Pobierz najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

Systemy do lokalizacji osób wewnątrz budynków

Printer Friendly and PDF

Systemy służące do lokalizacji osób lub pojazdów w terenie otwartym są znane od wielu lat. Ich działanie bazuje na odbiorze sygnałów nadawanych przez satelity GPS okrążające Ziemię. Co jednak zrobić, gdy zachodzi konieczność lokalizacji osób wewnątrz wielkopowierzchniowych budynków, zakładów przemysłowych czy obiektów wojskowych, gdzie sygnały GPS nie docierają?

W pewnych sytuacjach możliwość skutecznego lokalizowania osób wewnątrz budynków jest jednym z warunków ich bezpieczeństwa. W zakładach przemysłowych mogą być miejsca, w których ulatniają się substancje szkodliwe dla zdrowia, miejsca, w których panują bardzo wysokie albo bardzo niskie temperatury, a także obszary zagrożone wybuchem. Długotrwałe przebywanie w nich ludzi jest niedopuszczalne. Gdy człowiek ulegnie wypadkowi lub straci przytomność, trzeba mu pomóc, a w związku z tym wiedzieć, gdzie się znajduje.
Opisane problemy dotyczą nie tylko pracowników zakładów przemysłowych, lecz także agentów ochrony odpowiedzialnych za bezpieczeństwo. Agenci mogą się swobodnie poruszać w obrębie chronionego obiektu i w wielu sytuacjach trudno ustalić, gdzie w danej chwili się znajdują.

Kolejnym problemem jest komunikacja głosowa z osobami przebywającymi wewnątrz dużych obiektów o konstrukcji żelbetonowej lub stalowej. W takim środowisku telefony komórkowe nie działają i konieczne jest stosowanie profesjonalnych systemów radiotelekomunikacyjnych. Omówienie zagadnień związanych ze służbową łącznością radiową wykracza poza ramy tego artykułu, jednak należy podkreślić, że ani telefony komórkowe, ani radiotelefony PMR 446 nie rozwiązują tego problemu.

Należy wymienić dwa spośród aktualnie stosowanych standardów cyfrowej łączności radiowej – DMR i TETRA. Cechą odróżniającą systemy zbudowane zgodnie z tymi standardami od stopniowo wycofywanych rozwiązań analogowych jest możliwość dwukierunkowej transmisji danych. Mówiąc prościej, gdy któryś z radiotelefonów DMR lub TETRA właśnie nadaje, możliwa jest dwukierunkowa transmisja danych cyfrowych między nim a stacją bazową bez przerywania rozmowy. Ta właściwość jest wykorzystywana w systemach lokalizacji osób wewnątrz budynków.

Rys. 1. Trzy anteny we wspólnej obudowie i ich charakterystyki


Obecnie znanych jest kilka metod lokalizacji osób i przedmiotów wewnątrz budynków. Jedna z nich polega na wykrywaniu znaczników RFID umieszczonych w ubraniach roboczych lub przytwierdzonych do przedmiotów, którymi posługują się lokalizowane osoby. Nie jest to wygodna metoda, gdyż w obiekcie muszą być zainstalowane czytniki RFID połączone z jednostką centralną systemu za pomocą wydzielonej sieci kablowej. W wielu przypadkach stworzenie takiej sieci w obiektach przemysłowych jest bardzo trudne lub nawet niemożliwe.

Jeśli osoby przebywające w niebezpiecznym terenie są obowiązkowo wyposażone w radiotelefony DMR lub TETRA, do przekazywania danych lokalizacyjnych mogą być wykorzystane kanały radiowe. W takim przypadku role się odwracają. W obiekcie muszą być rozmieszczone znaczniki, które będą wykrywane przez czytniki umieszczone w radiotelefonach. Znaczniki są elementami pasywnymi, nie wymagają zasilania i nie muszą być podłączone do żadnej sieci kablowej. W przypadku dużych pomieszczeń przemysłowych konieczne jest użycie znaczników aktywnych, które mają wewnętrzne źródła zasilania wystarczające na kilkuletnią eksploatację. Mankamentem tej metody jest konieczność ingerencji w konstrukcję radiotelefonów, jednak tu z pomocą przychodzą producenci czytników, które mają postać małych płytek z układami elektronicznymi i są przystosowane do montażu w najpopularniejszych modelach radiotelefonów. Takiego rozwiązania nie można zastosować w radiotelefonach spełniających dyrektywy ATEX, przeznaczonych do pracy w obszarach potencjalnie zagrożonych wybuchem. Przepisy nie zezwalają na wprowadzanie jakichkolwiek modyfikacji w takich radiotelefonach.

Opisane powyżej systemy lokalizacji nie są precyzyjne w działaniu. Wykrycie znacznika oznacza jedynie, że dany radiotelefon znajduje się w jego pobliżu. W praktyce dokładniejsza informacja nie jest jednak wymagana. Jeśli dyspozytor odpowiedzialny za ruch pracowników w zakładzie wie, że ktoś wszedł do danego pomieszczenia i długo z niego nie wychodzi, powinien podjąć próbę skomunikowania się z tym pracownikiem.

Jeśli konieczne jest lokalizowanie osób z większą dokładnością, stosowane są metody bazujące na pomiarach poziomu odbieranego sygnału, czyli RSSI (ang. Radio Signal Strength Indication). W takim przypadku na terenie zakładu instalowane są aktywne znaczniki emitujące sygnały radiowe, zaś odbiorniki umieszczone w radiotelefonach dokonują pomiaru poziomu odbieranych sygnałów. Dane są przekazywane do aplikacji dyspozytorskiej drogą radiową i na tej podstawie wyznaczana jest odległość między radiotelefonami a co najmniej trzema znacznikami. Znając położenie znaczników, aplikacja określa lokalizację radiotelefonów metodą triangulacji, która zapewnia dużą dokładność. Metoda RSSI jest dokładna, lecz kapryśna. Przypadkowe zmiany w propagacji fal radiowych wewnątrz budynku mogą powodować znaczne błędy w lokalizacji osób.

Rys. 2. Wykrywanie kierunku ruchu osoby przechodzącej przez drzwi

 

Jedna z najnowszych, szybko rozwijających się metod lokalizacji osób wewnątrz budynków polega na wykrywaniu interfejsów Bluetooth. Niemal wszystkie radiotelefony profesjonalne DMR i TETRA mają wbudowane łącza Bluetooth, które znajdują rożne zastosowania, na przykład mogą służyć do obsługi akcesoriów bezprzewodowych, jednak w tym przypadku są wykorzystywane inaczej, to znaczy do wykrywania znaczników rozmieszczonych w wyznaczonych miejscach w budynku. Metoda jest wygodna, bo nie wymaga żadnych ingerencji w konstrukcję radiotelefonów, co jest szczególnie istotne w przypadku urządzeń spełniających wymagania dyrektywy ATEX. Informacje o wykrywanych znacznikach są przesyłane do jednostki centralnej drogą radiową, więc okablowanie znaczników jest zbędne.
Rynek systemów służących do lokalizacji osób wewnątrz budynków dopiero się rozwija, ale pojawiają się na nim coraz nowsze rozwiązania. Przykładem może być RTLS (ang. Real Time Localization System). Jest to system działający w czasie rzeczywistym, łączący funkcje lokalizacji na podstawie odbioru sygnałów GPS i Bluetooth. System jest o tyle ciekawy, że do przekazywania danych nie wykorzystuje kanałów radiokomunikacyjnych. Co prawda może być wykorzystany do wykrywania i lokalizacji radiotelefonów DMR lub TETRA, jednak może też wykrywać telefony komórkowe czy specjalne karty identyfikacyjne, podobnie jak w systemach kontroli dostępu.

RTLS jest systemem otwartym. Wiele firm prowadzi związane z nim prace rozwojowe, przy czym poszczególne rozwiązania znacznie się od siebie różnią. Możliwe, że w niedługim czasie dojdzie do normalizacji systemu RTLS, co ujednolici przyjmowane rozwiązania oraz uprości implementację i wykorzystanie systemu.

Znaczniki używane w systemie RTLS muszą być połączone z siecią LAN, najlepiej z opcją PoE, co w wielu przypadkach nie stanowi dużego problemu. Wszystkie sygnały lokalizacyjne i alarmowe pochodzące z radiotelefonów lub kart identyfikacyjnych są odbierane przez znaczniki RTLS, a stamtąd przekazywane przez sieć IP do jednostki centralnej systemu.

W obiekcie nie kontroluje się przejść ani nie blokuje dostępu do jakichkolwiek stref, jak w przypadku zastosowania systemu kontroli dostępu, a jedynie kontroluje się ruch osób posiadających karty identyfikacyjne. Tego typu systemy mogą znaleźć zastosowanie w dużych zakładach produkcyjnych, portach morskich, na stacjach kolejowych, a także w obiektach biurowych, handlowych, muzeach i innych obiektach użyteczności publicznej. System może być użyty na przykład do zlokalizowania dziecka, które oddaliło się od rodziców w wielkopowierzchniowej galerii handlowej. Karty identyfikacyjne RTLS są wyposażone w przyciski alarmowe, więc mogą być wykorzystane do wzywania pomocy.

Strefy wykrywania osób w systemie RTLS, wynikające z zasięgu znaczników, mogą mieć rożne rozmiary, regulowane w przedziale od 5 m do 50 m, co pozwala na dostosowanie architektury systemu do lokalnych wymagań użytkowych. Zastosowanie anten wielowiązkowych umożliwia określenie kierunku ruchu oznakowanych osób lub obiektów. Na rysunkach przedstawiona jest taka antena i sposób jej montażu w drzwiach wejściowych w sklepie pozwalający na określenie, czy dana osoba wchodzi do pomieszczenia czy z niego wychodzi. Aplikacja służąca do zarządzania systemem wyświetla plany sytuacyjne i umożliwia wyszukiwanie osób na terenie obiektu.

Opisane systemy nie są jedynymi rozwiązaniami podnoszącymi poziom bezpieczeństwa osób przebywających wewnątrz budynków. Radiotelefony DMR i TETRA mają wbudowane czujniki ruchu i położenia. Jeżeli użytkownik radiotelefonu ulegnie wypadkowi lub straci przytomność, urządzenie to przestanie być przemieszczane i może pozostawać w nietypowej, na przykład leżącej pozycji. Taki stan jest wykrywany przez czujniki i radiotelefon automatycznie wysyła do dyspozytora sygnał ostrzegawczy wraz z odpowiednimi danymi lokalizacyjnymi.

Jak już wspomniano, rynek systemów służących do lokalizacji osób wewnątrz budynków dopiero się rozwija. W najbliższych latach można się spodziewać wielu zmian w tej dziedzinie. Niniejszy artykuł ma na celu zwrócenie uwagi czytelników na ten rodzaj systemów zabezpieczających.

Andrzej Walczyk

Przypis:

  1. Ręczne radiotelefony dostępne w wolnej sprzedaży, niewymagające ubiegania się o zezwolenie radiowe, używane przez osoby prywatne. Z przyczyn ekonomicznych agencje ochrony stosują te radiotelefony do celów służbowych, ale nie jest to rozwiązanie profesjonalne.

 

Zabezpieczenia 1/2017

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony