Návrh koncepce a praktické ověření sledování pohybu nebezpečných nákladů

Adam Patáčik
Institut geoinformatiky
VŠB-TU Ostrava 
17. listopadu 15, 70833 Ostrava-Poruba 
E–mail: adam.patacik@seznam.cz

Abstract

In the shown thesis there are compiled the problems of transporting and monitoring of hazardous materials. Further there is designed a conception of monitoring of these materials and described the results of practical testing to confirm the feasibility of this monitoring. In the first part the hazardous materials are described, their characteristic and division, identification and transport. Subsequently there is included an overview of mobile geoinformation technologies, that can be used for monitoring the movement of hazardous materials and a brief description of one of the existing systems/solutions for on-line vehicles monitoring. In the next part there is compiled the design of conception of hazardous materials movement monitoring. In the conclusion there are placed the results of practical tests.

Abstrakt

V předložené práci je zpracována problematika přepravy a sledování nebezpečných nákladů. Dále je navržena koncepce sledování těchto nákladů a popsány výsledky praktických testů k ověření proveditelnosti tohoto sledování. V první části jsou popsány nebezpečné látky, jejich charakteristika a rozdělení, identifikace a přeprava. Následně je začleněn přehled mobilních geoinformačních technologií, které mohou být použity ke sledování pohybu nebezpečných nákladů a stručný popis jednoho z existujících systémů/řešení pro sledování vozidel on-line. V další části je zpracován návrh koncepce sledování pohybu nebezpečných nákladů. Na závěr práce jsou zařazeny výsledky praktických testů.

ÚVOD

Žijeme v době, kdy lidé mohou vyrábět různé zboží, které jim má usnadňovat jakoukoliv práci, snižovat náklady a zvyšovat uspokojení při používání takovýchto produktů. Někdy se však stane, že nějaká látka či zboží, které člověk vyrobí, může při přímém styku poškodit jeho zdraví nebo ho usmrtit. Takovýmto látkám obecně říkáme "nebezpečné látky". Tyto látky je však potřeba přepravovat mezi místy jejich zpracování nebo prodeje. Při této přepravě hrozí možnost úniku látky z obalu nebo nádoby, ve které se látka přepravuje, popřípadě může dojít k nehodě a k samovolnému úniku této látky. Aby se těmto případům předcházelo, platí pro přepravu určité zásady a pravidla, kterými jsou přepravci povinni se řídit. V případě, že již takováto situace nastane a dojde k úniku nebezpečné látky, jsou opět dána pravidla, jak se zachovat a co s danou látkou udělat. Takovéto situaci říkáme havárie s únikem nebezpečné látky. V ČR se pro přepravu nebezpečných látek nejvíce používá přeprava silniční a železniční.

CHARAKTERISTIKA A ROZDĚLENÍ NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

Slovo "nebezpečná látka" nám představuje nějaký předmět, látku nebo sloučeninu několika látek, u nichž při nesprávném zacházení nebo při nedodržení pokynů výrobce, případně při haváriích a mimořádných událostech, mohou vzniknout různá nebezpečí, jako např. výbuch, hoření nebo vzplanutí, samozápal, vývin hořlavých plynů, únik radioaktivity, infekce, otrava, poleptání atd. Řada těchto nebezpečných látek pak může představovat přímé ohrožení lidských životů a jiných živých organismů, ať už přímo jejich působením nebo ovlivněním životního prostředí. Bez těchto látek se ale naše společnost již neobejde. Do těchto látek samozřejmě patří i látky běžně používané v domácnostech, o kterých ani lidé, kteří je používají nevědí, že pracují s nebezpečnou látkou (např. ředidla, barvy, benzíny, čistící prostředky atd.). Každá nebezpečná látka má své specifické vlastnosti, podle kterých se zařazuje do určité skupiny látek. Jakožto každá jiná látka je buď v pevném, kapalném nebo plynném stavu, popřípadě může přecházet z jednoho skupenství do druhého. Existují látky, které jsou v jednom skupenství neškodné a v druhém již mohou ublížit. Do těchto látek musíme počítat i látky reagující např. s lidským potem, protože jsou schopny poleptat pokožku (např. oxid siřičitý se vzduchem reaguje na oxid sírový a s potem reaguje na kyselinu sírovou).

Tab. č.1 - Třídy rozdělení nebezpečných látek

IDENTIFIKACE A PŘEPRAVA NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

MEZINÁRODNÍ PŘEDPISY PRO PŘEPRAVU NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

Jak již bylo zmíněno výše, nebezpečné látky je potřeba přepravovat. Lze to provést mnoha způsoby např. silniční, železniční, leteckou a vodní dopravou. Ve specifických případech lze nebezpečné látky přepravovat i v produktovodech (např. ropa, plyn atd.) V silniční přepravě nebezpečných látek platí Evropská dohoda o mezinárodní přepravě nebezpečných látek po silnici (předpis ADR). V železniční dopravě jsou uplatňovány předpisy RID (Mezinárodní řád pro přepravu nebezpečného zboží po železnici). V letecké dopravě platí předpisy IATA/DGR. Výbušniny a jiné nebezpečné předměty se nesmí v letadle přepravovat, pokud přepravu neschválí letecký úřad s podmínkou, že budou zabaleny a označeny podle příslušných předpisů. Výjimku tvoří předměty, které jsou nutné pro provoz nebo navigaci letounu nebo pro bezpečnost osob na palubě. Při mezinárodních letech je potřebné vyžadovat souhlas s přepravou nebezpečných věcí i od států, nad jejichž územím bude let probíhat, podle místních zákonů a předpisů. Ve vnitrozemské vodní dopravě jsou nebezpečné věci přepravovány při dodržování předpisů ADN. Předpisy pro přepravu nebezpečného zboží po silnici a po železnici jsou v podstatě shodné. RID a ADR se odlišují pouze v částech specifických pro tyto druhy dopravy. Proto lze například pro klasifikaci, pojmenování, balení látek atd. použít ustanovení ADR i pro železniční dopravu (náhradou za RID) a samozřejmě i opačně. Po železnici však není možné přepravovat některé látky, které se v silniční dopravě přepravovat smí.

OZNAČOVÁNÍ A SILNIČNÍ PŘEPRAVA NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

Při přepravě nebezpečných látek je třeba, aby bylo danou přepravovanou látku možno identifikovat. Z tohoto důvodu předpis ADR stanovuje přesný postup, jak označovat vozidla přepravující nebezpečnou látku. Opět existuje rozdělení do několika tříd podle vlastností dané látky. Tomuto rozdělení se říká Kemlerův kód a udává nám vlastní nebezpečí, které látka představuje. Tento kód má 2 nebo 3 číslice, popřípadě muže být doplněn znakem "X" (tento znak udává, že látka nebezpečně reaguje s vodou). Dále musí být identifikace zajištěna tak, abychom poznali o jakou látku se přesně jedná a nemohli ji zaměnit za látku jinou. K tomu nám slouží tzv. UN kód, který má čtyři číslice a každá látka má své pevné číslo pomocí kterého tuto látku můžeme identifikovat. Abychom zjistili o jakou látku se jedná, použijeme např. registr nebezpečných látek nebo specializovaný software, který má v sobě tuto databázi uloženu. Abychom poznali, že vozidlo přepravuje nebezpečnou látku, musí byt toto vozidlo označeno vpředu a vzadu bezpečnostní tabulí oranžové barvy o rozměrech 40 x 30 cm, orámovanou černým okrajem o tloušťce 1,5 cm.

ŽELEZNIČNÍ PŘEPRAVA NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

Přeprava nebezpečných látek po železnici má podobná pravidla jako přeprava po silnici, jsou zde však malé odlišnosti, které souvisejí s technologií a možnostmi železniční dopravy. Pro železniční přepravu nebezpečného zboží platí v České republice "Příloha I" k jednotným právním předpisům pro smlouvu o mezinárodní železniční přepravě zboží "Řád pro mezinárodní železniční přepravu nebezpečného zboží" (RID). Na základě Nařízení vlády č. 1/2000 Sb., o přepravním řádu platí od 1.7.2000 pro vnitrostátní přepravu nebezpečného zboží podmínky platné pro přepravu nebezpečných věcí v mezinárodní přepravě. Tyto podmínky platí jak na dráze celostátní, tak i na drahách regionálních v ČR. Tak jak se označují vozidla v silniční dopravě, tak i v železniční dopravě se jednotlivé vozy s nebezpečnou látkou označují identifikační tabulí, která je opět rozdělena na dvě části a to Kemlerův kód a UN kód. V železniční přepravě se přepravuje větší množství nebezpečných látek současně, což v případě havárie, nebo úniku nebezpečné látky může mít daleko horší dopad na životní prostředí než u silniční dopravy. Naštěstí železniční doprava je statisticky bezpečnější než silniční, čímž se nám eliminuje nebezpečí nehody.

OSTATNÍ MOŽNOSTI IDENTIFIKACE NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

Kemlerův kód a UN kód nejsou jediné možnosti identifikace nebezpečných látek. Existují ještě další kódy užívané ke zjištění nebezpečnosti látky. Nejznámější jsou americký systém Diamant a anglický kód Hazchem.

EXISTUJÍCÍ SYSTÉM PRO SLEDOVÁNÍ NEBEZPEČNÝCH LÁTEK

Informační systém podpory pro preventivní a záchranná opatření v oblasti mobilních zdrojů nebezpečí - DOK je existující informační systém MD (Ministerstva dopravy) ČR, jehož hlavním úkolem je podpora vybraných činností v oblasti krizových situací v dopravě. Je rozdělen do několika částí, které využívají společnou datovou základnu. Systém DOK umožňuje přehledným a intuitivním způsobem vyhledávat nebezpečné látky a odpady podle různých kritérií a dává uživatelům informace o nebezpečných látkách, které se smí dopravovat jen na povolení. Dále obsahuje seznam atestovaných obalů a způsobu balení podle norem ADR a přehled organizací spojených s dopravou. Systém DOK také uživatelům umožňuje provádět vyhledání předpisů ADR a ostatních předpisů v návaznosti na přepravu nebezpečných látek a předmětů.

HAVÁRIE VOZIDLA S NEBEZPEČNÝM NÁKLADEM A ZÁCHRANNÉ SLOŽKY

V ČR nejčastěji situaci při havárii vozidla s nebezpečnou látkou řeší jednotky HZS (hasičských záchranných sborů). Tyto jednotky samozřejmě spolupracují s dalšími subjekty, které napomáhají k vyřešení situace (Policie ČR, Zdravotnická záchranná služba atd.). Postup likvidace této havárie je rozdělen do několika bodů: průzkum, opatření k záchraně osob a zvířat a uzavření místa havárie, snížení bezprostředních rizik, omezení rozsahu havárie a úplná likvidace havárie.

SLEDOVÁNÍ POHYBU NEBEZPEČNÝCH NÁKLADŮ

V současné době můžeme stále častěji pozorovat vliv masivního rozvoje informačních technologií a pronikání výpočetní techniky do různých oblastí lidské činnosti. Jednou z dynamicky se rozvíjejících aplikací výpočetní techniky a informačních technologií je využití geografických informačních systémů (dále jen GIS). Dynamický rozvoj komunikačních technologií v posledních letech přináší do oblasti GIS a geoinformačních technologií (dále jen GIT) nový rozměr, kterým je mobilita. Tato nová možnost nabízí značné zrychlení a zjednodušení sběru i zobrazování geodat, a proto je ideálním prostředkem pro aplikace, které vyžadují rychlé a dynamické zpracování dat v terénu. Právě takovou aplikací je např. oblast přepravy nebezpečných látek ve vazbě na záchranné služby.

MOBILNÍ GEOINFORMAČNÍ TECHNOLOGIE

Mobilní geoinformační technologie je možné charakterizovat jako informační technologie, určené ke zpracovávání prostorových dat a informací, aktivně využívající komunikační technologie pro spojení mezi mobilními klienty a centrem nebo mezi mobilními klienty navzájem, využívající při řešení problémů znalosti aktuální polohy těchto klientů. Základními technologiemi pro budování mobilních geoinformačních technologií jsou: GIS, mobilní počítače, mobilní komunikační technologie, družicové navigační a polohové systémy + další komponenty (v závislosti na konkrétní oblasti nasazení). Geografické informační systémy dovolují fůzi dat z mnoha zdrojů. Data zpracovaná a prezentovaná pomocí GIS mohou poskytnout cenné informace o aktuálním stavu v místě havárie a také mohou přinést předpovědi budoucího vývoje. Integrace doplňkových dat z GIS a dat o aktuální poloze vozidel značně usnadní plánování evakuace a urychlí evakuační proces.

KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE GSM

GSM je mobilní rádiová síť, která pracuje na frekvencích 900, 1800 nebo 1900 MHz (USA) a umožňuje obousměrnou hlasovou i datovou komunikaci. Pokrytí území je zajištěno vybudováním sítě pozemních retranslačních stanic (BTS), které jsou propojeny datovými cestami s digitálními GSM ústřednami. Sítě GSM umožňují nejen komunikaci uvnitř sebe sama, ale prostřednictvím bran umožňují vstup do pevných telekomunikačních a datových sítí. Standardní GSM sítě nabízí svým uživatelům v současné době tři základní způsoby komunikace mezi účastníky:

Hlasová komunikace - jedná se o běžný telefonický provoz mezi dvěma nebo více účastníky. Spojení účastníků je navázáno s využitím jedinečných identifikátorů volaného a volajícího, tzv. telefonních čísel. Sítě GSM umožňují i vytváření konferenčních hovorů kdy spolu může komunikovat více účastníků najednou.
Zasílání krátkých textových zpráv (SMS) - prakticky všichni provozovatelé GSM sítí umožňují svým uživatelům přijímat a odesílat textové zprávy. Vyslání SMS zprávy je zpoplatněno, příjem je zdarma. Kapacita jedné zprávy je 160 znaků. Za odeslání SMS zprávy je plně zodpovědný odesílatel. To znamená, že pokud se mu odeslání vytvořené zprávy nepodaří, je jen na něm, zda a kolikrát tento pokus o odeslání provede. Za doručení zprávy přebírá odpovědnost operátor GSM sítě s tím, že odesílatel stanoví požadovanou životnost jím odesílané zprávy. Je-li určitý adresát SMS zprávy nedostupný, pokouší se GSM síť opakovaně tuto zprávu doručit a to až do vypršení životnosti dané SMS zprávy. Nedoručitelné zprávy jsou poté ze systému vyřazeny. Síť GSM vnáší mezi odesílatele a příjemce SMS zprávy technologickou prodlevu (dopravní zpoždění), které závisí na konkrétní GSM síti a na jejím okamžitém zatížení. V praxi to znamená, že zpráva je doručena v případě příznivých podmínek v intervalu do 10 sekund od odeslání, obvykle však do 20-30 sekund. Není-li zpráva do této doby doručena, dostává se na konec fronty zpráv v počítači, tvořícím tzv. SMS centrum (SMS-C) a s periodou několika minut je prováděn další pokus SMS zprávu doručit. Základní příčinou okamžité nedoručitelnosti SMS zprávy je nedostatečně kvalitní rádiové spojení mezi telefonem a základnovou stanicí GSM systému v důsledku členitosti terénu a tím ovlivněné kvality signálu. Tímto nedostatkem vzniká zásadní problém pro použití SMS pro přenos dat s akceptovatelnou prodlevou. Ve ztížených komunikačních podmínkách má však doručení SMS zprávy podstatně vyšší úspěšnost nežli datové spojení. SMS zprávu lze odeslat a přijmout i v místě s kvalitou GSM signálu, která je již pro datové či hlasové spojení absolutně nedostatečná.
Datová komunikace - tímto pojmem se označuje mobilní propojení dvou datových terminálů, mezi kterými se vytvoří chybově zabezpečený přenosový kanál s maximální přenosovou kapacitou 9600 bps. Jedná se o analogii modemového spojení mezi dvěma počítači. Tato komunikace je mobilnímu telefonu poskytnuta ve formě samostatného účastnického telefonního čísla. Pro datovou komunikaci musí být koncové GSM zařízení vybaveno rádiovým modemem.

NAVIGAČNÍ A POLOHOVÝ SYSTÉM GPS

GPS (Global Positioning System) je družicový rádiový sytém pro určování polohy - oficiální název Ministerstva obrany USA je NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging). Družicový navigační systém je systémem globálním, umožňuje tedy určovat polohu kdekoli na Zemi. Pracuje bez ohledu na počasí, na denní či roční dobu. Systém GPS je pasivní družicový dálkoměrný systém provozovaný armádou USA. Družice obíhají ve výšce přibližně 20 200 km na kruhových drahách s inklinací 55o. Doba oběhu je přibližně 11 h 58 min. Navigační signály družic se vysílají na kmitočtech 1 575,42 MHz a 1 227,6 MHz. Systém GPS umožňuje určovat polohu kdekoli na Zemi s vysokou přesností. Uživatel může měřit s radiální třírozměrnou chybou (při jednorázovém určení s využitím standardních služeb), která je s pravděpodobností 0,95 menší než 15 m. Systém však poskytuje autorizovaným uživatelům další, přesnější službu, která dovoluje přímá jednorázová měření s ještě vyšší přesností.
Základní podmínkou pro příjem a zpracování signálu z družice je jejich přímá viditelnost z místa antény. Skutečnost, že přijímač "vidí" dostatečný počet družic, minimálně 4 pro určení horizontální polohy a výšky a 3 pro horizontální navigaci, je předávána ve stavovém slově, které je k dispozici řídícímu mikropočítači měřící jednotky. Dosahovaná přesnost určení polohy je mj. závislá na počtu viditelných družic a na jejich geometrickém rozložení na obloze. Viditelnost družic a přesnost určení polohy přinášejí značná omezení pro jejich využití pro určování polohy v místech, kde je potřeba určovat polohu velmi přesně a v místech výskytu stínu vysokých budov, v horách a podobně. Existují možná řešení pro zvýšení přesnosti měření, která ovšem přinášejí značné navýšení pořizovacích a provozních nákladů na systém. Nejčastěji používaným řešením pro zpřesnění určení polohy je diferenční GPS.

SLEDOVÁNÍ VOZIDEL ON-LINE

Na technologiích popsaných v předchozích dvou kapitolách (GSM a GPS) je založeno existující řešení LUPUS firmy PRINCIP pro sledování vozidel on-line. Zde uvádím přehled jeho možností. Společnost PRINCIP a.s. se zabývá aplikacemi GPS technologií v oblasti dopravy, vojenství, policie, geodézie, zemědělství nebo životního prostředí. Jako systémový integrátor nabízí pro rozličné uživatele špičková navigační řešení, sestavená z OEM produktů předních světových výrobců GPS, GSM, Orbcomm, CPU a radioelektroniky.

OBECNÝ POPIS SYSTÉMU

Systém se skládá ze dvou částí, z mobilních jednotek MJ 2016/2116 a software Dispečerské centrum. Mobilní jednotku tvoři kompaktní Black Box, jehož hlavními prvky jsou GSM modul Siemens A20/TC35, GPS přijímač Trimble, procesor Philips 16bit a základní elektronická deska. Součástí Black Boxu může být i akcelerometr či zálohový zdroj na 3 hodiny plného výkonu zařízení. Software má strukturu client-server. SW Dispečerské pracoviště je program, který umožňuje zobrazovat údaje předané pomocí GSM modulu z Black Boxu na dispečerské centrum a zpět na Black Box předávat příkazy. Uchovává databáze o sledovaných vozidlech. Součástí SW jsou digitální mapové podklady a optimalizační dopravní úlohy.

ZÁKLADNÍ POPIS SYSTÉMU

Systém monitorování vozidel LUPUS on-line je založen na principu přenosu polohy GPS z mobilní jednotky do dispečerského centra, kde se informace dále zpracovává a zobrazuje. Kromě polohy může mobilní jednotka vysílat i další informace a komunikovat s centrem. Jednotka se ovládá dálkově z centra. K přenosu se využívá standardně zpráv SMS v síti GSM nebo datové služby GSM. Software dispečerského centra má 2 úrovně - komunikační server a klientské aplikace. Komunikační server zabezpečuje obousměrné spojení mezi mobilními jednotkami a klienty a dále provádí archivaci a údržbu databází. Klient zobrazuje polohu vozidel na mapovém podkladu a slouží ke komunikaci dispečera s mobilními jednotkami. Je vybaven logistickými a bezpečnostními funkcemi.

NÁVRH KONCEPCE SLEDOVÁNÍ POHYBU NEBEZPEČNÝCH NÁKLADŮ

Cílem této práce je navrhnout koncepci sledování pohybu nebezpečných nákladů, z širšího pohledu tedy integrovaný informační systém (dále jen IIS) řešící přepravu nebezpečných materiálů. Schopnost zpřístupnit velké množství informací, možnost analýz, předpovědí, plánování či on-line sledování dělá GIS silným nástrojem pro řešení této problematiky. Přeprava nebezpečných látek představuje řadu operací a dílčích činností jako trasování, monitorování přepravy, řešení havárií apod. Činnosti spojené s přepravou nebezpečných látek jsou řešeny různými přístupy lišícími se v každé zemi. Agentury životního prostředí, soukromé nebo veřejné společnosti, ministerstva a záchranné složky představují instituce, které se podílejí na činnostech spojených s přepravou nebezpečných látek. Každá činnost je obvykle spravována jiným úřadem nebo institucí. Různé instituce pracují s různými typy dat, čímž se sdílení a přesun těchto dat stávají obtížné. Popis problémů spojených s přepravou nebezpečných látek ukazuje na absenci digitálních dat a aplikací výpočetní techniky na všech úrovních managementu přepravy nebezpečných látek.

SYSTÉMOVÁ STRUKTURA

Obr. č.1 - Schéma navrženého systému

Systém je rozdělen na 3 stupně. Každý stupeň má své specifické úkoly a je tvořen neurčeným počtem jednotek, které jsou na sobě navzájem nezávislé. Počet jednotek je dán plochou pokrytou systémem a může být průběžně měněn díky filozofii rozšířitelnosti (možnost rozšíření systému o další řešení z oblasti krizového managementu a z hlediska pokrytí plochy systémem). Díky filozofii pružnosti může být počet stupňů také měněn, pokud je to vyžadováno stávající organizační strukturou instituce, která systém využívá.

TRASOVACÍ JEDNOTKA
Tato jednotka představuje první stupeň systémové struktury. Její činnost je spojena hlavně s plánováním a analýzami. Hlavní úkoly této jednotky tvoří:
- trasování - přepravci předají své požadavky na přepravu nebezpečné látky (typ a množství látky, datum a čas přepravy, typ přepravy a vozidla apod.) této sekci. Operátoři prostřednictvím trasovacího modelu zvolí nejlépe vyhovující trasu pro přepravu daného nebezpečného nákladu. Trasa je následně sdělena přepravci společně s podmínkami přepravy (on-line monitorování, noční přeprava apod.). V případě potvrzení zvolené trasy přepravcem převede operátor novou trasu do datového souboru, který je následně předán jako aktualizace příslušné jednotce z monitorovacího stupně.
- data management (správa dat) - trasovací sekce připravuje příslušná data a jejich aktualizace pro jednotky z monitorovacího a mobilního stupně. Tato data a jejich aktualizace obsahují nejnovější verze map a databází používaných jednotkami v monitorovacím a mobilním stupni. Pracoviště (jednotka) rovněž digitalizuje další data potřebná pro efektivní běh jednotek monitorovacího a mobilního stupně. Požadavky na data jsou sbírány od jednotek spadajících do plochy spravované trasovací jednotkou. Získávání a tvorba dat a datových souborů je podporována dalšími institucemi a společnostmi, čímž se trasovací jednotky stávají výpočetními centry pro daný systém.
- vývoj systému - představuje důležitou část činnosti trasovací jednotky. Aplikace nových přístupů, řešení a metod udržují systém ve vývoji a chrání jej před jeho stárnutím tak, aby poskytoval informace na úrovni, na níž byl prvotně vyvinut.

MONITOROVACÍ JEDNOTKA
Tyto jednotky tvoří druhý stupeň systémové struktury. Činnost této jednotky je tvořena třemi hlavními úkoly:
- monitorování - monitorování přepravy nebezpečných látek je prováděno on-line k získání obrazu o aktuální situaci v daném místě a daném okamžiku.
- modelování havárií - představuje úkol objevující se v případě havárie při přepravě nebezpečných látek.
- podpora rozhodování - je realizována během záchranných operací a je určena zasahujícím jednotkám v místě havárie. Je používána pro zpřesnění informací zasahujících jednotek, které používají mobilní jednotku nebo pro plnou informační podporu zasahujících jednotek bez mobilní jednotky.
Operátor pracuje s informacemi o monitorované přepravě nebezpečných látek jak v grafické tak v textové formě. Průběh trasy je vyznačen na mapovém rozhraní. V případě dotazu na jakékoliv místo na vykreslené trase jsou zobrazeny veškeré informace o dané přepravě. Tyto informace obsahují data z trasovací jednotky (délka trasy, čas potřebný k absolvování této trasy, typ látky a její množství, třída nebezpečnosti, vlastnosti daného materiálu atd.) a od operátora trasovací jednotky (datum a hodina přepravy příp. další poznámky). Pozice vozidla přepravujícího nebezpečný materiál je zobrazována prakticky v reálném čase na mapovém rozhraní (při on-line monitorování). On-line monitorování může být prováděno např. pomocí ESRI ArcView Tracking Analyst. Data o aktuální poloze vozidla přepravujícího nebezpečný materiál jsou získávána prostřednictvím sítě GSM ze zařízení nainstalovaného ve vozidle a jeho poloha je získávána prostřednictvím systému GPS. Spolu s polohou vozidla mohou být přenášeny rovněž další informace a operátor monitorovací jednotky tak může sledovat nejen polohu, ale i např. rychlost vozidla, teplotu nákladu atd. (v tomto případě je ale nutné v daném vozidle přepravujícím nebezpečné látky nainstalovat příslušné senzory). On-line monitorování obecně vyžaduje zabudování několika zařízení do monitorovaného vozidla. Jedná se o tzv. AVL řešení (automatická lokace vozidel), ve kterém jsou obsaženy GPS přijímač + anténa, výpočetní jednotka a GSM vysílač. Monitorovací jednotka rovněž umožňuje sledování zásahových vozidel. Operátor v tomto případě sleduje polohu vozidla a jeho status (výjezd k zásahu, zásah, návrat ze zásahu). V případě havárie pak operátor zasílá pozici havarovaného vozidla přepravujícího nebezpečnou látku nejbližším zásahovým vozidlům k místu havárie a zároveň vysílá další zásahové jednotky nacházející se v daném okamžiku na stanicích.

MOBILNÍ JEDNOTKA
Mobilní jednotky tvoří třetí stupeň navrhovaného systému. Mobilní jednotka je prezentována přenosným počítačem, který je nainstalován ve vozidlech zásahových jednotek. Jako GIS aplikaci pro mobilní jednotku lze použít např. ESRI ArcPad (obdoba ArcView pro přenosné počítače). Činnost jednotky tvoří dva hlavní úkoly:
- zásahové trasování - je prezentováno trasováním nejkratší trasy k místu havárie z hlediska nejkratšího dojezdového času.
- podpora rozhodování - je realizována formou přístupu k širokému okruhu informací, které jsou dostupné ve formě map a databází.
Poloha zásahového vozidla je určena pomocí GPS přijímače umístěného ve vozidle. Získané souřadnice jsou zobrazeny v reálném čase na mapovém podkladu. Posádka vozidla tak může neustále kontrolovat svou polohu. V případě havárie je její poloha určena na mapovém podkladu a představuje cíl trasy. Určení polohy je provedeno zasláním polohy havárie z monitorovací jednotky. Následně je vyhledána a zobrazena trasa s nejkratší dojezdovou vzdáleností. Posádka má k dispozici nejen vyznačenou trasu, ale i textový popis trasy obsahující předpokládaný čas dojezdu na místo havárie, rychlostní limity na trase, jednosměrné ulice apod. Posádka může během cesty rovněž zjistit potřebné informace o lokalitě, kde se nachází místo havárie, díky podpoře rozhodování. Na základě této podpory je v systému implementováno maximum dostupných dat (evakuační plány, plány budov, kontakty na zodpovědné osoby atd.).

PRAKTICKÉ TESTOVÁNÍ

Testování přenosu dat sítí GSM v využitím GPRS

S využitím technologie (standardu) GPRS jsem provedl praktické a opakované měření rychlosti a zjištění stability přenosu 3 datových souborů o velikostech 100, 200 a 300 kbit (větší objemy dat se při přenosu údajů o poloze nepředpokládají). Toto měření jsem prováděl v GSM sítích operátorů Eurotel a Oskar - rozdíly však byly natolik zanedbatelné, že ve výsledné tabulce uvádím pouze průměrné hodnoty. Bylo provedeno celkem 9 měření ve 2 dnech (3 měření pro každý soubor). Pro co největší objektivnost měření byly vybrány 2 pracovní dny, kdy se předpokládá větší vytížení sítě GSM (než o víkendech) a podmínky pro přenos dat jsou tedy reálnější. Měření byla prováděna ráno v 8:30, dopoledne v 10:30, po obědě v 13:30, odpoledne v 16:00 a večer v 19:00.
Vždy v době měření bylo uskutečněno připojení k síti Internet (protokolem TCP/IP) a měřena doba přenosu souborů protokolem FTP, který poskytuje informace o rychlosti přenosu dat, ze soukromého FTP serveru. Jednoduchým výpočtem pak bylo možné zjistit čas potřebný k přenosu souborů. Z výsledků měření vyplývá, ze průměrná rychlost datových přenosů v síti GSM s využitím technologie GPRS se pohybuje kolem 40 kbps, což je dostatečné k přenosu údajů o poloze. Tato technologie se dnes běžně používá pro připojení k Internetu za účelem poslání/přijetí elektronické pošty, vyhledávání WWW stránek apod., není však vhodná pro multimediální přenosy (video, zvuk).

Testování systému GPS

Praktické měření probíhalo v Ostravě. Toto město se nachází v Moravskoslezském kraji, v rovinaté oblasti na soutoku řek Odry a Ostravice a na jeho území nejsou vysoké kopce ani hluboká údolí, která by bránila dostupnosti signálu GPS. Trasy pro převoz nebezpečných nákladů předpokládám většinou po komunikacích I. a II. třídy. V některých částech města však tyto komunikace procházejí průmyslovými oblastmi nebo hustou zástavbou (např. Vítkovice, centrum, ...). Obecně se zde vyskytuje běžná zástavba, typická pro město (např. rodinné, řadové a věžové domy, historická zástavba).
Anténa GPS přijímače byla umístěna na střeše osobního automobilu, který sloužil pro tyto testovací účely. Při přepravě nebezpečných materiálů se předpokládá umístění antény na nákladním automobilu a ve větší výšce a to pozitivně ovlivňuje přesnost měření a dostupnost GPS signálu hlavně v oblastech s hustou zástavbou nebo jinými terénními překážkami. Na komunikacích, které procházely otevřeným územím nedocházelo při měření téměř k žádným větším problémům. Na těchto úsecích byl velice dobrý příjem GPS signálu. Problémy však nastávaly v zastavěných a průmyslových oblastech. Ve výše zmiňované oblasti Vítkovic byly signály velice ovlivněny vysokými budovami a ocelovými konstrukcemi, které se nacházely v bezprostřední blízkosti komunikací. Na mnoha těchto úsecích a v mnoha okamžicích docházelo k úplnému zastínění většiny GPS družic a tím k výpadkům měření. Další problematická místa jsou v oblastech, kde se nachází vysoké řadové a věžové domy. Tyto domy opět odstiňují část signálů z družic a dochází tak ke zhoršení přesnosti určované polohy, nebo k úplným výpadkům. Nemalé problémy také způsobují průjezdy pod mostními konstrukcemi. Tyto objekty velice často zastíní veškeré viditelné družice. Při průjezdech krátký výpadek nezpůsobí potíže, protože toto zastínění trvá pouze malý okamžik (závislý na délce mostu a rychlosti pohybu vozidla), ale může nastat situace, kdy je nutné v těchto oblastech zastavit. V tomto okamžiku dojde k úplné ztrátě GPS signálů a opětné nalezení polohy (po opuštění kritické oblasti) může trvat dlouhou dobu (řádově desítky sekund až minuty). Ještě horší situace nastává u tunelů, kde je ztráta GPS signálů téměř jistá a navíc se vozidlo po opuštění tunelu nalézá na jiném místě, vzdáleném od místa, kde ke ztrátě signálů došlo. Tento fakt ještě více prodlužuje dobu potřebnou pro opětovné nalezení nové polohy.

ZÁVĚR

Cílem této práce bylo zpracovat přehled problematiky nebezpečných nákladů a jejich přepravy, dále navrhnout koncepci sledování pohybu nebezpečných nákladů a na závěr prakticky ověřit technickou proveditelnost sledování pohybu těchto nákladů. První část práce se zabývá charakteristikou a rozdělením nebezpečných látek, dále jejich identifikací a přepravou. Následně je stručně popsán existující systém pro sledování nebezpečných nákladů - DOK. Na závěr této části je zařazena pasáž o haváriích vozidel s nebezpečnými materiály a záchranných složkách. Další část se věnuje sledování pohybu nebezpečných nákladů. Popisuje možnosti využití mobilních geoinformačních technologií pro tyto účely. Jako komunikační technologie je navržena siť GSM využívající technologii GPRS pro datové přenosy. Pro určování polohy je vybrán navigační a polohový systém GPS. Následuje stručný popis existujícího systému pro monitorování vozidel on-line, který využívá technologii GSM a systém GPS. V poslední části práce je navržena koncepce sledování pohybu nebezpečných nákladů resp. integrovaný informační systém. Tento systém je navržen jako třístupňový, skládající se z trasovacích, monitorovacích a mobilních jednotek. Zároveň je navržena možná realizace systému ve vazbě na HZS. Nakonec je popsáno praktické testování s využitím improvizované mobilní jednotky. Testován je přenos dat sítí GSM a dostupnost signálu GPS. Z výsledků testů vyplývá, že rychlost datových přenosů v síti GSM je dostatečná pro přenos údajů o poloze sledovaných vozidel. Na základě praktických testů provedených v Ostravě jsou popsány problémové oblasti z hlediska dostupnosti signálu GPS.

Literatura

1. Dopravní informační systém DOK - http://cep.mdcr.cz/dok2/DokPub/dok.asp
2. Rapant P.: Družicové polohové systémy. VŠB-TUO, 2002.
3. HANUŠKA, Z. - Nebezpečné látky. ; vyd. FIRE EDIT, 1995.
4. PROTIVINSKÝ, M. - Zdolávání mimořádných událostí. ; vyd. Grafické studio Serifa, 2001.
5. ŠEJNOSTA, F. - Registr nebezpečných látek. ; vyd. Galius Ruber, 1995.
6. Elektronický časopis GPS world - http://www.gpsworld.com
7. Overview of the GSM - http://www.shoshin.uwaterloo.ca
8. Eurotel (www.eurotel.cz)
9. T-mobile (www.t-mobile.cz)
10. OSKAR (www.oskar.cz)
11. Princip (www.princip.cz)
12. Picodas (www.gpscentrum.cz)
13. Garmin (www.garmin.com)
14. ESRI (www.esri.com)
15. Český Telecom (www.telecom.cz)

Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.