Применение средств радиосвязи, навигации и видеонаблюдения в ФСИН России
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Уголовно-исполнительное право
Издательство:
Пермский институт ФСИН России
Год издания: 2010
Кол-во страниц: 68
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Артикул: 664861.01.99
В учебном пособии рассматриваются передовые технические средства, применяемые в настоящее время в ФСИН России. Это средства радиосвязи, системы электронного мониторинга и системы видеонаблюдения. Описана история их возникновения и развития, объяснены основные принципы функционирования.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 11.00.00: ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОТЕХНИКА И СИСТЕМЫ СВЯЗИ
- 40.00.00: ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
- ВО - Бакалавриат
- 11.03.01: Радиотехника
- 11.03.02: Инфокоммуникационные технологии и системы связи
- 40.03.01: Юриспруденция
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ Пермский институт В.Г. Зарубский ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ РАДИОСВЯЗИ, НАВИГАЦИИ И ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ В ФСИН РОССИИ Учебное пособие Пермь 2010
УДК 343.8 ББК 67.409 З 35 Рецензенты: Цибаков С.М. – заместитель начальника Управления охраны, ИТО, связи и вооружения – начальник отдела ИТО и связи ГУФСИН России по Пермскому краю, полковник внутренней службы. Козлов В.В. – профессор кафедры естественно-научных дисциплин Пермского института ФСИН России, доктор технических наук, профессор. З 35 Зарубский В.Г. Применение средств радиосвязи, навигации и видеонаблюдения в ФСИН России: учеб. пособие. ФГОУ ВПО Пермский институт ФСИН России. – Пермь: [б.и.], 2010. – 68 с. В учебном пособии рассматриваются передовые технические средства, применяемые в настоящее время в ФСИН России. Это средства радиосвязи, системы электронного мониторинга и системы видеонаблюдения. Описана история их возникновения и развития, объяснены основные принципы функционирования. УДК 343.8 ББК 67.409 © Зарубский В.Г., 2010 © ФГОУ ВПО Пермский институт ФСИН России, 2010
Содержание Введение....................................................................................................... 4 Раздел 1. Применение средств радиосвязи в ФСИН России................... 6 1.1. Средства радиосвязи............................................................................. 6 1.1.1. История появления радиосвязи........................................................ 6 1.1.2. Свойства электромагнитных волн и виды модуляции................... 14 1.2. Применение средств радиосвязи в ФСИН России............................ 21 Раздел 2. Применение систем навигации в ФСИН России...................... 26 2.1. Системы навигации.............................................................................. 26 2.1.1. История развития навигации и средств навигации........................ 26 2.1.2. Глобальные системы спутниковой навигации................................ 29 2.2. Использование навигационных данных системы ГЛОНАСС в интересах ФСИН России............................................................................. 34 2.2.1. Системы мониторинга специального транспорта ФСИН России........................................................................................................... 35 2.2.2. Системы электронного мониторинга осужденных в ФСИН России........................................................................................................... 39 Раздел 3. Применение систем видеонаблюдения в ФСИН России......... 41 3.1. Системы видеонаблюдения................................................................. 41 3.1.1. Камеры видеонаблюдения................................................................ 44 3.1.2. Средства видеорегистрации событий.............................................. 53 3.1.3. Видеомониторы.................................................................................. 54 3.1.4. Источники бесперебойного электропитания для систем видеонаблюдения......................................................................................... 59 3.1.5. Линии связи систем видеонаблюдения............................................ 59 3.2. Применение систем видеонаблюдения в ФСИН России.................. 60 Заключение................................................................................................... 64 Библиографический список........................................................................ 65 Приложение.................................................................................................. 67
Введение В современных условиях реформирования уголовно исполнительной системы большое внимание уделяется развитию и совершенствованию инженерно-технических средств охраны и надзора (далее – ИТСОН). Это обусловлено тем, что современные ИТСОН способны на высоком уровне обеспечить охрану и надзор на объектах ФСИН России, однако не стоит заблуждаться в том, что ИТСОН могут самостоятельно решать вопросы охраны и надзора. Системы охраны и надзора – это сложные человеко-машинные системы, включающие в себя среди прочих и техническую составляющую, но без участия человека выполнять свои функции они не способны. ИТСОН в данных системах – лишь инструмент, позволяющий оптимизировать деятельность подразделений охраны, конвоирования и надзора, снизить «человеческий фактор», оказывающий влияние на надежность охраны и обеспечения качественного выполнения требований внутреннего распорядка учреждений УИС. Концепция развития уголовно-исполнительной системы в Российской Федерации до 2020 года включает следующие основные направления, касающиеся ИТСОН: 1. Создание системы противодействия преступным проявлениям осужденных на основе применения современных инженерно-технических средств охраны и надзора, новых технологий и подходов к организации безопасности объектов УИС, формирования единой технической политики в области их оснащения комплексами ИТСОН. Оснащение всех следственных изоляторов и исправительных учреждений современными интегрированными системами безопасности. 2. Реализация Концепции совершенствования технической безопасности объектов УИС на период до 2020 года. Введение мониторинга за поведением осужденных с помощью технологий электронного контроля (видеонаблюдение, ГЛOHACC/GPSбраслеты, технологии «беспроводного сервиса» местоположения объектов Wi-Fi и т. д.). Повышение уровня организации специальных перевозок путем совершенствования нормативно-правовой базы, оптимизации маршрутов конвоирования и улучшения взаимодействия с государственными органами и другими структурами, задействованными при выполнении спецперевозок. Использование систем спутникового мониторинга за передвижением специальных автомобилей и специальных вагонов для перевозки осужденных. Оборудование специальных автомобилей современными средствами видеонаблюдения и связи. Модернизация и оптимизация системы охраны исправительных учреждений и следственных изоляторов.
Повышение эффективности пропускного режима на охраняемых объектах. Приведение условий несения службы караулами и дежурными сменами к нормам, установленным законодательством. Совершенствование мер обеспечения личной безопасности персонала СИЗО и исправительных учреждений, усиление его правовой защищенности. Внедрение передовых форм обеспечения режима и безопасности личного состава и осужденных, разработка научнообоснованных нормативов нагрузки сотрудников оперативных, охранных и режимных служб. Приведение штатной численности оперативных, охранных и режимных служб в соответствие с установленными нормативами.
Раздел 1. Применение средств радиосвязи в ФСИН России 1.1. Средства радиосвязи 1.1.1. История появления радиосвязи В конце XIX века в мире бурное развитие получили такие науки, как физика и математика. В 1864 г. английский физик Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell) теоретически доказал существование электромагнитных волн, которые в реальности могут распространяться на большие расстояния [Васильев, 2009 а,б; Денин, 2009]. Максвелл отталкивался от экспериментальных работ Майкла Фарадея (Michael Faraday) по электричеству и магнетизму. Появление индукционного тока, открытого Фарадеем, Максвелл объяснил возникновением вихревого электрического поля при любом изменении магнитного поля. Процесс распространения переменных магнитного и электрического полей – это электромагнитная волна, предположил ученый. Чтобы создать интенсивные электромагнитные волны, нужны электромагнитные колебания высокой частоты, т. е. такие колебания должны возникать при ускоренном движении электромагнитных зарядов. Первым, кто экспериментально подтвердил электромагнитную теорию Максвелла, был немецкий ученый Генрих Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz). В 1887–1888 гг. Герц провел ряд экспериментов, ход и результаты которых говорили в пользу электромагнитной теории Максвелла. Герц не только экспериментально доказал существование электромагнитных волн, но также начал первым изучать их свойства: отражение от металлических поверхностей, преломление и поглощение в разных средах, поляризацию и т. д. Кроме того, немецкий ученый опытным путем измерил длину волны и скорость распространения электромагнитных волн, которая оказалась равной скорости света в вакууме (300 000 км/с). Герцу удалось построить пусть и примитивные, но работающие радиопередатчик («вибратор») и радиоприемник (рис. 1.1). Одной из главных частей «вибратора» были Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) Генрих Рудольф Герц (1857–1894)
два медных стержня с латунными шариками на концах, между которыми существовал небольшой промежуток. Стержни соединялись со вторичной обмоткой катушки Румкорфа, преобразующей постоянный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения. При поступлении импульсов переменного тока между шариками проскакивали искры, тем самым посылая электромагнитные волны. Рис.1.1. Схема «вибратора» Герца Искровой приемник Герца представлял собой резонатор – проволочное незамкнутое кольцо с латунными шариками на концах. Между этими шариками также проскакивали искры, причем безо всякой подачи электричества, а именно в тот момент, когда аналогичные искры появлялись между шариками «вибратора». Подобное явление наблюдалось даже на удалении от «вибратора» на расстояние 2–3 м. В декабре 1888 г. вышла знаменитая работа Герца «О лучах электрической силы», возвестившая об открытии электромагнитных волн. Тем самым, успешные эксперименты Герца открыли зеленый свет к созданию беспроводных устройств по передаче сообщений (его именем названа единица измерения частоты колебаний). Эксперименты и научные работы Герца послужили предпосылкой для создания радиопередатчиков и радиоприемников. Первенство здесь принадлежит Николе Тесле (Nikola Tesla), который еще в 1892 г., читая лекцию об электромагнитном поле высокой частоты перед учеными Королевской академии Великобритании, зажег в своих руках электрические лампочки, не подключенные к проводам генератора, подающего высокочастотный ток. Через год после описанной выше демонстрации Тесла создал первый в мире волновой радиопередатчик, опередив Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi). Никола Тесла (1856–1943)
Используя управление по радиосвязи, Тесла создал «телеавтоматы», которые являются первыми в мире самодвижущимися механизмами, управляемыми на расстоянии. Все желающие смогли в этом убедиться воочию: в МэдисонСквер-Гарден великий серб демонстрировал лодочки с дистанционным управлением. Помимо этого, занимаясь вопросами беспроводной связи, в 1893 г. Тесла изобрел мачтовую антенну. Однако Тесла был слишком поглощен идеей передачи любого количества энергии (а также информации) на любое расстояние, поэтому менее масштабную задачу – посыл и прием радиосигналов – за него решили и воплотили в жизнь другие. Среди них был не только Маркони, но и россиянин Александр Степанович Попов. Впрочем, нельзя не отметить и вклад других ученых: француза Эдуарда Бранли (полное имя – Edouard Eugene Desire Branly) и англичанина сэра Оливера Джозефа Лоджа (Oliver Joseph Lodge). Э. Бранли принадлежит авторство термина «радио» (в переводе с лат. букв. «излучаю»). В 1890 г. он создал радиокондуктор («трубка Бранли») для регистрации электромагнитных волн. Радиокондуктор являл собой стеклянную трубку, наполненную металлическими опилками, способными резко и намного (в несколько сотен раз) менять проводимость (сопротивление) под действием радиосигнала. Чтобы привести «трубку Бранли» в первоначальное состояние, требовалось встряхнуть прибор, тем самым разрушив образовавшиеся между опилками контакты. В 1894 г. радиокондуктор усовершенствовал О. Лодж, назвав его «когерер» (рис. 1.2). Для восстановления проводимости последнего О. Лодж применил прерыватель (тремблер) в виде ударника с часовым механизмом, ударявшим через равные промежутки времени по когереру. Гульельмо Маркони (1874–1937) Александр Степанович Попов (1859–1906)
Рис. 1.2. Когерер 14 августа 1894 г. произошло знаменательное событие: на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки в Оксфордском университете О. Лодж провел первую успешную демонстрацию радио. Радиосигнал азбуки Морзе отправили из лаборатории в соседнем Кларендоновском корпусе, который был принят аппаратом на расстоянии 40 метров в театре Музея естественной истории, где проходила лекция. Революционность идеи О. Лоджа заключалась в том, что он соединил «трубку Бранли» с резонатором Герца и таким образом смог добиться записи сигналов на малых расстояниях с помощью регистратора и реле. Однако дальше Лодж не пошел, и уже через год А.С. Попов и Г. Маркони, опираясь на разработки Э. Бранли и О. Лоджа, продемонстрировали собственные радиоприборы, от которых и ведет свой отсчет история радио. Но полностью в стороне от радио Лодж не остался: 6 августа 1898 г. он получил патент № 609154 на «использование настраиваемой индукционной катушки или антенного контура в беспроводных передатчиках или приемниках, или в обоих устройствах». Речь шла о настройках на нужную радиостанцию. В 1912 г. патент был продан компании Маркони. До сих пор ведется спор на предмет того, кто же в действительности первым изобрел радио. 7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества А.С. Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», а затем произвел первый публичный прием и передачу радиосигналов на расстоянии ок. 60 м (рис. 1.3). В заключение доклада Попов провидчески сказал: «...могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании сможет быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний».
Рис. 1.3. Схема приемника А.С. Попова (N – контакт звонка; А, В – выводы когерера; С – контакт реле; Р, Q – выводы батареи; М – контакт антенны) 24 марта 1896 г. А.С. Попов передал радиограмму, содержащую два слова: «Генрихъ Герцъ» при помощи азбуки Морзе. Дальность связи составила уже 250 м. Итальянец Маркони, используя прибор (рис. 1.4), во многом сходный с аппаратом Попова, также начал свои опыты в телеграфировании без проводов в 1895-м. Используя «вибратор» Герца и когерер Лоджа, а также электрический звонок, Маркони успешно передает сигнал. В середине 1895 г. он включает в цепь телеграфный ключ и создает более чувствительный когерер путем заземления вибратора и присоединения одного из его концов к металлической пластине, находящейся на удалении от земли (фактически – к простейшей антенне). Рис. 1.4. Радиоприемник Маркони В начале 1896 г. он едет в Великобританию, где через год получает патент на изобретение радио. В Германии, Франции и России в патенте Маркони отказали, справедливо указав на существующий аппарат Попова. В ходе опытов Маркони обнаружил, что дальность передачи пропорциональна длине и числу антенн, поэтому для передачи информации через пролив Ла-Манш он использует несколько антенн
высотой примерно 50 м. Однако существующие на тот момент технологии не могли дать значительного «прироста» дальности передачи. Улучшить качество радиоприборов смог немецкий физик Карл Фердинанд Браун (Karl Ferdinand Braun). Он изобрел кристаллический детектор, который заменил когерер. Теперь приемники стали значительно чувствительнее, хотя кристаллический детектор также необходимо было настраивать заново. Впоследствии на смену детекторам Брауна пришли электронные лампы. Затем Браун улучшил передатчик Маркони, разделив колебательный и антенный контуры. Так образовались первичный контур (конденсатор плюс искровой промежуток) и индуктивно связанный антенный контур, что позволило увеличить энергию передатчика. Первоначально беспроводные сообщения были телеграфными, т. е. существовало не голосовое радио, а радиотелеграфия. Но человек хотел большего – слушать по радиоприемнику звуки, будь это зачитываемые диктором новости, игра на музыкальных инструментах либо пение птиц. Уже 23 декабря 1900 г. Реджинальд Фессенден (Reginald Fessenden) провел первую в мире передачу речи на расстояние 1,6 км. Качество речи было невероятно искаженным, но, главное, – начало было положено. Фессенден, канадский и американский изобретатель, внес большой вклад в развитие радио, в том числе звукового. В 1906 году, объединив в одно устройство роторный передатчик с искровым разрядником и генератор Александерсона, Фессенден стал автором первой «радиопередачи» – моряки в открытом море смогли явственно услышать, как изобретатель играл на скрипке «O Святая ночь» и зачитывал отрывки из Библии. До Фессендена тех же моряков с помощью радиосвязи могли не только развлечь, но и спасти. Например, зимой 1899–1900 гг. радиоприборы А.С. Попова помогли вызволить броненосец «Генераладмирал Апраксин», потерпевший аварию возле острова Готланд. Многих пассажиров знаменитого «Титаника» также спасла радиосвязь, на сей раз – с помощью аппаратов Маркони. Спустя три года после успешного эксперимента Фессендена, в США начала свою работу первая в мире радиовещательная станция, создателем которой явился Чарльз Геррольд (Charles Gerrold). Радиостанция получила название San Jose Calling, ее и сегодня можно услышать на радиоволнах под названием KCBS (базируется в СанФранциско). Геррольд также ввел термин «broadcast» («трансляция»). Сын фермера, он знал, что термин «broadcast» в сельском хозяйстве Реджинальд Фессенден (1866–1932)