СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ЛЕСНОГО ПОЖАРА
FOREST FIRE DETECTION SYSTEM

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при обнаружении пожаров в лесных массивах.
Известна комплексная система раннего обнаружения лесных пожаров, содержащая, по меньшей мере, два тепловизионно-телевизионных модуля кругового сканирования местности, расположенных на мачтах сотовой связи, каждый тепловизионно-телевизионный модуль образован тепловизионной камерой и видеокамерой, установленными так, что их оси параллельны, угломерно-азимутным измерителем, ось которого параллельна осям тепловизионной камеры и видеокамеры, и контроллером управления, при этом тепловизионная камера, видеокамера и угломерно-азимутный измеритель закреплены на сканирующей платформе, установленной на мачте сотовой связи и имеющей возможность вращения относительно вертикальной оси и поворота относительно горизонтальной оси, причем выходы тепловизионной камеры, видеокамеры и угломерно-азимутного измерителя связаны с первым-третьим входами контроллера управления, вход устройства управления движением сканирующей платформы связан с первым выходом контроллера, четвертый вход контроллера управления связан с блоком глобальной навигационной спутниковой системы, при этом система снабжена телекоммуникационным модулем, осуществляющим беспроводную связь с центральным сервером, причем телекоммуникационный модуль связан входом-выходом соответственно со вторым выходом и пятым входом контроллера управления, при этом система снабжена устройством сбора метеоданных, выход которого связан с шестым входом контроллера управления (патент на полезную модель РФ №113046, опубл. 27.01.2012 г.).
Известна система обнаружения пожаров и экологического мониторинга Forest Fire Search System «Golden eye» (FFSS) [1]. Эта система используется компанией MV Group (Латвия) в качестве автоматизированной системы для обнаружения ландшафтных пожаров и экологического мониторинга.
В состав автоматизированной системы пожарного мониторинга входят: модули обнаружения FFSS, устанавливаемые на пожарно-наблюдательных вышках высотой 30-40 м, которые располагаются на местности на расстоянии 20 км между вышками, коммуникационная сеть приемопередачи цифровой графической информации - при передаче информации использованием устройств связи стандарта GSM, линков в диапазоне UHF, интерфейса LAN ТСРЛР, спутниковой связи, а также центральный пункт приемопередачи и обработки информации, контроля и управления - ЦПУ. Модули обнаружения FFSS, установленные на наблюдательных вышках, фотографируют круговую панораму участка леса, оцифровывают и передают в ЦПУ, в котором оператор просматривает полученную круговую панораму и рассматривает на ней признаки пожара - дым, огонь.
Однако, недостатком этой системы является осуществление визуального круглосуточного наблюдения оператором за участком леса в радиусе до 20 км, что снижает оперативность получения данных за счет увеличенного времени передачи и приема цифровой графической информации и требуемого времени на обработку ее оператором. Система также является энергозатратной за счет постоянной работы модулей обнаружения FFSS.
Технической задачей настоящего изобретения является раннее локальное обнаружение возникновения лесного пожара и оперативное бесконтактное оповещение о его возникновении принимаемыми операторами.
Эта задача реализуется следующим образом. Система обнаружения лесного пожара, включающая блок радиопередающего устройства, блок радиоприемного устройства, причем она снабжена датчиками температуры и концентрации диоксида углерода, блоком электропитания датчиков концентрации диоксида углерода, а также радиопередающего устройства, блоком включения и отключения электропитания, блоком преобразования данных о температуре и концентрации диоксида углерода и передачи их в радиопередающее устройство, блоком регулирования мощности радиопередающего устройства, блоком обработки данных о температуре и концентрации диоксида углерода, при этом блоки датчиков температуры и диоксида углерода, блок электропитания датчиков, блок включения и отключения электропитания, блок радиопередающего устройства, блок регулирования мощности радиопередающего устройства расположены непосредственно в зоне возможного возникновения пожара, а блок радиоприемного устройства расположен на удалении в зоне дальности действия радиопередающего устройства, блок электропитания связан с датчиком концентрации диоксида углерода и блоком радиопередающего устройства, блок включения и отключения электропитания связан с блоком электропитания и датчиком температуры, датчики температуры и концентрации диоксида углерода связаны с блоком преобразования данных о температуре и концентрации диоксида углерода и передачи их в радиопередающее устройство, блок регулирования мощности радиопередающего устройства связан с датчиками концентрации диоксида углерода и блоком радиопередающего устройства, блок радиопередающего устройства связан радиоканалом с блоком радиоприемного устройства, блок радиоприемного устройства связан с блоком обработки данных о температуре и концентрации диоксида углерода, блок обработки данных о температуре и концентрации диоксида углерода связан с блоком связи с принимающими операторами.
Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что оно соответствует критерию «новизна».
При проведении патентно-информационных исследований данная совокупность признаков с достижением поставленной технической задачи не выявлена, поэтому можно предположить, что заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень»
r
t
t
Следует отметить, что расстояние между блоками радиопередающего и радиоприемного устройств 6 и 8 определяется мощностью, принимаемой блоком радиоприемного устройства 8 с усилением G и мощностью, которая излучается блоком радиопередающего устройства 6 P с коэффициентом усиления G на длине волны λ (м). Эта принимаемая мощность на расстоянии d на открытом неограниченном пространстве определяется из выражения [1]
<mrow><msub><mi>P</mi><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mi>t</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>G</mi><mi>t</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>G</mi><mi>r</mi></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>λ</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><mi>π</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>⋅</mo><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext>               </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
На Фиг.1 представлено устройство, реализующее данную систему. Оно включает датчики: температуры 1 и концентрации двуокиси углерода 2, блок электропитания датчиков температуры и концентрации диоксида углерода, а также радиопередающего устройства 3, блок включения и отключения электропитания датчиков температуры и концентрации диоксида углерода 4, блок преобразования данных о температуры, концентрации диоксида углерода и передачи их в радиопередающее устройство 5, блок радиопередающего устройства 6, блок регулирования мощности радиопередающего устройства 7, блок радиоприемного устройства 8, блок обработки данных о температуре и концентрации диоксида углерода 9, блок связи с принимающими операторами 10.
Устройство работает следующим образом. Датчики температуры 1 и концентрации диоксида углерода 2, блок электропитания 3, блок включения и отключения электропитания 4, блок преобразования данных о температуре и концентрации диоксида углерода и передачи их в радиопередающее устройство 5 и блок регулирования мощности радиопередающего устройства 7 располагаются в зоне возможного возникновения лесного пожара. При возникновении пожара и превышении температуры, воспринимаемой датчиком температуры 1 свыше 65-70°С, эта информация поступает в блок включения и отключения электропитания 4, который обеспечивает включение блока электропитания 3 и активации датчика концентрации диоксида углерода 2 и регулятора усилителя мощности радиопередающего устройства 7. При первоначальном включении регулятор усилителя мощности 7 обеспечивает минимальную допускаемую мощность, необходимую для работы радиопередающего устройства 6. При возникновении пожара увеличивается концентрация диоксида углерода, что сопровождается также задымлением, при этом поглощение электромагнитной энергии, излучаемой радиопередающим устройством, увеличивается. При этом информация от датчика концентрации диоксида углерода 2 передается в регулятор усилителя мощности радиопередающего устройства 7, который увеличивает мощность, передаваемую в блок радиопередающего устройства 6 пропорционально концентрации углерода. Данные о температуре и концентрации диоксида углерода от датчиков 1 и 2 передаются в блок преобразования соответствующих данных 5 для последующей передачи их в радиопередающее устройство 6. По каналу радиосвязи данные о температуре и концентрации диоксида углерода передаются в радиоприемное устройство 8 и далее через блок преобразования данных 9 передаются в блок связи с принимающими операторами 10.
Наличие блока регулирования мощности радиопередающего устройства 7 связанного с датчиком концентрации диоксида углерода 2, позволяет обеспечивать устойчивую передачу данных о температуре и концентрации диоксида углерода на расстояние d.
В случае тушения пожара и снижения температуры в очаге пожара ниже 65-70°С эти данные поступают от датчика температуры 1 в блок включения и отключения электропитания 4, который отключает блок электропитания 3 и работа системы переходит в режим ожидания.
Использование системы обеспечивает раннее локальное обнаружение возникновения пожара, что позволяет принять эффективные оперативные меры по локализации очага пожара.
Источники информации
1. Автоматизированная система обнаружения ландшафтных пожаров и экологического мониторинга Forest Fire Search System «Golden eye». - Рига: ООО «MV Group», 2009, 14 с.
2. Распространение радиоволн в мобильной связи: Методические указания по курсу «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах мобильной связи» / С.Н. Шабунин, Л.Л. Лесная. Екатеринбург: УГТУ, 2000, 38 с.