CC BY
4УДК 654.1 DOI 10.25257/FE.2018.4.43-47
ЗЫКОВ Владимир Иванович Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: zykov01@mail.ru
АНТОНОВ Сергей Владимирович Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: sergeyantonov@yandex.ru
РАДИОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОИСКА ЛЮДЕЙ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Статья посвящена созданию радиоканальной системы поиска пострадавших при чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте. Предложены две системы: перехода между сегментами единой железнодорожной сети связи и проверки качества соединения.
Ключевые слова: железнодорожный транспорт, дежурно-диспетчерская служба, приёмник GPS, система безопасности, WI-FI система оповещения, экстренные сообщения, радиоканальная система, единая железнодорожная сеть связи, оптимальный уровень сигнала, индустриальные помехи.
При возникновении чрезвычайных ситуаций на сети железных дорог основной задачей пожарно-спасательных формирований является спасение и эвакуация пассажиров из подвижного состава или здания вокзала, поэтому актуальной проблемой в этих ситуациях является создание системы поиска пострадавших людей на месте проведения аварийно-спасательных работ.
Современные технологии сотовых операторов позволяют определить местоположение абонента с точностью до 20-50 метров и только GPS (Global Positioning System — система глобального позиционирования), ГЛОНАСС и Бэйдоу (китайская навигационная система) повышают точность определения местоположения до 1 метра. Включение опций GPS в мобильных устройствах в значительной степени зависит от емкости аккумуляторной батареи и приводит к ее быстрой разрядке. Вместе с тем включённый модуль WI-FI обеспечивает устойчивую связь, что позволяет определить местоположение абонента без больших затрат электроэнергии аккумуляторной батареи. При этом режиме работы батарея дольше держит заряд и соответственно дольше позволяет определять местоположение человека в отличие от использования приёмников GPS. Также следует учитывать, что на протяжении всей сети железных дорог система сотовой связи обеспечивает устойчивый приём сигнала лишь в 70 процентах случаев.
Решить поставленные вопросы позволит внедрение в единую железнодорожную сеть (ЕЖДС) информационно-управляющей системы оповещения (ИУСО) о чрезвычайной ситуации.
Модель информационно-управляющей (кибер-физической) системы оповещения о чрезвычайной
ситуации в единой железнодорожной сети представлена на рисунке 1. Система проверяет состояние безопасности посредством Системы безопасности и Системы охраны. В случае возникновения пожара или другого вида ЧС системами связи и телекоммуникации обеспечивается устойчивая связь с человеком для подтверждения факта, что он попал в чрезвычайную ситуацию [1, 2].
ВАРИАНТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИУСО
1. В случае срабатывания подсистемы пожарной сигнализации в Системе безопасности система оповещения предупреждает человека о наступлении ЧС. Если поступает сигнал подтверждения о ЧС или через 10-30 секунд при отсутствии подтверждения, ИУСО передает тревожное сообщение в дежурно-диспетчерскую службу (ДДС). Одновременно активируются системы тушения и оповещения в соответствии с ранее разработанным алгоритмом. Система обратной связи с учётом данных систем видеонаблюдения, а также управления и контроля доступа показывает человеку направление движения до эвакуационного выхода.
2. В случае срабатывания охранной сигнализации в Системе охраны ИУСО предупреждает человека о происшествии. В случае получения сигнала подтверждения о происшествии или через 10-30 секунд при отсутствии сигнала подтверждения ИУСО передает тревожное сообщение в ДДС.
3. Если система обратной связи выявляет в поступившем тревожном сообщении ключевые слова, то она переспрашивает человека о происшествии.
© Зыков В. И., Антонов С. В., 2018
43
Рисунок 1. Модель ИУСО в единой железнодорожной сети
В случае подтверждения или через 10-30 секунд при отсутствии подтверждения от пострадавшего система пересылает сообщение в соответствующую ДДС. ИУСО передает оригинальное сообщение, обработанное алгоритмом выявления однозначности, в конкретную ДДС [4].
При создании информационно-управляющей системы оповещения на основе киберфизических систем следует разделить систему оповещения и управления эвакуацией (соуэ) на активную и пассивную системы
Это обусловлено тем, что киберфизические системы выделяются из остальных типов систем возможностью обучения.
Пассивная СОУЭ использует стандартный набор систем оповещения и эвакуации: способ оповещения (звуковой, речевой, световой), несколько вариантов эвакуации из каждой зоны пожарного оповещения. Естественно, что варианты эвакуации, разработанные до наступления пожара или ЧС, не учитывают изменяющуюся обстановку и не корректируют процесс эвакуации при изменении обстановки на месте пожара или ЧС. Координированное управление всеми системами здания осуществляется из одного пожарного поста - диспетчерской. Вместе с тем управление процессом эвакуации возможно с помощью звукового оповещения, что негативно может сказаться в случае управления двумя и более людскими потоками при эвакуации [3].
Активная СОУЭ использует ресурсы ИУСО для автоматического управления процессом оповещения и эвакуации, начиная от одного помещения и заканчивая всем зданием в целом, в зависимости от уровня опасности при пожаре или ЧС.
МОБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНОГО ОПОВЕЩЕНИЯ С ФУНКЦИЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
О:
I сновной путь для проверок вероятности наступления того или иного события - это обратная связь, реализуемая путём голосового общения человека и киберфизической системы. Но есть лица с ограниченными возможностями здоровья, для которых это невозможно. Общение таких людей может быть реализовано посредством набора текста на клавиатуре мобильного устройства. Поэтому фиксация получения сообщения от потерпевших (очевидцев) о пожарах или другого рода ЧС обязательно должна быть с функцией обратной связи (голосовое или текстовое подтверждение).
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭВАКУАЦИЕЙ ИЗ ЗДАНИЯ С УЧЁТОМ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ОБСТАНОВКИ
В'
(
случае срабатывания системы пожарной сигнализации в Системе безопасности ИУСО предупреждает человека о ЧС и активирует систему тушения и систему оповещения согласно ранее разработанным алгоритмам. Система обратной связи, используя системы видеонаблюдения, управления и контроля доступа, ведёт человека до эвакуационного выхода
—1 метод"] 4
—>| 2 метод"] —>| 3 метод"]
Wi-Fi роутер
Wi-Fi роутер
Wi-Fi роутер
Wi-Fi роутер
I I " т/~
Wi-Fi роутер
Рисунок 2. Структурная схема подсистемы поиска людей при ЧС в ЕЖДС
с учётом изменяющейся обстановки на пожаре или ЧС. Двери автоматически открываются перед человеком и закрываются после его прохода (для снижения потока воздуха и понижения процента кислорода на месте загорания).
СИСТЕМА ПОИСКА ЛЮДЕЙ В ЗДАНИИ
По прибытии пожарных и других спасательных подразделений к зданию ИУСО, используя Систему поиска людей, сообщает спасателям место нахождения и количество людей в здании. Используя Систему обратной связи, ИУСО поможет оперативно связаться спасателям с потерпевшими и координировать процесс спасения и эвакуации людей.
На базе единой железнодорожной сети на вокзалах и железнодорожных станциях, а также в подвижном составе имеется возможность построения радиоканальной подсистемы поиска людей (РСПЛ) при ЧС на железнодорожном транспорте [4, 5].
При организации раздачи бесплатного контента (расписание, маршрут движения, музыка, фильмы, картинки, выход в Интернет, социальные сети и т. п.) пассажиры, находящиеся в подвижном составе, а также встречающие и провожающие люди на железнодорожных вокзалах и станциях, технический персонал железнодорожных станций будут подключаться к ро-утерам сети Wi-Fi железнодорожного транспорта.
На рисунке 2 показана структурная схема подсистемы поиска людей при ЧС в рамках единой железнодорожной сети.
Рисунок 4. Поиск людей на железнодорожных вокзалах и станциях
Успешная работа радиоканальной системы поиска людей при ЧС на железнодорожном транспорте зависит от взаимосвязанной работы системы перехода между сегментами ЕЖДС, выбора критерия определения местоположения человека и системы проверки качества соединения, аналогично технологиям, используемым в системах сотовой связи [5-7].
Основные направления создания системы перехода между сегментами ЕЖДС в системе поиска людей при ЧС на железнодорожных станциях и узлах делится на две категории:
1. Поиск людей в подвижном составе.
При организации поиска людей в подвижном составе создается единая сеть из нескольких Wi-Fi роутеров. При подключении абонентов к сети Программа проверки качества сети проверяет местоположение мобильного аппарата абонента согласно функциональной схеме, представленной на рисунке 3.
2. Поиск людей на железнодорожных вокзалах и станциях.
При реализации системы поиска людей на железнодорожных вокзалах и станциях создается единая сеть из нескольких Wi-Fi роутеров. При подключении абонентов к сети Программа проверки качества сети определяет местоположение аппарата абонента в соответствии с функциональной схемой, представленной на рисунке 4.
Одним из важных моментов является тот факт, что при посадке пассажира в подвижной состав или высадке на станции мобильный аппарат остаётся подключенным к единой железнодорожной сети связи. Процесс перехода из сети вокзала в сеть подвижного
ю s
Wi-Fi роутер
Купе Купе Купе Купе |Туалет | ср ^ ю S £
Wi-Fi роутер
Аппарат абонента Аппарат абонента
___ ___
Рисунок 3. Поиск людей в подвижном составе
Рисунок 5. Переход абонента между сегментами единой железнодорожной сети связи
состава происходит по аналогии с технологиями систем сотовой связи (рис. 5) [5-7].
В условиях наличия индустриальных помех (помехи от пантографа локомотива, от контактной железнодорожной энергосети и т. п.) на всей железнодорожной сети определение оптимального уровня прохождения сигнала является основной задачей при выборе критерия определения местоположения абонента в системе поиска людей.
При этом под термином местоположение абонента следует понимать не нахождение географических координат (широты и долготы), а однозначную идентификацию положения владельца аппарата на местности (в подвижном составе, на железнодорожных вокзалах и станциях). Способы определения положения, основанные на использовании оборудования радиосети, могут выдавать данные о местоположении абонента непрерывно и без всякого его уведомления или его разрешения [8-11].
Основными технологиями построения систем определения местоположения абонента являются
те же технологии, что и при организации радиосетей сотовых операторов:
— метод направления прохождения сигнала;
— дальномерный метод;
— позиционирование по разности моментов времени прохождения сигналов.
Для успешной работы радиоканальной системы поиска людей при ЧС на железнодорожном транспорте необходима взаимосвязанная работа системы перехода между сегментами единой железнодорожной сети, выбора критерия определения местоположения и системы проверки качества соединения. Основным методом в выборе критерия определения местоположения абонента является метод направления прохождения радиосигналов. Именно при использовании метода направления прохождения радиосигналов в системе поиска людей при чрезвычайной ситуации радиоканал менее всего подвержен влиянию индустриальных помех, что значительно повышает помехозащищённость радиоканальной системы в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антонов С. В., Зыков В. И. Подсистема обработки текстовых сообщений в «Системе 112» // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2013. № 2. С. 30-33.
2. Антонов С. В. Определение ключевых слов для дежурно-диспетчерских служб «Системы 112» // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2014. № 2. С. 29-34.
3. Холщевников В. В., Самошин Д. А, Истратов Р. Н. Исследование проблем обеспечения пожарной безопасности людей с нарушением зрения, слуха и опорно-двигательного аппарата // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22, № 3. С. 48-56.
4. Антонов С. В. Обработка сообщений, поступивших в де-журно-диспетчерские службы «Системы 112» // Материалы Международной научно-технической конференции «1МТЕНМАТ1С-2014», Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения, Москва / под ред. академика РАН А. С. Сигова. Ч. 5. М.: МГТУ МИРЭА, 2014. С. 59-64.
5. Системы местоопределения в сотовых сетях // Сетевые решения. 2004. № 3. Режим доступа: http://www.nestor.minsk.by/ sr/2004/03/40305.html (дата обращения: 16.11.2018).
6. Бабков В. Ю, Цикин И. А. Сотовые системы мобильной радиосвязи. Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 432 с.
7. Camara D, Nikaein N. Wireless Public Safety Networks 3: Applications and Uses / ISTE Press - Elsevier, 2017. 263 p.
8. Cox Christopher. An Introduction to LTE: LTE, LTE-advanced, SAE and 4G Mobile Communications / ]оИп Witey & Sons Ltd, 2012. 337 p.
9. Fowler S.A., Mellouk A., Yamada N. LTE-Advanced DRX Mechanism for Power Saving / ISTE Ltd, John Wiley & Sons, Inc., 2013. XVI, 102 p.
10. Sauter Martin. From GSM to LTE-Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband 3rd Ed. / Wiley, 2017. 530 p.
11. Yang Yang, Xu Jing, Shi Guang, Wang Cheng-Xiang. 5G Wireless Systems: Simulation and Evaluation Techniques / Springer, 2017. 1010 p. (Wireless Networks).
Материал поступил в редакцию 8 августа 2018 года.
Vladimir ZYKOV
Grand Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: zykov01@mail.ru
Sergei ANTONOV
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: sergeyantonov@yandex.ru
RADIO CHANNEL SYSTEM FOR SEARCHING PEOPLE AT RAILWAY TRANSPORT EMERGENCIES
ABSTRACT
Purpose. The relevance of the article is caused by the necessity of designing a radio channel system for searching people at emergencies at railway stations and terminals and also in railway rolling stock on the basis of a single railway system. The designing of the radio channel system for searching people at railway transport emergencies is suggested to be carried out on the basis of WI-FI routers.
Transition subsystems between segments of the single railway communication network and connection quality control are offered.
Methods. The main technologies of designing the system for defining the location of the addressee are the same as at radio networks organization of mobile network operators, but on the basis of WI-FI routers network. The directions of designing the transition system between segments of the single railway communication network in the system for searching people at emergencies at railway stations and railway junctions are divided into two categories: searching passengers in a railway rolling stock; searching people at railway stations and terminals.
Findings. Collaborative functioning of transition system between segments of the single railway communication network, criterion choice of defining the location and connection quality control are necessary
for successful operation of radio channel system for searching people at railway transport emergencies. The main method of choosing the criterion for defining the location of the addressee is the method of the inputting direction of radio signals as the most jam-resistant in the conditions of industrial noise effect.
Research application field. It is reasonable to include the results of the research work into scientific research and research and development work of scientific organizations of EMERCOM of Russia and other ministries and departments participating in designing systems of ensuring complex safety at the facilities of the national economy.
Conclusions. While using the method of the inputting direction of radio signals into the system for searching people at emergencies, the radio channel is the least influenced by industrial radio noises that considerably increase the interference immunity of a radio channel system in general.
Key words: railway transport, duty dispatcher service, security system, Wi-Fi warning system, radio channel system, single railway communication network, optimum level of a signal, industrial noises.
REFERENCES
1. Antonov S.V., Zykov V.I. Subsystem of processing text messages within the "System-112". Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2013, no. 2, pp. 30-33. (in Russ.).
2. Antonov S.V. Finding keywords for duty dispatcher services of "System-112". Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2014, no. 2, pp. 29-34. (in Russ.).
3. Kholshchevnikov V.V., Samoshin D.A., Istratov R.N. The study of fire safety provision for people with seeing, hearing and moving disabilities. Pozharovzryvobezopasnost, 2013, vol. 22, no. 3, pp. 48-56. (in Russ.).
4. Antonov S.V. Obrabotka soobshcheniy, postupivshikh v dezhurno-dispetcherskie sluzhby "Sistemy 112". Mat-Iy nauch.-tekh. konf. "INTERMATIC-2014", FundamentaInye problemy radioelektronnogopriborostroeniya [Processing messages received by the Dispatcher Services of "Systems-112". Proceedings of the materials of the Inter. sci. and techn. conf. "INTERMATIC-2014", Fundamental Problems of Electronic Instrumentation. Part. 5]. Moscow, Moscow Technological University (MIREA) Publ., 2014, pp. 59-64. (in Russ.).
5. Positioning systems in cellular networks. Setevye resheniya: internet-zhurnal, 2004, no. 3, available at: http://www.nestor.minsk.by/ sr/2004/03/40305.htmI (accessed November 16, 2018). (in Russ.).
6. Babkov V.Yu., Tsikin I.A. Sotovye sistemy mobilnoy radiosvyazi [Cellular mobile radio systems]. Saint Petersburg, BHV - St.Petersburg Publ., 2013. 432 p.
7. Camara D., Nikaein N. Wireless Public Safety Networks 3: Applications and Uses / ISTE Press - Elsevier, 2017. 263 p.
8. Cox Christopher. An Introduction to LTE: LTE, LTE-advanced, SAE and 4G Mobile Communications / John Wiley & Sons Ltd, 2012. 337 p.
9. Fowler S.A., Mellouk A., Yamada N. LTE-Advanced DRX Mechanism for Power Saving / ISTE Ltd, John Wiley & Sons, Inc., 2013. XVI, 102 p.
10. Sauter Martin. From GSM to LTE-Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband 3rd Ed. / Wiley, 2017. 530 p.
11. Yang Yang, Xu Jing, Shi Guang, Wang Cheng-Xiang. 5G Wireless Systems: Simulation and Evaluation Techniques / Springer, 2017. 1010 p. (Wireless Networks).
© Zykov V., Antonov S., 2018
47
