATA-центра 4 по служебным каналам записывается служебная информация, управляющая работой функциональных узлов блока СПВИ 22. Например, такие параметры работы блока СПВИ 22, как: критические значения вибрации (Ак), шаг квантования АЦП сейсмических датчиков, если они цифровые 37, если они аналоговые, то шаг квантования АЦП регистратора 30 и другие необходимые параметры.

Указанные АЦП обеспечивают преобразование аналогового сигнала в цифровой 24-х битный двоичный код, что позволяет работать с сейсмическим сигналами, имеющими динамический диапазон до 120 дБ и частотный диапазон до 1 кГц, т.е. с сигналами от естественных шумов до шумов максимально возможной интенсивности.

Анализ поступающих от датчиков 37 сигналов заключается в сравнении их значений с заданными критическими значениями вибрации А_к, хранимыми в управляющих регистрах регистратора 30. При этом, если амплитуды поступающих от сейсмических датчиков 37 сигналов превышают А_к, регистратор 30 вырабатывает на своем втором входе/выходе сигнал, поступающий на управляющий вход реле 35 сигнализации (фиг. 4). При этом реле 35 сигнализации включается, и поступающее на его силовой вход напряжение питания с линии 29 питания поступает на его силовой выход и далее на вход группы 25 блоков сигнализации, и каждый блок 36 сигнализации, входящий в группу 25, начинает генерировать звуковые сигналы 26 тревоги.

Таким образом осуществляется оповещение об опасном состоянии объекта находящимся там людям. Одновременно регистратор 30 передает в DATA-центр 4 с очередным информационным пакетом информацию о включении реле сигнализации, что инициирует службу к соответствующим действиям, например к информированию МЧС 12 и авариных служб 13 (фиг. 1). После выполнения всех необходимых процедур сигнал тревоги выключается по команде с DATA-центра 4, передаваемой по служебным каналам.

Промышленная применимость

Заявляемая автоматизированная система непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторингаи способ непрерывного, энергонезависимого, комплексного мониторинга найдут применение для контроля за состоянием удаленных объектов преимущественно на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и с неустойчивой или отсутствующей электрической/ электронной связью.

Интеграция разнородных объектов мониторинга в одну Систему, обеспечивает комплексность, что позволяет охватить мониторингом группы разнородных объектов, консолидировать вычислительные ресурсы и средства хранения данных, что в свою очередь, позволяет более эффективно использовать технические средства.

Кроме того, непрерывный, энергонезависимый мониторинг позволяет оперативно выявлять случаи опасных состояний объектов, находящихся на удаленных и труднодоступных территориях, и своевременно принимать меры по предотвращению аварийных ситуаций, оповещая дежурные диспетчерские службы органов МЧС либо единой службы оперативно-диспетчерского управления (ЕСОДУ) о выявленных потенциально опасных природных процессах и явлениях.

Источники информации.

1. Патент РФ №2327105 Способ контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения и устройство для его осуществления (Заявка: 2006117589; МПК G01B 7/16; G01M 7/00.Опубликовано: 20.06.2008).

2. Патент РФ№ 2365895 Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и оснований преимущественно инженерных сооружений (Заявка: 2008108720; МПК G01M 19/00. Опубликовано: 27.08.2009).

3. Патент РФ 2472129 Система мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений(Заявка: 2011128276; МПКG01M 7/00. Опубликовано: 10.01.2013).

4. Патент РФ №2496124 Система высокоточного мониторинга смещений инженерных сооружений (Заявка: 2012135030; МПК G01S 19/42; G01S 5/14. Опубликовано: 20.10.2013).

5. Патент РФ №2546056 Способ организации непрерывного сейсмометрического мониторинга инженерных сооружений и устройство для его осуществления (Заявка: 2013127923; МПКG01M 7/00. Опубликовано: 10.04.2015).

6. Патент РФ №2576548 Способ контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения и устройство для его осуществления (Заявка: 2014131881; МПКG01B 7/16; G01M 7/00. Опубликовано: 10.03.2016).

7. Патент РФ №2654830 Цифровая инженерно-сейсмометрическая станция с системой мониторинга технического состояния зданий или сооружений (Заявка: 2017122139; МПК G01V 1/24.Опубликовано: 22.05.2018).

8. Патент РФ №2655462 Сейсмический прибор для измерения динамических воздействий при мониторинге технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений (Заявка: 2017122141; МПК G01V 1/16, G01V 1/18, G01V 1/24, G01M 7/00. Опубликовано: 28.05.2018 ).

9. Патент РФ №2296421Система автоматизированного контроля состояния потенциально опасных объектов Российской Федерации в интересах обеспечения защиты от техногенных, природных и террористических угроз(Заявка: 2005119338; МПК H04B 7/185. Опубликовано: 27.03.2007).

10. Патент РФ № 2761052 Способ сейсмического мониторинга процесса освоения нефтегазоконденсатных месторождений Севера РФ (заявка 2021108626 ; МПК G01V 1/00, G01V 1/38, G01V 1/22. Опубликовано 02.12.2021).

11. Патент РФ № 2680652 Система комплексного мониторинга природной среды(заявка №2017116218, МПК G09B 29/00. Опубликовано 25.02.2019).

12. Система мониторинга инженерных конструкций (СМИК) (Разработчик ООО «Электронные технологии и метрологические системы» (компания ZETLAB), Москва, г. Зеленоград. Источник https://zetlab.com/produkciya/sistemy-pod-kluch/sistema-monitoringa-inzhenernyih-konstruktsiy-smik/. Опубликовано 27.08.2016.

13. Система мониторинга инженерных конструкций (СМИК) (разработчик АО «НИИ «ЭЛПА» г. Зеленоград. Источник https://www.elpapiezo.ru/SmartCity/Presentation(CMIK)_Elpa.pdf. Опубликовано 2017 г.).

14. Патент РФ №2672532 Способ мониторинга технического состояния строительных объектов и система мониторинга технического состояния строительных объектов (з. №2016144216; МПК G01M 7/00. Опубликовано: 15.11.2018).

Группа изобретений относится к области автоматизированных систем и способов мониторинга удаленных объектов, преимущественно на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью. Автоматизированная многоканальная система непрерывного энергонезависимого комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов выполнена в виде объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков в едином центре сбора данных. Способ позволяет осуществлять непрерывный энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи. Система состоит из средств измерений, соединенных с помощью информационных и служебных каналов с единым центром сбора, регистрации и выдачи данных мониторинга, при этом система состоит из набора подсистем по соответствующим видам измерения, при этом единый центр сбора, регистрации и выдачи данных (DATA-центр) подключен к сети Интернет и содержит базу данных для хранения указанных данных. Технический результат - создание многоканальной автоматизированной системы и способа непрерывного энергонезависимого комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов, таких как конструкции зданий и сооружений территории, основания железных и автомобильных дорог, основания мостовых конструкций, инфраструктура инженерной защиты территории, а также оползневые, селевые участки и объекты с опасными природными процессами и явлениями, расположенные на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков всех входящих каналов в едином центре сбора данных, и своевременно информирующей дежурные диспетчерские службы органов МЧС либо единой службы оперативно-диспетчерского управления (ЕСОДУ) о выявленных потенциально опасных состояниях объектов и выявленных опасных природных процессах и явлениях. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Автоматизированная многоканальная система непрерывного энергонезависимого комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов, выполненная в виде объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков в едином центре сбора данных, и позволяющей осуществлять непрерывный энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи, состоит из средств измерений, соединенных с помощью информационных и служебных каналов с единым центром сбора, регистрации и выдачи данных мониторинга, при этом cистема состоит из набора подсистем по соответствующим видам измерения и включает в себя:

первую подсистему, а именно подсистему виброметрического мониторинга, состоящую из множества комплектов оборудования для измерения, регистрации, обработки и анализа сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, и передачи результатов измерений по информационным каналам в единый центр сбора данных;

вторую подсистему, а именно подсистему мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, опасными природными процессами и явлениями, состоящую из множества групп трех измерительных комплексов, располагаемых на объектах мониторинга и предназначенных для измерения, регистрации и обработки физических параметров текущего состояния объектов мониторинга, таких как инфраструктура инженерной защиты территории, оползневые и селевые участки, опасные природные процессы и явления, и передачи результатов измерений по информационным каналам в единый центр сбора данных;

при этом единый центр сбора, регистрации и выдачи данных (DATA-центр) подключен к сети Интернет и содержит базу данных для хранения указанных данных, причем DATA-центр расположен в населенном пункте, обеспеченном устойчивым электропитанием с помощью сети переменного тока и наличием выделенных линий сети Интернет;

автоматизированные рабочие места, подключенные к сети Интернет;

а также ретранслятор для обеспечения возможности двунаправленной трансляции потоков данных, включающих информационные и служебные каналы, между второй подсистемой и DATA-центром с помощью сети Интернет;

причем по информационным каналам осуществляется передача результатов измерений из первой подсистемы и из второй подсистемы в базу данных, а по служебным каналам осуществляется как передача управляющей информации от DATA-центра в первую подсистему и во вторую подсистему, так и передача в DATA-центр информации о состоянии оборудования первой подсистемы и оборудования второй подсистемы;

причем для возможности непрерывного функционирования информационных и служебных каналов первая подсистема мониторинга подключена к глобальной сети Интернет как с помощью выделенных линий (10), так и через мобильную телефонную сеть;

причем для возможности непрерывного энергонезависимого функционирования объектов второй подсистемы, расположенных в труднодоступных районах с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжения, их электропитание осуществляется от солнечных фотоэлектрических модулей, используемых совместно с аккумуляторными батареями;

причем для возможности непрерывного энергонезависимого функционирования информационных и служебных каналов в труднодоступных районах с неразвитыми структурами обеспечения энергоснабжения и связи вторая подсистема мониторинга подключена к DATA-центру как через мобильную телефонную сеть, так и через ретранслятор, подключенные в свою очередь к сети Интернет;

при этом автоматизированные рабочие места АРМ выполнены с возможностью непрерывного приема в режиме реального времени из базы данных DATA-центра через глобальную сеть Интернет результатов измерения, поступивших от оборудования первой и второй подсистем и хранящихся в базе данных DATA-центра, последующей автоматизированной обработки этих результатов, включающей определение состояний контролируемых параметров путем их сравнения с пороговыми значениями и определение состояний контролируемых объектов на основании выбора опасного состояния соответствующих контролируемых параметров, их визуализации, обнаружение критических значений контролируемого параметра этих объектов и оперативное доведение полученной информации до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи;

при этом автоматизированные рабочие места расположены в населенном пункте, обеспеченном устойчивым электропитанием с помощью сети переменного тока, устойчивой мобильной связью через мобильную телефонную сеть и наличием выделенных линий сети Интернет.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первая подсистема - подсистема сейсмического мониторинга, в качестве устройств для измерения виброметрических сигналов естественного и техногенного происхождения, располагаемых на объектах с массовым пребыванием людей, содержит датчики измерения вибраций объекта, и/или датчики измерения ускорений колебаний объекта, и/или датчики измерения скоростей колебаний объекта, и/или датчики измерения амплитуд колебаний объекта,

при этом все перечисленные выше датчики включены в комплекты оборудования виброметрического мониторинга в соответствии с функциональным назначением датчиков.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вторая подсистема - подсистема мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, опасными природными процессами и явлениями содержит датчики измерения наклонов, и/или датчики измерения прогибов, и/или датчики измерения напряжений, и/или датчики измерения нагрузок, и/или датчики измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или датчики контроля трещин, стыков и швов, и/или датчики давления, в том числе для контроля давления объекта на грунт и/или давления грунта на объект, и/или датчики измерения деформаций, и/или датчики измерения температуры, и/или датчики измерения влажности,

при этом все перечисленные выше датчики включены в группы измерительных комплексов в соответствии с функциональным назначением датчиков;

при этом вторая подсистема представляет собой множество из шести групп измерительных комплексов (ГИК), выполненных в виде наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов территории; при этом каждая группа измерительных комплексов предназначена для наблюдения за определенным типом объектов.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первая и вторая подсистемы мониторинга, DATA-центр и автоматизированные рабочие места имеют в своем составе источники бесперебойного питания, обеспечивающие непрерывную работу системы и ее энергонезависимость за счет входящих в состав указанных источников бесперебойного питания аккумуляторных батарей.

5. Способ автоматизированного непрерывного энергонезависимого комплексного мониторинга за состоянием удаленных объектов с помощью объединенной наблюдательной сети средств измерений, расположенных на множестве разнородных объектов, в том числе расположенных на удаленных и труднодоступных территориях с низкой энергообеспеченностью и/или с неустойчивой или отсутствующей электрической/электронной связью, посредством объединения информационных потоков в едином центре сбора данных, и позволяющих осуществлять непрерывный энергонезависимый мониторинг состояния всех объектов указанного множества, обнаруживать критические значения состояний этих объектов и оперативно доводить информацию об этом до соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи,

включающий в себя:

выбор объектов мониторинга с массовым пребыванием людей и

объектов мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, опасными природными процессами и явлениями;

размещение множества комплектов оборудования, включающих датчики, первой подсистемы мониторинга, а именно подсистемы виброметрического мониторинга, предназначенной для измерения, регистрации, обработки и анализа сейсмических сигналов естественного и техногенного происхождения, на выбранных объектах с массовым пребыванием людей;

размещение множества групп измерительных комплексов, включающих датчики, второй подсистемы мониторинга, предназначенной для мониторинга за состоянием инфраструктуры инженерной защиты территории, оползневыми и селевыми участками, дорогами и железными дорогами, сооружениями, опасными природными процессами и явлениями на выбранных объектах;

измерение значений входных сигналов датчиков, установленных на объектах мониторинга первой и второй подсистем;

передача результатов измерений по информационным каналам от первой и второй подсистем в единый центр сбора данных;

вычисление контролируемых параметров для каждого из контролируемых объектов, характеризующих состояние контролируемого объекта,

выявление контролируемых параметров с критическими значениями параметров состояний объектов;

отображение в наглядной форме мониторинговой информации и результатов оценки состояния каждого из контролируемых объектов;

создание аналитических карт зонирования рисков;

регистрация в базе данных DATA-центра полученной информации о состоянии объектов мониторинга, анализ поступающей информации о состоянии объектов мониторинга;

взаимодействие с аварийными и спасательными службами на основании указанного анализа и оповещение об опасном состоянии объекта.

6. Способ мониторинга по п. 5, отличающийся тем, что автоматизированные рабочие места принимают в режиме реального времени из базы данных DATA-центра через глобальную сеть Интернет результаты измерений, поступившие от оборудования первой и второй подсистем и хранящиеся в базе данных DATA-центра с последующей автоматизированной обработкой этих результатов, включающей определение состояний контролируемых параметров путем их сравнения с пороговыми значениями и определение состояний контролируемых   объектов   на основании выбора опасного состояния соответствующих контролируемых параметров, их визуализации, обнаружение  критических значений контролируемого параметра этих объектов и оперативное доведение полученной информации  до  соответствующих служб МЧС по проводным или беспроводным каналам связи.

7. Способ мониторинга по п. 5, отличающийся тем, что передача информации по информационным и служебным каналам происходит в режиме реального времени.

8. Способ мониторинга по п. 5, отличающийся тем, что непрерывную работу системы и ее энергонезависимость обеспечивают входящие в состав первой и второй подсистем мониторинга, DATA-центра и автоматизированных рабочих мест блоки бесперебойного питания, содержащие аккумуляторные батареи, причем значения степени разряда аккумуляторных батарей блоков бесперебойного питания, входящих в состав первой и второй подсистем мониторинга, передаются по служебным каналам в DATA-центр и в автоматизированные рабочие места, где указанные значения и значения степени разряда аккумуляторных батарей, входящих в состав DATA-центра и автоматизированных рабочих мест, анализируются для предотвращения их разряда до недопустимых значений.