WO2024025442A2 - Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах - Google Patents

Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах Download PDF

Info

Publication number
WO2024025442A2
WO2024025442A2 PCT/RU2023/050228 RU2023050228W WO2024025442A2 WO 2024025442 A2 WO2024025442 A2 WO 2024025442A2 RU 2023050228 W RU2023050228 W RU 2023050228W WO 2024025442 A2 WO2024025442 A2 WO 2024025442A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
monitoring
swimming
zone
software
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/050228
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2024025442A3 (ru
Inventor
Василий Витальевич ЗЕМСКИЙ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Видеофор" (ООО "Видеофор")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022120475A external-priority patent/RU2796646C1/ru
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Видеофор" (ООО "Видеофор") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Видеофор" (ООО "Видеофор")
Publication of WO2024025442A2 publication Critical patent/WO2024025442A2/ru
Publication of WO2024025442A3 publication Critical patent/WO2024025442A3/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/02—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/52—Surveillance or monitoring of activities, e.g. for recognising suspicious objects
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/08—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water

Definitions

  • the invention relates to the field of safety at water bodies, namely to systems for ensuring comprehensive safety at water bodies.
  • At least one pair of transducers located in the reservoir including a transmitting transducer coupled to receive a sweep signal for launching a beam of acoustic waves in response to the sweep signal in the reservoir and a receiving transducer located opposite the transmitting transducer for receiving the acoustic waves and for converting the received acoustic waves into a received electrical signal, and a receiver coupled to the receiving transducer for creating a detected signal in response to the received signal, for creating a threshold signal in response to the detected signal, and for initiating an alarm when the detected signal falls below the threshold value. for at least a predetermined period of time.
  • a wearable device for entry in addition to the sensor on the swimmer, sonar is introduced into the system, which helps to display the swimmer’s place in order to allow rescuers to arrive on time and ensure the safety of the swimmer in an unsafe health situation.
  • this analogue is suitable for use in swimming pools and open water areas.
  • a method of monitoring the water safety of one or more persons in a reservoir is known from the prior art (see [8] WO2012145800 A1, IPC G08B21/08, publ. 01.1 01.2012).
  • the method involves continuously monitoring each person in the water by repeatedly detecting thermal infrared radiation emitted by a part of the person above the surface of the water within the detection zone.
  • the thermal signature of a person allows this technology to identify each person in the detection zone and their position in the detection zone and register a danger signal when a person is submerged under water for a specified period of time and issue an alarm that is activated in response to the relayed danger signal.
  • the disadvantage of such solutions is the loss of control over the swimmer when diving under water and the likelihood of errors in recognizing a person in warm water, due to permissible measurement errors by thermal infrared radiation devices.
  • a device and method for monitoring sound wave induction and positioning is known from the prior art (see [9] CN102230966A, G01 S15/06; G08B21/08, publ. 02.1 1.201 1), including the placement of sonars that detect characteristic changes in signals in water, interpreted as warnings about the potential danger of drowning and transmitting this information to the security system to take the necessary measures to prevent a dangerous situation.
  • the disadvantage of using sonar systems as separate devices is the lack of event visualization capabilities, which can lead to a significant number of false events.
  • Smart Beach is a zone of unprecedented comfort and comprehensive safety. Tracking people, combined with data on weather conditions obtained from a weather station or from open sources, opens up access to measuring the duration of a person's stay in water and in the sun. In addition to data on water temperature, air temperature, air pressure and solar activity, the system can provide both general and individual recommendations (for example, in the form of voice alerts) for beachgoers to avoid the risks of hypothermia, overheating or exacerbation of heart disease. A high level of attention to beach visitors is a whole complex of organizational and technical measures, in which there are no trifles.
  • the closest analogue adopted as a prototype, is the water area control system (see [10] US9443207B2, G08B 21/08; G05D 1/00; G06Q 10/00; G08B 21/02, published 09.13.2016), including a control system , configured to receive information about events in the water area from a group of autonomous vehicles, analyze information to identify events in which a person requires assistance, and coordinate a group of autonomous vehicles to carry out the necessary measures to ensure human safety.
  • a control system configured to receive information about events in the water area from a group of autonomous vehicles, analyze information to identify events in which a person requires assistance, and coordinate a group of autonomous vehicles to carry out the necessary measures to ensure human safety.
  • the disadvantages of the prototype are the lack of sonar monitoring tools in the system, which does not allow for comprehensive monitoring of swimmers when they dive under water, as well as the lack of means of voice and visual informing people on the beach, swimmers and boat owners about detected violations of the rules of operation of the water body, which does not provides effective preventative measures for water rescue.
  • the essence of the invention is the lack of sonar monitoring tools in the system, which does not allow for comprehensive monitoring of swimmers when they dive under water, as well as the lack of means of voice and visual informing people on the beach, swimmers and boat owners about detected violations of the rules of operation of the water body, which does not provides effective preventative measures for water rescue.
  • the technical challenge facing the invention is to create a system for ensuring comprehensive safety at water bodies, using predictive algorithms for detecting incidents and appropriate preventive notification measures, which will significantly reduce the number of incidents at water bodies in the early stages.
  • the technical result of the claimed invention is to increase the comprehensive safety of people on water bodies, while the accuracy of detecting incidents on water bodies increases due to comprehensive monitoring of swimmers not only on the water surface, but also under water, the number of incidents is reduced through the use of preventive warning and information measures in voice and visual-text format about the modes and rules of operation of the water body, and the speed of response of rescuers increases due to their notification of any incidents, incl. wearable and WEB-compatible devices.
  • a system for ensuring comprehensive safety at water bodies including functional blocks consisting of software and hardware components made with the ability to receive, transmit and/or analyze information about events at a water body and issue corresponding scenarios to prevent dangerous situations, characterized in that the water body consists of three monitoring zones: a beach zone, a swimming zone, a water area, and the software and hardware components include: a) an automated rescuer workstation, which is a personal computer and/or a wearable electronic device with web-compatible interface to provide access to the user interface of the analytical unit, b) a meteorological monitoring unit, which is a meteorological station for measuring air temperature, wind force, insolation level, atmospheric pressure values, c) a video monitoring unit, which is panoramic cameras for monitoring the beach and swimming areas, and PTZ cameras for monitoring the swimming areas and water areas, d) a hydromonitoring unit, which is a device in the form of a buoy equipped with a horizontal scanning sonar and a water temperature measurement sensor, which
  • the video analytics system which is part of the analytical unit software, contains an object detection module; face identification module; border crossing module; exclusion zone module; object collision detection module; object tracking module.
  • FIG. 1 Scheme of a water body.
  • FIG. 2 Block diagram of the mechanical part of the hydromonitoring unit.
  • FIG. 3 Block diagram of the video analytics system.
  • the figures indicate the following positions: 1 - automated workstation (AWS) of the rescuer; 2 - meteorological monitoring unit; 3 - video monitoring unit; 4 - hydromonitoring unit; 5 - notification block; 6 - analytical block, including the server; 7 - beach zones; 8 - swimming area; 9 - water area zone.
  • AWS automated workstation
  • the system for ensuring comprehensive safety in water bodies is designed to detect potentially dangerous situations on the surface and underwater part of a water body and issue appropriate alert scenarios to swimmers, vessel owners and rescuers for timely response by anticipating incidents using a set of notifications or direct actions of rescuers.
  • the water body (Fig. 1) consists of three monitoring zones: 1) Beach area (7) - a sloping section of the coast 25-50 meters wide;
  • the swimming area (8) is separated from the water area (9) by signal buoys.
  • the system for ensuring comprehensive safety at water bodies includes functional blocks consisting of software and hardware components capable of receiving, transmitting and/or analyzing information about events at a water body and issuing appropriate scenarios to prevent dangerous situations.
  • the software and hardware components of the system include: a) Automated workstation (AWS) of the rescuer (1), which is a personal computer and/or wearable electronic device with a web-compatible interface to provide access to the user interface of the analytical unit.
  • a personal computer can be a PC placed in the rescuer’s premises (a point for monitoring and responding to the detection of events and incidents), and an electronic device can be a portable tablet computer or smartphone when the rescuer is outside the rescuer’s premises (stationary workplace).
  • Meteorological monitoring unit (2) which is a meteorological station for measuring air temperature, wind force, insolation level, and atmospheric pressure values.
  • Video monitoring unit (3) which consists of panoramic cameras for monitoring the beach (7) and swimming areas (8), and PTZ cameras for monitoring the swimming areas (8) and the water area (9).
  • Hydromonitoring unit (4) which is a device in the form of a buoy equipped with a horizontal scanning sonar and a water temperature measurement sensor, which additionally performs the function of a signal buoy limiting the swimming area, and is capable of transmitting sonar data about swimmers and water vessels within a radius of up to 200 meters of water area.
  • Notification block (5) which is an electronic information board placed in the beach area to display information about the operating modes of the water body and/or loudspeakers to provide voice notification and inform people on the beach, swimmers in the water and persons operating vessels in water areas.
  • Analytical unit (6) implemented on the basis of server hardware and software using artificial intelligence technologies and designed for the operation of video analytics, hydroanalytics, control of external devices and notifications.
  • Video analytics, hydroanalytics, device and notification management systems are an integral part of the analytical unit software.
  • the analytical unit can be installed in the rescuer's workstation or can be placed remotely (cloud version). For stable operation, it is necessary to ensure sufficient channel capacity - at least 4 Mbit/s for each device on the network.
  • Video monitoring and notification units are a system of IP-compatible devices that are placed, for example, on metal supports or the ends of buildings or structures, etc.
  • the distance to the coastline should be from 25 to 50 meters.
  • the video analytics system which is part of the analytical unit software (6), contains the following software modules (detectors):
  • the hydromonitoring unit (4) may include the following mechanical parts (Fig.
  • the shape of the device body is a signal buoy made of impact-resistant material with a body protection degree that meets the IP67 standard;
  • the power supply system and communication unit are located in the buoy body;
  • the device is powered and data is transferred to it via a cable placed along the bottom of the water area and coastal zone.
  • the connection is made to the distribution part of the video monitoring and warning device (the distribution part should be understood as switching devices to which video cameras, information boards, and loudspeakers are connected, which are IP-compatible devices);
  • the sonar antenna is located under the buoy body at a depth of 1.5 meters from the water level and is connected by a control cable to the sonar control unit;
  • the water temperature sensor is located under the bottom of the buoy body and transmits data to the control unit; 6)
  • the sonar control unit transmits and receives signals from the antenna and temperature sensor and transmits data on the location of water monitoring objects to the analytical unit (6), while the sonar control unit is a module designed to interpret the signals received from the antenna and sensor , and also made with the ability to configure the hydromonitoring unit.
  • the functions of the hydromonitoring unit (4) are:
  • the data received by the sonar is transmitted via a communication cable for processing to the analytical unit.
  • the software of the hydroanalytics system operating on the analytical unit implements the following functions:
  • the video analytics system included in the analytical unit software operates as follows (Fig. 3):
  • the video analytics system allows not only to analyze events, but also to manage the security system.
  • the software of the video analytics and hydroanalytics system ensures recording of the following potentially dangerous events:
  • the notification block allows you to voice inform people who are on a water body about their violations of the rules for operating the water area.
  • the notification block turns on the alarm siren, warning rescuers and eyewitnesses about the incident (one of the possible scenarios).
  • the meteorological sensor unit allows you to measure the parameters necessary to assess the acceptable operating conditions of the beach and notify people about changes in weather conditions (one of the possible scenarios).
  • the solution provides continuous tracking of objects, which makes it possible to provide individual recommendations to beach visitors, such as: hypothermia from prolonged exposure to water, overheating from prolonged exposure to the sun, swimming in deteriorating meteorological conditions (one of the possible scenarios).
  • the claimed solution provides continuous tracking of a person when moving between two physical environments: the beach (ground, air, etc.) and the water area (water), which is achieved by the joint use and synchronization of the declared devices and technologies designed for monitoring objects in different physical environments.
  • the proposed solution uses video cameras and computer vision technologies to ensure continuous tracking of people in the beach area, and sonar data is used to continuously track people in the water (swimming area and water area). Warning people about potential danger is carried out using information boards and loudspeakers.
  • the complexity of the solution to the problem is ensured by the synchronization of video camera and sonar data through the identification of monitoring objects by geocoordinate mark and additional characteristics (size, nature and speed of movement of the object) processed by a neural network and allowing a unique monitoring object to be identified with a high degree of accuracy.
  • Continuous tracking of people in combination with data on weather conditions received from a weather station allows monitoring according to the following criteria:
  • Continuous tracking of a person in the monitoring zone allows for the highest level of safety, especially during activities related to diving and swimming underwater.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области безопасности на водных объектах, а именно к системам обеспечения комплексной безопасности на водных объектах. Технический результат заключается в обеспечении комплексного наблюдения за пловцами не только на водной поверхности, но и под водой. Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах включает функциональные блоки, состоящие из программно-аппаратных компонентов, выполненных с возможностью приема-передачи и/или анализа информации о событиях на водном объекте и выдачи соответствующих сценариев для предотвращения опасных ситуаций, и включает автоматизированное рабочее место спасателя с доступом к пользовательскому интерфейсу аналитического блока; блок метеорологического мониторинга, блок видеомониторинга, представляющий собой панорамные камеры для наблюдения за зонами пляжа и купания, и PTZ-камеры для наблюдения за зонами купания и акватории; блок гидромониторинга, представляющий собой устройство в виде буя, оснащенного гидролокатором горизонтального обзора и датчиком измерения температуры воды, блок текущих уведомлений, аналитический блок, реализованный на базе серверного оборудования и программного обеспечения, использующего технологии искусственного интеллекта и предназначенного для функционирования системы видеоаналитики, системы гидроаналитики, системы управления внешними устройствами, системы управления уведомлениями.

Description

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
Область техники
Изобретение относится к области безопасности на водных объектах, а именно к системам обеспечения комплексной безопасности на водных объектах.
Уровень техники
Ежегодно в мире от утопления погибает порядка 320 тысяч человек. Это третья по значимости причина смерти, на долю которой приходится около 7% смертей, связанных с травмами. Близость населенных пунктов к водоемам и расширенный доступ людей к воде является существенным фактором риска смерти от утопления для значительной части населения. Для предотвращения утопления в основном используются такие организационные мероприятия как установление специальных знаков и ограждений вокруг мест для плавания, обучение детей плаванию, проведение тренингов по спасению жизни, информирование о глубине водоема и толщине льда, своевременное предупреждение о шторме или наводнении (голосовое, и смс- оповещение). Однако указанных мер недостаточно для повышения безопасности на водных объектах. Мониторинг безопасности на водных объектах полностью возложен на спасателей (исключительно «человеческий фактор»), при этом спасательные посты и станции не оборудованы специальными техническими комплексами мониторинга, позволяющими фиксировать нарушения правил эксплуатации водных объектов и как следствие своевременно предотвращать угрозу жизни человеку.
Следует признать, что общая тенденция по оснащению территорий общего пользования средствами мониторинга является оправданной. Так, использование систем видеонаблюдения в парках и скверах позволяет снизить количество совершаемых правонарушений и повысить их раскрываемость, а развитие систем фотовидеофиксации, направленных на профилактику нарушений ПДД, позволило снизить число смертей в ДТП в России за пять лет на 26%. Цифры статистики показывают, что количество погибших на водных объектах в удельном сравнении на порядок выше, чем на автомобильных дорогах. Это дает основания полагать, что при повсеместном внедрении и оборудовании акваторий специальными техническими средствами мониторинга и развитии у населения культуры ответственного отношения к правилам эксплуатации водных объектов, имеется значительный потенциал по уменьшению числа утоплений.
Из уровня техники широко известно снабжение пловцов датчиками, которые передают заданные пороговые значения на пульт оператора или систему инициирования тревоги. Например, из уровня техники известна система безопасности для бассейнов и подобных водоемов (см. [1] US5195060A, МПК G08B 21/08, опубл. 16.03.1993), включающая в себя передатчик для генерирования электрического сигнала с частотой, непрерывно изменяющейся между верхним и нижним пределами, по меньшей мере, одна пара преобразователей, расположенных в водоеме, включая передающий преобразователь, соединенный для приема сигнала качающейся частоты для запуска пучка акустических волн в ответ на сигнал качающейся частоты в водоеме и приемного преобразователя, расположенного напротив передающего преобразователя для приема акустических волн и для преобразования принятых акустических волн в принимаемый электрический сигнал, и приемник, соединенный с приемным преобразователем, для создания обнаруженного сигнала в ответ на принятый сигнал, для создания порогового сигнала в ответ на обнаруженный сигнал и для инициирования тревоги, когда обнаруженный сигнал падает ниже порогового значения в течение, по крайней мере, заранее установленный отрезок времени.
Также из уровня техники известна система мониторинга и оповещения о безопасности акватории (см. [2] CN108806193A, МПК G08B 21/08, опубл. 13.11.2018), включающую носимое устройство для входа, подсистему подводной гидроакустической антенны и приемную подсистему спасателя. В данном аналоге помимо датчика на пловце в систему введен сонар, который помогает отображать место пловца, чтобы позволить спасателям прибыть вовремя и обеспечить безопасность пловца при небезопасной ситуации для здоровья. При этом данный аналог подходит для использования в бассейнах и открытых акваториях.
Подобных аналогов, которые включают снабжение пловца или посетителя акватории датчиками (метками) для передачи заданных параметров оператору и/или выдача звуковых сигналов об опасности достаточно много (см. также, например, [3] ЕР2176845А2, МПК G08B 21/08, опубл. 21.04.2010; [4] ЕР1915747А1 , МПК G08B 21/08, опубл. 30.04.2008; [5] US2004095248A1 , МПК G08B 21/08, опубл. 20.05.2004). Общими недостатками указанных выше аналогов являются сложность в снабжении носимыми датчиками (метками) всех пользователей водными объектами, во-первых, из-за того, что необходимо иметь нужное количество таких датчиков, что невозможно спрогнозировать, например, на общественных пляжах, во-вторых дороговизна такой системы, из-за необходимости закупки и обслуживания таких датчиков, в-третьих - не на всех водных объектах можно реализовать такие системы. При этом необходимость оснащения всех пользователей водного объекта специальными устройствами, предусматривает организацию охраны периметра водного объекта и наличие достаточного числа специальных устройств, контроля за их учетом и условиями эксплуатации, что накладывает значительные экономические и организационные ограничения на применение технологии. Из уровня техники известны системы безопасности искусственных водных объектов, таких как бассейны, аквапарки и тд, включающие сетки, в том числе надувные, установленные на дне водного объекта и браслеты для пловцов, снабженные датчиками остановки сердца, измерения частоты пульса, тревожной кнопкой и тд, которые передают сигнал тревоги на блок управления, который инициирует поднятие сетки со дна акватории на поверхность, тем самым спасая пловца от утопления (см. например, [6] US2014165281 А1 , МПК Е04Н 4/06, опубл. 19.06.2014; [7] ЕР1570447А1 , МПК Е04Н 4/06, G08B 21/08, опубл. 07.09.2005). Недостатками указанных систем являются всё тоже наличие браслетов, а также невозможность использования таких систем на открытых водных объектах (таких как реки, озера, моря, океаны и тд.), что значительно ограничивает их повсеместное применение.
Из уровня техники известен способ наблюдения за водной безопасностью одного или нескольких лиц в водоеме (см. [8] WO2012145800 А1 , МПК G08B21/08, опубл. 01.1 1.2012). Способ включает постоянное наблюдение за каждым человеком, находящимся в воде, путем многократного обнаружения теплового инфракрасного излучения, излучаемого частью человека, находящейся над поверхностью воды в пределах зоны обнаружения. Тепловая сигнатура человека позволяет этой технологии идентифицировать каждого человека в зоне обнаружения и его положение в зоне обнаружения и регистрировать сигнал опасности при погружении человека под воду на заданный период времени и выдавать сигнал тревоги, который включается в ответ на ретранслируемый сигнал опасности. Недостатком подобных решений является потеря контроля за пловцом при его погружении под воду и вероятность ошибок распознавания человека в теплой воде, из-за допустимых погрешностей измерений устройствами теплового инфракрасного излучения.
Из уровня техники известны устройство и способ контроля индукции звуковой волны и позиционирования (см. [9] CN102230966A, G01 S15/06; G08B21/08, опубл. 02.1 1.201 1 ), включающие размещение гидролокаторов, улавливающих характерное изменение сигналов в воде, интерпретируемые как предупреждения о потенциальной опасности утопления и передачу данной информации в систему безопасности для принятия необходимых мер по предотвращению опасной ситуации. Недостатком использования гидролокационных систем как отдельных устройств является отсутствие возможностей визуализации событий, что может приводить к значительному числу ложных событий.
Для обеспечения безопасности на водных объектах недостаточно только существующих на рынке решений и необходимо разработать специальные алгоритмы и технологии компьютерного зрения. Но существует и другая веская причина для выполнения таких разработок - это тренд цифровизации отрасли пляжного туризма. Развитие туристической индустрии и конкуренция постоянно повышают требования к комфорту и безопасности отдыхающих в России и мире. Все большую популярность обретает концепция «умный пляж», которая уже начала внедряться на Пхукете, в Дубае и Хайфе. Сюда входит обеспечение посетителей wi-fi, камерами хранения, автоматическая уборка мусора, развитая система информирования и безопасности. Современные мировые тренды также начали поддерживаться в некоторых российских городах, например, в Москве, Сочи и Иркутске. Муниципальные власти начали устанавливать на пляжах «умные камеры», детекторы металла и другие средства для обеспечения безопасности людей на пляже. «Умный пляж» - это зона беспрецедентного комфорта и комплексной безопасности. Трекинг людей в сочетании с данными о погодных условиях, получаемых от метеостанции или из открытых источников, открывает доступ к измерению продолжительности нахождения человека в воде и на солнце. В дополнение к данным о температуре воды, воздуха, давления атмосферного воздуха и солнечной активности система может предоставлять как общие, так и индивидуальные рекомендации (например, в формате голосовых оповещений) для посетителей пляжа во избежание рисков переохлаждения, перегрева или обострения сердечных заболеваний. Высокий уровень внимания к посетителям пляжа - это целый комплекс организационно-технических мероприятий, в котором нет мелочей. Оставленный у воды без присмотра малолетний ребенок или взрослый человек, походка которого выдает болезненное состояние, должны быть обнаружены системой компьютерного зрения, которая оповестит спасателя или воспроизведет голосовое оповещение по определенному сценарию. Именно забота о безопасности и комфорте людей - вот что движет развитием сегодня, вне зависимости от того где мы находимся: на суше, воздухе или на море. Поэтому создание и внедрение автоматизированных систем обеспечения комплексной безопасности является актуальной задачей.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является система управления акваторией (см. [10] US9443207B2, G08B 21/08; G05D 1/00; G06Q 10/00; G08B 21/02, опубл. 13.09.2016), включающая систему управления, выполненная с возможностью получения информации о событиях в акватории от группы автономных аппаратов, анализ информации для выявления событий, в котором человеку требуется помощь, и координацию группы автономных аппаратов для выполнения необходимых мероприятий по обеспечению безопасности человека.
Недостатками прототипа являются отсутствие в системе средств гидролокационного мониторинга, что не позволяет осуществлять комплексное наблюдение за пловцами при их погружении под воду, а также отсутствие средств голосового и визуального информирования людей на пляже, пловцов и владельцев судов о выявляемых нарушениях правил эксплуатации водного объекта, что не обеспечивает эффективные превентивные меры по спасению на воде. Сущность изобретения
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание системы обеспечения комплексной безопасности на водных объектах, использующей предиктивные алгоритмы обнаружения инцидентов и соответствующие меры превентивного оповещения, что позволит значительно сократить число инцидентов на водных объектах еще на ранних этапах.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение комплексной безопасности людей на водных объектах, при этом увеличивается точность обнаружения инцидентов на водных объектах за счет комплексного наблюдения за пловцами не только на водной поверхности, но и под водой, уменьшается число инцидентов за счет использования мер превентивного оповещения и информирования в голосовом и визуально-текстовом формате о режимах и правилах эксплуатации водного объекта, и увеличивается скорость реакции спасателей за счет их уведомления об инцидентах на любые, в т.ч. носимые и совместимые WEB- устройства.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счёт применения системы обеспечения комплексной безопасности на водных объектах, включающей функциональные блоки, состоящие из программно-аппаратных компонентов, выполненных с возможностью приёма-передачи и/или анализа информации о событиях на водном объекте и выдаче соответствующих сценариев для предотвращения опасных ситуаций, отличающаяся тем, что водный объект состоит из трех зон мониторинга: зона пляжа, зона купания, зона акватории, при этом программноаппаратные компоненты включают: a) автоматизированное рабочее место спасателя, представляющее собой персональный компьютер и/или носимое электронное устройство с web-совместимым интерфейсом, для обеспечения доступа к пользовательскому интерфейсу аналитического блока, b) блок метеорологического мониторинга, представляющий собой метеорологическую станцию для измерения температуры воздуха, силы ветра, уровня инсоляции, значений атмосферного давления, c) блок видео мониторинга, представляющий собой панорамные камеры для наблюдения за зонами пляжа и купания, и PTZ-камеры для наблюдения за зонами купания и акватории, d) блок гидромониторинга, представляющий собой устройство в виде буя, оснащенного гидролокатором горизонтального обзора и датчиком измерения температуры воды, дополнительно выполняющего функцию сигнального буя, ограничивающего зону купания, e) блок уведомлений, представляющий собой электронные информационные табло для отображения информации о режимах эксплуатации водного объекта и/или громкоговорители для осуществления голосового оповещения и информирования людей на пляже, пловцов воде и лиц, управляющих судами в акватории, f) аналитический блок, реализованный на базе серверного оборудования и программного обеспечения, использующего технологии искусственного интеллекта и предназначенного для функционирования:
• системы видеоаналитики,
• системы гидроаналитики,
• системы управления внешними устройствами,
• системы управления уведомлениями, являющиеся составной частью программного обеспечения аналитического блока.
Технический результат также достигается за счёт того, что система видеоаналитики, входящая в состав программного обеспечения аналитического блока, содержит модуль детектирования объектов; модуль идентификации лиц; модуль пересечения границы; модуль запретной зоны; модуль фиксации столкновения объектов; модуль трекинга объектов.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 — Схема водного объекта.
На Фиг. 2 — Блок-схема механической части блока гидромониторинга.
На Фиг. 3 — Блок-схема системы видеоаналитики.
На фигурах обозначены следующие позиции: 1 - автоматизированное рабочее место (АРМ) спасателя; 2 - блок метеорологического мониторинга; 3 - блок видео мониторинга; 4 - блок гидромониторинга; 5 - блок уведомлений; 6 - аналитический блок, включающий сервер; 7 - зон пляжа; 8 - зона купания; 9 - зона акватории.
Осуществление изобретения
Для обеспечения безопасности людей на водных объектах используется комплексная система мониторинга и уведомлений. Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах выполнена с возможностью обнаружения потенциально опасных ситуаций на поверхности и подводной части водного объекта и выдачи соответствующих сценариев оповещения пловцов, владельцев судов и спасателей для своевременного реагирования путем упреждения инцидентов с помощью комплекса уведомлений или непосредственных действий спасателей.
Водный объект (фиг. 1) состоит из трех зон мониторинга: 1 ) Зона пляжа (7) - отлогий участок берега шириной 25-50 метров;
2) Зона купания (8) - оборудованный водный участок от зоны пляжа до зоны акватории (сигнальных буев) шириной 25-50 метров;
3) Зона акватории (9) - водный участок, находящийся за пределами сигнальных буев (зоны купания), который ограничен периметром водоема.
Зона купания (8) отделена от зоны акватории (9) сигнальными буями.
Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах включает функциональные блоки, состоящие из программно-аппаратных компонентов, выполненных с возможностью приёма-передачи и/или анализа информации о событиях на водном объекте и выдаче соответствующих сценариев для предотвращения опасных ситуаций.
Программно-аппаратные компоненты системы включают: a) Автоматизированное рабочее место (АРМ) спасателя (1 ), представляющее собой персональный компьютер и/или носимое электронное устройство с web-совместимым интерфейсом, для обеспечения доступа к пользовательскому интерфейсу аналитического блока. В качестве персонального компьютера может выступать ПЭВМ, размещаемый в помещение спасателей (пункт наблюдения и реагирования на детекцию событий и инцидентов), а в качестве электронное устройство может выступать носимый планшетный компьютер или смартфон, когда спасатель находиться вне помещения спасателя (стационарного рабочего места). b) Блок метеорологического мониторинга (2), представляющий собой метеорологическую станцию для измерения температуры воздуха, силы ветра, уровня инсоляции, значений атмосферного давления. c) Блок видео мониторинга (3), представляющий собой панорамные камеры для наблюдения за зонами пляжа (7) и купания (8), и PTZ-камеры для наблюдения за зонами купания (8) и акватории (9). d) Блок гидромониторинга (4), представляющий собой устройство в виде буя, оснащенного гидролокатором горизонтального обзора и датчиком измерения температуры воды, дополнительно выполняющего функцию сигнального буя, ограничивающего зону купания, и выполненный с возможностью передачи гидролокационных данных о пловцах и водных судах в радиусе до 200 метров акватории. e) Блок уведомлений (5), представляющий собой электронные информационные табло, размещаемые в зоне пляжа, для отображения информации о режимах эксплуатации водного объекта и/или громкоговорители для осуществления голосового оповещения и информирования людей на пляже, пловцов в воде и лиц, управляющих судами в акватории. f) Аналитический блок (6), реализованный на базе серверного оборудования и программного обеспечения, использующего технологии искусственного интеллекта и предназначенного для функционирования систем видеоаналитики, гидроаналитики, управления внешними устройствами и уведомлениями. Системы видеоаналитики, гидроаналитики, управления устройствами и уведомлениями являются составной частью программного обеспечения аналитического блока. Аналитический блок, может быть установлен в АРМ спасателя или может быть размещен удаленно (облачный вариант). Для стабильной работы необходимо обеспечить достаточную пропускную способность канала - не менее 4 мбит/с на каждое устройство в сети.
Блоки видео мониторинга и уведомлений представляют собой систему IP- совместимых устройств, которые размещаются, например, на металлических опорах или торцах зданий, или сооружений и тд. Расстояние до береговой линии должно составлять от 25 до 50 метров.
Система видеоаналитики, входящая в состав программного обеспечения аналитического блока (6), содержит следующие программные модули (детекторы):
1 ) модуль детектирования объектов;
2) модуль идентификации лиц;
3) модуль пересечения границы;
4) модуль запретной зоны;
5) модуль фиксации столкновения объектов;
6) модуль трекинга объектов.
Блок гидромониторинга (4) может включать следующие механические части (фиг.
2):
1 ) Форма корпуса устройства представляет собой сигнальный буй, выполненный из ударопрочного материала с степенью защиты корпуса, соответствующего стандарту IP67;
2) Система электропитания и блок связи размещаются в корпусе буя;
3) Электропитание устройства и передача данных к нему осуществляется по кабелю, размещаемому по дну акватории и прибрежной зоне. Подключение осуществляется к распределительной части устройства видеомониторинга и оповещения (под распределительной частью следует понимать коммутационные устройства, к которым подключаются видеокамеры, информационные табло, громкоговорители, которые являются IP-совместимыми устройствами);
4) Антенна гидролокатора, размещается под корпусом буя на глубине 1 ,5 метров от уровня воды и соединяется управляющим кабелем с блоком управления гидролокатора;
5) Датчик температуры воды размещается под днищем корпуса буя и передает данные в блок управления; 6) Блок управления гидролокатором, передает и принимает сигналы от антенны и датчика температуры и передает данные о нахождении объектов водного мониторинга на аналитический блок (6), при этом блок управления гидролокатором представляет собой модуль, выполненный с возможностью интерпретации сигналов, полученных от антенны и датчика, а также выполненный с возможностью настроек блока гидромониторинга.
Функциями блока гидромониторинга (4) являются:
1 ) Определения местонахождения объектов водного мониторинга под водой;
2) Определение размеров и контуров объектов водного мониторинга;
3) Измерение температуры в верхнем слое воды (на глубине 1 метра).
Данные полученные гидролокатором передаются по кабелю связи для обработки на аналитический блок. Программное обеспечение системы гидроаналитики функционирующем на аналитическом блоке реализует следующие функции:
1 ) Распознавание объектов водного мониторинга (пловцы, суда, морские животные) по данным акустических осциллограмм гидролокатора при помощи нейронных сетей;
2) Синхронизация гидроакустических и видеоданных об объектах водного мониторинга (для обеспечения непрерывного трекинга пловца);
3) Обнаружение потенциальных признаков риска утопления пловца.
Система видеоаналитики, входящая в программное обеспечение аналитического блока работает следующим образом (фиг. 3):
1 ) захват кадров из видеопотока;
2) предобработка этих кадров;
3) анализ с помощью алгоритмов машинного зрения;
4) анализ с помощью нейронных сетей;
5) отрисовка графики;
6) получение информации о каких-либо событиях;
7) формирование пакетов с данными;
8) отправка всех необходимых данных в сервис обработки событий.
При этом система видеоаналитики позволяет не только анализировать события, но и управлять системой безопасности.
Программное обеспечение системы видеоаналитики и гидроаналитики обеспечивает фиксацию следующих потенциально опасных событий:
1 ) Заплыв пловца вне зоны, разрешенной для купания;
2) Заплыв судна в зону купания людей;
3) Столкновение судна с другим судном или пловцом; 4) Нахождение ребенка в воде без сопровождения взрослого;
5) Исчезновение человека под водой выше заданного интервала времени;
6) Подача пловцом сигнала о помощи;
7) Падение человека с набережной, причала, судна.
Блок уведомлений позволяет осуществлять голосовое информирование людей, находящихся на водном объекте о допускаемых ими нарушениях правил эксплуатации акватории. В случае возникновения происшествия блок уведомлений включает аварийный сигнал сирены, предупреждая об инциденте спасателей и очевидцев (один из возможных сценариев).
Блок метеорологических датчиков позволяет измерять параметры, необходимые для оценки допустимого режима эксплуатации пляжа и оповещать людей об изменении погодных условий (один из возможных сценариев).
Решение обеспечивает непрерывный трекинг объектов, что позволяет предоставлять индивидуальные рекомендации посетителям пляжа, такие как: переохлаждение от длительного нахождения в воде, перегрев от длительного нахождения на солнце, купание при ухудшающихся метеорологических условиях (один из возможных сценариев).
Заявленное решение обеспечивает непрерывный трекинг человека при перемещении между двумя физическими средами: пляжем (земля, воздух и пр.) и акваторией (вода), что достигается совместным использованием и синхронизацией заявленных устройств и технологий, предназначенных для мониторинга объектов в разных физических средах. В предложенном решении для обеспечения непрерывного трекинга людей в зоне пляжа используются видеокамеры и технологии компьютерного зрения, а для непрерывного трекинга людей в воде (в зоне купания и акватории) используются данные гидролокатора. Предупреждение людей о потенциальной опасности осуществляется при помощи информационных табло и громкоговорителей. Комплексность решения задачи обеспечивается синхронизацией данных видеокамеры и гидролокатора посредством идентификации объектов мониторинга по гео- координатной метке и дополнительным характеристикам (размеры, характер и скорость движения объекта) обрабатываемыми нейронной сетью и позволяющими с высокой степенью точности идентифицировать уникальный объект мониторинга.
Непрерывный трекинг людей в сочетании с данными о погодных условиях, получаемых с метеостанции позволяет выполнить мониторинг по следующим критериям:
1) Продолжительное нахождение человека в воде (в зависимости от температуры); 2) Продолжительное нахождение человека на солнце (в зависимости от солнечной активности);
3) Потенциальная опасность нахождения человека на водном объекте (при шторме и других природных явлениях, несущих угрозу жизни и здоровью).
Непрерывный трекинг человека в зоне мониторинга позволяет обеспечить максимально высокий уровень его безопасности, в особенности, при действиях, связанных с нырянием и плаванием под водой. В частности, становится доступным не только обнаружение факта падения (прыжка) человека с понтона, моста, набережной или причала, но и контроль факта выныривания из воды.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах, включающая функциональные блоки, состоящие из программно-аппаратных компонентов, выполненных с возможностью приема-передачи и/или анализа информации о событиях на водном объекте и выдачи соответствующих сценариев для предотвращения опасных ситуаций, отличающаяся тем, что водный объект состоит из трех зон мониторинга: зона пляжа, зона купания, зона акватории, при этом программноаппаратные компоненты включают: a) автоматизированное рабочее место спасателя, представляющее собой персональный компьютер и/или носимое электронное устройство с web-совместимым интерфейсом, для обеспечения доступа к пользовательскому интерфейсу аналитического блока, b) блок метеорологического мониторинга, представляющий собой метеорологическую станцию для измерения температуры воздуха, силы ветра, уровня инсоляции, значений атмосферного давления, c) блок видеомониторинга, представляющий собой панорамные камеры для наблюдения за зонами пляжа и купания, и PTZ-камеры для наблюдения за зонами купания и акватории, d) блок гидромониторинга, представляющий собой устройство в виде буя. оснащенного гидролокатором горизонтального обзора и датчиком измерения температуры воды, дополнительно выполняющего функцию сигнального буя, ограничивающего зону купания, e) блок уведомлений, представляющий собой электронные информационные табло для отображения информации о режимах эксплуатации водного объекта и/или громкоговорители для осуществления голосового оповещения и информирования людей на пляже, пловцов в воде и лиц, управляющих судами в акватории, f) аналитический блок, реализованный на базе серверного оборудования и программного обеспечения, использующего технологии искусственного интеллекта и предназначенного для функционирования системы видеоаналитики, содержащей программные модули для выполнения таких функций, как детектирование объектов, идентификация лиц, пересечение границы, пересечение запретной зоны, фиксация столкновений объектов, трекинг объектов, прием информации о каких-либо событиях, анализ полученных данных, отправка данных в сервер, управление системой безопасности; системы гидроаналитики, программное обеспечение которой реализует следующие функции: распознавание объектов водного мониторинга по данным с гидролокатора, синхронизация гидроакустических и видеоданных об объектах водного мониторинга, обнаружение потенциальных признаков риска утопления пловца; при этом модули систем видеоаналитики и гидроаналитики в составе аналитического блока выполняют такие совместные функции, как непрерывный трекинг человека при перемещении между двумя физическими средами и фиксация потенциально опасных событий, включающих заплыв пловца вне зоны, разрешенной для купания, заплыв судна в зону купания людей, столкновение судна с другим судном или пловцом, нахождение ребенка в воде без сопровождения взрослого, исчезновение человека под водой выше заданного интервала времени, подача пловцом сигнала о помощи, падение человека с набережной, причала, судна; системы управления внешними устройствами, системы управления уведомлениями, являющиеся составной частью программного обеспечения аналитического блока.
PCT/RU2023/050228 2022-07-26 2023-09-25 Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах WO2024025442A2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022120475 2022-07-26
RU2022120475A RU2796646C1 (ru) 2022-07-26 Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2024025442A2 true WO2024025442A2 (ru) 2024-02-01
WO2024025442A3 WO2024025442A3 (ru) 2024-03-21

Family

ID=89707081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/050228 WO2024025442A2 (ru) 2022-07-26 2023-09-25 Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024025442A2 (ru)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2429159C1 (ru) * 2010-03-29 2011-09-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Система контроля состояния подводных пловцов
US9443207B2 (en) * 2012-10-22 2016-09-13 The Boeing Company Water area management system
RU2712417C1 (ru) * 2019-02-28 2020-01-28 Публичное Акционерное Общество "Сбербанк России" (Пао Сбербанк) Способ и система распознавания лиц и построения маршрута с помощью средства дополненной реальности
RU2715158C1 (ru) * 2019-06-04 2020-02-25 Владимир Васильевич Чернявец Интеллектуальная сетевая система мониторинга охраняемой территории нефтегазовой платформы в ледовых условиях
RU2755781C1 (ru) * 2020-06-04 2021-09-21 Публичное Акционерное Общество "Сбербанк России" (Пао Сбербанк) Интеллектуальное рабочее место оператора и способ его взаимодействия для осуществления интерактивной поддержки сессии обслуживания клиента

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024025442A3 (ru) 2024-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200380844A1 (en) System, Device, and Method of Detecting Dangerous Situations
EP2722636B1 (en) Water area management system
US9223027B1 (en) Rescue method and system for an overboard passenger
AU2006212052B2 (en) Signalling and localization device for an individual in the sea and method for use thereof
US20090295566A1 (en) Apparatus and Method for The Detection of a Subject in Drowning or Near-Drowning Situation
JP2007026331A (ja) 溺れ監視システム
US20050271266A1 (en) Automated rip current detection system
US9896170B1 (en) Man overboard detection system
JP2004145574A (ja) ライフセービングシステム
KR101812283B1 (ko) 인명구조용 무선조종보트 및 수상 인명구조 시스템
EP1927958A1 (en) Mobile device for a swimmer
John et al. Design of a drowning rescue alert system
RU2796646C1 (ru) Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах
Liu et al. A novel method for recognition, localization, and alarming to prevent swimmers from drowning
WO2024025442A2 (ru) Система обеспечения комплексной безопасности на водных объектах
US10081411B1 (en) Signaling apparatus and system to identify and locate marine objects and hazards
CN117002680A (zh) 深远海大气海洋一体化综合观测平台
Monish et al. Drowning alert system using rf communication and gprs/gsm
RU2715158C1 (ru) Интеллектуальная сетевая система мониторинга охраняемой территории нефтегазовой платформы в ледовых условиях
JP5964381B2 (ja) 落水事故監視方法および落水事故監視システム
CN106875634B (zh) 报警系统
EP2701130A1 (en) Drowning prevention system
JP2019215740A (ja) 支援システム
Kim et al. A study on the implementation of intelligent navigational risk assessment system for high-risk vessel using IoT sensor gateway
Lapota Night time surveillance of harbors and coastal areas using bioluminescence camera and buoy systems

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23847075

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2