Аппаратно-программный комплекс мониторинга безопасности и жизнедеятельности обучающихся в образовательном учреждении Российский патент 2025 года по МПК G07C1/00 

Изобретение относится к области систем мониторинга безопасности и жизнедеятельности и может быть использовано для создания комплексной системы безопасности в образовательных учреждениях.

В настоящее время практически в каждом образовательном учреждении существует своя замкнутая система контроля и учета посещаемости, включающая в себя систему видеонаблюдения в сопровождении частной службы охраны. Данные меры направлены на защиту учреждения и обучающихся от любых внешних воздействий. Однако подобные системы чаще всего направлены не на контроль состояния жизнедеятельности обучающихся, а на строгий учет посещаемости (по времени), местонахождение обучающихся во время учебных занятий вне аудитории, оповещение ответственного лица в случае возникновения нештатной ситуации, самовольный выход обучающегося за пределы учреждения без ведома ответственного лица. Подобные случаи могут привести к любым нежелательным последствиям для обучающегося и для педагога, несущего юридическую ответственность за каждого обучающегося.

Существует большое количество аппаратно-программных комплексов (АПК), которые позволяют осуществлять мониторинг и обеспечение безопасности студентов. Однако вопрос создания АПК для мониторинга посещаемости обучающихся еще остается открытым.

Известна система и метод мониторинга и обеспечения безопасности студентов. К достоинствам системы относятся: мониторинг в реальном времени с использованием мобильных устройств, обеспечивая безопасность студентов путем предотвращения удаления студентов от мест, ожидаемого их нахождения; отправка оповещений при возникновения каких-либо угроз, что позволяет быстрее реагировать на нештатные ситуации; возможность выявлять нерегулярные паттерны поведения на основе анализа данных и на их основе осуществлять раннее прогнозирование вероятности совершения правонарушений (US 11463841, МПК H04W 4/029, H04W 4/021, H04W 4/023, H04W 4/024, H04W 4/12, H04W 4/90, опубл. 04.10.2022).

К недостаткам относятся: проблемы с конфиденциальностью из-за постоянного мониторинга, зависимость системы от наличия мобильного устройства, высокие затраты на внедрение технологии в учебные учреждения, включая программное обеспечение, устройства и их последующее обслуживание.

Из уровня техники также известна система раннего оповещения для выявления и оказания помощи студентам, проактивно выявляющая потребности студентов, включая безопасность и психологическую поддержку. Она позволяет преподавателям, сотрудникам, а также родителям и сверстникам информировать учебное заведение о состоянии отдельно взятого студента. Система использует программные интерфейсы для сбора информации от преподавателей и других заинтересованных лиц, обеспечивая своевременное вмешательство. Целью системы является создание сети поддержки для каждого студента с оценкой и решением их проблем специалистами. К достоинствам системы можно отнести проактивный подход в решении проблем студентов, легкую масштабируемость в рамках образовательных учреждений, подробную систему рекомендаций для направления к конкретному специалисту, отслеживание прогресса и, как следствие, улучшение показателей состояния студентов за счет своевременной помощи. (US 8666299, МПК G09B 7/00, опубл. 04.03.2014).

К недостаткам относятся: фокусировка в большей степени на решении психологических и социальных проблем, что требует интеграции с другими системами для контроля физической безопасности; необходимость в обучении персонала и студентов для эффективного использования системы.

Наиболее близким аналогом является интеллектуальная система контроля и управления доступом. Внутри охраняемого помещения установлен видеомонитор с кнопкой управления доступом, подключенной к микроконтроллеру, связанному с телефоном внутренней связи и дисплеем. При входе в помещение установлен блок вызова с видеокамерой наблюдения, блок подсветки, блок управления доступом, выполненным с возможностью отпирания входной двери, индикатором, динамиком и микрофоном. Имеется дуплексный канал связи, через который видеокамера наблюдения подключена к микроконтроллеру, микроконтроллер – к блоку управления доступом и индикатору, микрофон – к телефону внутренней связи, а телефон, в свою очередь, – к динамику. В видеомонитор введены последовательно соединенные блок видеопамяти, связанный с микроконтроллером, видеодигитайзер, блок анализа изображений, подключенный к выходу микроконтроллера, и решающий блок, подключенный ко входу микроконтроллера. В блок вызова введены датчик присутствия, выполненный с возможностью обнаружения присутствия человека вблизи двери и формирования управляющего сигнала, и буквенно-цифровая клавиатура, выход которой через дуплексный канал связи подключен к микроконтроллеру. Последний через дуплексный канал связи соединен с датчиком присутствия, выход которого подключен ко входам блока подсветки и видеокамеры наблюдения. К достоинствам системы можно отнести: обеспечение контроля доступа в охраняемые помещения, используя видеонаблюдение, звуковую и визуальную сигнализацию, что позволяет точно идентифицировать лиц, находящихся в помещениях; наличие двусторонней связи через микрофон и динамик, что позволяет операторам или ответственным лицам взаимодействовать с посетителями, находящимися вне охраняемых помещений (RU 2251155, МПК G08 13/00, H04M 11/02, опубл. 27.04.2005).

К недостаткам относятся: использование проводных соединений между блоками, ограничивающих скорость передачи данных и способных создавать заторы в процессе работы; высокая зависимость от проводных соединений и отдельных компонентов, что может привести к снижению надежности системы в случае повреждения проводов или оборудования. Также стоит учитывать, что система, в первую очередь, ориентирована на контроль доступа в охраняемые помещения и не учитывает мониторинг жизнедеятельности обучающихся в образовательных учреждениях, с возможностью обмена данными проводным способом с помощью разъема связи и питания и устройства с операционной системой и беспроводным способом между устройством с операционной системой и облачным сервером, а также между облачным сервером и устройством регистрации.

Технический результат заключается в повышении эффективности мониторинга безопасности и жизнедеятельности обучающихся за счет обеспечения скорости и удобства процесса регистрации. Технический результат достигается за счет наличия у изобретения модуля считывания карт по протоколу Near Field Communication (NFC).

Сущность изобретения заключается в том, что АПК мониторинга безопасности и жизнедеятельности состоит из устройства с операционной системой, облачного сервера и устройства регистрации, которые соединены между собой, при этом устройство регистрации включает в себя разъем связи и питания, модуль считывания регистрационных карт, тумблер питания, модуль заряда и защиты аккумулятора, аккумулятор, модуль часов реального времени, микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi, первый преобразователь напряжения, второй преобразователь напряжения, индикатор графический и индикатор звуковой, при чем микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi выходом подключен ко входу разъема связи и питания, а на вход получает данные с выхода разъема связи и питания, модуль считывания данных с регистрационных карт своим выходом подключен ко входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi, модуль часов реального времени своим выходом подключен ко входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi, один выход микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi подключен ко входу индикатора графического, а другой выход подключен к входу индикатора звукового, выход разъема связи и питания подключен к входу модуля заряда и защиты аккумулятора, выход модуля заряда и защиты аккумулятора подключен к входу аккумулятора, а выход аккумулятора подключен ко входу модуля заряда и защиты аккумулятора, выход модуля заряда и защиты аккумулятора подключен ко входу тумблера питания, выход тумблера питания подключен ко входу первого преобразователя напряжения, выходы первого преобразователя напряжения подключены ко входам модуля часов реального времени, индикатору графическому, индикатору звуковому, микроконтроллеру с поддержкой Wi-Fi и второму преобразователю напряжения, выход второго преобразователя напряжения подключен ко входу модуля считывания регистрационных карт, с возможностью обмена данными как проводным способом с помощью разъема связи и питания и устройства с операционной системой, так и беспроводным способом между устройством с операционной системой и облачным сервером, а также между облачным сервером и устройством регистрации.

На чертеже изображена общая блок-схема АПК мониторинга безопасности и жизнедеятельности.

АПК мониторинга безопасности и жизнедеятельности (фиг. 1) состоит из устройства с операционной системой 1, облачного сервера 2 и устройства регистрации 3, которые соединены между собой, при этом устройство регистрации 3 включает в себя разъем связи и питания 4, модуль считывания регистрационных карт 5, тумблер питания 6, модуль заряда и защиты аккумулятора 7, аккумулятор 8, модуль часов реального времени 9, микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi 10, первый преобразователь напряжения 11, второй преобразователь напряжения 12, индикатор графический 13 и индикатор звуковой 14.

Части АПК взаимодействуют между собой следующим образом.

Микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi 10 выходом подключен ко входу разъема связи и питания 4, а на вход получает данные с выхода разъема связи и питания 4. Модуль считывания данных с регистрационных карт 5 своим выходом подключается ко входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi 10. Модуль часов реального времени 9 своим выходом подключается ко входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi 10. Один выход микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi 10 подключен ко входу индикатора графического 13, а другой выход подключен к входу индикатора звукового 14. Выход разъема связи и питания 4 подключен к входу модуля заряда и защиты аккумулятора 7. Выход модуля заряда и защиты аккумулятора 7 подключен к входу аккумулятора 8, а выход аккумулятора 8 подключен ко входу модуля заряда и защиты аккумулятора 7. Выход модуля заряда и защиты аккумулятора 7 подключен ко входу тумблера питания 6. Выход тумблера питания 6 подключен ко входу первого преобразователя напряжения 11. Выходы первого преобразователя напряжения 11 подключены ко входам модуля часов реального времени 9, индикатору графическому 13, индикатору звуковому 14, микроконтроллеру с поддержкой Wi-Fi 10 и второму преобразователю напряжения 12. Выход второго преобразователя напряжения 12 подключен ко входу модуля считывания регистрационных карт 5.

АПК мониторинга безопасности и жизнедеятельности работает следующим образом.

Устройство с операционной системой 1 начинает свою работу в случае проводного подключения к устройству с операционной системой 1 и/или после перевода тумблера питания 6 в активное положение, а также при подключении устройства с операционной системой 3 к сети Wi-Fi, облачного сервера 2 и устройства регистрации, которые соединены между собой. Устройство регистрации 3 фиксирует карту через модуль считывания регистрационных карт 5, затем данные о карте поступают в микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi 10 и, одновременно с данными с модуля часов реального времени 9, поступают на облачный сервер 2. После обработки полученных данных облачный сервер 2 отправляет ответ на устройство регистрации 3, в микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi 10. О результате считывания данных с карты сообщают индикатор графический 13 и/или индикатор звуковой 14. Аккумулятор 8 с подключенным к нему модулем заряда и защиты аккумулятора 7, а также тумблером питания 6 необходимы для обеспечения автономного питания устройства регистрации 3. Преобразователи напряжения 11 и 12 формируют уровни напряжения, необходимые для питания составных частей устройства регистрации 3. Индикатор графический 13 и индикатор звуковой 14 предназначены для формирования визуального представления о состоянии устройства регистрации 3 и о процессах, для которых создан настоящий АПК. Модуль часов реального времени 9 предназначен для формирования даты и времени полученных данных с модуля считывания регистрационных карт 5 и последующей отправки данных на облачный сервер 2 для синхронизации во времени. Микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi 10 предназначен для управления устройством регистрации 3, получения данных с модуля считывания регистрационных карт 5 и модуля часов реального времени 9, получения и отправки данных на облачный сервер 2, отправки данных на индикатор графический 13 и индикатор звуковой 14.

Обмен данными происходит между устройством с операционной системой 1 и устройством регистрации 3 через разъем связи и питания 4 может осуществляться как проводным, так и беспроводным способами. Проводной способ осуществляется с помощью разъема связи и питания 4 и устройства с операционной системой 1. Обмен данными между устройством с операционной системой 1 и облачным сервером 2, а также между облачным сервером 2 и устройством регистрации 3 происходит беспроводным способом.

Применение модуля считывания регистрационных карт 5 играет ключевую роль в реализации задач регистрации посещаемости и контроля доступа. Данный модуль отвечает за считывание данных с регистрационных карт обучающихся, каждая из которых имеет уникальный идентификатор. Это позволяет точно и быстро идентифицировать каждого пользователя устройства.

Регистрация данных занимает лишь доли секунды, что исключает задержки и позволяет автоматизировать процесс учета. Благодаря бесконтактному принципу работы карты не требуют физического соединения с устройством, что повышает удобство и снижает вероятность износа оборудования. Уникальность идентификаторов карт исключает возможность ошибок или дублирования данных, обеспечивая надежность системы. Кроме того, использование NFC в комбинации с меткой времени позволяет вести детализированный учет перемещений обучающихся по территории образовательного учреждения.

По сравнению с известными решениями заявленное изобретение позволяет повысить эффективность мониторинга безопасности и жизнедеятельности обучающихся за счет обеспечения скорости и удобства процесса регистрации, достигаемого благодаря наличию модулю считывания карт по протоколу NFC.

Изобретение относится к области систем мониторинга безопасности и жизнедеятельности и может быть использовано для создания комплексной системы безопасности в образовательных учреждениях. Аппаратно-программный комплекс мониторинга безопасности и жизнедеятельности состоит из устройства с операционной системой, облачного сервера и устройства регистрации, которые соединены между собой, при этом устройство регистрации включает в себя разъем связи и питания, модуль считывания регистрационных карт, тумблер питания, модуль заряда и защиты аккумулятора, аккумулятор, модуль часов реального времени, микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi, первый преобразователь напряжения, второй преобразователь напряжения, индикатор графический и индикатор звуковой, причем микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi выходом подключен к входу разъема связи и питания, а на вход получает данные с выхода разъема связи и питания, модуль считывания данных с регистрационных карт своим выходом подключен к входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi, модуль часов реального времени своим выходом подключен к входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi, один выход микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi подключен к входу индикатора графического, а другой выход подключен к входу индикатора звукового, выход разъема связи и питания подключен к входу модуля заряда и защиты аккумулятора, выход модуля заряда и защиты аккумулятора подключен к входу аккумулятора, а выход аккумулятора подключен к входу модуля заряда и защиты аккумулятора, выход модуля заряда и защиты аккумулятора подключен к входу тумблера питания, выход тумблера питания подключен к входу первого преобразователя напряжения, выходы первого преобразователя напряжения подключены к входам модуля часов реального времени, индикатору графическому, индикатору звуковому, микроконтроллеру с поддержкой Wi-Fi и второму преобразователю напряжения, выход второго преобразователя напряжения подключен к входу модуля считывания регистрационных карт, с возможностью обмена данными как проводным способом с помощью разъема связи и питания и устройства с операционной системой, так и беспроводным способом между устройством с операционной системой и облачным сервером, а также между облачным сервером и устройством регистрации. По сравнению с известными решениями заявленное изобретение позволяет повысить эффективность мониторинга безопасности и жизнедеятельности обучающихся за счет обеспечения скорости и удобства процесса регистрации, достигаемого благодаря наличию модуля считывания карт по протоколу NFC. 1 ил.

Аппаратно-программный комплекс мониторинга безопасности и жизнедеятельности, состоящий из устройства с операционной системой, облачного сервера и устройства регистрации, которые соединены между собой, при этом устройство регистрации включает в себя разъем связи и питания, модуль считывания регистрационных карт, тумблер питания, модуль заряда и защиты аккумулятора, аккумулятор, модуль часов реального времени, микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi, первый преобразователь напряжения, второй преобразователь напряжения, индикатор графический и индикатор звуковой, причем микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi выходом подключен к входу разъема связи и питания, а на вход получает данные с выхода разъема связи и питания, модуль считывания данных с регистрационных карт своим выходом подключен к входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi, модуль часов реального времени своим выходом подключен к входу микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi, один выход микроконтроллера с поддержкой Wi-Fi подключен к входу индикатора графического, а другой выход подключен к выходу индикатора звукового, выход разъема связи и питания подключен к входу модуля заряда и защиты аккумулятора, выход модуля заряда и защиты аккумулятора подключен к входу аккумулятора, а выход аккумулятора подключен к входу модуля заряда и защиты аккумулятора, выход модуля заряда и защиты аккумулятора подключен к входу тумблера питания, выход тумблера питания подключен к входу первого преобразователя напряжения, выходы первого преобразователя напряжения подключены к входам модуля часов реального времени, индикатору графическому, индикатору звуковому, микроконтроллеру с поддержкой Wi-Fi и второму преобразователю напряжения, выход второго преобразователя напряжения подключен к входу модуля считывания регистрационных карт, с возможностью обмена данными как проводным способом с помощью разъема связи и питания и устройства с операционной системой, так и беспроводным способом между устройством с операционной системой и облачным сервером, а также между облачным сервером и устройством регистрации.