Глава 2. Часть 2 (Мониторинговый пост контроля (МПК) Системы мониторинга обнаружения лесных пожаров)

2.2 Разработка схемы

Учитывая особенности и необходимые возможности нашего комплекса, приступаем к разработке оптоэлектронные схемы.

2.2.1Мониторинг

Заявленная нами дальность мониторинга 30 км. Сегодня не существует купольных PTZ-телекамер способных обеспечить необходимую дальность наблюдения. Следовательно, придется использовать телекамеры традиционного устройства.

Наш МПК должен охватывать территорию вокруг себя на 360 градусов. Традиционная видеокамера не может обозреть данный угол, находясь в статичном положении. Следовательно, видеокамера должна вращаться, либо их должно быть несколько. Учитывая необходимость постоянного мониторинга, количество изменений положения камеры в час будет очень большим, что приведет к быстрому износу привода отвечающего за изменение положения камеры. Остается вариант с использованием нескольких видеокамер.

Что бы обеспечить дальность видеонаблюдение необходимо брать видеокамеры с меньшим углом обзора. Допустим, это будут камеры с углом обзора не менее 24 градусов. Соответственно, для обеспечения обзора всех 360 градусов необходимо 15 видеокамер. Но надо учитывать, что каждая из камер должна немного перекрывать видеокамеры находящиеся рядом для обеспечения полноты картины обзора. По этому рациональней будет использовать 16 видеокамер.

Схема перекрытие углов обзора панорамных видеокамер

Рис. 2.1 Схема перекрытия углов обзора панорамных видеокамер

16 видеокамер при одновременной работе будут давать очень большой по объему поток информации, поэтому одновременная работа камер не допустима. Рационально получать изображение с каждой камеры с периодом в определенный промежуток времени. Логично для этого будет использовать коммутатор, настройки которого можно будет изменять.

Рис. 2.2 Часть схемы 1

Каждая из камер будет отвечать за свой участок. Видеокамеры будут прочно закреплены в корпусе МПК и являться полностью стационарными.

Таким образом, будет сформирован блок панорамного слежения, видеокамеры в данном блоке должны отвечать следующим параметра: минимальная рабочая освещенность должна быть не ниже 0,1 люкс, должна быть мегапиксельная матрица угол обзора видеокамеры должен быть от 24° до 27° для эффективной дальности. Соотношение сигнал/шум должно быть не менее 48 дБ, а динамический диапазон не менее 80 дБ.

Угол обзора 25 градусов с одной камеры не дает моментально определить всю картину происходящего. В связи с этим необходимо наличие видеокамеры с большим углом обзора и соответственно большим разрешением, которая будет включаться только при наличии сигнала о возможной опасности, для данной камеры использование механического привода обретает смысл, в связи с тем, что количество оборотов многократно уменьшается.

Рис. 2.3 Часть схемы 2

Диапазон освещенности необходимый для нашего комплекса от 10 ^-3 до 10⁵ люкс. Обычные видеокамеры не могут обеспечить охвата такого диапазона освещенности. Некоторые производители и продавцы видеокамер заявляют в технических характеристиках о том, что видеокамера может получать картинку при освещенности в 0 люкс. Данная информация вводит некоторых в заблуждение. Дело в том, что на данных камерах стоит инфракрасная подсветка. Таким образом создается искусственное освещение которое по дальности не может превышать 70 метров. Для решения данной поставленной задачи в комплектацию МПК должен входить Тепловизор высокого разрешения способный осуществлять мониторинг высокой дальности.

Рис. 2.4 Часть схемы 3

Таким образом, с наличием тепловизора требования к освещенности видеокамеры упадут, и нам будет достаточно если видеокамера с вариофокальным объективом будет работать при освещенности от 1 люкса. Данная камера для эффективной работы на расстояниях в пределах 30 км должна быть с зумом не менее 10 крат. Соотношение сигнал/шум должно быть не менее 48 дБ, а динамический диапазон не менее 80 дБ.

Тепловизор должен обладать следующими характреистиками:

1. Максимально возможным разрешением

2. Высокой чувствительностью

3. Хорошей температурной чувствительностью

4. Объектив должен обладать малым углом обзора

5. Должен быть не охлаждаемым

П ри эксплуатации МПК данной комплектации в единичном экземпляре, расстояние до наблюдаемого объекта будет невозможно определить без дополнительного оборудования. В качестве оборудования для определения дальности объекта рационально будет использовать лазерный локатор ЛИДАР. Возможность его размещения необходимо предусмотреть на механическом приводе. Установка данного оборудования не является обязательной, и возможность его установки будет доступна как опция.

Рис. 2.5 Часть схемы 4

М еханическим приводом необходимо управлять вручную. Для этого необходим блок управления данным приводом.

Рис. 2.6 Часть схемы 5

1. Обработка информации

Исходя из наличия большого количества визирующих устройств, делаем вывод, что объем видеопотока будет достаточно большим. Что бы справляться с его обработкой в адекватные временные рамки, нам понадобиться мощная и надежная карта видеозахвата, на которую будет приходить видеопотоки со всех визирующих устройств, то есть с тепловизора, видеокамеры высокого разрешения и через коммутатор с видеокамер панорамного слежения.

Рис. 2.7 Часть схемы 6

Карта видеозахвата будет подключена к компьютеру, который соответственно должен обладать приемлемыми возможностями для работы с ней.

С учетом постоянного получения больших объемов видео рационально обрабатывать это видео на этом же компьютере. Обработка производится специализированным программным обеспечением (ПО). Компьютер должен отвечать минимальным системным требованиям данного ПО. Учитывая тот факт что наш МПК должен быть сравнительно компактных размеров, необходимо что бы компьютер был максимально минимальных размеров. Далее наш специальный компьютер будем называть миникомпьютером.

Миникомпьютер должен соответствовать температурным требованиям нашей системы, а именно быть работоспособным при температурах от -40° до + 40° целсия.

Рис. 2.8 Часть схемы 7

1. Электропитание

В ажной составляющей МПК является обеспечение питания всех устройств. Для этого нам понадобиться блок питания, который будет подключаться к разным видам электропитания. Рационально поместить блок питания совокупно с миникомпьютером. Так как, все приборы связаны с миникомпьютером, то проводку питания и коммуникационную проводку можно будет пустить параллельно.

Рис. 2.9 Часть схемы 8

Рассматривая возможность установки МПК на трех типах вышек, а именно:

• вышка сотового оператора,

• вышка, находящаяся в небольшом отдалении от электросети

• вышка, находящаяся на большом отдалении от электросети

и меются три варианта электропитания, они изображенны на рисунке 2.10

Рис. 2.10 Варианты электропитания

1. Коммуникация

Так же миникомпьютер должен быть оснащен сетевой картой с большой пропускной способностью. Которая

Рабочее место оператора

Рис. 2.11 Часть схемы 9

В

МПК

Спутниковый интернет

озможные способы выхода в интернет изображены на рисунке 2.12:

Сетевая карта

Интернет канал вышки сотового оператора

Выделенная линия интернет

Рис. 2.12 Способы выхода в интернет

2.2.5 Оптоэлектронная схема МПК

48