3709
.pdfчто стандарт ZigBee обладает рядом преимуществ над представленными выше, которые заключаются:
−в простоте настройки и масштабируемости, организуемой на его основе системы;
−в низком энергопотреблении и стоимости;
−в достаточно высоких показателях по дальности действия и скорости передачи, что может быть использовано при организации современной защищенной системы охраны периметра объекта.
Вместе с тем, существующие системы охранной сигнализации, строящиеся на базе цифровых радиосетей с возможностями оповещения о несанкционированном проникновении на охраняемый объект, обладают рядом недостатков. К наиболее существенным из них можно отнести следующие: сложность установки и эксплуатации, слабая защищённость информационного обмена и скрытность, высокая стоимость, большие габаритные параметры отдельных устройств.
Поэтому в данной работе предлагается практическая реализация (в виде макетного образца) защищенной, помехоустойчивой системы охраны периметра объекта на основе цифровой радиосети стандарта ZigBee, которая обладает рядом достоинств, выделяющих ее среди аналогов:
−обеспечение надежного функционирования с постоянным контролем исправности элементов и поддержанием общей работоспособности системы;
−повышение оперативности развертывания в полевых условиях (до 15 минут) и дальности действия (до 3 км между парой устройств системы);
−низкое энергопотребление, как при работе от стационарных источников питания (сети), так и при работе от автономных источников питания (до 3 лет от элементов питания типа АА/ААА), а также возможности использования солнечных батарей;
−высокая скрытность и безопасность работы (использование в основном «спящего» режима работы отдельных модулей системы с обменом короткими сигналами с применением алгоритма шифрования данных AES-128);
−гибкость программного обеспечения аппаратных средств, позволяющих создать и реализовать самые различные варианты организации цифровых радиосетей при формировании системы охраны типа: «точка-точка», «звезда», «кластерное дерево», «mesh-сеть» [1-3];
−возможности широкого масштабирования первоначально развернутой системы (поддержка подключения до 65 тысяч устройств).
Разработанная система предназначена для организации охраны периметра объекта с контролем работы пропускных пунктов и периферийных устройств, а также своевременного информирования оператора технических средств о фактах нарушения границ периметра, возникновения внештатной ситуации. При этом оператор постоянно контролирует надежность функционирования системы, имеет информацию об исправности каждого элемента (модуля) и общей работоспособности цифровой радиосети.
10
В ходе исследований был разработан демонстрационн ый макет системы охраны периметра объекта на базе цифровой радиосети (рис. 1 ).
Рис.1. Демонстрационный макет системы охраны на базе цифровой радиосети
В состав демонстра ционного макета системы охраны периметра объекта входят следующие элементы:
−4 модуля ZigBee СС2530;
−2 датчика движения;
−2 датчика открытия/закрытия шлагбаума;
−2 модели условных нарушителей;
−1 модель управляемого шлагбаума контрольно-пропускного пункта;
−1 модель транспортного средства.
Также практическ и было реализовано программ ное обеспечение оператора ТСО, предна значенное для своевременного информирования оператора о фактах нарушения границ периметра с возможностями отслеживания направлен ия движения нарушителя, кроме того программа обеспечивает контроль за работой пропускных пунктов и возникновением внештатных ситуаций. Ин терфейс программы полностью имитирует внешний вид разработанного макета (в целом предполагается, что на нем должна быть представлена схема реального охраняемого объекта), что по вышает удобство работы оператора и уменьшает время реакции на происходящие события. В программе фиксируется время срабатывания отдельных датч иков и устройств системы, разновидности событий, при этом вся информация сохраняется в текстовом файле и хранится в памяти компьютера (для проверки бдительности оператора и дальнейшего разбора его действий при проведении проверок)(рис.2).
11
Программное обеспечение зарегистрировано в Роспатенте и имеет свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ [4].
Рис.2. Программное обеспечение оператора ТСО
Работа макета осуществляется следующим образом. В режиме ожидания координатор цифровой радиосети ZigBee (главный модуль системы) постоянно опрашивает отдельные периферийные модули (находящиеся в режиме сна) короткими пакетами. При попытке проникновения на охраняемый объект срабатывает соответствующий датчик движения. С помощью микроконтроллера модуля формируется пакет данных, ко торый передается координатору сети и да лее на рабочее место оператора, где фиксируется
направление и время нару шения периметра объекта. |
|
Технология ZigBee является перспективным |
направлением в |
практической реализации охранных систем, но необходимы еще практические испытания, что определит полезность и эффективность данной системы для использования в реальных условиях. Сеть ZigBee позволяет решать проблемы организации охраных си стем, а так же систем жизнеобес печения наиболее эффективных по сравнению с аналогами.
Литература
1.Farahani S. ZigBee Wirele ss Networks and Transceivers / S. Farahani. – MA. US A. : Newnes,2008.–364p.
2.Gislason D. ZigBee Wireless Networks / D. Gislason. – MA. USA.: Newnes, 20 08. – 448 p.
3.Олифер В. Компьютерны е сети. Принципы, технологии, протоколы. 5-е издание / В. Олифер, Н. Олифер. – С-Пб., 2017. – 992 с.
4.Свидетельство о регистр ации программы для ЭВМ 2019610911 РФ Си стема охраны периметра объекта на базе цифровой радиосети по технологии ZigBee / Межуев А.М., Фи наев П.А., Стуров Д.Л., Пасечников И.И., Рязанов Е.В. // заяв . 24.12.2018, зарег. в Реестре программ для ЭВМ Р оспатента 18.01.2019.
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж, Россия
A. M. Mezhuyev, P. A. Finaev, E. V. Ryazano v
12
PERIMETER SECURITY SYSTEM BASED ON DIGITAL RADIO
NETWORK ZIGBEE
The article deals with the mobile digital radio network of multifunctional application of ZigBee technology, Justified the possibility of its use in the military sphere as a perimeter protection system of various objects of the Ministry of defense with the control of checkpoints and peripheral devices
Federal State Offi-cial Military Educational Institution of Higher Education «Military Educa-tionalandScientificCentre of the Air Force N. E.Zhukovsky and Y. A.GagarinAir Force Academy»(Voronezh) the Ministry of Defence of the Russian Federation, Voronezh, Russia
УДК 681.372.8
Н. В. Ильина, Е. П. Вялова
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПАССАЖИРОПОТОКА НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ «ВОРОНЕЖ-1» С ПОМОЩЬЮ ПАКЕТА ANYLOGIC
В работе рассмотрен принцип построения имитационной модели пассажиропотока на крупном железнодорожном узле. Модель разработана в программной среде имитационного моделирования AnyLogic и предназначена для оценки плотности пассажиропотока в различные моменты времени, пропускной способности турникетов и позволяет проводить оценку риска в случае чрезвычайных ситуаций на железнодорожной станции
Железнодорожный транспорт занимает лидирующие позиции в области грузо- и пассажироперевозки в мире, связи с этим проблемы обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте являются особенно актуальными. Статические данные последних лет свидетельствуют о значительном числе пострадавших и погибших в результате возникновения чрезвычайных ситуаций на крупных железнодорожных станциях.
Для снижения уровней риска для пассажиров в случае возникновения ЧС необходимо проводить моделирование развития возможных аварий, что невозможно без привлечения новейших компьютерных технологий моделирования. В данной работе для построения модели пассажиропотока был использован имитационный подход. С помощью пакета имитационного моделирования AnyLogic была разработана модель, демонстрирующая движение пассажиров на железнодорожной станции «Воронеж 1», а именно проверку пропускной способности турникетных павильонов на заданный пассажиропоток, загруженность станции пассажирами в разное время суток, в том числе в утренний и вечерний часы "пик", наиболее загруженные маршруты передвижения людей по станции.
Модель построена со следующими допущениями:
1.поезда приходят согласно реальному расписанию;
2.пассажиры приходят непосредственно к своему поезду;
3.определённый процент пассажиров приобретают билеты в кассах, а также кто умеет пользоваться БПА (билетопечатающий автомат) приобретут
13
билет в БПА. Те пассажиры, у которых есть билет, идут к турникетному павильону, и выходят на платформу.
При построении имитационной модели пассажиропотока был использован подход агентного моделирования. Такой подход, учитывающий индивидуальное поведение пассажиров. Движение поездов имитировалось с помощью метода дискретно-событийного моделирования.
На первом этапе разработки модели необходимо задать основные агенты (элементы системы), алгоритм их действия и связи между агентами.
Так как основной целью моделирование является определение плотности пассажиропотока и пропускной способности турникетов, следовательно, целесообразно строить модели для пассажиропотоков на платформах и в здании вокзала.
Для здания вокзала была построена модель пассажиропотока с учетом плана здания, количества входов/выходов, выходов на платформы, подземный переход. Основные оцениваемые параметры модели: загруженность (средняя численность, чел) турникетов, проходов, входов/выходов в различные часы: во время прибытия, убытия поездов, в часы «пик».
На рис. 1 показана 2D модель здания вокзала железнодорожной станции «Воронеж 1».
Рис. 1. 2D модель здания вокзала железнодорожной станции «Воронеж 1»
Пассажиропоток условно на рисунках обозначен точками. Причем синими точками обозначен входной поток (пассажиры двигающиеся со
14
стороны центрального входа), зелеными точками обозначен выходной поток (пассажиры, двигающиеся со стороны платформы), красными точками обозначены пассажиры, купившие билет в билетопечатающем автомате (БПА). Запуск модели кнопкой «пуск» приводит в действия все алгоритмы и события в модели и строит распределение пассажиропотока в каждый момент модельного времени. Средства AnyLogic позволяют широко использовать различные возможности визуализации от графического представления до представления в виде изолиний.
Следующий этап – оценка динамика пассажиропотока на платформе и оценка пропускной способности турникетов.
Принцип построения модели тот же. Входной поток в данном случае – пассажиры, выходящие на платформу со стороны вокзала; выходной поток – пассажиры, высаживающиеся с поезда и направляющиеся в здание вокзала. Красные точки для данной модели – льготные пассажиры. Визуализация результатов моделирования в начальный момент времени (6.00 реального времени) показана на рис. 2 и по окончании наблюдения (24.00 реального времени) показана на рис. 3
Рис. 2 Визуализация моделирования пассажиропотока на платформе станции «Воронеж 1» в начальный момент времени (6.25 реального времени)
Как видно из рисунков, основная загруженность платформ и турникетов приходится на утренние часы (с 6.00 до 10.00), а также вечерние (с 18.00 до 20.00) именно на это время приходится прибытие и убытие основного количества пригородных поездов.
15
Рис. 3 Визуализация моделирования пассажиропотока на платформе станции «Воронеж 1» по окончании наблюдения (24.00 реального времени)
По данной модели были определены следующие параметры (для каждого момента времени):
−среднее количество человек в здании вокзала;
−среднее количество человек для каждой платформы;
−средняя очередь у турникета;
−периоды наибольшей загруженности станции и количество человек для данных периодов
В результате моделирования пассажиропотока были определены значения минимально допустимых интервалы между приходами поездов и предложены меры по обеспечению требуемой пропускной способности вокзала.
На основе полученных данных можно провести расчет времени оповещения пассажиров на платформе о приближении опасности, стратегии поведения, путей эвакуации и т.п.
Литература
1.Духанов А.В., Медведева О.Н. Имитационное моделирование сложных систем: Учебное пособие; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. – 115 с.
2.Боев В.Д., Кирик Д.И., Сыпченко Р.П. Компьютерное моделирование: Пособие для курсового и дипломного проектирования. — СПб.: ВАС, 2011. — 348 с
3.Долицкий Е.А. Расследование крушений и аварий на железнодорожном транспорте. М.,2009. - 321
с.
"Воронежский государственный технический университет", Воронеж, Россия
N. V. Ilyina, E. P. Vyalova
DEVELOPMENT IMITATIONAL MODELS OF TRAFFIC FLOW AT THE RAILWAY STATION "VORONEZH-1" USING THE PACKAGE ANYLOGIC
The article considers the principle of building a simulation model of passenger traffic at a major railway junction. The model developed in the software environment of simulation modelling AnyLogic and is intended for the evaluation of traffic congestion in different points in time, the throughput of the turnstiles and allows to carry out a risk assessment of the emergency at the train station
Voronezh state technical University, Voronezh, Russian Federation
16
УДК 614.842.81
А. С. Константинова
ОПТИМИЗАЦИЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ МАЛОЙ ПЛОЩАДИ В СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ
Проанализированы характерные особенности тушения пожаров малой площади в сельской местности регионов России. Выявлены проблемные вопросы в данной области. Предложен путь оптимизации затрат сил и средств на тушение посредством привлечения к тушению добровольцев. Проведена оценка ожидаемого эффекта реализации предложенных мероприятий
Практика показывает, что значительную часть от общего количества пожаров в сельской местности составляют пожары малой площади (в пределах 10-15 м2), горючей нагрузкой которых является сухой растительный покров или бытовой мусор. Данные пожары объективно не представляют серьезной угрозы при их тушении и могут быть ликвидированы с помощью подручных средств человеком, не имеющим специальной профессиональной или физической подготовки.
При этом в регионах России существует большое количество населенных пунктов, находящихся на значительном удалении от штатных подразделений пожарной охраны (ПО). Примеры представлены на рис. 1.
Рис. 1. Удаление сельских населенных пунктов от подразделений пожарной охраны на примере Тосненского района Ленинградской области
Дороги, ведущие к сельским населенным пунктам, как правило, находятся в крайне неудовлетворительном состоянии.
Таким образом, выезд отделения ПО для тушения незначительного пожара при возможности его успешной ликвидации силами добровольцев из числа местных жителей представляется объективно нерациональным в силу следующих причин:
–повышение вероятности нехватки сил и средств для оперативной ликвидации пожара, представляющего реальную угрозу жизни и здоровью людей, в момент выезда отделения на тушение пожара малой площади;
–повышенный износ пожарного автомобиля при движении на большие расстояния по дорогам неудовлетворительного качества, при том, что техническое состояние техники, находящейся на вооружении подразделений ПО в регионах, не всегда находится на высоком уровне;
–затраты топлива, как правило, превышающие ущерб от подобного
пожара.
17
Всвязи с вышеизложенным представляется целесообразным привлечение
ктушению подобных пожаров добровольцев из числа жителей населенных пунктов. Для этого необходимо организовать систему регистрации добровольцев, их оповещения о месте пожара и порядок обратной связи с уполномоченным должностным лицом ПО.
Необходимо обратить внимание на время следования подразделения к месту вызова, которое может составлять более 30 минут. Такой промежуток времени представляется достаточным для реагирования добровольца, установления связи между ним и уполномоченным должностным лицом ПО и успешной ликвидации горения добровольцем.
Оповещение добровольцев о месте возникновения и характере пожара может быть организовано посредством приложения-мессенджера для смартфона. Возможная схема взаимодействия должностного лица (ДЛ) ПО с добровольцем представлена на рис. 2.
|
|
Оповещение |
Поступление |
|
добровольцев о |
сообщения о |
|
месте пожара |
пожаре на |
|
посредством |
ПСЧ |
|
мессенджера |
|
|
|
|
Ответ |
|
Связь ДЛ ПО с |
|
добровольц |
|
|
|
а, готового |
|
добровольцем, |
|
откликнуть |
|
уточнение |
|
ся на вызов |
|
обстановки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Возврат |
|
Отчет |
|
выехавшего |
|
добровольца о |
|
отделения |
|
ликвидации |
|
ПО |
|
горения |
|
|
|
|
Рис. 2. Возможная схема взаимодействия должностного лица ПО с добровольцем
Подобный механизм оповещения реализован с помощью приложения «Telegram» и успешно функционирует в деятельности Объединения добровольных спасателей «Экстремум» (Ленинградская область) [1], специализирующегося на поиске людей в лесу.
Выведем формулу для определения потенциального экономического эффекта Э предложенного пути оптимизации тушения пожаров малой площади в сельской местности в расчете на один выезд:
Э = |
∙∙τликв |
∙ q ∙ cт [р], |
|
где l - расстояние от места дислокации подразделения ПО до места вызова, км;
V - средняя скорость движения пожарного автомобиля к месту вызова,
км/ч;
τликв - время ликвидации горения силами добровольцев, мин; q - норма расхода топлива пожарным автомобилем, л/100 км; cт - цена топлива, р/л.
18
Данная формула не учитывает затраты, связанные с повышенным износом пожарного автомобиля во время следования к месту пожара.
Как показывает практика, количество вызовов для тушения возгораний травы, бытового мусора и т.п. горючей нагрузки, поступающих в одну пожарно-спасательную часть, в осенний и весенний периоды может достигать более десятка за одни сутки. Таким образом, предложенная схема организации тушения пожаров малой площади представляется целесообразной, так как способна обеспечить значительную экономию материальных ресурсов, а также повысить рациональность использования сил и средств подразделений пожарной охраны.
Работа «Оптимизация тушения пожаров малой площади в сельской местности» заявлена на конкурс МЧС России «Есть идея!» в номинации «Оперативная деятельность подразделений МЧС России».
Литература 1. Санкт-Петербургская Региональная общественная организация «Объединение добровольных
спасателей ЭКСТРЕМУМ» - url: http://www.extremum.spb.ru (дата обращения 05.03.2019 г.).
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, Санкт-Петербург, Россия
A. S. Konstantinova
OPTIMIZATION OF THE SMALL AREA FIRE FIGHTING IN RURAL AREAS
Characteristics of the small area fire fighting in rural areas of regions of Russia are analysed. Problematic issues in this field are revealed. The optimization way of expenses of firefighting forces and funds by means of attraction of volunteers is offered. The expected effect assessment of the offered actions is carried out
Saint-Petersburg university of State fire service Emercom of Russia
19