Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области автоматизированных систем и может быть использовано для построения автоматизированной системы актуализации и доведения (АСАД) электронных навигационных карт (ЭНК) внутренних водных путей (ВВП) до судов в условиях отсутствия сотовой связи.
Эффективное судоходство на ВВП и обеспечение безопасности плавания требуют наличия современной системы картографического и навигационно-гидрографического обеспечения судов. Сравнительно короткая навигация на ВВП и сезонная изменчивость рельефа дна вызывают необходимость оперативности корректуры ЭНК и доведения их до судов. Актуальность и сложность решения данной задачи возрастает при обеспечении судоходства на ВВП регионах Сибири и Дальнего Востока, характеризующихся незначительным покрытием зонами GPRS-доступа к Интернет и сотовой связи.
Из патента на полезную модель RU №65265 (МПК G06F 17/30, опубл. 27.07.2007) известен региональный центр геопространственных данных (ГПД), который содержит ПЭВМ-сервер центра, совокупность ПЭВМ координации и управления, совокупность ПЭВМ создания и обновления электронных карт, а также средства отображения и коллективного пользования, систему сбора и передачи данных, соединенные между собой посредством локальной вычислительной сети, ПЭВМ-сервер геопространственных и прикладных отраслевых баз данных, совокупность соединенных со средствами ввода и документирования информации ПЭВМ направлений, обеспечивающих работу с геоинформационными данными, и ПЭВМ редактирования документов, совокупность ПЭВМ обработки фотоснимков и получения ортофотопланов, ПЭВМ системного администратора, и систему защиты информации, соединенные между собой посредством локальной вычислительной сети. Одной из задач регионального центра ГПД является картографическое обеспечение при проведении анализа и принятия решения в области прикладных вопросов, в том числе мониторинга критически важных и/или потенциально опасных объектов. Однако региональный центр ГПД не обеспечивает создание, обновление и распространение электронных карт ВВП в силу специфичности источников информации о ВВП.
Известна автоматизированная система цифровых карт (см. Каспийскую флотилию оснастят автоматизированной системой цифровых карт. - URL: http://vpk-news.ru/news/23280. Дата обращения: 01.07.2015), которая обеспечивает возможность оперативного, в режиме реального времени, доведения актуальных морских карт и другой картографической информации до кораблей, находящихся в море через глобальную информационную сеть Интернет.
Однако указанная система не обеспечивает возможности оперативной доставки актуализированных ЭНК до судов в условиях отсутствия сотовой связи. Кроме того, в данной системе не предусмотрена функция получения от судов результатов гидрографической съемки, необходимых для корректировки ЭНК.
Известна автоматизированная система распространения (АСР) цифровой картографической информации (ЦКИ) внутренних водных путей по патенту RU №117661 (МПК G06F 17/00, опубл. 27.06.2012), которая содержит многоуровневую систему сбора, обработки и распространения картографической информации, первым уровнем системы является отраслевой центр АСР ЦКИ, который содержит сервер, связанный с блоком баз данных, автоматизированные рабочие места (АРМ) администратора, АРМ операторов управления и блок защиты информации, подключенные к локальной вычислительной сети, вторым уровнем - региональные центры АСР ЦКИ, каждый из которых содержит сервер, связанный с блоком баз данных, АРМ администратора, АРМ верификатора, АРМ картографов, центр документирования и блок защиты информации, подключенные к локальной вычислительной сети, третьим уровнем - АРМ пользователей системы, которые включают стационарные АРМ, судовые терминалы электронно-картографических навигационных информационных систем и мобильные терминалы, четвертым уровнем -источники навигационной, гидрографической и топогеодезической информации системы, которые включают автоматизированные промерно-изыскательские комплексы, судовые обстановочные комплексы, системы координированного управления позиционированием землеснаряда и базы данных ортофотопланов, при этом отраслевой центр системы связан двухсторонними каналами связи с региональными центрами системы и АРМ пользователей системы, региональные центры системы связаны двухсторонними каналами связи по средству сети общего пользования Интернет с АРМ пользователей системы и источниками навигационной, гидрографической и топогеодезической информации системы. Система предназначена для обеспечения автоматизации процессов сбора, хранения, распространения, тиражирования и защиты электронных навигационных карт внутренних водных путей, включая процедуры их периодической корректуры.
Недостатком указанной системы является отсутствие возможности оперативной доставки актуализированных ЭНК из региональных центров до судов и получения региональными центрами результатов гидрографической съемки, проведенных судами, в условиях отсутствия сотовой связи. Существующий длительный период получения региональными центрами результатов съемки от судов негативно сказывается на оперативности обновления ЭНК и существенно снижает их достоверность в силу устаревания ЭНК.
Техническое решение, известное из патента RU №117661, выбрано в качестве ближайшего аналога данного изобретения.
Задача, на решение которой направлена данное изобретение, заключается в создании системы, обеспечивающей автоматизацию процессов актуализации и доведения ЭНК ВВП до судов в условиях отсутствия сотовой связи.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в сокращении времени на получение от судов гидрографической информации, необходимой для корректировки ЭНК, и доведение ЭНК до судов в условиях отсутствия сотовой связи, а также в повышении достоверности ЭНК, обусловленной оперативностью их актуализации.
Указанный технический результат достигается тем, что в автоматизированную систему актуализации и доведения ЭНК ВВП, включающую не менее одного аппаратно-программного комплекса (АПК) регионального центра, который содержит сервер, связанный с блоком баз данных, АРМ администратора, АРМ картографа, АРМ верификатора и блок защиты информации, подключенные к локальной вычислительной сети, не менее одного АРМ пользователя системы, включающего судовой терминал системы отображения ЭНК и информации (СОЭНКИ), и не менее одного АПК источника гидрографической информации, включающего, по крайней мере, автоматизированный промерно-изыскательский комплекс (АПИК) и/или судовой обстановочный комплекс (СОК) и/или систему координированного управления позиционированием (СКУП) земснаряда, введен, по меньшей мере, один АПК удаленной передачи ЭНК, который содержит сервер, соединенный с спутниковым модемом, вход-выход которого является первым входом-выходом АПК удаленной передачи ЭНК, и Wi-Fi роутером, вход-выход которого является вторым входом-выходом АПК удаленной передачи ЭНК, дополнительно в состав АПК регионального центра включен спутниковый модем, соединенный с блоком защиты информации, второй вход-выход спутникового модема является входом-выходом АПК регионального центра, который по средствам радиосвязи соединен с первым входом-выходом АПК удаленной передачи ЭНК, кроме того, в АРМ пользователя и АПК источника гидрографической информации введены Wi-Fi адаптеры, которые по средствам радиосвязи соединены со вторым входом-выходом АПК удаленной передачи ЭНК.
Технический результат достигается также тем, что:
блок базы данных содержит, по крайней мере, базу данных исходной гидрографической информации, базу данных проектов по созданию или обновлению ячеек ЭНК, базу данных готовых ЭНК и корректур к ним на заданный регион и базу данных АПК удаленной передачи ЭНК заданного региона;
сервер АПК удаленной передачи ЭНК содержит, по крайней мере, следующие данные: базу данных актуализированных ЭНК, базу данных персональных папок АПК источников гидрографической информации с результатами изыскательских, путевых и дноуглубительных работ и базу данных АПК источников гидрографической информации.
Сущность заявляемой автоматизированной системы актуализации и доведения ЭНК ВВП поясняется примером ее реализации и чертежом (фиг. 1), на котором представлена ее структурная схема.
Автоматизированная система актуализации и доведения ЭНК ВВП включает (фиг. 1) АПК 1 регионального центра, АПК 2 удаленной передачи ЭНК, АРМ 3 пользователя и АПК 4 источника гидрографической информации. Аппаратно-программный комплекс 2 удаленной передачи ЭНК по средствам спутниковой радиосвязи соединен с АПК 1 регионального центра, а по средствам радиосвязи Wi-Fi - с АРМ 3 пользователя и АПК 4 источника гидрографической информации.
Аппаратно-программный комплекс 1 регионального центра предназначен для:
приема (в том числе и через АПК удаленной передачи ЭНК) и обработки исходных картографических материалов и результатов русловых изысканий от АПК источников гидрографической информации;
создания, верификации и оплавывания ЭНК ВВП, создания корректур к ячейкам ЭНК ВВП в границах своего региона;
формирования и поддержания базы данных и корректуры ЭНК ВВП;
передачи актуализированных ЭНК в АПК удаленной передачи ЭНК;
защиты ЭНК ВВП от несанкционированного копирования и тиражирования;
ведения, поддержания и обновления электронного каталога ЭНК ВВП в границах своего региона.
Аппаратно-программный комплекс 1 регионального центра включает сервер 5, связанный с блоком 6 баз данных, АРМ 7 администратора, АРМ 8 картографа, АРМ 9 верификатора, блок 10 защиты информации, спутниковый модем 11 и локальную вычислительную сеть 12.
На сервере 5 размещается общее и специальное программного обеспечение, предназначенное для выполнения основных функций хранения данных, организации взаимодействия с другими уровнями системы, резервирования и репликации данных, предоставления необходимой информации для работы АРМ, входящих в АПК 1.
Оборудование сервера 5 включает, например, непосредственно сервер вычислительный RAMEC TORNADO Server Custom на базе процессора Intel XEON Е5-2603 V2 1.8/6.4GTs/10M S2011 tray 80W, контроллер райд-массива MEGARAID_SAS_9240-4I_KIT 9240-4I, накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) 1.0Tb WD1003FBYZ 7200/64Mb SATAII-300, оперативную память Kingston DDR3 8Gb PC12800/1600 ЕСС REG, дисковод DVD+/-RW slim Black SATA OEM, дисковый массив IBM Storwize V3700 SFF Dual Control Enclosure в комплекте НЖМД 1T6 NL-SAS.
На сервере 5 развернуты операционная система Альт Линукс СПТ 6.0 Сервер и Система управления базой данных (СУБД) PostgreSQL. К дополнительному серверному программному обеспечению следует отнести телекоммуникационные программные средства, средства поддержки стека протоколов TCP/IP, программные средства защиты от несанкционированного доступа, сервисные программные средства и др.
Блок 6 баз данных, например, развернутый на дисковом массиве сервера 5, работает под управлением СУБД PostgreSQL. Блок 6 баз данных содержит: базу данных исходной гидрографической информации, базу данных проектов по созданию или обновлению ячеек ЭНК, базу данных готовых ЭНК и корректур к ним на заданный регион в нескольких форматах и базу данных АПК удаленной передачи ЭНК заданного региона.
Автоматизированное рабочее место 7 администратора предназначено для контроля работоспособности оборудования и программного обеспечения АПК регионального центра и представляет собой, например, унифицированный персональный компьютер RAMEC STORM Custom W, включающий системную плату ASUS В85М-Е 4×D3/GL/HDMI/PCI-E s1150, mATX, процессор Intel Core i5-4440 3.1/5GT/6M+V S1150 tray 84W, видеоадаптер Gigabyte GV-N730-2GI PCI-E 2048Mb DVI/HDMI, память Kingston DDR3 4Gb PC12800/1600, монитор Samsung S22C200B 1000:1/1920×1080/170×160/250cd/5ms/VGA/DVI/LED/b1, корпус с блоком питания, клавиатуру и мышь, на котором развернут унифицированный комплект программного обеспечения (ПО), включающий операционную систему (ОС) MS Windows 8, комплект офисных программ MS Office 12, антивирусную и вспомогательные программы. Основным средством взаимодействия администратора с сервером 5 являются программы стандартного браузера и файлового менеджера «Проводник». При необходимости может использоваться специализированное ПО для управления настройками сервера 5.
Автоматизированное рабочее место 8 картографа предназначено для создания новых ячеек ЭНК ВВП, выпуска корректурных файлов к ячейкам и представляет собой, например, унифицированный персональный компьютер RAMEC STORM Custom W, характеристики которого приведены в предыдущем абзаце. Кроме унифицированного комплекта ПО на унифицированном персональном компьютере АРМ 8 картографа развернуто специализированное ПО, например, «Дельта-АК» и «Дельта-Офис». Программный комплекс «Дельта-АК» на основе исходной информации, полученной в ходе изыскательских, путевых и дноуглубительных работ, позволяет осуществить: создание ячеек ЭНК, создание корректуры ЭНК по оперативной информации, загрузку цифровых картографических данных в формате S-57, загрузку оперативной информации от русловых партий и путевых бригад, создание и хранение оперативной информации, контроль входных данных, отображение цифровых картографических данных и актуальной оперативной информации, компиляцию ЭНК в формат S-57. Программный комплекс «Дальта-Офис», включающий программы «Дельта-Конвертер», «Дельта-Космос» и «Дельта-Каталог», позволяет конвертировать ЭНК во внутренний формат АПК 4 источников гидрографической информации, конвертировать и загружать космические снимки, подготовленные на их основе ортофотопланы, визуализировать базу данных ЭНК.
Автоматизированное рабочее место 9 верификатора предназначено для верификации, утверждения и издания ячейки ЭНК или корректуры к ней. Автоматизированное рабочее место 9 верификатора представляет собой, например, унифицированный персональный компьютер RAMEC STORM Custom W, на котором развернуты унифицированный комплект ПО и специализированное ПО, включающее, например, программные комплексы «Дельта-АВ» и уже описанный выше «Дельта-Офис». Программный комплекс «Дельта-АВ» предназначен для решения следующих задач: сличения всех элементов содержания составленной ЭНК и исходных картографических данных, проверки правильности использования материалов описательного характера, верификации карты с помощью соответствующих функций программы-редактора, завершающей компиляции в формат S-57.
Спутниковый модем 11 предназначен для обмена данными с АПК 4 удаленной передачи ЭНК по каналам спутниковой связи. Комплект спутникового модема 11 включает в себя, например, спутниковый терминал HN 9260 (Hughes Network Systems), антенну диаметром 1.2 м, стандартное крепление антенны и набор кабелей.
Внутренняя локальная вычислительная сеть 12 защищена от несанкционированного доступа блоком 10 защиты информации, представляющим собой межсетевой экран, установленный, например, в маршрутизаторе Mikrotik CCR1009-8G-1S.
Аппаратно-программный комплекс 2 удаленной передачи ЭНК предназначен для:
приема актуализированных ЭНК от АПК 1 регионального центра по каналам спутниковой связи;
хранения базы данных актуализированных ЭНК;
доставки актуализированных ЭНК до судов по каналам Wi-Fi;
приема, хранения и передачи в АПК 1 региональных центров результатов изыскательских, путевых и дноуглубительных работ от АПК 4 источников гидрографической информации;
хранения базы данных АПК 4, которым предоставляется возможность загрузки на сервер гидрографической информации.
Аппаратно-программный комплекс 2 удаленной передачи ЭНК включает сервер 13, спутниковый модем 14 и Wi-Fi роутер 15.
Сервер 13 предназначен для размещения программного обеспечения АПК 4 удаленной передачи ЭНК и следующих данных: базы актуализированных ЭНК, базы данных персональных папок АПК источников гидрографической информации с результатами изыскательских, путевых и дноуглубительных работ, базы АПК источников гидрографической информации. Сервер 13 представляет собой, например, компьютер с процессором Intel Core i3 4030U (1.9 ГГц, 2 ядра), оперативной памятью 4096 Мб DDR3 (SO-DIMM), видеокартой Intel HD Graphics 4400, жестким диском 240 Гб SSD SATAIII и экраном 13.3″ WXGA.
Спутниковый модем 14 по устройству и назначению аналогичен спутниковому модему 11.
Wi-Fi роутер 15 обеспечивает бесплатный беспроводной канал связи со всеми проходящими в зоне действия судами и представляет собой, например, Wi-Fi роутер повышенного радиуса действия, включающий всепогодную точку доступа WiFi 2.4ГГц MIMO Ubiquiti Rocket М2 и всенаправленную антенну Ubiquiti AirMax Omni 2G 10dBi.
Автоматизированное рабочее место 3 пользователя предназначено для:
формирования запросов на поставку ЭНК;
получения, хранения и отображения актуализированных ЭНК.
Автоматизированное рабочие место 3 пользователя включает судовой терминал СОЭНКИ и Wi-Fi адаптер (на чертеже не показаны).
Судовой терминал СОЭНКИ обеспечивает организацию запросов и получение актуализированных ЭНК от АПК 2 удаленной передачи ЭНК и загрузку их в навигационную программу, которая обеспечивает безопасность судовождения за счет проецирования на экране монитора текущего положения судна на фоне актуализированной ЭНК. Судовой терминал СОЭНКИ представляет собой, например, терминал «СОЭНКИ/ЭКНИС 270» с установленной электронно-картографической системой «Transas Navi-Sailor 4000».
Wi-Fi адаптер АРМ 3 пользователя обеспечивает бесплатный беспроводной канал связи с АПК 2 удаленной передачи ЭНК и представляет собой, например, адаптер Alfa AWUS 036Н.
Аппаратно-программный комплекс' 4 источника гидрографической информации предназначен для сбора и передачи в АПК 2 удаленной передачи ЭНК результирующих материалов изыскательских, путевых и дноуглубительных работ.
Аппаратно-программный комплекс 4 включает АПИК и/или СОК и/или СКУП земснаряда и Wi-Fi адаптер (на чертеже не показаны).
Автоматизированный промерно-изыскательский комплекс предоставляет результаты измерения глубин, координат береговой линии, ключевых плавучих и береговых объектов и представляет собой, например, Автоматизированный промерно-изыскательский комплекс СКБВ.469153.101-02.
Судовой обстановочный комплекс предоставляет информацию о расстановке и контроле местоположения плавучих и береговых средств навигационного ограждения и представляет собой, например, Судовой обстановочный комплекс СКБВ.469153.102-01.
Система координированного управления позиционированием земснаряда предоставляет информацию по результатам планирования и непосредственного проведения дноуглубительных работ и представляет собой, например, Систему координированного управления земснарядом СКБВ.469153.103-04.
Wi-Fi адаптер АПК 4 обеспечивает бесплатный беспроводной канал связи с АПК 2 удаленной передачи ЭНК и представляет собой, например, адаптер Alfa AWUS 036Н.
Функционирование АСАД ЭНК ВВП происходит следующим образом.
Суда русловых партий и обстановочных бригад, оборудованные АПК 4 источников гидрографической информации, проводят изыскательские, путевые, дноуглубительные и иные работы, в результате которых получают новые исходные данные для обновления ЭНК ВВП. Для непосредственной передачи этих данных указанные суда подходят к месту расположения АПК 2 удаленной передачи ЭНК, отмеченному на карте и на местности. При входе в зону действия Wi-Fi роутера 15 АПК 2 (в радиусе 1-2 км от местоположения береговой антенны Wi-Fi роутера) АПК 4 отправляет запрос в АПК 2 для доступа к персональной папке на сервере 13. После авторизации АПК 4 копирует файлы с результатами изыскательских, путевых, дноуглубительных и иные работы в персональную папку на сервере 13.
В дальнейшем сервер 13 АПК 2 организует пересылку полученных результатов работ в АПК 1 регионального центра. Для пересылки используется канал спутниковой связи, созданный спутниковыми модемами 11 и 14.
От спутникового модема 11 полученные данные проходят через блок защиты информации 10, локальную вычислительную сеть 12, сервер 5 и сохраняются в базе данных исходной гидрографической информации блока 6 баз данных.
На следующем этапе, на АРМ 8 картографа загружаются полученные данные и на их основе вносятся коррективы в проекты соответствующих ячеек ЭНК. Обновление ячеек ЭНК может происходить в двух вариантах: с помощью выпуска небольших корректурных файлов к существующим ячейкам, либо полного перевыпуска (обновления) всей ячейки.
Проект обновленной ячейки вновь сохраняется в блоке 6 баз данных, откуда загружается на АРМ 9 верификатора. На АРМ 9 осуществляется финальная проверка корректности обновления ячейки или создания корректурных файлов и принимается решение об утверждении и издании новой ячейки или корректуры. Изданные ячейки экспортируются в формат S-57 и сохраняются в базе данных готовых ЭНК и корректур к ним блока 6 баз данных.
Автоматизированное рабочее место 7 администратора обеспечивает в ходе работы необходимую настройку и контроль корректного функционирования оборудования и ПО всего АПК 1 регионального центра.
После обновления ячеек карт в базе данных готовых ЭНК, происходит загрузка актуализированных ЭНК на АПК 2 удаленной передачи ЭНК. В ходе указанной загрузки файлы ЭНК из блока 6 баз данных через сервер 5 и ЛВС 12 попадают в блок защиты информации 10 и далее по каналу спутниковой связи, организованному спутниковыми модемами 11 и 14, попадают на сервер 13, где становятся доступными для загрузки пользователями.
Доведение актуализированных ЭНК до судов выполняется следующим образом. При входе судна, оборудованного АРМ 3 пользователя, в зону действия Wi-Fi роутера 15 АПК 2 удаленной передачи ЭНК АРМ 3 пользователя формирует запросов на поставку ЭНК и копирует файлы с актуализированными ЭНК с сервера 13 на судовой терминал СОЭНКИ АРМ 3 пользователя.
Заявленное изобретение реализовано в опытном образце комплексной автоматизированной системы сбора и оперативной передачи актуализированных ЭНК на суда подведомственных Росморречфлоту организаций в речных бассейнах Сибири и Дальнего Востока России. Результаты предварительных испытания данной системы подтверждают сокращение времени на доведение актуализированных ЭНК до судов и получение гидрографической информации, необходимой для корректировки ЭНК, от судов в условиях отсутствия сотовой связи, а также повышение достоверности ЭНК за счет сокращения срока цикла обновления ЭНК (от момента завершения изыскательских (путевых, дноуглубительных) работ до доставки актуализированных ЭНК потребителям) до 1-2 недель. Дополнительно использование предложенного изобретения позволяет снизить затраты по созданию и эксплуатации указанной системы за счет:
использования малого количества стационарных средств спутниковой радиосвязи, которые существенно дешевле оборудования, предназначенного для установки на движущихся объектах, и отсутствии необходимости массовой установки такого оборудования на все суда;
экономии дорогостоящего трафика, так как спутниковая радиосвязь задействуется лишь при однократной пересылке актуализированных ЭНК с АПК регионального центра на АПК удаленной передачи ЭНК и встречной пересылки результатов изыскательских, путевых, дноуглубительных и иные работ, а в процессе дальнейшего многократного доведения ЭНК до судов и загрузки результатов работ применяются бесплатные каналы связи Wi-Fi.
Проведение опытной эксплуатации указанной системы планируется на территориях Администрации Енисейского бассейна ВВП («Енисейречтранс», г. Красноярск) и Администрации «Волгобалт» (г. Санкт-Петербург).