УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВИАЦИОННОГО ПОИСКА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

Полезная модель относится к техническим средствам для поиска лесных пожаров с применением беспилотного летательного аппарата (БЛА) и может быть использована для раннего обнаружения лесных пожаров на отдаленных территориях.
Разработка различных средств и способов обнаружения лесных пожаров является одним из актуальных вопросов, так как успех борьбы с лесными пожарами в первую очередь зависит от их своевременного обнаружения.
В зависимости от конкретных условий местности применяют различные способы мониторинга и обнаружения лесных пожаров, одним из наиболее эффективным в настоящее время является авиапатрулирование. Авиапатрулирование позволяет точно определить место, площадь и объект пожара, пути подхода к нему, а также силы и средства, необходимые для его ликвидации [1].
В последние годы перспективным техническим средством авиационного мониторинга, по оценкам специалистов, являются беспилотные летательные аппараты [2].
2
х
2
2
2
Одним из факторов проявления лесного пожара является [3] наличие опасных дымов. Как правило, такие дымы представляют собой смесь следующих веществ: оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО), оксиды азота (NO), а также твердых сажа (С), дым (ультрадисперсные частицы SiO). В малых количествах в такой смеси присутствуют оксиды ванадия, серы (SO), сероводород (HS), формальдегид (НСНО) и летучие углеводороды. Полный перечень веществ приведен в [4].
Выявление в воздухе указанных веществ позволяет повысить оперативность и достоверность обнаружения лесных пожаров, что существенным образом повлияет на скорость их ликвидации.
Известен способ установления местоположения пожара путем визуального обнаружения дыма с борта авиационной техники, совершающей облет лесного массива, и фиксации его местоположения на патрульной карте [5].
Недостатком описанного способа является то, что для его реализации требуются использование дорогостоящей пилотируемой авиационной техники и привлечением людей (пилоты и летчики-наблюдатели) для проведения наблюдений, что приводит к большим материальным затратам.
Известен способ диагностики лесного пожара, включающий исследование лесных ландшафтов инфракрасным методом и дистанционное зондирование лесных ландшафтов и лесного пожара, регистрацию радиационного излучения зоны высокотемпературных химических реакций горения в режиме линейного сканирования, измерение периметра и кромки лесного пожара и определение вида пожара [6].
Недостатком данного способа является то, что его реализация предполагает значительные материальные затраты, обусловленные использованием пилотируемой авиационной техники и дорогостоящего оборудования регистрации инфракрасного и радиотеплового излучения лесного пожара. Кроме того, в условиях сильного задымления в целях безопасности полеты пилотируемых летательных аппаратов могут быть запрещены.
Известен способ диагностики лесного пожара, включающий исследование лесных ландшафтов инфракрасным методом, определение контура лесного пожара, проведение регистрации инфракрасного излучения пожара и дистанционного контактного зондирования фронта пожара в отдельных его точках, установление термодинамической температуры и суммарного теплового потока пожара [7].
Этот способ обладает по существу такими же недостатками, что и предыдущий.
Наиболее близким аналогом полезной модели является способ дистанционного обнаружения лесных пожаров, включающий зондирование подстилающей поверхности Земли космическими средствами путем приема и анализа ИК теплового излучения земной поверхности в окнах прозрачности атмосферы, отличающийся тем, что прием сигнала осуществляют когерентным приемником в узком спектральном интервале, совпадающем с линией излучения атмосферного газа в «горячей» колебательно-вращательной полосе спектра [8].
Существенным недостатком этого способа является необходимость использования в качестве носителя дорогостоящих космического аппарата и аппаратуры, а также то, что использование космического аппарата существенно снижает оперативность получения информации о наличии лесных пожаров, тем самым снижая скорость их ликвидации.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности поиска лесных пожаров.
Технический результат заключается в сокращении времени обнаружения лесных пожаров при проведении мониторинга лесных массивов с применением БЛА.
Технический результат достигается тем, что устройство для авиационного поиска лесных пожаров включает приспособление для фиксации на корпусе БЛА, разъем для сопряжения с системой управления и с системой объективного контроля БЛА, датчик оксида углерода, датчик диоксида углерода, датчик оксида азота, датчик сажи, микропроцессор, аккумуляторы и разъемы, обеспечивающие возможность их зарядки.
В случае отсутствия возможности сопряжения с навигационной системой БЛА устройство оборудуют навигационной системой.
При необходимости повышения достоверности обнаружения лесного пожара устройство может быть оборудовано датчиком оксида серы.
При необходимости повышения достоверности обнаружения лесного пожара устройство может быть оборудовано датчиком сероводорода.
При необходимости получения визуальной картины лесного пожара устройство может быть оборудовано видеокамерой.
При необходимости резервного документирования результатов работы устройство может быть оборудовано накопителем с энергонезависимой памятью.
Устройство для авиационного поиска лесных пожаров имеет единую конструкцию в виде жесткого металлического каркаса, оборудованного приспособлением для фиксации на корпусе планера БЛА, на котором жестко закреплены связанные проводами по топологии «звезда» разъем для сопряжения с системой управления и с системой объективного контроля воздушного носителя, датчик оксида углерода, датчик диоксида углерода, датчик оксида азота, датчик сажи, микропроцессор, аккумуляторы с разъемами, обеспечивающими возможность их зарядки – то есть, обеспечена устойчивая конструктивная связь между всеми компонентами заявленного устройства и его конструктивное единство.
Датчик оксида углерода, датчик диоксида углерода, датчик оксида азота и датчик сажи закреплены на каркасе так, что их приемные части были направлены вниз (при полете БЛА направлены на землю), а их непосредственный контакт с землей при приземлении БЛА, во избежание повреждений, исключен. Датчик оксида углерода, датчик диоксида углерода, датчик оксида азота, датчик сажи, микропроцессор, аккумуляторы и разъемы выполнены во влагозащитном исполнении.
Функционирование устройства для авиационного поиска лесных пожаров заключается в следующем.
1. Устройство с помощью имеющегося в его составе приспособления фиксируют на корпусе планера БЛА.
2. С помощью имеющегося разъема сопряжения устройство подключают к системе управления и объективного контроля БЛА.
3. При полете воздушного носителя по заранее запланированному маршруту датчик оксида углерода, датчик диоксида углерода, датчик оксида азота и датчик сажи непрерывно определяют уровень концентрации соответственно оксида углерода, диоксида углерода, оксида азота и сажи в окружающем воздухе с выдачей сигналов со значениями концентрации соответствующих веществ.
4. Микропроцессор, входящий в состав устройства, обеспечивает
прием от датчика оксида углерода, датчика диоксида углерода, датчика оксида азота и датчика сажи сигналов со значениями концентрации соответствующих веществ;
вычисление оценок вероятности наличия лесного пожара по совокупности значений концентрации соответствующих веществ в каждой точке траектории полета БЛА;
при принятии решения о наличии лесного пожара, микропроцессор формирует команду в навигационную систему на фиксацию географических координат – точки нахождения БЛА, в которой принято решение о наличии лесного пожара, а также передачу полученных оценок вероятности и координат в систему управления и в систему объективного контроля БЛА, откуда они передаются «на землю» в реальном времени и используются для планирования операции по тушению лесного пожара.
5. Питание устройства и его компонентов осуществляют от аккумуляторов, заряжают которые с помощью разъемов, имеющихся в составе устройства.
Таким образом, за счет наличия в составе устройства: датчика оксида углерода, датчика диоксида углерода, датчика оксида азота и датчика сажи, позволяющих непрерывно определять уровень концентрации соответственно оксида углерода, диоксида углерода, оксида азота и сажи в окружающем воздухе с выдачей сигналов со значениями концентрации соответствующих веществ и микропроцессора, обеспечивающего: прием от датчика оксида углерода, датчика диоксида углерода, датчика оксида азота и датчика сажи сигналов, содержащих значения концентрации соответствующих веществ; вычисление оценок вероятности наличия лесного пожара по совокупности значений концентрации соответствующих веществ в каждой точке траектории полета БЛА; фиксацию географических координат – точки нахождения БЛА, в которой принято решение о наличии лесного пожара; передачу полученных оценок вероятности и координат в систему управления и в систему объективного контроля БЛА, откуда они передаются «на землю» в реальном времени – обеспечивается сокращение времени обнаружения лесных пожаров при проведении мониторинга лесных массивов с применением БЛА.
Разработанное устройство найдет применение при проведении мониторинга лесных массивов с применением БЛА.
ЛИТЕРАТУРА
1. Блоков И.П. Окружающая среда и её охрана в России. Изменения за 25 лет. — М.: ОМННО «Совет Гринпис», 2018.
2. Брюханов А.В., Коршунов Н.А. Авиационное тушение природных пожаров: история, современное состояние, проблемы и перспективы // Сибирский лесной журнал. — 2017, — №5.
3. ГОСТ Р 22.0.06-95.
4. Майорова Л.П., Садыков А.И., Сыч Ю.И. Оценка выбросов загрязняющих веществ и эмиссии углекислого газа при лесных пожарах (на примере Хабаровского края) // Электронное научное издание «Ученые заметки ТОГУ». — 2013, — Том4, №4.
5. Щетинский Е.А. Авиационная охрана лесов: Учебное пособие для летчиков-наблюдателей Всерос. ин-та повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства (ВИПКЛХ) / Всерос. ин-т повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства. — Москва: ВНИИЛМ, 2001.
6. SU 1621958 A1, МПК А 62 С, 3/02, 1991.
7. SU 1225584 A, МПК А 62 С, 3/02, 1986.
8. RU 2423160 С1, опубл. 10.07.2011.