RU190185U1

RU190185U1 - Device for detecting forest fires

Info

Publication number: RU190185U1
Application number: RU2018147834U
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Илявин; Виктор Дмитриевич Катин
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-06-24

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области пожарной безопасности и может быть использована для наземного обнаружения лесного пожара, а также для повышения точности определения координат пожара.Технический результат заключается в способности устройства оперативно и точно отразить складывающуюся обстановку в местах возникновения лесных пожаров, своевременного оповещения служб «Лесоохраны», наблюдения изменений пожароопасной обстановки, определения направления и скорости развития пожаров на местности, в снижении затрат на изготовление, монтаж и дальнейшее обслуживание установок.Устройство для обнаружения очагов лесного пожара состоит из стойки, которая устанавливается внутри металлического цилиндра большего диаметра, закрепленного к оголовку винтовой сваи, вкрученной в грунт. К стойке крепятся кронштейн и рама. В непосредственной близости к стойке размещается аккумуляторная батарея в пластиковом коробе, оборудованном греющим кабелем, которая соединяется с контроллер-преобразователем и солнечной батареей. Работа устройства основана на автоматическом определении резких изменений температуры паровоздушной смеси и состава воздуха в случае обогащения его углекислым газом при помощи температурного и дымового датчиков, подключенных последовательно друг за другом в схеме электрической цепи с целью исключения ложных срабатываний.The proposed utility model relates to the field of fire safety and can be used for ground detection of a forest fire, as well as to improve the accuracy of determining the coordinates of a fire. The technical result is the ability of the device to quickly and accurately reflect the prevailing situation in places where forest fires occur ", Observing changes in a fire hazard situation, determining the direction and speed of fire development on the ground, in reducing the costs of otovlenie, installation and future maintenance ustanovok.Ustroystvo for detecting foci Wildfire consists of a rack which is set inside a metal cylinder of larger diameter fixed to the center pole screw pile screwed into soil. Bracket and frame are attached to the rack. In close proximity to the rack, the battery is placed in a plastic box equipped with a heating cable, which is connected to the controller-converter and the solar battery. The operation of the device is based on the automatic detection of sudden changes in the temperature of the steam-air mixture and the composition of the air when it is enriched with carbon dioxide using temperature and smoke sensors connected in series with each other in the electrical circuit diagram in order to avoid false alarms.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области пожарной безопасности и может быть использована для постоянного наземного мониторинга лесных массивов как вблизи объектов инфраструктуры, так и удаленных участков лесного фонда, а также для повышения точности определения координат пожара.The proposed utility model relates to the field of fire safety and can be used for continuous ground monitoring of forest areas both near infrastructure facilities and remote areas of the forest estate, as well as to improve the accuracy of determining the coordinates of a fire.

Постоянный мониторинг лесных массивов и населенных пунктов ведется в местах, где развернута система сотовой связи, а также из космоса по полученной информации о нагретых при температуре пожара атмосферных газах ИК-диапазоне спектра.Constant monitoring of forests and populated areas is carried out in places where the cellular communication system is deployed, as well as from space, according to information received about atmospheric gases of the IR spectrum heated at a fire temperature.

Известна система круглосуточного обнаружения и мониторинга развития очагов пожаров (патент RU 2276808), содержащая датчик наблюдения пожарной обстановки, расположенный на мачте, систему визуального отображения пожарной обстановки, хранения информации и управления датчиком наблюдения, связанную с датчиком наблюдения через канал связи, при этом датчик наблюдения включает оптическую камеру панорамного наблюдения, интерфейс передачи информации и блок питания камеры и интерфейса, оптическая камера содержит последовательно установленные и оптически связанные между собой плоское сканирующее зеркало, объектив, поворотное зеркало, приемник ИК-излучения и аналого-цифровой преобразователь, при этом сканирующее зеркало соединено с двигателем вращения двумя независимыми кинематическими связями, первая из которых обеспечивает одностороннее круговое движение сканирующего зеркала в азимутальной плоскости, вторая - качание сканирующего зеркала в пределах угла от 0 до 45° к азимутальной плоскости, в качестве объектива камеры использовано сферическое зеркало, а приемник ИК-излучения имеет один чувствительный элемент, также камера содержит два оптоэлектронных датчика углового положения сканирующего зеркала, оптически связанных с выходными элементами кинематических связей и формирующих в аналого-цифровом преобразователе датчика наблюдения импульсы строчной и кадровой развертки, первый - при нахождении сканирующего зеркала в азимутальной плоскости, второй - при нахождении зеркала в одном из крайних положений при отклонении на 45° к азимутальной плоскости. Система может содержать, по крайней мере, два аналогичных датчика наблюдения, каждый из которых установлен на соответствующей мачте и связан через канал связи с системой визуального отображения пожарной обстановки, хранения информации и управления датчиками наблюдения. Кроме того, в состав оптической камеры после сканирующего зеркала включена вторая оптическая система отображения пожарной обстановки, состоящая из последовательно установленных и оптически связанных поворотного зеркала, объектива и одноэлементного приемника излучения, чувствительность которого находится в видимом диапазоне спектра, при этом вторая оптическая система оптически связана со сканирующим зеркалом, причем оптические оси первой и второй оптических систем отображения параллельны. Система визуального отображения пожарной обстановки, хранения информации и управления датчиком наблюдения автоматически обнаруживает очаги пожара и по данным датчиков углового положения сканирующего зеркала их координаты в зоне обзора датчика наблюдения, причем путем сравнения полученной информации с первого и второго ИК-приемников излучения исключает возможность ложного срабатывания устройства из-за температурной неоднородности в зоне мониторинга, а на основе информации с приемника видимого диапазона спектра в дневное время суток автоматически обнаруживает дымовые шлейфы от очага пожара, а также путем сравнения полученной информации от первого и второго приемников излучения исключает возможность ложного срабатывания устройства при попадании в устройство прямого и отраженного солнечного излучения.A known system of round-the-clock detection and monitoring of the development of fires (patent RU 2276808), comprising a fire monitoring sensor located on the mast, a fire visualization display system, information storage and surveillance monitoring control associated with the monitoring sensor via a communication channel, while the monitoring sensor includes an optical camera for panoramic surveillance, an information transmission interface and a power supply unit for the camera and the interface; the optical camera contains sequentially installed and tically interconnected flat scanning mirror, lens, rotating mirror, infrared radiation receiver and analog-to-digital converter, while the scanning mirror is connected to the rotation engine by two independent kinematic connections, the first of which provides one-sided circular motion of the scanning mirror in the azimuth plane, the second - rocking of the scanning mirror within an angle from 0 to 45 ° to the azimuthal plane, a spherical mirror was used as a camera lens, and the receiver of IR radiation It has one sensitive element, the camera also contains two optoelectronic sensors of the angular position of the scanning mirror, optically connected with the output elements of kinematic connections and forming in the analog-to-digital converter of the monitoring sensor, horizontal and vertical scanning pulses, the first when the scanning mirror is in the azimuth plane, the second is when the mirror is in one of the extreme positions with a deviation of 45 ° to the azimuthal plane. The system may contain at least two similar sensors of observation, each of which is mounted on a corresponding mast and is connected via a communication channel with a visual display system of a fire situation, information storage and control of surveillance sensors. In addition, the second optical system for displaying a fire situation consisting of a series-mounted and optically coupled rotating mirror, a lens and a single-element radiation detector, the sensitivity of which is in the visible spectrum, is included in the optical camera after the scanning mirror, while the second optical system is optically connected a scanning mirror, with the optical axes of the first and second optical display systems being parallel. The visual display system of the fire situation, information storage and control of the surveillance sensor automatically detects the fire sources and, according to the sensors of the angular position of the scanning mirror, their coordinates in the surveillance sensor's field of view, and by comparing the information received from the first and second IR radiation detectors, it eliminates the possibility of a false response of the device due to temperature heterogeneity in the monitoring zone, and based on information from the receiver of the visible spectrum in the daytime to automatically detect smoke plumes from the fire, and by comparing the information received from the first and second radiation receivers eliminates the possibility of false alarm device if it enters the device and direct the reflected solar radiation.

Основными недостатками данной системы мониторинга являются наличие в устройстве дорогостоящих устройств, связанных между собой сетевыми коммуникациями и ограничение радиусом действия видеокамер, зависимость от погодных и климатических условий, значит велика погрешность определения возможного очага пожара, а также наличие дополнительных устройств по накоплению, хранению и передачи информации.The main drawbacks of this monitoring system are the presence of expensive devices in the device, interconnected network communications and limiting the range of video cameras, dependence on weather and climatic conditions, which means a large error in determining the possible source of fire, as well as the availability of additional devices for the accumulation, storage and transmission of information .

Известна система мониторинга пожарной обстановки для повышения достоверности и точности обнаружения лесных пожаров (патент RU 2486594). Мониторинг местности ведут, по меньшей мере, с двух точек, расположенных на мачтах сотовой связи, посредством тепловизионной камеры и видеокамеры, установленных так, что их оси параллельны, и закрепленных на сканирующей платформе, размещенной на каждой мачте сотовой связи, при этом передают изображения, полученные в тепловом и видеоканалах, совместно с данными углового и азимутального направления осей камер, на центральный сервер, в котором преобразуют изображения, полученные от тепловизионных и видеокамер, и данные от угломерно-азимутных измерителей, расположенных на мачтах сотовой связи, в систему географических координат, осуществляют привязку очагов возгорания к географическим координатам с отображением на электронной карте местности, накладывают видеоизображение на изображение от тепловизионной камеры и выводят полученные изображения в виде трех отдельных изображений на монитор оператора и/или на запоминающее устройство.Known fire monitoring system to improve the reliability and accuracy of detection of forest fires (patent RU 2486594). Terrain monitoring is carried out at least from two points located on the masts of cellular communication, by means of a thermal imaging camera and video camera installed so that their axes are parallel, and fixed on a scanning platform located on each cellular communication mast, while transmitting images obtained in the thermal and video channels, together with the angular and azimuthal directions of the axes of the cameras, to a central server, in which they convert images obtained from thermal imaging and video cameras, and data from the angular azimuth x meters located on the masts of cellular communication, in the system of geographical coordinates, link ignition sources to geographical coordinates with display on an electronic map of the area, overlay the video image on the image from the thermal imaging camera and output the obtained images in the form of three separate images to the operator’s monitor and / or on a storage device.

Основными недостатками данной системы мониторинга являются наличие высокотехнологичных, дорогостоящих устройств, наблюдения ведутся в пределах вышек сотовой связи и связанных с ними инженерных сетей и ограничиваются радиусом действия видеокамер, а схема установки датчиков зависит от маршрутов установки вышек сотовой связи, недостатком данной системы также является ограничение по разрешению видеокамеры и тепловизионного изображения из-за ограниченного сектора обзора оптической камеры, также необходимость в устройствах обработки, хранения и передачи данных большого объема получаемой информации.The main drawbacks of this monitoring system are the presence of high-tech, expensive devices, observations are carried out within cell towers and associated engineering networks and are limited to the range of cameras, and the sensor installation scheme depends on the installation routes of cell towers, the resolution of the camera and the thermal image due to the limited field of view of the optical camera, the need for processing devices, injury and transmission of a large volume of information obtained data.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в возможности установки устройства в труднодоступных местах, способности оперативно и точно установить координаты лесного пожара и осуществлении более точного сброса огнетушащих веществ средствами авиации, что ускорит процесс локализации лесного пожара и недопущения его развития.The problem solved by the utility model is the ability to install the device in hard-to-reach places, the ability to quickly and accurately determine the coordinates of a forest fire and the implementation of a more accurate discharge of fire extinguishing agents by aviation, which will accelerate the process of localizing a forest fire and preventing its development.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для обнаружения очагов лесного пожара.To solve this problem, a device is proposed for detecting the centers of a forest fire.

Устройство для обнаружения очагов лесного пожара иллюстрируется чертежом.A device for detecting forest fires is illustrated in the drawing.

Устройство для обнаружения очагов лесного пожара включает стойку 1, выполненной из трубы диаметром 120 мм из металлокомпозиционного материала высотой 6,0 м, которая устанавливается внутри металлического цилиндра 2 большего диаметра, закрепленного к оголовку винтовой сваи 3, вкрученной в грунт не менее глубины промерзания для данного региона, с помощью четырех болтов. Металлический цилиндр 2 обрабатывается антикоррозийным составом. На стойке 1 устанавливается кронштейн 4 и рама 5. Кронштейн 4 крепится на высоте 4,0 м от основания стойки, рама 5 на верхнем ее конце. В непосредственной близости к стойке 1 на глубине 0,5 м от поверхности земли размещается аккумуляторная батарея 6 в пластиковом коробе 7, оборудованном греющим кабелем для бесперебойной работы аккумуляторной батареи в условиях низких температур, размерами 400×600×300 для защиты от воздействия осадков и различных механических повреждений, а также загрязнения окружающей среды химическими элементами в случае разгерметизации или поломки корпуса аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея 6 соединяется через распределительный щит 8, встроенный в пустоте стойки 1 и оборудованный водонепроницаемым прорезиненным люком с встроенным замком, который располагается также на стойке 1, с контроллер-преобразователем 9 через проводник электрического тока 10 (медный кабель ВВГ сечением 3×1,5 мм) и солнечной батареей 11, установленной на стороне, направленной к потоку солнечного света под оптимальным углом для данной широты местности. На кронштейне 4 устанавливаются температурный датчик 12 серии ИП101, ИП102, ИП105 и дымовой датчик 13 серии ИП-212 датчики, соединенные между собой, а также с лазерной указкой 14 мощностью не менее 1000 Вт.A device for detecting forest fires includes a stand 1 made of a pipe 120 mm in diameter from a metal composite material 6.0 m high, which is installed inside a metal cylinder 2 of larger diameter fixed to the tip of a screw pile 3, which is screwed into the ground not less than the freezing depth for this region using four bolts. Metal cylinder 2 is treated with an anti-corrosion compound. Bracket 4 and frame 5 are mounted on stand 1. Bracket 4 is mounted at a height of 4.0 m from the base of the stand, frame 5 on its upper end. In close proximity to rack 1 at a depth of 0.5 m from the surface of the earth, the battery 6 is placed in a plastic box 7, equipped with a heating cable for uninterrupted operation of the battery at low temperatures, 400 × 600 × 300 in size to protect it from the effects of precipitation and various mechanical damage, as well as environmental pollution by chemical elements in case of depressurization or breakdown of the battery case. The battery 6 is connected through a switchboard 8, built in the void of the rack 1 and equipped with a waterproof rubber hatch with a built-in lock, which is also located on the rack 1, with the controller-converter 9 through the electrical conductor 10 (copper cable VVG section of 3 × 1.5 mm) and a solar battery 11 installed on the side directed to the stream of sunlight at the optimum angle for a given latitude of the terrain. The bracket 4 is fitted with a temperature sensor 12 of the IP101, IP102, IP105 series and a smoke sensor of the 13 IP-212 series of sensors connected to each other, as well as with a laser pointer 14 with a power of at least 1000 W.

Работа устройства для обнаружения очагов лесного пожара основана на автоматическом определении резких изменений температуры паровоздушной смеси и состава воздуха в случае обогащения его углекислым газом при помощи датчиков 12, 13, подключенных последовательно друг за другом в схеме электрической цепи с целью исключения ложных срабатываний.The operation of the device for detecting forest fires is based on the automatic detection of sudden changes in the temperature of the steam-air mixture and the composition of the air when it is enriched with carbon dioxide using sensors 12, 13 connected in series to each other in the circuit to eliminate false alarms.

При попадании мельчайших частиц дыма, находящихся в паровоздушной смеси воздуха окружающей среды, на оптико-электронную камеру, находящуюся внутри пластикового корпуса датчика 12, прибор реагирует на изменение состава воздуха. При обнаружении в воздухе частиц дыма лучом, посылаемым оптико-электронной камерой, датчик 12 фиксирует это изменение и в случае отклонения показаний от заданной нормы подается электрический импульс в цепи. Далее электрический сигнал поступает в устройство температурного датчика 13, который представляет собой разомкнутую электрическую цепь, контакты которой замыкаются в случае срабатывания температурного реле, являющегося основным узлом температурного датчика. Только в случае срабатывания одновременно двух датчиков 12, 13, в представленной электрической цепи сигнал подается далее на лазерную указку, аккумулируя тем самым световой луч, направленный в небо.When the smallest smoke particles in the air-vapor mixture of ambient air hit the optical-electronic camera inside the plastic housing of the sensor 12, the device responds to changes in the air composition. When smoke particles are detected in the air by a beam sent by an opto-electronic camera, sensor 12 detects this change and, in case of deviation of the readings from a given standard, an electrical impulse is supplied to the circuit. Next, the electrical signal enters the device temperature sensor 13, which is an open electrical circuit, the contacts of which are closed in the event of a temperature relay, which is the main node of the temperature sensor. Only if two sensors 12, 13 are triggered simultaneously, the signal is fed further to the laser pointer in the presented electrical circuit, thereby accumulating a light beam directed into the sky.

Мониторинг пожарной обстановки в лесных массивах осуществляется одновременно с нескольких независимых устройств, каждое из которых самостоятельно способна подать световой сигнал, позволяющий определить изменение обстановки на местности. Каждое устройство самостоятельно передает максимально точную информацию и обеспечивает себя энергией. В комплексе предлагаемые устройства создают сеть независимых сигнализаторов, которые путем подачи световых сигналов способны определить границы чрезвычайной ситуации, которая в зависимости от прохождения пожара на том или ином участке местности будет видоизменяться, одни лазерные указки будут потухать, так как на них уже не будут действовать опасные факторы пожара, другие указки будут светиться. Благодаря актуальной информации с предлагаемых устройств, возможно осуществить привязку к географическим координатам местности.Fire monitoring in forests is carried out simultaneously from several independent devices, each of which is independently capable of generating a light signal, allowing to determine the change in the situation on the ground. Each device independently transmits the most accurate information and provides itself with energy. In the complex, the proposed devices create a network of independent signaling devices that, by applying light signals, are able to determine the boundaries of an emergency situation, which, depending on the passage of a fire, will vary in a particular area of the terrain, only laser pointers will go out, as dangerous fire factors, other pointers will glow. Due to up-to-date information from the proposed devices, it is possible to bind to geographic coordinates of the area.

Claims

A device for detecting forest fires, including a rack made of composite material, installed inside a metal cylinder fixed to the top of a screw pile, screwed into the ground, with a bracket attached to it and a frame on which a controller-converter is installed, a solar battery placed in plastic box equipped with heating cable, as well as temperature and smoke sensors connected in series one after another in the circuit of the electric circuit in order to exclude false operating systems Atyvaniya, and connected with a laser pointer.