Градирня башенная с естественной тягой

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к устройствам подачи сигналов тревоги при наличии дыма и газов.

Предлагаемое устройство содержит инфракрасный телескоп с приемником излучения ИК-диапазона, оптическую систему наблюдения и СВЧ-радиометр. Полученные по трем независимым информационным каналам данные обрабатываются с помощью контроллера и передаются на пункт централизованного наблюдения для получения информации о температурных характеристиках среды возгорания и географическом положении очага, что способствует дальнейшему принятию оперативных решений и снижению материальных потерь от чрезвычайной ситуации.

Технический эффект заключается в снижении вероятности ложной тревоги и пропуска цели.

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к устройствам подачи сигналов тревоги при наличии дыма и газов.

Аналогом предлагаемой системы является система мониторинга лесных пожаров «Лесной дозор» (подробная информация на сайте http://www.lesdozor.ru/). Информационная система «Лесной Дозор» представляет собой программную платформу для организации работ по мониторингу леса различными способами.

Существенным элементом системы является система видеомониторинга леса «Лесной Дозор», которая состоит из сети управляемых видеокамер, размещаемых на вышках операторов связи, и специального программного обеспечения позволяющего выполнять централизованный мониторинг лесных массивов и в режиме реального времени автоматически обнаруживать и определять координаты лесных пожаров. Система видеомониторинга леса "Лесной Дозор" предназначена для мониторинга территорий прилегающих к населенным пунктам, дорогам и промышленным предприятиям, пожары именно на этих лесных территориях являются наиболее опасными.

Недостатком системы является то, что анализ ситуации происходить только на основе данных оптического диапазона, что снижает эффективность системы мониторинга.

Из существующего уровня техники известна автоматизированная система обнаружения ландшафтных пожаров и экологического мониторинга "Forest Fire Search System "Golden eye" (подробная информация на сайте http://www.goldeneye-fire.eu/ru/goldeneye/), в состав которой входит следующее оборудование: телескоп для приема ИК-излучения в средневолновом диапазоне с ИК-приемником, датчик видимого (оптического) канала, оптическая видеокамера, метеодатчик и датчик радиации, модуль контроля микроклимата, модуль контроля двигателей, сканирующее оборудование, азимутальный двигатель и двигатель, обеспечивающий смещение по углу места, усилительный модуль, блок питания, GSM модем, контроллер. Телескоп для приема ИК-излучения совмещен с системой видеонаблюдения, метео- и радиационными датчиками. Перечисленные элементы подключаются к контроллеру. Также к контроллеру подключается GSM модем, с помощью которого осуществляется передача данных о пожаре и его местонахождении и другой информации соответствующим службам.

Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности определения природы и характеристик очага возгорания, что затрудняет проведение дистанционного мониторинга и увеличивает вероятность ложной тревоги и пропуска цели.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в снижении вероятности ложной тревоги и пропуска цели, а также получении информации о температурных характеристиках среды возгорания, что способствует дальнейшему принятию оперативных решений на пункте центрального наблюдения (ПЦН) и снижению материальных потерь от чрезвычайной ситуации.

Данная задача решается за счет того, что автоматизированная система мониторинга лесных и торфяных пожаров, включающая телескоп для приема ИК-излучения в средневолновом диапазоне с ИК-приемником, датчик видимого (оптического) канала, подключенные к контроллеру через усилительный модуль, оптическую видеокамеру, метеодатчик и датчик радиации, модуль контроля микроклимата, модуль контроля двигателей, усилительный модуль, GSM модем, подключенные к контроллеру, сканирующее оборудование, подключенное к модулю контроля двигателей, азимутальный двигатель и двигатель, обеспечивающий смещение по углу места, подключенные к сканирующему оборудованию, блок питания, подключенный к перечисленным модулям, дополнительно содержит СВЧ-радиометр, аналоговый выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, подключенному к контроллеру, и антенну с заданной шириной диаграммы направленности, подключаемую к аналоговому входу СВЧ-радиометра.

На чертеже представлена структурная схема автоматизированная система мониторинга лесных и торфяных пожаров, где 1 - телескоп для приема ИК-излучения в средневолновом диапазоне с ИК-приемником, 2 - датчик видимого (оптического) канала, 3 - оптическая видеокамера, 4 - метеодатчик, 5 - датчик радиации, 6 - СВЧ радиометр, 7 - контроллер, 8 - модуль контроля микроклимата, 9 - модуль контроля двигателей, 10 - сканирующее оборудование, 11 - азимутальный двигатель, 12 - двигатель, обеспечивающий смещение по углу места, 13 - усилительный модуль, 14 - блок питания, 15 - GSM модем, 16 - антенна СВЧ - радиометра с заданной диаграммой направленности, 17 - аналого-цифрового преобразователя. СВЧ-радиометр подключается к АЦП. Информационная шина ПК-приемника, датчика видимого канала, оптической видеокамеры, метео- и радиационного датчиков (с помощью усилительного модуля) и АЦП соединяются с контроллером. Контроллер подключается к входам модуля контроля двигателей и GSM модему. Сканирующее оборудование (азимутальный двигатель и двигатель, обеспечивающий смещение по углу места) подключается к управляющему выходу контроллера. Шина электропитания подключается к контроллеру, модулю контроля микроклимата, ПК-приемнику, GSM модему, усилительному модулю и АЦП.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Инфракрасное излучение очага возгорания принимается телескопом для приема ИК-излучения с ИК-приемником 1, представляющим собой охлаждаемый свинцово-селеновый резистор с максимальной чувствительностью в средневолновом ИК-диапазоне. Наиболее эффективный спектральный диапазон инфракрасного излучения для определения очага возгорания (средняя температура равна 800°C) - это 2,8-5,2 мм, где имеются окна прозрачности, и обеспечивается наилучший контраст цели. Оптическая видеокамера 3 обеспечивает обнаружение очага возгорания на дымной фазе и проведение визуального анализа интересующих направлений. Камера размещена на параллельной оптической оси станции и вращается по азимуту вместе с модулем. Азимутальное направление может задаваться по команде с пункта наблюдения с точностью до 1°. Захват изображения обеспечивается за счет высокой скорости цифрового интерфейса USB 2.0.

Устройство повышения достоверности получаемой информации на основании радиотеплового излучения представляет собой приемник радиотеплового излучения, состоящий из рупорной антенны с заданной шириной диаграммы направленности 16, СВЧ-радиометра 6, работающего на длине волны 8 мм и АЦП 17: АЦП радиометра, подключенный к контроллеру 7, формирует данные для вычисления диэлектрических параметров среды возгорания по заданным математическим моделям распределения радиотеплового излучения. Подключение рупорной антенный к СВЧ-радиометру осуществляется волноводом сечением 7,2×3,4 мм. СВЧ-радиометр подключается к АЦП экранированным кабелем РК 75-3-34М. АЦП имеет выходной интерфейс UART, с помощью которого осуществляется его подключение к контроллеру.

Сигналы ИК-приемника инфракрасного телескопа 1 обрабатываются усилительным модулем 13 и передаются на порт контроллера 7, используя протокол передачи USB. На другие порты контроллера поступает информация от оптической камеры 3 (передача протоколом USB) и аналого-цифрового преобразователя СВЧ-радиометра 6 (передача протоколом UART). Подключение модулей к контроллеру осуществляется кабелями с соответствующим количеством медных проводников.

Для получения информации о температуре окружающей среды в точке наблюдения, а также дополнительных сведений, таких как скорость ветра, атмосферное давление, влажность, уровень радиации используются метеодатчик 4 и датчик радиации 5. Информация от датчиков также поступает на входы контроллера 7 для дальнейшей обработки. Подключение датчиков к контроллеру осуществляется кабелями с соответствующим количеством медных проводников.

Механическое сканирующее устройство, состоящее из азимутального двигателя 11, двигателя, обеспечивающего смещение по углу места, 12 и модуля контроля двигателей 9, вращает систему автоматического мониторинга по азимуту от 0° до 360° и производит смещение по углу места на величину порядка 7 угловых минут. Полный цикл сканирования заканчивается при достижении угла в 7° ниже линии горизонта. Мониторинг с наблюдательной вышки высотой в 30-40 м позволяет контролировать территорию по спирали от линии горизонта до нечувствительной мертвой зоны, которая зависит от высоты вышки. Скорость азимутального сканирования - один оборот за 10 сек. Полное время сканирования территории под наблюдением - 5-6 мин. Управление модулем контроля двигателей происходит с помощью контроллера 7 по протоколу RS-485. Подключение модуля контроля двигателей к контроллеру осуществляется кабелем с соответствующим количеством медных проводников.

Самодиагностика системы производится как с помощью контроллера, так и с помощью модуля контроля микроклимата 8, подключаемого к контроллеру кабелем с соответствующим количеством проводников.

Электропитание автоматизированной системы мониторинга лесных и торфяных пожаров осуществляется с помощью блока питания 14.

Полученные и обработанные контроллером данные передаются на пункт централизованного наблюдения (на чертеже условно не показан) с помощью GSM модема 15 (взаимодействие с контроллером с помощью протокола I2C), подключаемого к контроллеру кабелем с соответствующим количеством проводников.

Собранная и систематизированная информация от периферийных систем используется для выдачи задачи на развертывание и маркировку координат на цифровой топографической карте с указанными на ней вышками, а также отображения характеристик среды возгорания. Определение очага возгорания, сопровождающего выделение тепла или дыма, происходит в результате решения задачи определения положения объекта на основе данных с трех точек наблюдения. После детектирования и распознавания очага происходит прием радиотеплового излучения с заданного направления. Распределение радиотеплового излучения зависит как от угла наблюдения, так и от характеристик очага возгорания. Угол наблюдения определяется углом поворота платформы с оборудованием. Функционирование системы обеспечивается за счет комплексирования трех независимых информационных каналов: СВЧ, ИК и оптического. В процессе эксплуатации решается обратная задача термодинамики: определение диэлектрических параметров среды по заданному радиотепловому излучению. Это задача решается при наличии библиотеки моделей распределения радиояркостной температуры на пункте централизованного наблюдения. По существующим моделям определяются необходимые параметры очага возгорания и принимаются соответствующие решения.

Работа автоматизированной системы мониторинга лесных и торфяных пожаров основана на спектральном выделении сигнала о пожаре в средневолновом ИК-диапазоне с помощью ИК-приемника 1, селекции локального увеличения интегральной радиояркостной температуры в пределах диаграммы направленности антенны 16 СВЧ-радиометра 6, временно-амплитудного анализа сигнала, реализации критерийных условий и двойного подтверждения эффективности сигнала тремя оборотами модуля по азимуту. Сигнал о пожаре с подтверждением его азимутальных координат регистрируется в памяти контроллера 7 и сохраняется до обмена данными с ПЦН с помощью GSM модема 15. Периодичность обмена определяется с пункта централизованного наблюдения.

Таким образом, заявленное техническое решение позволит снизить вероятности ложной тревоги и пропуска цели, а также обеспечить возможность получения информации о температурных характеристиках среды возгорания.

Автоматизированная система мониторинга лесных и торфяных пожаров, включающая телескоп для приема ИК-излучения в средневолновом диапазоне с ИК-приемником, датчик видимого (оптического) канала, подключенные к контроллеру через усилительный модуль, оптическую видеокамеру, метеодатчик и датчик радиации, модуль контроля микроклимата, модуль контроля двигателей, усилительный модуль, GSM модем, подключенные к контроллеру, сканирующее оборудование, подключенное к модулю контроля двигателей, азимутальный двигатель и двигатель, обеспечивающий смещение по углу места, подключенные к сканирующему оборудованию, блок питания, подключенный к перечисленным модулям, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит СВЧ-радиометр, аналоговый выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, подключенному к контроллеру, и антенну с заданной шириной диаграммы направленности, подключаемую к аналоговому входу СВЧ-радиометра.