Способ диагностики лесного пожара

 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к охране лесов от пожаров. Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности определения вида и характеристик лесного пожара в условиях полного задымления местности. Диагностику лесных пожаров производят с помощью дистанционных методов зондирования земной поверхности. Новым в способе является то, что в сканирующем режиме производится однократная регистрация инфракрасного и радиотеплового излучения высокотемпературной зоны кромки пожара, после чего обмеряется периметр пожара и вычисляется мощность излучения на участке фронта по формуле ( - БД I, где апостоянная Стефана-Больцмана; Тр - радиационная температура; В - ширина кромки пожара; А I - единичный отрезок. Полученные данные используются для определения вида пожара. Съемка производится в спектральном ИК-диапазоне 3-5 мкм и в СВЧ-диапазоне на частоте 10- 37ГГц, а расчеты выполняются автоматизированным путем. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 62 С 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659896/12 (22) 09.03.89 (46) 23.01.91. Бюл. М 3 (71) Институт леса и древесины им. В.Н.Сукачева (72) А.И.Сухинин и Б.А.Хребтов (53) 614.841.42 (088.8) (56) Van Wagner С.Е. Fire оепач1оиг

mechanisms In à red pine plontatIon: field and

laboratory evidence. Forestry brunch

departament. publ. N 1229, Ottawa, 1968, р.

30.

Теплофизика лесных пожаров. Сборник, Новосибирск: Институт теплофизики

СО AH СССР, 1984, с. 5-22.

Авторское свидетельство СССР

М 1225584, кл. А 62 С 3/02, 1986. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЛЕСНОГО

ПОЖАРА (57) Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к охране лесов от пожаров. Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности определеИзобретение относится к охране лесов от пожаров и может быть использовано для оперативной оценки вида. пожара, его энергетических и геометрических характеристик в условиях полного задымления, а следовательно, для расчета сил и средств, требующихся для его тушения.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности определения вида и характеристик лесного пожара в условиях полного задымления путем однократной регистрации инфракрасного и радиотевлового излучения ЛП с борта летательного аппарата при последующей обработке изображения пожара.

„„5U,, 1621958 Al ния вида и характеристик лесного пожара в условиях полного эадымления местности.

Диагностику лесных пожаров производят с помощью дистанционных методов зондирования земной поверхности. Новым в способе является то, что в сканирующем режиме производится однократная регистрация инфракрасного и радиотеплового излучения высокотемпературной эоны кромки пожара, после чего обмеряется периметр пожара и вычисляется мощность излучения на участке фронта по формуле W =о(ТР/100) ВЛ I, где и- постоянная Стефана в ; T> — радиационная температура;  — ширина кромки пожара; Л 1 — единичный отрезок.

Полученные данные используются для определения вида пожара. Сьемка производится в спектральном ИК-диапазоне 3 — 5 мкм и в СВЧ-диапазоне на частоте 10—

37ГГц, а расчеты выполняются автоматизированным путем. 1 з.п, ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Регистрация производится в режиме линейного сканирования, как наиболее удобном для автоматизированной обработки, при этом регистрируется только зона высокотемпературных химических реакций горения, определяющая интенсивность, а следовательно, вид пожара, Регистрация излучения ЛП производится в диапазоне 3 — 5 мкм спектра электромагнитных волн, поскольку в нем лежит максимум излучения пожара, и/или в СВЧобласти спектра, в полосе частот 10 — 37 ГГц, поскольку для данного диапазона выполняется условие всепогодности съемки. Указанные области спектра являются окнами прозрачности задымленной атмосферы, при

1621958

55 этом излучение пожара ослабляется не более чем на 10%, что вполне приемлемо для практических расчетов.

Обработка изображения пожара заключается в измерении периметра кромки пожара и площади пожарища, а также площади высокотемпературной зоны и распределения ее радиационной температуры, как основных исходных величин для энергетической диагностики ЛП и расчета сил и средств по тушению. При этом изображение кромки пожара расчленяется на участки одинаковой, например единичной длины, для чего проводится нормаль к кромке, и по обеим сторонам от нее проводятся два равнаудаленных отрезка. Практический интерес представля ат тактические части кромки (фронт, фланги, тыл) для определения интенсивности горения и последующей оценки сил и средств, необходимых для тушения.

Совокупный анализ всей кромки дает вазможность классифицировать пожар в целом и, следовательно, выбрать тактику борьбы.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что, не производя контактных измерений, проводят двумерную регистрацию инфракрасного и радиотеплонаго излучения зоны высокотемпературных реакций горения, абмеряют кромку пожара и используют последние в качестве параметров для определения вида и энергетических характеристик леснага пожара по формуле

W у (Тр/100) В Л 1, где W — мощность излучения кромки ЛП;

o = 5,7 Вт/{м . K) — постоянная Стефана-Бал ьцмана;

Тр — средняя радиационная температура на участке I(;

 — отрезок, равный ширине кромки фронта пожара;

Л1 — единичное расстояние между двумя секущими, равноудаленными от нормали к кромке.

При этом съемку проводят в спектральном диапазоне на частоте i0 — 37 ГГц, Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "Новизна".

Измерение только радиационных параметров пожара с помощью редств дистанционного зондирования является существенным отличительным признаком, Интенсивность пожара определяется интенсивностью химических реакций, протекающих по кромке пожара,. занисящих экспоненциально от температуры горения.

Последняя может быть вычислена па средней радиационной и/или радиаяркастной температуре (Гр) на выбранном участке контура, При этом Тр каждого элементарного участка местности измеряется непосредственно в процессе сканирования с борта ЛА.

Поскольку радиация является доминирующим видом теплопередачи в механизме распространения высокоинтенсивных ЛП, то излучение принимается в качестве основного диагностического признака энергетики

ЛП, Дополнительными признаками, определяющими интенсивность, служат высота пламени (и ширина кромки В. Но в процессе съемки уверенно регистрируются лишь Тр и В, поэтому энергетическую диагностику пожара целесообразно производить по мощности излучения ЛП в целом или ее тактических частей, например фронта ЛП, На чертеже изображен участок фронта

Ф единичной длины Л!.

Мощность излучения фронта W определяется по формуле

W=q .S, где q = 0 (Тр/100) — поток энергии, излучаемый участком фронта;

S = В Л! — площадь участка Ф;

o = 5,7 Вт/(м о. К) — постоянная Стефаг . на-Больцмана.

Для повышения оперативности расчет

W производят в автоматизированном режиме с помощью бортового измерительно-вычислительного комплекса.

Возможность определения вида ЛП по мощности излучения фронта иллюстрируется таблицей.

Как видно из таблицы, классификация

ЛП по периметру W возможна, так как виды

ЛП различаются по мощности фронта почти порядок, а рода различаются на два порядка и более.

Предлагаемый способ диагностики лесных пожаров по сравнению с известными повышает эффективность и безопасность определения вида и энергетических параметров пожара в условиях полного эадымления местности за счет однократной сканерной съемки местности и регистрации излучения ЛП в инфракрасном и радиотепловом диапазоне длин волн и последующем определении мощности излучения и периметра ЛП, Кроме того, определение мощности излучения и периметра кромки пожара

s автоматизированном режиме повышает эффективность распознавания вида пожара и последующего расчета сил и средств для его тушения.

Формула изобретения

1. Способ диагностики лесногс пожара, включающий исследование лесных ландшафтов инфракрасным методом и дистан1621958

П р и м е ч а н и е. Исходные данные взяты из (1) и (2). е т — коэффициент излучения кромки; длина единичного участка кромки составляет 1 м.

Составитель Л.Прохорова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т.Малец

Редактор М.Бланар

Заказ 66 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ционное зондирование лесных ландшафтов илесного пожара, отл ича ющийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности определения вида и характеристик лесного пожара в условиях полного 5 задымления местности, производят регистрацию радиационного излучения зоны высокотемпературных химических реакций горения в режиме линейного сканирования, измеряют периметр и ширину кромки пажа- 10 ра, а затем определяют вид пожара по формуле

W= o P /100)" ВД где W — мощность излучения кромки лесного пожара; 15 ст = 5,7 Вт/(м К) — постоянная Стефа-. на-Больцмана;

Тр, К вЂ” средняя радиационная температура на участке, выделенном иэ фронтальной кромки двумя секущими, равноудаленными от нормали к кромке;

 — отрезок, равный ширине кромки фронта пожара;

ЛI = 1 м — единичное расстояние между двумя секущими.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что для максимальной полной регистрации излучения кромки пожара, ее производят s спектральном диапазоне 3 — 5 мкм и в

СВЧ-диапазоне на частоте 10-37 ГГц.