CC BY
56
О целесообразности использования светотехнических лазерных технологий в интересах информирования и оповещения населения
Муркова М. В., Дурнев Р.А., к.т.н., ЦСИ ГЗ МЧС России
По данным Государственных докладов о защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в настоящее время более половины технических средств информирования и оповещения находится в неработоспособном состоянии, морально и физически устарело [1]. С учетом отсутствия концепции и программы модернизации и развития существующей системы информирования и оповещения населения особенно остро стоит вопрос об использовании современных информационно-телекоммуникационных технологий в интересах информирования и оповещения населения. Об этом свидетельствует и то внимание, которое уделяет руководство страны и МЧС России созданию Общероссийской комплексной системы информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей (ОК-СИОН), основу которой составляют указанные технологии.
Структурно эта система состоит из федерального, межрегиональных, региональных и муниципальных (местных) информационных центров, а также стационарных терминальных комплексов (СТК) и мобильных терминальных комплексов (МТК).
СТК включают технические средства сбора и отображения информации, радиационного и химического контроля, звукового вещания [2]. К техническим средствам сбора информации относятся обзорные видеокамеры, позволяющие фиксировать и передавать информацию об обстановке в местах расположения терминальных комплексов, на наиболее потенциально опасных направлениях в местах массового пребывания людей, а также вызывные голосовые панели для связи с операторами информационных центров. К средствам радиационного и химического контроля относятся автоматизированные комплексы, включающие датчики, блоки детектирования, коммутирующие устройства, блоки сбора и хранения данных по радиационной и химической обстановке в местах массового пребывания людей. Средства звукового вещания включают устройства усиления звука, динамики и другое оборудование, необходимое для звукового оповещения населения. Технические средства отображения информации включают уличные светодиодные панели, плазменные экраны внутри зданий, экраны «бегущая строка» и т.п.
МТК включают транспортные средства (наземные и плавсредства), на которых размещаются светодиодные экраны с оборудованием, необходимым для отображения видео и аудио информации, видеонаблюдения, обеспечения связи, создания информационного контента, а также мониторинга радиационной, химической и биологической обстановки, автономного энергоснабжения, защиты от поражающих факторов источников ЧС и другим оборудованием [3]. Использование данных комплексов позволит обеспечить задействование населения на территории, недоступной стационарными терминальными комплексами, охватить места нерегулярного массового пребывания населения, районы (зоны) опасных и чрезвычайных ситуаций, маршруты эвакуации, пункты временного размещения населения и т.п.
С применением технических средств отображения и звукового вещания терминальных комплексов до населения доводится информация в виде текстовых аудио и видео сообщений, видеооткрыток и видеозаставок, видеороликов (съемочных, мультипликационных, компьютерных), короткометражных видеофильмов, новостных сюжетов и т.п.
Высококачественный видеоряд, динамичные анимационные фрагменты, профессиональное дикторское сопровождение, мультимедийное представление информации -все это комплексно воздействует на органы чувств человека, вызывает интерес, влияет на его эмоционально - чувственную сферу, развивает устойчивые эмоциональные от-
ношения к окружающему миру, подсознательно воздействует на мотивацию поступков
[4].
Однако, несмотря на мощное информационное влияние, оказываемое с применением СТК и МТК на людей, существуют условия, в которых информирование и оповещение с их помощью будет малоэффективно, а в некоторых случаях и затруднительно.
Так, в неблагоприятных погодных и иных условиях атмосферы (снег, дождь, туман, задымление и т.п.), при расположении экрана против солнца максимальное расстояние эффективного визуального контакта значительно сокращается (с 30-200 метров
[5] до 5-20 м [6]). Это приводит к резкому уменьшению аудитории потребителей информации.
Кроме того, это расстояние может оказаться существенно ниже минимальнодопустимой дистанции наблюдения (с учетом разрешения экрана, размера шага пикселя), при которой изображение на экране воспринимается комфортно, без различения пиксельной структуры. Негативным последствием этого является уменьшение эффективности восприятия и усвоения доводимой информации.
В связи с незначительной высотой расположения экранов значимой помехой в обзоре видеоинформации также являются здания и сооружения, растительность и складки местности. В результате сокращается аудитория потребителей информации, уменьшается время обзора информационного ряда.
В этих условиях для информирования и оповещения населения целесообразно применение светотехнических лазерных технологий, позволяющих на больших расстояниях воспроизводить анимированные надписи, графические образы, движущиеся объекты, телевизионное изображение без каких-либо ограничений по цветовому диапазону.
На современном этапе светотехнические лазерные технологии применяются в создании грандиозных шоу, как в помещениях, так и на открытых пространствах. Главным техническим элементом такого шоу является лазерная система (установка), как правило, газового, твердотельного или полупроводникового типа. Основными ее элементами являются: активная среда, система накачки и оптический резонатор (рис. 1). Принцип работы таких установок заключается в следующем.
Непрозрачное Полупрозрачное
зеркало зеркало
И
Оптический --------------
генератор
Рис. 1. Принципиальная схема устройства лазера
В обычном (невозбужденном) состоянии электроны атома вещества движутся вокруг ядра по определенным энергетическим орбитам (занимают более низкие энерге-
тические уровни). В результате взаимодействия атомов с внешним источником энергии, один или несколько его электронов перескакивают на отдаленные от ядра орбиты (более высокие энергетические уровни), и атом переходит в возбужденное состояние. Системы атомов, где происходит накопление электронов преимущественно на более высоких энергетических уровнях (большинство атомов находится в возбужденном состоянии), и которые могут находиться там достаточно долгое время, используются в качестве активной среды лазерных систем и могут представлять собой: смесь газов или паров - для газовых, кристаллы и стекла - для твердотельных, полупроводниковые кристаллы - для полупроводниковых лазеров. Роль внешнего источника энергии, приводящего атомы активной среды в возбужденное состояние, выполняет система накачки. Получившие избыточное количество энергии атомы, не могут долго оставаться в таком состоянии, они стараются «отдать» ее. Происходит процесс возврата электронов на прежние энергетические уровни, при этом выделяется энергия в виде квантов света (фотонов). Эти кванты отражаются от параллельных зеркал оптического резонатора, размещенных по обе стороны от активной среды, и пересекая ее много раз, сталкиваются с электронами, находящимися на верхних энергетических уровнях, «сбрасывая» их на более низкие, образуя при этом очередные фотоны той же частоты и фазы, что и исходные. Таким образом, по веществу идет лавина неотличимых друг от друга квантов света, образующих вынужденное, когерентное излучение. Это обуславливает строгую направленность луча (световой поток распространяется узким пучком). К тому же лазерный луч, имея определенную длину волны, обладает свойством монохроматичности (одноцветности). Благодаря этим особенностям излучения, лазеры нашли широкое применение в различных областях, в том числе при проецировании изображений.
Важным достоинством применения лазеров в сфере проецирования является возможность их работы в условиях открытых пространств с высокой четкостью и яркостью. Это делает изображение визуально доступным и понятным даже на больших расстояниях, вплоть до нескольких километров. Экраном для отображения информации могут служить различные плоские светлые поверхности, как естественного происхождения: склоны местности, лесные массивы, плотная низкая облачность, скалы, водопады, стены зданий и т.п., так и искусственные, специально развернутые и установленные экраны, сетки (в т.ч. поднимаемые на аэростатах, воздушных шарах).
Преимущество использования лазерных установок заключается и в большом масштабе проекционного изображения. Это позволяет одновременно довести информацию до значительного количества людей в местах регулярного и нерегулярного массового пребывания (на вокзалах, городских площадях и др., крупных выставках, авиашоу, спортивных соревнованих и музыкальных фестивалях под открытым небом, местах проведения многолюдных митингов и шествий и т.п.).
Технические характеристики данных установок привлекательны с точки зрения, длительного срока эксплуатации (средний ресурс - 10 000 ч.), среднего расхода мощности (от 1,5 до 10 Вт). Энергопитание лазерной установки можно обеспечить через обычную электросеть 220 В, или от генератора переменного тока.
Следует отметить и простоту эксплуатации, а также компактность этих установок (объем около 0,5 м3 - 1 м3), незначительный вес (от 30 до 60 кг.). Поэтому они оперативно могут быть доставлены в нужный район с использованием практически любых наземных, авиационных и плавательных транспортных средств.
Стоимость лазерной установки зависит от ее мощности, принципа действия, проекционных возможностей, но в среднем значительно меньше аналогичного показателя светодиодных экранов. Так, если стоимость этих установок колеблется от 1,0 до
1.7 млн. руб., то для светодиодных экранов данный диапазон ограничен значениями от
1.8 млн.руб. (для наименьшего экрана площадью 12 м2) до 97,2 млн.руб. (для экрана площадью 492 м2).
Ограничением в применении лазерной установки могут служить обильные осадки. В этих условиях качество лазерной проекции уменьшается. Существуют ограничения и по температурным показателям условий работы лазерных систем: рабочий диапазон составляет от -50С до 40°С. Однако при расположении светотехнической лазерной установки в обогреваемом помещении (зданий и сооружений, кунгов транспортных средств) возможно обеспечить ее функционировании практически в любых температурных условиях территории страны.
Возможны следующие варианты применения светотехнических лазерных установок для информирования и оповещения населения:
а) информирование населения в условиях незапланированных массовых мероприятий (митингов, несанкционированных массовых шествий и т.п.). При поступлении информации о начавшихся незапланированных массовых мероприятиях с учетом отсутствия в месте их возникновения СТК принимается решение о необходимости использования мобильных средств информирования. Значительное время прибытия и развертывания, небольшие размеры экрана и низкий уровень антивандальной защиты делает нецелесообразным применение МТК. Поэтому с использованием имеющихся транспортных средств (автомобилей, мотоциклов, вертолетов легкого класса и т.п.) доставляется светотехническая лазерная установка (СЛУ). После ее расположения вдали от возможного маршрута движения толпы с ее помощью отображается информация о правилах безопасного поведения при возникновении массовых беспорядков, путях возможной эвакуации, местах развертывания медицинских пунктов и т.п.
Значительное расстояние проецирования, большие размеры, яркость и динамичность изображения обеспечивает повышенный уровень внимания участников незапланированных массовых мероприятий к передаваемым сообщениям.
При нахождении СЛУ вблизи возможного пути передвижения толпы установка перемещается в другое место.
б) информирование и оповещение в условиях разрушения зданий и сооружений в результате землетрясения
В случае землетрясения, повлекшего за собой массовые повреждения и разрушения зданий, в зону чрезвычайной ситуации в максимально сжатые сроки направляются силы и средства быстрого реагирования. Так как, система проводной связи и СТК разрушены, принимается решение о необходимости использования мобильных средств информирования и оповещения населения. С учетом небольших массо-габаритных параметров, незначительного времени погрузки и возможности доставки практически любым транспортным средством, принимается решение о первоочередной доставке СЛУ в зону бедствия. Важным преимуществом использования СЛУ при землетрясении является возможность их установки и функционирования даже в зоне полных разрушений, в отличие от МТК, для которых нужны расчищенные проезды.
С помощью лазеров предается информация о местах расположения различных служб жизнеобеспечения, эвакопунктов, медпунктов, пунктов психологической помощи, правилах поведения в местах массовых разрушений. Помимо трансляции информации, проекцией лазера обозначаются места оказания первой медицинской помощи, обеспечения продовольствием и предметами первой необходимости.
в) информирование и оповещение при угрозе химического заражения.
В случае аварии на химически опасном объекте СЛУ используется для обозначения невзрывоопасного облака аварийно химически опасного вещества (АХОВ) путем проецирования непосредственно на нем предупреждающей информации, в том числе о его составе, направлении движения и мерах безопасности. Благодаря значительному расстоянию проецирования, исключается контакт расчета СЛУ с АХОВ.
Мобильность и компактность оборудования, простота эксплуатации, относительно невысокая стоимость, яркий, четкий и большой масштаб проекции, возможность передачи информации на значительные расстояния - все это свидетельствует о высокой
ожидаемой эффективности применения светотехнических лазерных технологий в интересах информирования и оповещения населения.
Их использование в составе ОКСИОН позволит в существенной степени повысить эффективность и экономичность этой системы, расширит возможности информационно-телекоммуникационных технологий для подготовки населения, формирования ценностных установок людей, мотивов их поведения, будет являться одним из факторов снижения индивидуальных и социальных рисков.
Литература
1. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2005 году. - М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2006.
2. Системотехнический проект ОКСИОН. Версия 1.1. - М.: ДГЗ МЧС России, ОАО «НТП Интеллект-телеком», 2005. - 98 с.
3. Мобильный сегмент. Концепция создания и использования. Версия 1.1.-М.: ДГЗ МЧС России, ОАО «НТП Интеллект-телеком», 2005.-59 с.
4. Воробьев, Ю.Л. Основы формирования культуры безопасности жизнедеятельности населения. / Ю.Л. Воробьев, Р.А. Дурнев, В.А. Пучков // - М.: Деловой экспресс, 2006. - 316 с.
5. Выбор светодиодного экрана. Материалы Интернет-ресурсов. http://www.powerlight.ru.
6. Технические требования к информационным центрам, сегментам и терминальным комплексам Общероссийской комплексной системе информирования и оповещения населения в местах массового пребывания людей. - М.: ДГЗ МЧС России, 2006. - 23 с.
