RU2772573C2 - Method for determining directions to exits from premises, corridors, vestibules by a firefighter located at a fire object in low visibility conditions by using a wearable non-linear radar included in the firefighter's equipment and parametric scatterers - Google Patents
Method for determining directions to exits from premises, corridors, vestibules by a firefighter located at a fire object in low visibility conditions by using a wearable non-linear radar included in the firefighter's equipment and parametric scatterers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772573C2 RU2772573C2 RU2021129114A RU2021129114A RU2772573C2 RU 2772573 C2 RU2772573 C2 RU 2772573C2 RU 2021129114 A RU2021129114 A RU 2021129114A RU 2021129114 A RU2021129114 A RU 2021129114A RU 2772573 C2 RU2772573 C2 RU 2772573C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- firefighter
- markers
- exits
- fire
- premises
- Prior art date
Links
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 241001349296 Tragia volubilis Species 0.000 claims abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 6
- 239000002965 rope Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 231100000897 loss of orientation Toxicity 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N p-acetaminophenol Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Способ определения пожарным, находящимся на объекте пожара, направлений на выходы из помещений, коридоров, вестибюлей в условиях пониженной видимости путем использования носимого нелинейного радиолокатора, входящего в экипировку пожарного, и параметрических рассеивателей.A method for determining directions to exits from premises, corridors, lobbies by a firefighter located at a fire object in low visibility conditions by using a wearable non-linear radar included in the firefighter's equipment and parametric scatterers.
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к системам повышения эффективности деятельности и обеспечения безопасности пожарных подразделений при тушении пожара и проведении аварийно-спасательных работ.The invention relates to systems for improving the efficiency of activities and ensuring the safety of fire departments when extinguishing a fire and conducting emergency rescue operations.
Уровень техникиState of the art
Возможность уверенно ориентироваться в пространстве объекта пожара в условиях отсутствия видимости в дыму является одной из важнейших составляющих успешного и безопасного проведения работ по ликвидации пожара и аварийно-спасательных работ на объекте пожара. Сама потеря ориентации в пространстве объекта пожара является предвестником более опасных аварийных ситуаций:The ability to confidently navigate in the space of the fire object in the absence of visibility in the smoke is one of the most important components of successful and safe fire suppression and rescue operations at the fire object. The very loss of orientation in the space of the fire object is a harbinger of more dangerous emergencies:
- завал конструкциями, поврежденными пожаром (при низком пределе огнестойкости конструкций и затяжном пожаре);- blockage of structures damaged by fire (with a low fire resistance of structures and a protracted fire);
- истощение запаса воздуха (кислорода) в баллоне (баллонах) средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) [Тактические приемы аварийной разведки и спасения при тушении пожаров. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Организация тушения пожаров и подготовки пожарно-спасательных гарнизонов» / А.Н. Денисов, М.М. Данилов, О.И. Степанов, Е.Е. Зайцева - М. : Академия ГПС МЧС России, 2020. - 53 с.].- depletion of the supply of air (oxygen) in the cylinder (cylinders) of personal respiratory protection (PPE) [Tactical methods of emergency reconnaissance and rescue when extinguishing fires. Educational and methodological manual on the discipline "Organization of fire extinguishing and training of fire and rescue garrisons" / A.N. Denisov, M.M. Danilov, O.I. Stepanov, E.E. Zaitseva - M. : Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2020. - 53 p.].
Известно специализированное осветительное оборудование для ориентирования в задымленном пространстве КВАЗАР. Предназначена для обозначения путей эвакуации в задымленном или темном помещении (пространстве) при отсутствии других ориентиров. Состоит из контейнера с блоком управления и катушек со светящимся проводом. Пожарные раскатывают провод по мере продвижения вглубь объекта пожара. Светящийся провод виден в дыму и служит ориентиром для пожарных [https://www.peleng.info/product/quazar50, Тактические приемы аварийной разведки и спасения при тушении пожаров. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Организация тушения пожаров и подготовки пожарно-спасательных гарнизонов» / А.Н. Денисов, М.М. Данилов, О.И. Степанов, Е.Е. Зайцева - М.: Академия ГПС МЧС России, 2020. - 53 с.]. Отличием от изобретения является необходимость нахождения в непосредственной близости от светящегося провода, возможная потеря ориентации при утрате с ним визуального контакта.Known specialized lighting equipment for orientation in a smoky space KVAZAR. Designed to indicate escape routes in a smoky or dark room (space) in the absence of other landmarks. It consists of a container with a control unit and coils with a luminous wire. Firefighters roll out the wire as they move deeper into the fire object. The luminous wire is visible in the smoke and serves as a guide for firefighters [https://www.peleng.info/product/quazar50, Tactics for emergency reconnaissance and rescue when fighting fires. Educational and methodological manual on the discipline "Organization of fire extinguishing and training of fire and rescue garrisons" / A.N. Denisov, M.M. Danilov, O.I. Stepanov, E.E. Zaitseva - M .: Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2020. - 53 p.]. The difference from the invention is the need to be in close proximity to the luminous wire, the possible loss of orientation when visual contact is lost with it.
Известен направляющий (путевой) трос НТ-ГДЗС - текстильный канат, состоящий из арамидного сердечника в текстильной оплетке общим диаметром 5,0 мм, уложенный в сумку. Концы троса заделаны в коуши с карабинами. Длина троса 50 метров. По всей длине троса вплетена нить с флуоресцентным эффектом и установлены маячки яркого желто-зеленого цвета.Known guide (travel) cable NT-GDZS - textile rope, consisting of an aramid core in a textile sheath with a total diameter of 5.0 mm, placed in a bag. The ends of the rope are closed in thimbles with carabiners. Rope length 50 meters. A thread with a fluorescent effect is woven along the entire length of the cable and beacons of a bright yellow-green color are installed.
Сумка - текстильная емкость с возможностью ношения на плече, ремне или ноге с креплением посредствам ремней. Сумка предназначена для укладки и переноски направляющего троса. Сумка имеет отверстие через которое трос, закрепленный на посту безопасности, при движении звена ГДЗС беспрепятственно разматывается, не создавая помех движению. Внутри сумки имеется петля для фиксации второго конца троса посредствам карабина. На лицевой стороне сумки имеется накладной карман для размещения комплекта ключей подключения дополнительных направляющих тросов НТ-ГДЗС.Bag - a textile container that can be worn on the shoulder, belt or leg with fastening by means of belts. The bag is designed for laying and carrying the guide cable. The bag has an opening through which the cable, fixed at the security post, unhindered when the GDZS link moves, without interfering with movement. Inside the bag there is a loop for fixing the second end of the cable with a carabiner. On the front side of the bag there is a patch pocket for placing a set of keys for connecting additional guide cables NT-GDZS.
Карабин - соединительный элемент для закрепления направляющего троса.Carabiner - a connecting element for fixing the guide cable.
Маячок - конструктивное эллипсовидное утолщение на направляющем тросе, выполненное из пластических материалов. Маячки размещены по всей длине направляющего троса группами 3+1, что облегчает ориентацию в условиях ограниченной видимости. Источник: https://fireman.club/statyi-polzovateley/putevoy-tros-zvena-gdzs-naznachenie-i-opisanie/. Отличием от изобретения является необходимость непосредственного контакта с канатом, ограниченность перемещения, связанная с длиной каната.The beacon is a constructive elliptical thickening on the guide cable, made of plastic materials. Beacons are placed along the entire length of the guide cable in groups of 3 + 1, which facilitates orientation in conditions of limited visibility. Source: https://fireman.club/statyi-polzovateley/putevoy-tros-zvena-gdzs-naznachenie-i-description/. The difference from the invention is the need for direct contact with the rope, the limited movement associated with the length of the rope.
Известна система ориентации пожарных на основе установки радиобуев внутри и вокруг объекта пожара и оснащения пожарных устройствами связи и передачи данных на эти буи с дальнейшей обработкой информации в центре управления с целью определения местоположения пожарных в локальной системе позиционирования и в систем GPS [https://engineering.cmu.edu/news-events/magazine/fall-2017/tracking-firefighters-heat-smoke.html]. Отличием от изобретения является невозможность непосредственного определения пожарным направления на выход из помещения или из здания.A firefighter orientation system is known based on the installation of radio buoys inside and around the fire object and equipping firefighters with communication devices and data transmission to these buoys with further processing of information in the control center in order to determine the location of firefighters in the local positioning system and in GPS systems [https://engineering .cmu.edu/news-events/magazine/fall-2017/tracking-firefighters-heat-smoke.html]. The difference from the invention is the impossibility of direct determination by the firefighter of the direction to the exit from the premises or from the building.
Известна система позиционирования пожарных на основе развертывания локальной системы позиционирования, состоящей из базовой станции с радиооборудованием и приемников, находящихся у пожарных. Система позволяет определять местоположение пожарного в локальной системе позиционирования [https://www.jpl.nasa.gov/news/pointer-seeing-through-walls-to-help-locate-firefighters]. Отличием от изобретения является невозможность непосредственного определения пожарным направления на выход из помещения или из здания.A known system for positioning firefighters based on the deployment of a local positioning system, consisting of a base station with radio equipment and receivers located at the firefighters. The system allows you to determine the location of a firefighter in the local positioning system [https://www.jpl.nasa.gov/news/pointer-seeing-through-walls-to-help-locate-firefighters]. The difference from the invention is the impossibility of direct determination by the firefighter of the direction to the exit from the premises or from the building.
Наиболее близким аналогом изобретения является специализированное осветительное оборудование КВАЗАР. Оборудование обладает следующими признаками, близкими с признаками изобретения: служит средством обозначения путей эвакуации, непосредственно, без посредничества оператора какой-либо системы, обеспечивает пожарного информацией о нахождении выхода. Отличием от изобретения является необходимость находиться вблизи светящегося троса, ограниченность длины троса, невозможность обнаружения входов в помещения из задымленных вестибюлей и коридоров для поиска возможно имеющихся в них пострадавших.The closest analogue of the invention is a specialized lighting equipment KVAZAR. The equipment has the following features, similar to the features of the invention: it serves as a means of indicating escape routes, directly, without the mediation of an operator of any system, provides the firefighter with information about finding the exit. The difference from the invention is the need to be close to the luminous cable, the limited length of the cable, the impossibility of detecting entrances to the premises from smoky lobbies and corridors to search for victims who may be present in them.
Изобретение расширяет арсенал технических средств повышения эффективности деятельности и обеспечения безопасности пожарно-спасательных подразделений при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ.The invention expands the arsenal of technical means to increase the efficiency and ensure the safety of fire and rescue units when extinguishing fires and conducting emergency rescue operations.
Техническим результатом является создание в условиях ограниченной видимости возможности для пожарного непосредственного находить направления на выходы, ведущие из помещений здания на общие пути эвакуации (в коридоры, вестибюли, далее - пути эвакуации), и находить направления на выходы, ведущие из этих путей эвакуации наружу, на лестничную клетку или в иную безопасную зону. При этом исключается выбор тех выходов, где температура окружающей среды составляет более 80-100°С, т.е. близка к критической для нахождения пожарного. Разрешаемая техническая проблема - создание ориентиров и средства поиска этих ориентиров в условиях отсутствия видимости и на удалении, превышающем дальность действия оборудования на основе направляющих тросов и световых приборов, без необходимости уточнения своего местоположения во внешней системе позиционирования и без необходимости поддержания связи с другим участниками тушения пожара.The technical result is the creation in conditions of limited visibility of the possibility for the firefighter to directly find directions to the exits leading from the premises of the building to common escape routes (to corridors, lobbies, then - escape routes), and to find directions to the exits leading from these escape routes to the outside, to the stairwell or other safe area. This eliminates the choice of those outlets where the ambient temperature is more than 80-100°C, i.e. close to critical for finding a firefighter. The technical problem to be solved is the creation of landmarks and a means of searching for these landmarks in conditions of lack of visibility and at a distance exceeding the range of equipment based on guide cables and lighting devices, without the need to specify one's location in an external positioning system and without the need to maintain communication with other fire extinguishing participants .
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Технический результат достигается установкой нелинейных параметрических рассеивателей двух типов (далее - маркеров) в помещениях и на путях эвакуации и проведением пожарным их поиска с помощью носимого малогабаритного нелинейного радиолокатора, находящегося в его распоряжении.The technical result is achieved by installing non-linear parametric scatterers of two types (hereinafter referred to as markers) in rooms and on escape routes and by a firefighter searching for them using a portable small-sized non-linear radar at his disposal.
При отсутствии видимости, направление на выход, ведущий на путь эвакуации, или правильное направление движения по пути эвакуации обнаруживаются по сигналам нелинейного радиолокатора, имеющего узкую диаграмму направленности и в зону облучения которого попадает нелинейный маркер. Основой маркера является полупроводниковый диод. Полупроводниковые приборы при увеличении температуры теряют свои нелинейные свойства, поэтому в условиях повышенной температуры маркер теряет свойства нелинейного параметрического рассеивателя как такового и перестает обнаруживаться нелинейным локатором. Тем самым, пожарный не выберет путь в зону повышенной температуры.In the absence of visibility, the direction to the exit leading to the evacuation route, or the correct direction of movement along the evacuation route, is detected by the signals of a non-linear radar having a narrow radiation pattern and a non-linear marker falls into the irradiation zone of which. The basis of the marker is a semiconductor diode. Semiconductor devices lose their non-linear properties as the temperature increases, therefore, under conditions of elevated temperature, the marker loses the properties of a non-linear parametric scatterer as such and ceases to be detected by a non-linear locator. Thus, the firefighter will not choose the path to the zone of high temperature.
Установка маркеров производится одним из следующих способов или их сочетанием:Markers are set using one of the following methods or a combination of them:
- во время строительства и эксплуатации здания. Маркеры крепятся над дверными проемами к поверхностям стен или конструкций;- during the construction and operation of the building. Markers are attached above doorways to the surfaces of walls or structures;
- установка предусмотренных нормами пожарной безопасности знаков пожарной безопасности и пожарных оповещателей с заранее встроенными маркерами;- installation of fire safety signs and fire alarms with pre-built markers provided for by fire safety standards;
- во время тушения пожара самими пожарными в составе пожарно-спасательных подразделений при продвижении вглубь здания. Размеры маркеров позволяют оснащать пожарных маркерами для размещения по ходу движения. В этом случае производится установка маркеров одного типа, позволяющих определить направление обратного движения к выходу. Маркеры могут крепиться на поверхности стен, так как они обладают небольшим весом, или даже могут быть просто брошены на пол.- during the extinguishing of a fire by the firefighters themselves as part of the fire and rescue divisions when moving deeper into the building. The dimensions of the markers allow firemen to be equipped with markers for placement in the direction of travel. In this case, markers of the same type are installed, allowing you to determine the direction of the return movement to the exit. The markers can be attached to wall surfaces as they are light in weight, or can even be simply dropped on the floor.
Поскольку маркеры являются пассивными (не имеют источников питания), их размещение не оказывает влияния на работоспособность систем противопожарной защиты, инженерных систем, систем связи и других электронных систем здания.Since the markers are passive (they do not have a power supply), their placement does not affect the performance of fire protection systems, engineering systems, communication systems and other building electronic systems.
Способ применение изобретенияMethod of application of the invention
Для применения изобретения в помещениях, коридорах, вестибюлях здания устанавливаются два различных типа маркера, каждый из которых настроен для работы на своей частоте. Настройка достигается выбором полупроводникового прибора и размеров элементов контуров маркеров. Один тип маркера (М_П) используется для обозначения выходов, ведущих из помещений на пути эвакуации. Другой тип маркера (М_Э) - для обозначения выходов, ведущих наружу, на лестничную клетку, в безопасную зону, а также для обозначения поворотов и разветвлений путей эвакуации. Установка маркеров производится над дверными проемами. В местах обозначения разветвлений и поворотов путей эвакуации маркеры устанавливаются на подвесах под потолком или на стенах на высоте, соответствующей высоте установки других маркеров.To apply the invention in rooms, corridors, lobbies of the building, two different types of markers are installed, each of which is configured to operate at its own frequency. Customization is achieved by selecting the semiconductor device and the dimensions of the elements of the contours of the markers. One type of marker (M_P) is used to mark the exits leading from the premises on the evacuation route. Another type of marker (M_E) is used to mark exits leading outside, to a stairwell, to a safe area, as well as to indicate turns and ramifications of escape routes. Installation of markers is made above doorways. In the places where the junctions and turns of the escape routes are marked, the markers are installed on hangers under the ceiling or on the walls at a height corresponding to the installation height of other markers.
Пожарные, которые заходят внутрь здания, обеспечиваются нелинейными радиолокаторами, которые способны обнаруживать направление отдельно на каждый из двух типов маркеров.Firefighters who go inside the building are provided with non-linear radars that are able to detect the direction separately for each of the two types of markers.
Применение маркеров различного типа для выбора пути иллюстрируется следующими рисунками.The use of markers of various types for choosing a path is illustrated in the following figures.
Примем, что пожарный находился в помещении, когда видимость существенно ограничилась из-за распространяющегося по зданию дыма пожара. Пожарный защищен изолирующим дыхательным аппаратом, но не имеет возможности визуально обнаружить выходы.Let us assume that the firefighter was in the room when visibility was significantly limited due to the fire smoke spreading through the building. The firefighter is protected by self-contained breathing apparatus, but does not have the ability to visually detect exits.
На рисунке 1 схематично представлен процесс поиска пути из помещения при потере ориентации и ограниченной видимости в дыму. С помощью регулировки мощности и чувствительности локатора (ручной или автоматической), поворачивая локатор, пожарный обнаруживает направление на один из ближайших маркеров М_П, обозначающий дверь из помещения. Двигаясь в этом направлении, пожарный выходит в коридор и переключает локатор на поиск маркеров другого типа.Figure 1 schematically shows the process of finding a way out of the room with a loss of orientation and limited visibility in the smoke. By adjusting the power and sensitivity of the locator (manual or automatic), by turning the locator, the fireman detects the direction to one of the nearest M_P markers, indicating the door from the room. Moving in this direction, the firefighter enters the corridor and switches the locator to look for markers of a different type.
Из рисунка 2 видно, что после выхода из помещения, в случае направления локатора в тупиковую часть коридора (не имеющего выхода на лестничную клетку), пожарный не получит сигнала о наличии там выхода, поскольку в этом направлении отсутствует маркер М_Э.Figure 2 shows that after leaving the room, if the locator is directed to the dead-end part of the corridor (which does not have access to the stairwell), the firefighter will not receive a signal about the presence of an exit there, since there is no M_E marker in this direction.
Из рисунка 3 видно, что при направлении локатора в противоположную сторону, по сравнению с рисунком 2, в зоне действия локатора появляется маркер М_Э, обозначающий направление к эвакуационному выходу, и пожарный выбирает это направление.Figure 3 shows that when the locator is directed in the opposite direction, compared to Figure 2, the M_E marker appears in the locator coverage area, indicating the direction to the emergency exit, and the fireman selects this direction.
При отсутствии маркеров в здании, пожарные, которые продвигаются внутрь здания, могут оставлять маркеры по пути движения на расстоянии, меньшем радиуса действия радиолокатора. Практически возможно будет устанавливать маркеры только одного типа, но это, тем не менее, обеспечивает нахождение обратного пути.In the absence of markers in a building, firefighters advancing inside the building may leave markers along the path of movement at a distance less than the range of the radar. In practice it will be possible to set markers of only one type, but it will still provide a return path.
Наличие предварительно установленных в здании маркеров позволит пожарным, продвигающимся через холл, коридор или вестибюль внутрь здания в условиях пониженной видимости, оперативно обнаруживать двери помещений. Это позволит в кратчайший срок осуществлять поиск людей, возможно оставшихся в этих помещениях и нуждающихся в спасении.The presence of pre-installed markers in the building will allow firefighters moving through the hall, corridor or lobby into the building in low visibility conditions to quickly detect the doors of the premises. This will allow in the shortest possible time to search for people who may have remained in these premises and need to be rescued.
Кроме выходов, маркерами могут быть отмечены окна, конструкция которых позволяет вскрыть их и эвакуироваться наружу.In addition to exits, windows can be marked with markers, the design of which allows them to be opened and evacuated outside.
Современный уровень развития техники позволяет создать маркеры малого размера и малогабаритные носимые нелинейные радиолокаторы, которые могут быть включены в экипировку пожарного.The current level of development of technology makes it possible to create small-sized markers and small-sized wearable non-linear radars that can be included in the firefighter's equipment.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
МаркерыMarkers
Для осуществления изобретения должны быть изготовлены маркеры небольшого размера, который позволит свободно размещать их в нужном количестве в здании и иметь при себе пожарными, занимающимися тушением пожара и проведением аварийно-спасательных работ.To implement the invention, small size markers must be made, which will allow them to be freely placed in the required quantity in the building and to be carried by firefighters engaged in fire fighting and emergency rescue operations.
Использование изобретения не требует обеспечивать обнаружение маркера на большом расстоянии. Достаточно, чтобы компоненты изобретения (локатор и маркеры) обеспечивали обнаружение маркера на расстоянии не более 35-40 м с учетом незначительного затухания СВЧ сигналов в дыму и затуханием, вызванным размещением маркеров за преградами в виде пластмассовых корпусов пожарных оповещателей различного назначения или внутренних перегородок здания. Достаточность этой дальности действия обусловлена тем, что нормативная длина тупикового коридора не должна превышать 30 м [табл. 6 Свода правил СП1.13130.2020 Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы]. Длина пути по коридору при расположении между наружными выходами может составлять 120 м [табл.1 6 Свода правил СП1.13130.2020]., но при этом в коридоре на расстоянии 25 м друг от друга должны быть установлены знаки пожарной безопасности, указывающие направление движения [п. 5.4 Свода правил СП3.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре ]. Установка этих знаков должна быть совмещена с установкой маркеров М_Э, что обеспечит возможность их обнаружения из любой точки коридора. Уменьшение дальности обнаружения маркера локатором способствует уменьшению массогабаритных параметров, что очень важно для носимого оборудования.The use of the invention does not require detection of the marker at a great distance. It is sufficient that the components of the invention (locator and markers) ensure the detection of the marker at a distance of no more than 35-40 m, taking into account the slight attenuation of microwave signals in smoke and the attenuation caused by the placement of markers behind obstacles in the form of plastic cases of fire alarms for various purposes or internal partitions of the building. The sufficiency of this range is due to the fact that the standard length of a dead-end corridor should not exceed 30 m [Table. 6 of the Code of Rules SP1.13130.2020 Fire protection systems. Evacuation routes and exits]. The length of the path along the corridor when located between external exits can be 120 m [Table 1 6 of the Code of Rules SP1.13130.2020], but at the same time, fire safety signs indicating the direction of movement must be installed in the corridor at a distance of 25 m from each other [n . 5.4 Code of Practice SP3.13130.2009 Fire protection systems. Warning system and management of evacuation of people in case of fire]. The installation of these signs should be combined with the installation of M_E markers, which will ensure the possibility of their detection from anywhere in the corridor. Reducing the detection range of the marker by the locator helps to reduce the weight and size parameters, which is very important for wearable equipment.
В качестве маркеров используются пассивные параметрические рассеиватели. Хорошо разработана теория и практика применения двух типов рассеивателей радиоволн - нелинейных рассеивателей и параметрических рассеивателей [Бабанов, Н. Ю. Анализ, моделирование и синтез конструкций пассивных нелинейных и параметрических рассеивателей : специальность 05.12.04 "Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения" : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 2016]. Первые формируют ответный сигнал Foc на частоте второй гармоники запросного сигнала локатора: Foc=2Fзс, вторые - на частоте половиной субгармоники запросного сигнала локатора: Foc=0,5 Fзс. В изобретении применяются только параметрические рассеиватели, поскольку имеющиеся в помещениях здания электронные приборы (компьютеры, телефоны, пожарные оповещатели и извещатели, охранные извещатели, светодиодные световые приборы и т.п.), являясь также рассеивателями, в основном не формируют ответный сигнал на частоте субгармоники запросного сигнала. Таким образом, маркер будет единственным ориентиром для поиска локатором, чем повышается вероятность правильного и уверенного обнаружения маркера.Passive parametric diffusers are used as markers. The theory and practice of using two types of radio wave scatterers - nonlinear scatterers and parametric scatterers - is well developed [Babanov, N. Yu. Analysis, modeling and synthesis of structures of passive nonlinear and parametric scatterers: specialty 05.12.04 "Radio engineering, including television systems and devices" : dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, 2016]. The former form the response signal Foc at the frequency of the second harmonic of the locator interrogation signal: Foc=2Fcs , the latter - at a frequency of half the subharmonic of the locator query signal: Foc=0.5 Fcs . In the invention, only parametric diffusers are used, since the electronic devices available in the premises of the building (computers, telephones, fire alarms and detectors, security detectors, LED lighting devices, etc.), being also diffusers, basically do not form a response signal at the subharmonic frequency request signal. Thus, the marker will be the only reference for the search by the locator, which increases the probability of correct and confident detection of the marker.
В целом, маркеры могут быть изготовлены на основе патентов RU2495450 C1, RU2491573 C1, RU2652150 C2, в которых приведены конструкции и свойства параметрических рассеивателей на основе диодов, и проволочных индуктивностей и антенн.In general, markers can be made on the basis of patents RU2495450 C1, RU2491573 C1, RU2652150 C2, which show the designs and properties of parametric scatterers based on diodes, and wire-wound inductors and antennas.
Конструкция маркеров М_П и М_Э обеспечивает формирование ответного сигнала при облучении запросным сигналом только одной частоты (одной частоты для маркеров М_П и другой частоты для маркеров М_Э). При облучении такого маркера запросным сигналом другой частоты ответный сигнал отсутствует либо чрезвычайно слаб, чтобы быть обнаруженным. Настройка маркера на нужную частоту реализуется путем изготовления колебательного контура с определенными размерами [Бабанов, Н.Ю. Анализ, моделирование и синтез конструкций пассивных нелинейных и параметрических рассеивателей : специальность 05.12.04 "Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения" : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 2016]. Элементная база маркера проста и включает полупроводниковые диоды, индуктивности в виде части витков проволоки (дуг проволоки), приемных и передающих антенн. Целям изобретения в большой степени отвечают маркеры в виде параметрических рассеивателей с антеннами полоскового типа [Конструирование полоскового параметрического рассеивателя-четырехполюсника / Н.Ю. Бабанов, А.В. Клюев, С.В. Ларцов, В.П. Самарин // Радиотехника. - 2020. - Т. 84. - № 12(23). - С. 48-60. - DOI 10.18127/j00338486-202012(23)-06]. Маркеры такого типа имеют плоскую конструкцию небольшой толщины и могут быть размещены непосредственно на различных поверхностях, в том числе проводящих. The design of M_P and M_E markers ensures the formation of a response signal when only one frequency is irradiated with a request signal (one frequency for M_P markers and another frequency for M_E markers). When such a marker is irradiated with an interrogation signal of a different frequency, the response signal is either absent or too weak to be detected. Setting the marker to the desired frequency is implemented by manufacturing an oscillatory circuit with certain dimensions [Babanov, N.Yu. Analysis, modeling and synthesis of structures of passive non-linear and parametric scatterers: specialty 05.12.04 "Radio engineering, including television systems and devices": dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, 2016]. The element base of the marker is simple and includes semiconductor diodes, inductances in the form of a part of wire turns (wire arcs), receiving and transmitting antennas. The purposes of the invention are largely met by markers in the form of parametric diffusers with strip type antennas [Design of a strip parametric diffuser-four-terminal / N.Yu. Babanov, A.V. Klyuev, S.V. Lartsov, V.P. Samarin // Radio engineering. - 2020. - T. 84. - No. 12(23). - S. 48-60. - DOI 10.18127/j00338486-202012(23)-06]. Markers of this type have a flat design of small thickness and can be placed directly on various surfaces, including conductive ones.
Конструкция маркера и его линейные размеры должны быть выбраны исходя из возможности предварительного размещения в здании, возможности оснащения маркерами пожарных для размещения их по ходу продвижения внутрь объекта пожара, возможностей радиолокационной техники. В изобретении используются нелинейные радиолокаторы с достаточно узкой диаграммой направленности. Технически достижимое и практически используемое в носимых радиолокаторах значение ширины диаграммы направленности 16 градусов обеспечивается на частотах порядка 3,6 ГГц (λ=0,083 м) [https://suritel.ru/catalog/all/apparatura-poiska-kanalov-utechki/nljd/nelineynyy-lokator-lornet-36/]. Эта ширина диаграммы направленности приемлема для целей настоящего изобретения. С увеличением частоты ширина диаграммы направленности уменьшается, что еще в большей степени отвечает целям изобретения. Таким образом, целесообразно строить маркеры одного из типов с длиной полосковой антенны, выбранной для работы на частоте, не ниже указанной. Частота ответного сигнала маркера этого типа 1,8 ГГц.The design of the marker and its linear dimensions should be selected based on the possibility of preliminary placement in the building, the possibility of equipping firefighters with markers to place them as they move inside the fire object, and the capabilities of radar technology. The invention uses non-linear radars with a fairly narrow radiation pattern. Technically achievable and practically used in wearable radars, the beamwidth of 16 degrees is provided at frequencies of the order of 3.6 GHz (λ = 0.083 m) [https://suritel.ru/catalog/all/apparatura-poiska-kanalov-utechki/nljd /nelineynyy-lokator-lornet-36/]. This beamwidth is acceptable for the purposes of the present invention. With increasing frequency, the width of the radiation pattern decreases, which is even more in line with the objectives of the invention. Thus, it is advisable to build markers of one of the types with a strip antenna length selected for operation at a frequency not lower than the specified one. The response frequency of this marker type is 1.8 GHz.
Размер антенн полоскового маркера, т.е. длина прямоугольников, составляет 0,49λ, где λ - длина волны запросного или ответного сигнала. Исходя из частоты 3,6 ГГц (λ=0,083 м) маркер будет с размером приемной полосковой антенны 0,041 м, передающей полосковой антенны 0,082 м. В зависимости от применяемого диэлектрика толщина полосковой антенны может составить до нескольких миллиметров. Маркеры такого размера вполне пригодны к размещению в здании и могут использоваться как маркеры М_П, которые размещаются в здании заранее.The size of the strip marker antennas, i.e. the length of the rectangles is 0.49λ, where λ is the wavelength of the request or response signal. Based on a frequency of 3.6 GHz (λ = 0.083 m), the marker will have a receiving strip antenna size of 0.041 m, a transmitting strip antenna of 0.082 m. Depending on the dielectric used, the thickness of the strip antenna can be up to several millimeters. Markers of this size are quite suitable for placement in a building and can be used as M_R markers, which are placed in a building in advance.
Для маркеров М_Э необходимо выбрать более высокие частоты запросного и ответного сигналов с учетом частотного диапазона генерации, чтобы запросный сигнал для маркера М_П не вызывал ответного сигнала маркера М_Э. Ответный сигнал переизлучается маркером в диапазоне около 300 МГц. Тогда для маркера М_Э частота ответного сигнала должна быть 2,1 ГЦ (λ=0,142 м), а частота запросного сигнала 4,2 ГГц (λ=0,071 м). Размер антенн маркера М_П при этом составит: приемной 0,035 м, передающей 0,069 м. Маркеры такого размера вполне пригодны к размещению в здании и могут использоваться как маркеры М_Э, которые размещаются в здании заранее, а также как маркеры, которыми экипируются пожарные для размещения в здании по мере продвижения вглубь объекта пожара.For M_E markers, it is necessary to select higher frequencies of the request and response signals, taking into account the frequency range of generation, so that the request signal for the M_P marker does not cause the response signal of the M_E marker. The response signal is re-radiated by the marker in the range of about 300 MHz. Then for the M_E marker, the response signal frequency should be 2.1 Hz (λ=0.142 m), and the request signal frequency 4.2 GHz (λ=0.071 m). In this case, the size of the M_P marker antennas will be: receiving 0.035 m, transmitting 0.069 m. Markers of this size are quite suitable for placement in the building and can be used as M_E markers that are placed in the building in advance, as well as markers that firefighters are equipped to place in the building as you move deeper into the fire object.
Дальность обнаружения маркеров оценивается по [Бабанов, Н. Ю. Анализ, моделирование и синтез конструкций пассивных нелинейных и параметрических рассеивателей: специальность 05.12.04 "Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 2016] для длины волны запросного сигнала 0,1 м (3 ГГц). Указанные выше частоты запросных сигналов маркер М_П и М_Э лежат достаточно близко к этой частоте. Кроме того, имеется обширный выбор СВЧ диодов, необходимых для параметрической генерации, на базе которых могут быть построены маркеры с требуемыми параметрами на других частотах, включая уровень возбуждения колебаний облучающим запросным сигналом.The detection range of markers is estimated according to [Babanov, N. Yu. Analysis, modeling and synthesis of structures of passive nonlinear and parametric scatterers: specialty 05.12.04 "Radio engineering, including television systems and devices": dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, 2016 ] for an interrogation wavelength of 0.1 m (3 GHz). The frequencies of the interrogation signals indicated above, the marker M_P and M_E, lie close enough to this frequency. In addition, there is an extensive selection of microwave diodes required for parametric generation, on the basis of which markers with the required parameters at other frequencies, including the level of oscillation excitation by the irradiating interrogation signal, can be built.
Минимальное значение мощности запросного сигнала, необходимой для возбуждения маркера, составляет:The minimum interrogation power required to drive the token is:
гдеwhere
Тогда для дальности обнаружения в 40 м необходима мощность составит:Then, for a detection range of 40 m, the required power will be:
Эта мощность вполне соответствует средней мощности излучения носимых нелинейных локаторов [https://suritel.ru/catalog/all/apparatura-poiska-kanalov-utechki/nljd/nelineynyy-lokator-lornet-36/].This power is quite consistent with the average radiation power of wearable nonlinear locators [https://suritel.ru/catalog/all/apparatura-poiska-kanalov-utechki/nljd/nelineynyy-lokator-lornet-36/].
Мощность принимаемого ответного сигнала составит:The power of the received response signal will be:
гдеwhere
Тогда мощность на входе приемника составит:Then the power at the input of the receiver will be:
Эта мощность вполне соответствует чувствительности носимых нелинейных локаторов и даже превышает ее [https://suritel.ru/catalog/all/apparatura-poiska-kanalov-utechki/nljd/nelineynyy-lokator-lornet-36/]. Тем самым, имеется энергетический запас радиолинии локатор-маркер-локатор, который позволит оптимизировать массогабаритные размеры оборудования.This power fully corresponds to the sensitivity of wearable nonlinear locators and even exceeds it [https://suritel.ru/catalog/all/apparatura-poiska-kanalov-utechki/nljd/nelineynyy-lokator-lornet-36/]. Thus, there is an energy reserve of the locator-marker-locator radio link, which will allow optimizing the weight and size dimensions of the equipment.
Нелинейный радиолокаторNonlinear radar
В изобретении применяется нелинейный радиолокатор, который может работать в непрерывном или импульсном режимах. Радиолокатор может излучать запросный сигнал на частоте настройки маркера М_П или на частоте маркера М_Э, и, соответственно, принимать половинную субгармонику от одного из этих маркеров. Радиолокатор имеет диаграмму направленности шириной 16 градусов и менее, чем обеспечивается возможность поиска маркера в определенном направлении. Радиолокатор имеет регулировку чувствительности и излучаемой мощности, что необходимо для выделения наиболее сильного сигнала, соответствующего ближайшему маркеру, находящемуся в середине главного лепестка диаграммы направленности. Источник питания радиолокатора должен обеспечивать работу в течение времени работы пожарного на объекте пожара, что составляет не более 90 минут.The invention uses a non-linear radar that can operate in continuous or pulsed modes. The radar can emit an interrogation signal at the tuning frequency of the M_P marker or at the frequency of the M_E marker, and, accordingly, receive a half subharmonic from one of these markers. The radar has a directional pattern of 16 degrees or less, which provides the ability to search for a marker in a specific direction. The radar has adjustable sensitivity and radiated power, which is necessary to isolate the strongest signal corresponding to the nearest marker located in the middle of the main lobe of the radiation pattern. The power source of the radar must ensure operation during the time the firefighter works at the fire site, which is no more than 90 minutes.
Радиолокатор может быть построен в том числе на основании следующих патентов: RU2441253 C1, RU2595775 C1. В них предлагаются методы повышения чувствительности и помехозащищенности радиолокаторов поиска нелинейных маркеров для увеличения дальности их работы. В изобретении это может использоваться как средство уменьшения массы и размера радиолокатора.The radar can be built, among other things, on the basis of the following patents: RU2441253 C1, RU2595775 C1. They propose methods for increasing the sensitivity and noise immunity of radars searching for non-linear markers in order to increase the range of their work. In the invention, this can be used as a means of reducing the mass and size of the radar.
Массогабаритные и конструктивные параметры нелинейного радиолокатора должны обеспечивать возможность иметь его при себе пожарными в составе боевой экипировки. Так, массогабаритные характеристики изделия «Направляющий (путевой) трос НТ-ГДЗС» составляют: масса в сборе 1,8 кг, размеры сумки 172/340/120 мм. Современный уровень развития техники позволяет построить нелинейные радиолокаторы с аналогичными характеристиками для осуществления настоящего изобретения.The weight, size and design parameters of the non-linear radar should make it possible for firefighters to have it with them as part of combat equipment. Thus, the weight and size characteristics of the product “Guiding (travel) cable NT-GDZS” are: the mass of the assembly is 1.8 kg, the dimensions of the bag are 172/340/120 mm. The state of the art allows the construction of non-linear radars with similar characteristics to implement the present invention.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021129114A RU2772573C2 (en) | 2021-10-05 | Method for determining directions to exits from premises, corridors, vestibules by a firefighter located at a fire object in low visibility conditions by using a wearable non-linear radar included in the firefighter's equipment and parametric scatterers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021129114A RU2772573C2 (en) | 2021-10-05 | Method for determining directions to exits from premises, corridors, vestibules by a firefighter located at a fire object in low visibility conditions by using a wearable non-linear radar included in the firefighter's equipment and parametric scatterers |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021129114A RU2021129114A (en) | 2022-01-24 |
RU2021129114A3 RU2021129114A3 (en) | 2022-04-18 |
RU2772573C2 true RU2772573C2 (en) | 2022-05-23 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2745949A1 (en) * | 1976-10-15 | 1978-04-20 | Nohmi Bosai Kogyo Co Ltd | Fire escape indicating system - consists of fire alarm operated signal emitters, signal distributor, signal converter and escape direction indicators |
GB2263008A (en) * | 1991-12-31 | 1993-07-07 | Derek Anthony Jones | Escape route guidance system |
DE19526640A1 (en) * | 1995-07-21 | 1997-01-23 | Petra Schwaegerl | Electronic direction indication system |
RU2401947C2 (en) * | 2009-01-16 | 2010-10-20 | Андрей Викторович Демидюк | Underground system of monitoring, annunciation and determination of mine worker location |
RU2495450C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Subharmonic parametric scatterer |
RU2694850C1 (en) * | 2018-09-10 | 2019-07-17 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Method and system of means of evacuating people from a building during abnormal development of fire |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2745949A1 (en) * | 1976-10-15 | 1978-04-20 | Nohmi Bosai Kogyo Co Ltd | Fire escape indicating system - consists of fire alarm operated signal emitters, signal distributor, signal converter and escape direction indicators |
GB2263008A (en) * | 1991-12-31 | 1993-07-07 | Derek Anthony Jones | Escape route guidance system |
DE19526640A1 (en) * | 1995-07-21 | 1997-01-23 | Petra Schwaegerl | Electronic direction indication system |
RU2401947C2 (en) * | 2009-01-16 | 2010-10-20 | Андрей Викторович Демидюк | Underground system of monitoring, annunciation and determination of mine worker location |
RU2495450C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Subharmonic parametric scatterer |
RU2694850C1 (en) * | 2018-09-10 | 2019-07-17 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Method and system of means of evacuating people from a building during abnormal development of fire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6873256B2 (en) | Intelligent building alarm | |
AU2013201646B2 (en) | Emergency services system and method | |
EP3407315B1 (en) | Social safety network system having portable light for both wireless disaster fire detection and crime prevention | |
RU2544737C2 (en) | Evacuation apparatus and evacuation route indicator therefor | |
Rantakokko et al. | User requirements for localization and tracking technology: A survey of mission-specific needs and constraints | |
CN205748391U (en) | Escape and rescue guides system | |
US7619538B1 (en) | Programmable, directing evacuation systems: apparatus and method | |
EP3031039B1 (en) | System for tracking the position of persons or items in structures provided with rooms intended to receive persons or items, such as ships, buildings or offshore platforms | |
US8599011B2 (en) | Firefighter location and rescue equipment employing path comparison of mobile tags | |
US11747824B2 (en) | Systems and methods for threat response | |
KR102362295B1 (en) | Integrated disaster guidance system | |
RU2772573C2 (en) | Method for determining directions to exits from premises, corridors, vestibules by a firefighter located at a fire object in low visibility conditions by using a wearable non-linear radar included in the firefighter's equipment and parametric scatterers | |
KR101650774B1 (en) | Mehtod, Apparatus and System for Providing Safety Shelter Course | |
GB2383214A (en) | System for determining the location of individuals within a facility | |
JP2627986B2 (en) | Security method through sending and receiving emergency signals | |
CN111897899A (en) | Personnel emergency evacuation guiding method and system | |
KR102049083B1 (en) | Smart emergency light system with guidance function using laser | |
KR101567342B1 (en) | A firefighting time check system and flashlight | |
JPH0480353B2 (en) | ||
KR102264044B1 (en) | A controlling method of system for broadcasting emergency circumstances | |
KR20200013277A (en) | Evacuation path guidandce system using bluetooth | |
RU2694850C1 (en) | Method and system of means of evacuating people from a building during abnormal development of fire | |
CN112162236A (en) | Positioning system for a movable object, method for positioning an object and use of the positioning system | |
US20070040743A1 (en) | Method and arrangement for locating people | |
KR20210080145A (en) | Intelligent apparatus for dealing with fire and application of mobile terminal therewith |