УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ

Полезная модель относится к контрольным устройствам, а именно к средствам обнаружения, сигнализации и предотвращения аварийных ситуаций, и предназначена для обнаружения и локализации места очага возгорания по видимому, инфракрасному и ультрафиолетовому спектрам излучения, а также для обнаружения других факторов аварийных ситуаций, например, взрыва. Полезная модель может быть использована в автоматических системах пожарной сигнализации, системах пожаротушения, а также в центрах мониторинга для обеспечения пожаробезопасности и взрывобезопасности в различных категориях помещений.
Известна система передачи и обработки сигналов о состоянии объекта, содержащая датчики, связанные с объектом, и станцию, включающую блок подключения датчиков, блок обработки данных станции и, по меньшей мере, один пульт оператора, который реализован на основе персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением, RU 2087036 С, опубл. 10.08.1997.
Недостатками системы являются невысокая надежность из-за ее низкой помехозащищенности и ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием возможности определения места аварии вследствие отсутствия визуальной картины аварийной ситуации и визуальной картины развития аварийной ситуации.
Известно устройство регистрации аварийной ситуации, содержащее корпус, в котором установлены процессор, устройство регистрации инфракрасного излучения в виде датчика инфракрасного излучения, датчики регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, аналоговая часть, состоящая из дифференциальных усилителей, сумматоров, конечных усилителей, согласующих блоков, и цифровая часть, состоящая из аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, цифроаналогового преобразователя, адаптера линии связи, и формирователь напряжений; аналоговая часть выполнена с возможностью регистрации и сопоставления информации от датчика инфракрасного излучения и датчиков регистрации физических величин, при этом датчик инфракрасного излучения соединен с цифровой частью посредством типовой цепи, состоящей из дифференциального усилителя, сумматора и конечного усилителя, а датчики физических величин соединены с цифровой частью посредством согласующих блоков, при этом выход аналого-цифрового преобразователя соединен с микроконтроллером, выполненным с возможностью анализа и обработки поступающих сигналов, выход микроконтроллера связан с цифроаналоговым преобразователем, выполненным с возможностью подачи корректирующих сигналов на сумматоры аналоговой части, микроконтроллер соединен с адаптером линии связи, а все составляющие цифровой части и аналоговой части связаны с формирователем напряжений, RU 2298231 С2, опубл. 27.04.2007.
Данное устройство принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатками устройства-прототипа являются:
- ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием возможности определения места аварии вследствие отсутствия визуальной картины аварийной ситуации (за счет введения камеры ИК) и визуальной картины развития аварийной ситуации;
- отсутствие возможности контролировать состояние объекта до момента регистрации аварии;
- отсутствие возможности оперативной записи аварийной ситуации для последующего анализа.
Кроме того, надежность выявления аварийной ситуации невысока из-за узкого набора датчиков регистрации физических величин.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения места аварии, анализа визуальной картины развития аварийной ситуации, возможности контролировать состояние объекта до момента регистрации аварии, оперативной записи аварийной ситуации для последующего анализа. Кроме того, устройство должно иметь возможность контроля количества физических величин, достаточного для надежного выявления аварийной ситуации.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство обнаружения аварийной ситуации, содержащее корпус, в котором установлены процессор, устройство регистрации инфракрасного излучения, устройство регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, и устройство регистрации аварийной ситуации, причем входы процессора соединены с выходами устройства регистрации инфракрасного излучения и устройства регистрации физических величин, а выход процессора соединен с входом устройства регистрации аварийной ситуации, согласно полезной модели, устройство снабжено видеокамерой видимого спектра, выход которой соединен с входом процессора, а устройство регистрации инфракрасного излучения выполнено в виде видеокамеры инфракрасного спектра.
Устройство может быть снабжено преобразователем постоянной составляющей видеосигнала, вход которого соединен с выходом видеокамеры инфракрасного спектра, а выход соединен с входом процессора. Устройство регистрации физических величин выбрано из ряда датчиков: ультрафиолетового спектра, выполненного в виде видеокамеры ультрафиолетового спектра, температуры, влажности, угарного газа, углекислого газа, радиации, давления, акустических. Устройство может быть снабжено накопителем информации, вход которого соединен с выходом процессора.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «Новизна».
Реализация признаков полезной модели обеспечивает технический результат, состоящий в обеспечении возможности определения места аварии, анализа визуальной картины развития аварийной ситуации, оперативной записи аварийной ситуации для последующего анализа, возможности контролировать состояние объекта до момента регистрации аварии по физическим величинам, количество которых достаточно для надежного выявления аварийной ситуации.
Благодаря использованию видеокамер видимого и инфракрасного спектров излучения, обеспечивается возможность получения визуальной картины аварийной ситуации и визуальной картины развития аварийной ситуации, что позволяет обнаружить и локализовать место аварийной ситуации.
Благодаря снабжению устройства видеокамерой ультрафиолетового спектра излучения, обеспечивается возможность обнаружения возгораний в условиях сильной засветки, например, солнечного излучения, а также регистрации вспышек в результате короткого замыкания.
Благодаря снабжению устройства преобразователем постоянной составляющей видеосигнала от видеокамеры инфракрасного спектра, обеспечивается уменьшение вероятности ложного срабатывания, т.к. измеряется интенсивность видеосигнала именно от излучающего объекта.
Вследствие использования широкого диапазона датчиков, обеспечивается возможность контролировать все физические величины, связанные с возникновением аварийной ситуации.
Снабжение устройства накопителем информации позволяет осуществлять оперативную запись аварийной ситуации для ее последующего анализа.
Сущность полезной модели поясняется схематическим чертежом, где изображена функциональная схема устройства обнаружения аварийной ситуации.
Устройство обнаружения аварийной ситуации содержит корпус (на чертеже не показан), в котором установлены процессор 1, устройство регистрации инфракрасного излучения, выполненное в виде видеокамеры 2 инфракрасного спектра, видеокамеры 3 и 4 ультрафиолетового и видимого спектров, соответственно, датчики 5-10 регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, преобразователь 11 постоянной составляющей видеосигнала, устройство 12 регистрации и отображения аварийной ситуации и накопитель 14 информации.
Процессор 1 представляет собой программируемый контроллер.
Видеокамера 2 инфракрасного спектра, способная видеть в условиях низкой освещенности (в частности, ИК камера с подсветкой фирмы Bosch, модель MIC1-400 IR), регистрирует локальные перегревы объектов, наличие открытого пламени, а также объекты с температурой ниже фоновой, что также может являться признаками опасной ситуации. Пространственная модель помещения, а также привязка камер к этой модели позволяют локализовать источник опасной ситуации, и, например, произвести точечную активацию средств пожаротушения или обесточивание конкретного участка электросети.
Видеокамера 3 ультрафиолетового спектра (в частности, камера CoroCAM504) предназначена для обнаружения возгораний в условиях сильной засветки, например, солнечного излучения, также камера регистрирует вспышки в результате короткого замыкания.
Видеокамера 4 видимого спектра (в частности, камера Falcon Eye FE-D720MHD/20M-2,8 с сенсором на основе КМОП-матрицы) предназначена для обнаружения возгораний и осуществления контроля за развитием опасной ситуации на объекте в реальном времени.
2
В качестве датчиков 5-10 регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, выбраны датчик 5 температуры и влажности, датчик 6 угарного газа (СО) и углекислого газа (СО), датчик 7 радиации, датчик 8 давления и два акустических датчика (микрофоны) 9 и 10.
Датчик 5 температуры и влажности регистрирует значения температуры и влажности, резкое изменение значений которых сопровождает, например, возникновение пожара.
2
Датчик 6 концентрации молекул угарного газа (СО) и углекислого газа (СО) регистрирует увеличение их концентрации в воздухе. Повышенная концентрация углекислого и угарного газов свидетельствует о наличии скрытого очага горения или тления в контролируемом помещении.
Датчик 7 радиации (дозиметр радиации) предназначен для измерения радиоактивного излучения. Он позволяет замерять радиационный фон в помещениях, а также общее количество радиоактивных веществ в любых окружающих предметах.
Датчик 8 давления настраивается на фоновое значение, отклонение значения от номинального свидетельствует о возникновении неисправности в системе вентиляции, герметизации дверей. Датчик 8 давления позволяет также обнаружить резкое повышение давления в результате, например, взрыва баллона.
Акустические датчики (микрофоны) 9, 10 предназначены для анализа фонового звукового спектра, резкие изменения которого, как правило, сопровождают возникновение аварий или нештатных ситуаций. Применение двух микрофонов, размещенных в корпусе на некотором расстоянии друг от друга, позволяет определить направление источника звука.
Преобразователь 11 постоянной составляющей видеосигнала от видеокамеры 2 инфракрасного спектра в электрический сигнал позволяет определять интенсивность видеосигнала именно от излучающего объекта, что обеспечивает уменьшение вероятности ложного срабатывания.
Устройство 12 регистрации и отображения аварийной ситуации, в частности, выполненное в виде монитора, предназначено для формирования визуальной картины аварийной ситуации и визуальной картины развития аварийной ситуации от видеокамер видимого, инфракрасного и ультрафиолетового спектров излучения.
Накопитель 14 информации (например, жесткий диск HDD, дискеты, флэш-карты и т.п.) предназначен для записи (архивирования) видеоизображений от камер для их последующего анализа.
Входы процессора 1 соединены с выходами видеокамер 2-4, датчиков 5-10 регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, и преобразователя 11 постоянной составляющей видеосигнала инфракрасного спектра. Вход преобразователя 11 соединен с выходом видеокамеры 2 инфракрасного спектра. Первый выход процессора 1 соединен через согласующее устройство 13 с входом устройства 12 регистрации и отображения аварийной ситуации, а второй выход процессора 1 - c входом накопителя 14 информации.
Работа устройства заключается в следующем.
До начала использования устройства видеокамеры 2-4 и все датчики 5-10 выставляют по показателям на фоновые значения соответствующей физической величины, превышение над которой сигнализирует о возникновении аварийной ситуации.
Процессор 1 выполняет непрерывный анализ информации с видеокамер 2-4 и датчиков 5-10 регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации. С видеокамер 2-4 изображение поступает на процессор 1, который анализирует полученные изображения в реальном времени и в случае обнаружения признаков опасной ситуации формирует и передает через согласующее устройство 13 на устройство 12 регистрации и отображения аварийной ситуации тревожное сообщение, а также видеоизображение, при этом на экране монитора формируется визуальная картина аварийной ситуации и визуальная картина развития аварийной ситуации, что позволяет обнаружить и локализовать место аварийной ситуации. Одновременно та же информация поступает на вход накопителя 14 информации, который осуществляет запись (архивирование) видеоизображений от камер 2-4, что впоследствии способно облегчить установление причин возникшей ситуации.
Видеокамера 2 инфракрасного спектра регистрирует локальные перегревы объектов, наличие открытого пламени, а также объекты с температурой ниже фоновой, что также может являться признаками опасной ситуации. Видеокамера 3 ультрафиолетового спектра обнаруживает возгорания в условиях сильной засветки, например, солнечного излучения, а также вспышки в результате короткого замыкания. Видеокамера 4 видимого осуществляет контроль за развитием опасной ситуации на объекте в реальном времени. Пространственная модель объекта (помещения), а также привязка видеокамер к этой модели позволяют локализовать источник опасной ситуации, и, например, произвести точечную активацию средств пожаротушения или обесточивание конкретного участка электросети.
На входы процессора 1 также поступает информация от датчиков 5-10 регистрации физических величин, которая обрабатывается процессором 1 в реальном времени. Процессор 1 производит непрерывный анализ сигналов, поступающих с датчиков 5-10 и в случае выявления признаков опасной ситуации передает соответствующее сообщение на устройство 12 регистрации и отображения аварийной ситуации. Повышение показаний датчика 5 температуры свидетельствует о возможном длительном перегреве какого-либо объекта, а показаний датчика влажности - о наличие протечки, разгерметизации емкости или утечке пара. Повышенная концентрация углекислого и угарного газов, регистрируемая датчиком 6, свидетельствует о наличии скрытого очага горения или тления в контролируемом помещении. Отклонение значения датчика давления от номинального свидетельствует о возникновении неисправности в системе вентиляции, герметизации дверей или взрыве. Спектральный анализ звукового излучения и интенсивности его распределения, которые измеряются акустическими датчиками 9 и 10, позволяет определить природу звука и получить информации для дальнейшей идентификации опасной ситуации. Датчики 5-10 позволяют обнаружить признаки, которые невозможно зарегистрировать с помощью видеокамер 2-4, что позволяет повысить уровень достоверности распознавания ситуации, снизить влияние мешающих факторов и уменьшить вероятность ложного срабатывания.
В зависимости от типа контролируемого объекта сочетание или комплексность срабатывания датчиков различное. Так, при поступлении сигнала от видеокамер ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов можно с уверенностью констатировать возгорание от короткого замыкания, а то же самое, но с превышающим фоновые значения сигналом акустического датчика - короткое замыкание с хлопком дает дополнительную информацию о мощности замыкания и подтверждение факта последнего. Срабатывание датчиков температуры и газового анализа при молчании остальных свидетельствует о наличии скрытого горения. Повышение значений сигналов от датчика газового анализа на возросшем фоне показаний датчика давления при одновременном снижении показаний датчика влажности свидетельствует о возможности взрыва пыли и необходимости команды на орошение контролируемого объема для коагуляции и смыва пыли. Изменение показаний датчика давления свидетельствует о возрастающих механических напряжениях, что при одновременных сигналах, например, видеокамеры инфракрасного диапазона свидетельствует о перегреве подшипников и возможности выхода из строя узла вращения транспортерной линии. Сигнал от акустического датчика совместно с возрастанием сигнала датчика радиации может свидетельствовать о разгерметизации емкости с радиоактивностью. Возможны различные сочетания первичных сигналов от видеокамер и датчиков, что обеспечивает с высоким быстродействием распознание и ликвидацию последних.
Для реализации устройства использовано известное оборудование. По мнению заявителя, данная полезная модель соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».