СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА
FIRE DETECTION METHOD

Предложенный способ обнаружения пожара относится к системам пожарной безопасности и может быть использован как основа для построения системы обнаружения лесных пожаров и контроля за их распространением.
На сегодняшний день в представленной области используются системы визуального контроля в различных диапазонах длин волн (инфракрасный, ультрафиолетовый, видимый), системы контроля концентрации газообразных продуктов термодиструкции в воздухе.
К недостаткам таких способов обнаружения возгорания следует отнести их невысокую надежность и автономность, большую вероятность ложных срабатываний, недостаточно раннее обнаружение возгораний, а также низкую обнаружительную способность в условиях сильного задымления.
Примером такого способа может служить система Лесной Дозор, предложенная фирмой ООО «ДСК». Система Лесной Дозор состоит из сети управляемых датчиков наблюдения (видеокамер, тепловизионных датчиков, инфракрасных датчиков). Для функционирования системы используется уже существующая инфраструктура мобильных операторов (вышки, аппаратура связи и обслуживающие команды). Программная часть «Лесного Дозора» обеспечивает управление датчиками системы для мониторинга леса, обнаружения лесных пожаров и определения их координат. Недостатками данного способа является невысокая автономность, большая вероятность ложных срабатываний, недостаточно раннее обнаружение возгораний, а также низкая обнаружительная способность в условиях сильного задымления, что является общими недостатками для всех систем визуального наблюдения.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является способ обнаружения лесного пожара (Заявка PCT/FR2009/000962).
Способ основан на том, что система из N датчиков, располагаемых на деревьях, собирает информацию об основных метеорологических параметрах на контролируемой территории и посредством управляющих терминалов передает ее далее по каналам GSM. Информация содержит следующие параметры: температуру, влажность, скорость и направление ветра в области датчиков. Датчики работают в непрерывном режиме. Факт возникновения пожара идентифицируют по превышению температуры на одном или нескольких датчиках. Компьютерная обработка информации от датчиков позволяет определять эпицентр, следить в режиме реального времени за развитием и прогнозировать течение пожара. Недостатками данного способа является низкая автономность, привязка к каналам GSM, сложность и высокая стоимость описанной системы. Также система требует постоянной передачи сигнала от датчиков к управляющим терминалам, что приводит к серьезному увеличению уровня ВЧ излучения на контролируемой территории и может создавать помеху другим радиочастотным системам. Датчики, расположенные на поверхности земли и деревьях, плохо защищены от механических воздействий и огня.
Задачей, решаемой изобретением, является разработка способа обнаружения лесного пожара на основе системы датчиков, обладающих высокой надежностью, автономностью, возможностью использования этого способа на территории, не обслуживаемой сотовыми операторами.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе, так же, как и в известном, отслеживают изменения температуры с помощью n-го количества датчиков, расположенных на контролируемой территории, кодируют сигнала каждого датчика в соответствии с его номером и передают его по радиоканалу на пульт слежения. Но, в отличие от известного, в качестве температурного датчика используют температурный выключатель, соединенный с источником питания, срабатывание которого при повышении температуры выше пороговой включает схему передатчика, причем температурный выключатель расположен в земле на глубине 5-10 см, но выше остальной части передающей схемы.
Достигаемый технический результат - увеличение срока службы системы, реализующей способ.
Совокупность признаков, сформулированная в п.2 формулы изобретения, характеризует способ, в котором ВЧ сигнал передают по индивидуальному радиоканалу.
Достигаемый технический результат - обеспечение автономности системы, реализующей способ.
Совокупность признаков, сформулированная в п.3 формулы изобретения, характеризует способ, в котором кодированный сигнал передают через заданные промежутки времени.
Достигаемый технический результат - увеличение срока службы источника питания датчика системы, реализующей способ и снижение уровня ВЧ излучения на контролируемой территории.
Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1- функциональная схема датчика, реализующая способ обнаружения пожара
фиг.2 - частотная зависимость ослабления радиоволн
фиг.3 - распределение температуры по глубине в почве при лесном пожаре.
Предлагаемый способ обнаружения пожарной ситуации направлен на решение задачи, наиболее раннего обнаружения возгорания и передачи информации по радиоканалу на пульт слежения.
Данная задача решается путем размещения на территории охраняемого лесного массива сети датчиков (фиг.1) обнаружения лесного пожара. Датчик размещается на глубине 5-10-ти сантиметров под землей, что обеспечивает его защиту от возможных механических воздействий и перегрева открытым огнем в случае пожара. При попадании датчика в область возгорания происходит замыкание биметаллического выключателя 1 при достижении порога температуры, характеризующей возникновение пожара. Срабатывание выключателя вызывает замыкание цепи питания датчика. Напряжение источника питания 2 подается на передающий модуль 3 ВЧ сигнала, который начинает транслировать в эфир на выделенной частоте индивидуальный код датчика и показания температурного сенсора. Передача кодированной информации с датчика происходит с заданной периодичностью. Данный сигнал фиксируется на пульте слежения 4 и по индивидуальному коду датчика определяется его местоположение. Анализируя порядок срабатывания датчиков и динамику изменения температуры, можно удаленно контролировать развитие пожара до прибытия на место пожарного расчета. Учитывая ограниченность частотного ресурса в выделенном диапазоне, для обеспечения одновременной работы нескольких датчиков система использует кодовое либо временное разделение каналов.
Характерной особенность данного способа является то, что датчики системы потребляют электроэнергию от источника только после срабатывания температурного выключателя, что позволяет существенно повысить их надежность и срок службы элементов питания. Также предложенная система для передачи информации использует собственный радиоканал, что также повышает ее автономность.
Частотный диапазон, в котором может работать указанная система, выбирается в области десятков или сотен мегагерц, что обеспечивает минимальное поглощение сигнала в условиях леса. На фиг.2 показана частотная зависимость ослабления радиоволн, из нее видно, что при изменении частоты от 100 МГц до 1 ГГц погонные потери изменяются более чем в 10 раз. Также диапазон должен быть согласован с Решением ГКРЧ о выделении полос частот. Например, может быть использован диапазон 446 МГц решение ГКРЧ №05-10-02-001 от 28 ноября 2005 г. Диапазон минимально загружен, разрешенная мощность - 500 мВт, дальность в прямой видимости более 5 километров. При увеличении излучаемой мощности дальность может быть увеличена до нескольких десятков километров.
Характерной особенностью является размещение датчика под землей. Исследования показали, что температура в почве при лесном пожаре убывает по глубине, как показано на фиг.3. Кривая 1 показывает изменение температуры воздуха, кривая 2 - температура на поверхности земли, кривая 3, 4 и 5 - температура на глубине 5, 7.5 и 10 см соответственно. Из графика можно определить, что температурный выключатель, настроенный на температуру 75°C и расположенный на глубине 5 см от поверхности, сработает через 125 секунд после начала возгорания. Расположение датчика ближе к поверхности увеличивает его скорость срабатывания, но при этом повышается и тепловая нагрузка на датчик. Расположение датчика на глубине более 10-ти см существенно снижает его чувствительность. В свою очередь уменьшение температурного порога срабатывания температурного выключателя приведет к возможности ложных срабатываний датчика. Следовательно, расположение чувствительного элемента датчика на глубине 5-10 см позволяет защитить датчик от воздействия открытого пламени, или механических воздействий (случайных или преднамеренных) и сохранить его высокую чувствительность.