Устройство мониторинга безопасности газодымозащитника

Полезная модель относится к средствам мониторинга контроля состояния и местоположения газодымозащитника и может быть использована при работе звеньев газодымозащитной службы на пожарах и при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций в условиях работы в непригодной для дыхания среде при низкой видимости в дыму.
Практика борьбы с пожарами в непригодной для дыхания среде показала, необходимость применения сил и средств газодымозащитной службы, которая для выполнения боевых действий на пожарах использует в основном дыхательные аппараты со сжатым воздухом. Данные аппараты обеспечивают условия безопасности газодымозащитников от опасных факторов пожара, однако они ограниченны временем защитного действия. Современные дыхательные аппараты используют совместно с модулями сбора и передачи информации. Данные модули можно отнести к телеметрическим системам мониторинга необходимой для контроля параметров безопасностью газодымозащитников. Как правило, такие модули относятся к вспомогательным системам персональной безопасности газодымозащитников.
Известен комплекс «Маяк спасателя» (Руководство по эксплуатации СПНК.425624.013 РЭ Ред.1.3, 2011 г.) содержащий мобильную приемопередающую станцию и индивидуальные передатчики (не более пяти) предназначенные для совместного использования с дыхательными аппаратами, на которых размещена система определения и индикации давления (СОИД). СОИД устанавливается предприятием-изготовителем на дыхательный аппарат. Индивидуальный передатчик подает питающее напряжение на СОИД. СОИД определяет текущее давление Р в баллоне дыхательного аппарата, рассчитывает время Т, оставшееся до окончания дыхательной смеси. Значения передаются на мобильную приемопередающую станцию, где отображаются на цифровых индикаторах. Оператор мобильной приемо-передающей станции получает указанную информацию, на основе которой принимает управленческие решения и по радиосвязи передает команды личному составу звеньев газодымозащитной службы.
Недостатками указанного комплекса являются то, что индивидуальный передатчик крепится либо на спасательном поясе, либо на боевой одежде, либо на лямках дыхательного аппарата, газодымозащитнику требуется производить дополнительные движения, чтобы считать с него графическую информацию. Определение прогнозных параметров безопасности основано на детерминированном подходе, т.е. расчеты данных основаны на средних значениях легочной вентиляции, не учитывающих индивидуальность каждого газодымозащитника в составе звена и вид выполняемых работ.
Известна «Система информационной поддержки управления звеньями газодымозащитной службы при ликвидации пожаров в зданиях» (Патент на изобретение РФ №2605682, МПК G08B 25/00, 2016 г.), включающая в себя адресные средства измерения абсолютных значений температуры в притолочном слое помещения очага пожара и абсолютных значений давления в баллонах дыхательных аппаратов газодымозащитников. Система снабжена модулем, позволяющим рассчитывать предельно-допустимые значения параметров, а также модулем, позволяющим получать прогнозные значения параметров. Программное обеспечение предназначено для цифровой обработки результатов измерения и отображения на интерфейсе приложения следующей информации: место возникновения пожара на планировке этажа здания, время, необходимое для ликвидации горения в помещении очага пожара, оставшееся время защитного действия дыхательных аппаратов, астрономическое время подачи команды на выход из непригодной для дыхания среды пожара, время, необходимое для подачи огнетушащего вещества, при котором пожар будет ликвидирован.
Недостатком вышеуказанной системы является ее сложность, а также то, что ее работа основана на детерминированном подходе к моделируемым параметрам безопасности, т.е. расчеты данных основаны на средних значениях параметров, не учитывающих индивидуальность каждого газодымозащитника в составе звена. Система контролирует давление в баллоне дыхательного аппарата и подвижное состояние газодымозащитников, однако определение прогнозных параметров безопасности, основанных на детерминированном подходе может быть недостаточно при решении задач, связанных с работой газодымозащитников при сложных условиях тушения пожаров или ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, вследствие продолжительного времени работы и разнородного спектра выполняемых задач.
Известно «Персонализированное устройство информационной поддержки газодымозащитника» (Патент на изобретение РФ №186673, МПК G08B 21/12, G08B17/10 2019 г.), принятое за прототип. Персонализированное устройство информационной поддержки газодымозащитника, предназначенное для совместного использования с дыхательным аппаратом, на котором размещена система определения и индикации давления, содержащее блок сбора-передачи данных, выполненный с возможностью взаимодействия по беспроводным каналам связи с системой определения и индикации давления, индикатор информации, содержит корпус с элементом крепления на запястье пользователя в виде браслета, в котором установлена печатная плата, на которой размещены процессор с интегрированной персональной математической моделью потребления дыхательной смеси пользователя соединенный с блоком питания, блоком сбора-передачи данных и с индикатором информации.
Недостатком прототипа является возможность передачи сигнала от системы определения и индикации давления о результатах измерений абсолютных значений давления баллона дыхательного аппарата только непосредственно газодымозащитнику, использующего данного устройство. Сложность считывания графической информации при работе в непригодной для дыхания среде при низкой видимости в дыму. Возможность оценки состояния газодымозащитника только по критерию потребления дыхательной смеси.
Технический результат заключается в создании устройства мониторинга безопасности газодымозащитника, обеспечивающего повышение точности определения прогнозных параметров безопасности с учетом индивидуальности каждого газодымозащитника и разнородности выполняемых задач, при обеспечении удобства эксплуатации при работе в непригодной для дыхания среде и при низкой видимости в дыму.
Технический результат достигается тем, что, устройство мониторинга безопасности газодымозащитника, предназначенное для совместного использования с дыхательным аппаратом, на котором размещена система определения и индикации давления, содержащее корпус с элементами крепления, в котором размещен процессор, выполненный с возможностью взаимодействия по беспроводным каналам связи с системой определения и индикации давления, соединенный с блоком питания и с Bluetooth приемопередатчиком, индикатор информации, устройство предназначено для совместного использования с пульсометром, процессор выполнен с возможностью взаимодействия по беспроводному каналу Bluetooth с пульсометром, устройство дополнительно содержит GPS приемопередатчик, подключенный к процессору через первую последовательную шину, и приемопередатчик УКВ диапазона, подключенный к процессору через вторую последовательную шину, при этом в процессор интегрирована персональная математическая модель определения уровня риска.
Сущность полезной модели поясняет схема устройства мониторинга безопасности газодымозащитника приведенная на фиг. 1.
Устройство мониторинга безопасности газодымозащитника предназначенно для совместного использования с дыхательным аппаратом, на котором размещена СОИД и с пульсометром. Устройство мониторинга безопасности газодымозащитника содержит корпус 1 с элементами крепления (на чертеже не показаны), предназначенными для крепления устройства к элементам экипировки газодымозащитника, например, к лямке дыхательного аппарата. В корпусе 1 установлен процессор 2, в который интегрирована персональная математическая модель определения уровня риска. Процессор 2 соединен с блоком питания 3, обеспечивающим беспрерывную автономную работу, который может быть выполнен, например, в виде аккумулятора, с Bluetooth приемопередатчиком 4, с GPS приемопередатчиком 5, подключенным через первую последовательную шину, с приемопередатчиком УКВ диапазона 6, подключенным через вторую последовательную шину, и с индикатором информации 7, например, в виде средства световой индикации. Процессор 2 выполнен с возможностью взаимодействия по беспроводным каналам связи Bluetooth с СОИД 8 и с пульсометром 9 для получения и обработки данных о результатах измерений абсолютных значений давления баллона дыхательного аппарата, среднего и максимального пульса, интенсивности и частоты дыхания, артериального давления газодымозащитника.
Устройство мониторинга безопасности газодымозащитника работает следующим образом. Предварительно в процессор 2 устройства мониторинга безопасности газодымозащитника интегрируют персональную математическую модель определения уровня риска. Известно, что реальное потребление дыхательной смеси зависит от физической подготовки и персональных особенностей организма. Отклонение величины реального потребления дыхательной смеси от средней регламентируемой составляет 25-45%, как в сторону увеличения потребления дыхательной смеси, так и в сторону уменьшения. Отклонение реальной величины потребления дыхательной смеси от средней регламентируемой в зависимости спектра и вида выполняемых работ составляет до 40%. Данные для персональной математической модели определения уровня риска о потреблении дыхательной смеси и уровне физической подготовки пользователя получают во время тренировок на учебных объектах для подготовки личного состава противопожарной службы. Использование персональной математической модели определения уровня риска позволяет максимально учесть все риски вероятности наступления деструктивных событий для успешного и безопасного ведения работ в непригодной для дыхания среде в условиях ограниченного времени. Персональная математическая модель построена на основе вероятностного метода моделирования потребления дыхательной смеси при работе в дыхательных аппаратах со сжатым воздухом и с использованием результатов наблюдения за реальными значениями потребления воздуха, результатах измерений среднего и максимального пульса, интенсивности и частоты дыхания при работе пользователя в дыхательном аппарате. Указанный метод позволяет получить необходимые параметры нормального распределения запаса воздуха, а также определить интервалы значений запаса воздуха при заданной доверительной вероятности, что позволяет учесть весь комплекс, влияющих на процесс факторов, входящих в доверительный интервал с заданной вероятностью, в том числе наличие и существенное влияние случайности, позволяет корректировать результаты моделирования на основе наблюдений за моделируемым процессом в режиме реального времени. Газодымозащитник закрепляет устройство, например, на лямке дыхательного аппарата. Сигналы от СОИД 8 о результатах измерений абсолютных значений давления баллона дыхательного аппарата, сигналы от пульсометра 9 о результатах измерений среднего и максимального пульса, интенсивности и частоты дыхания, артериального давления газодымозащитника поступают в процессор 2 по каналам беспроводной связи через Bluetooth приемопередатчик 4. Полученная информация, а также данные GPS приемопередатчика 5 о пройденном расстоянии, времени движения и местоположении газодымазащитника обрабатывается и сохраняется в процессоре 2. В процессоре 2 с помощью персонализированной математической определения уровня риска пользователя в режиме реального времени рассчитывают значения контролируемых параметров безопасности: текущее значение давления оставшегося воздуха в баллоне дыхательного аппарата, атм.; прогнозное значение интервала времени до подачи команды «на выход из непригодной для дыхания среды», мин; уровень риска, отн. ед. Значения контролируемых параметров безопасности приемопередатчиком УКВ 6 передается в центр управления руководителю тушения пожаров. На основе данных параметров руководитель тушения пожара принимает решение на всех этапах реализации действий по ликвидации пожара, а также для оценки потенциальной возможности выполнить основную задачу по тушению пожара силами и средствами звеньев газодымозащитной службы. Контроль текущего значения давления оставшегося воздуха в баллоне дыхательного аппарата позволяет руководителю тушения пожара корректировать действия каждого газодымозащитника и звеньев газодымозащитной службы с учетом специфики потребления дыхательной смеси, повышает уровень безопасности газодымозащитника при работе в непригодной для дыхания среде и низкой видимости в дыму. Контроль изменения прогнозного значения интервала времени оставшегося до подачи команды «на выход из непригодной для дыхания среды» обеспечивает возможность определения объема работ, который способен выполнить каждый газодымозащитник, способствует успешному и безопасному ведению работ в непригодной для дыхания среде в условиях ограниченного времени. Значения уровня приемлемого и критического риска определяют в зависимости от условий реализации работ по тушению пожара исследований по специфике потребления дыхательной смеси и условий воздействия опасных факторов пожара на каждого газодмозащитника при выполнении работ в непригодной для дыхания среде и при низкой видимости в дыму. Контроль уровня риска позволяет руководителю тушения пожара сопоставлять плановый объем работ с текущими и корректировать действия звеньев газодымозащитной службы по выполнению основной задачи по тушению пожара. В процессоре 2 интегрированной персональной математической моделью определения уровня риска рассчитываются предельно-допустимые значения контролируемых параметров, которые приемопередатчиком УКВ 6 передается в центр управления руководителю тушения пожаров. При превышении предельно допустимых значений контролируемых индикатором информации 7 газодымозащитнику подается сигнал на выход.
Изготовленный экспериментальный образец устройства мониторинга безопасности газодымозащитника по результатам исследовательских испытаний во время тренировок на учебных объектах для подготовки личного состава противопожарной службы показал работоспособность предложенной конструкции. Результаты испытаний заявляемого устройства в целом подтвердили повышение точности определения прогнозных параметров безопасности с учетом индивидуальности каждого газодымозащитника и разнородности выполняемых задач, при обеспечении удобства эксплуатации при работе в непригодной для дыхания среде и при низкой видимости в дыму.