Исследование характеристик водяного потока на основе эффекта Доплера

вопросы привлекают внимание как отечественных, так и зарубежных исследователей.

В нашей работе был разработан алгоритм оптического распознавания пламени, основанный на анализе видео, полученного с камеры наблюдения. Алгоритмы оптического распознавания пламени с использованием быстрого преобразования Фурье были приведены в работах [1-4].

Анализ проводится в три этапа, сначала анализируется динамика получаемого изображения, выделяются области на кадрах, на которых присутствуют изменения, затем происходит анализ цвета пикселей изображения в этих областях, после чего на последнем этапе происходит анализ

геометрии выделенного динамического объекта и частоты изменения цвета у его пикселей (частоты мерцания).

Для анализа частоты мерцания на последнем этапе мы использовали вейвлеты, поскольку использование быстрого преобразования Фурье не эффективно при исследовании непериодических процессов, к которым относится мерцание пламени.

Список использованной литературы

1 T. Chen, P. Wu, Y. Chio. An early fire-detection method based on image processing // Procedings of IEEE International on Image Processing, 2004, pp.1707-1710.

2 B.U. Toreyin, Y. Dedeoglu, A.E. Cetin. Flame detection in video using hidden Markov models // Procedings of IEEE International Conference on Image Processing, 2005, pp. 1230-1233.

3 T. Celik, H. Demirel, H. Ozkaramanli. Automatic fire detection in video sequences // Proceedings of European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2006), Florence, Italy, September 2006.

4 T. Celik, H. Demirel. Fire detection in video sequences using a generic color model // Fire Safety J., 2008.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДЯНОГО ПОТОКА НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ДОПЛЕРА

Д.И. Дикий, курсант Академия пожарной безопасности им. Героев Чернобыля, г. Черкассы

Процесс тушение пожара зависит от множества сопутствующих факторов. В первую очередь, внимание следует обращать на выбор огнетушащего вещества и правильность определения средств, способа и параметров для его подачи в очаг пожара. Для полноценного и эффективного

применения огнетушащей жидкости (в большинстве случаев - воды) необходимо научиться управлять ее свойствами, фактически обеспечивая при этом ее нужные параметры, а следовательно, процессами формирования и доставки струи в очаг горения. На эти процессы влияет ряд следующих факторов:

-5

- плотность воды рх (кг/м );

-5

- плотность воздуха р2 (кг/м );

Л

- вязкость воды ¡лх (Нс/м );

Л

- вязкость воздуха /и2 (Нс/м );

- поверхностное натяжения воды а (кг/с2);

Л

- ускорение свободного падения g (м/с );

- давление воды р0 на выходе из ствола (МПа);

- скорость истечения воды через ствол и (м/с);

- диаметр сечения пожарного ствола (м);

- длина подводящего к стволу канала 1 (м);

- концентрация ПАВ С (%);

- мощность насосной установки N (кВт).

Следует обратить особое внимание на скорость течения огнетушащей жидкости в стволе, как на один из самых значимых из вышеупомянутых факторов. Именно скорость является следствием воздействия на жидкость как параметров работы насосно-рукавной системы, так и параметров самой воды или раствора пенообразователя. В конечном итоге, от скорости движения жидкости в струеформирующем канале или пожарном стволе, в значительной степени зависят значения таких характеристик как дальность подачи огнетушащей струи, ее дисперсность, форма пятна орошения и т. д.

Существует несколько методов определения скорости движущейся жидкости, среди которых акустические, тепловые и основанные на использовании ионизирующего излучения. На данном этапе наиболее эффективным является определение скорости на основе явления под названием «эффект Доплера».

Таким образом, предлагается использовать лазерный доплеровский анемометр для изучения изменения скорости течения воды в сечении пожарного ствола. Принцип действия лазерного доплеровского анемометра заключается в следующем (Рис. 1.). Движущийся объект облучают пучком лазерного излучения от неподвижного источника. Это излучение отражается от объекта и регистрируется неподвижным приемником. Вследствие эффекта Доплера, частота излучения, попадающего на приемник, будет отличаться от частоты излучения неподвижного источника на некоторую величину. Фотоприемник преобразует световое излучение в переменный электрический сигнал, величина которого прямо пропорциональна интенсивности светового излучения на его поверхности в каждый момент времени. Таким образом, частота электрического сигнала фотоприемника оказывается прямо пропорциональной скорости движения объекта. Для измерения частоты

сигнала фотоприемника используются различные радиотехнические методы. В настоящее время для обработки сигналов в лазерных доплеровских анемометрах применяются цифровые методы [1].

диафрагма

Рис. 1. Схема лазерного доплеровского анемометра

Использование описанного метода позволит построить эпюру скоростей жидкости, движущейся в пожарном стволе. Это, в свою очередь, даст возможность не только дальнейшего изучения влияния различных факторов на гидравлический поток, но и поможет в разработке технических и практических рекомендаций по эксплуатации и усовершенствованию имеющейся противопожарной техники.

Для проведения подобных исследований в Академии пожарной безопасности имени Героев Чернобыля была создана лаборатория, в которой есть установка генерирования водяных потоков и прозрачный ствол типа РС-50, позволяющие имитировать подачу огнетушащего вещества от пожарного автомобиля в лабораторных условиях.

В ближайшее время на базе лаборатории планируется осуществить ряд экспериментов, которые позволят исследовать факторы, влияющие на характеристики гидравлической струи. По ходу их проведения, возможно, удастся подтвердить и конкретизировать уже существующие зависимости либо вывести новые. Некоторые из экспериментов могли бы быть проведены совместно с Воронежским институтом ГПС МЧС России. Приглашаем к активному сотрудничеству.

Список использованной литературы

1. Оптические методы исследования потоков / Ю.Н. Дубнищев, В.А. Арбузов, П.П. Белоусов, П.Я. Белоусов. - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003. - 450 а

2. Приближенные методы расчета гидравлических пожарных струй / В.П. Ольшанский, В.М. Халыпа, О.А. Дубовик.- Харьков: Митець, 2004. -113 с.