РОБОТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК A62C37/00 

Изобретение относится к устройствам пожаротушения, а именно к роботизированным установкам пожаротушения.

Известны управляемые пожарные мониторы, например, МК-130/М фирмы "SKUM", Швеция, пожарные мониторы по авт.св. СССР N 1824207, кл. A 62 C 35/00, 1993 и патенту РФ N 2050872, кл. A 62 C 35/00, 1995, роботизированные установки пожаротушения РУП-С20-П1-3, см. каталог - справочник "Современные средства обеспечения пожаровзрывобезопасности и ведения аварийно-спасательных работ", М., 1992.

Недостатком известных устройств является отсутствие в их составе средства для автоматического определения координат загорания и прицельного наведения огнетушащей струи на очаг загорания.

Наиболее близким по технической сути является устройство для наведения огнетушащей струи на очаг пожара по авт.св. СССР N 370950, кл. A 62 C 37/04, 1973, включающего в себя пожарный монитор со стволом, снабженным приводами вертикального и горизонтального наведения, с установленным на стволе узкообразным устройством обнаружения так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, и соединенным с устройством управления приводами вертикального и горизонтального наведения ствола и приводом подачи огнетушащего вещества.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью механического сканирования по защищаемой зоне в режиме поиска очага загорания, что также снижает надежность, и невысокая эффективность вследствие того, что в предложенной системе самонаведения ствол после обнаружения загорания приходит в неподвижное состояние и подача воды осуществляется в одну точку, тогда как площадь горения может быть больше площади орошения.

В основу изобретения поставлена задача создания быстродействующего устройства автоматического определения координат загорания, наведения струи огнетушащего вещества на очаг загорания и пожаротушения по всей площади горения, повышения надежности, а также возможности автоматического и дистанционного контроля и управления.

Эта цель достигается тем, что в устройство, включающее в себя пожарный монитор со стволом, снабженным приводами вертикального и горизонтального наведения, с установленными на стволе устройствами обнаружения загорания так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, и соединенным с устройством управления приводами вертикального и горизонтального наведения ствола и приводом подачи огнетушащего вещества, введены устройство обнаружения загорания, выполненное в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади, устройство управления, выполненное на базе ПЭВМ, включающей в себя видеокоммутатор, соединенный на входе с телекамерой и на выходе с устройством захвата изображения, для ввода сигнала изображения, соединенного с процессом, соединенным с портом ПЭВМ, выход которого соединен с приводами вертикального и горизонтального наведения ствола и насадком с приводом подачи огнетушащего вещества. В процессе программно реализуются алгоритмы идентификации загорания, алгоритмы определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры и формируются управляющие команды по пожаротушению.

Предложенное техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства за счет автоматического телевизионного контроля за состоянием пожарной безопасности сразу по всей защищаемой зоне, исключая тем самым необходимость механического перемещения ствола для определения загорания. При обнаружении загорания и определения его координат относительно оптической оси телекамеры перемещение производится по наиболее короткому участку. Если размер очага загорания больше орошаемой площади при принятом угле распыла струи, то формируется программа пожаротушения по всей зоне горения. В устройстве управления имеется возможность подключения дополнительно обзорной телекамеры и аналогичного монитора с телекамерой, что повышает достоверность обнаружения загорания и надежность пожаротушения. Телевизионный контроль и дистанционное управление создают возможности для оперативного подключения человека к процессу ликвидации пожара непосредственно с места круглосуточного дежурства.

Автору не известны устройства с отличительными признаками в соответствии с заявляемыми техническими решениями.

Изобретение отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена функциональная схема роботизированной установки пожаротушения.

Устройство содержит пожарный монитор 1, включающий в себя ствол 2, устройство обнаружения загорания 3, устройство управления 4, приводы вертикального 5 и горизонтального 6 наведения ствола 2, насадок с приводом полдачи огнетушащего вещества 7. Устройство 3 выполнено в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади и установлено так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества. Устройство управления 4 выполнено на базе ПЭВМ и включает в себя видеокоммутатор 8 для возможности расширения каналов видеоинформации и подключения к видеоконтрольному устройству (ВКУ), устройство захвата изображения 9, для ввода сигнала изображения формируемого телекамерой, процессор 10 и порт ввода-вывода 11. Процессор 8 имеет программное обеспечение по идентификации загорания и определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры с формированием управляющих команд по пожаротушению. Насадок 7 снабжен приводом подачи огнетушащего вещества и регулирования угла распыла, см. например, насадок SM-100e фирмы "Elkhart", США.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток, предварительно отселектированный фильтром в частотной области излучения пламени (см., например, извещатель пожарный пламени ИМ-329 /Аметист/, каталог-справочник "Современные средства обеспечения пожаровзрывобезопасности и ведения аварийно-спасательных работ", М., 1992), преобразуется в телекамере 3 в видеосигнал, который поступает на видеокоммутатор 8, записывается в устройство захвата изображения 9 и анализируется по разработанным алгоритмам программным путем в процессоре 10 ПЭВМ. При идентификации загорания, например, по признакам горения, обусловленным превышением порогов обнаружения в заданной зоне аналога и изменением площади горения во времени, реализованным, например, в устройстве пожарной сигнализации по авт.св. СССР N 1280418, кл. G 08 B 17/12, 1986, а также другим признакам, например, по пульсации пламени с частотой 10-15 Гц, по направлению и скорости изменения площади горения и др., определяются координаты и площадь загорания относительно оптической оси телекамеры и соответственно необходимое направление перемещения ствола 2, формируются управляющие команды по наведению ствола 2 на очаг загорания, которые поступают через последовательный порт 11 ПЭВМ с приводами вертикального 5 и горизонтального 6 наведения ствола 2. (Для программной реализации алгоритма идентификации загорания, алгоритмов определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры могут быть использованы: пакеты прикладных программ по обработке изображений и распознаванию образов "Магисофт", см. Номенклатуру серийно-выпускаемых изделий и программной продукции НИИ телевидения, 1997, Санкт-Петербург; теоретические основы системы технического зрения для программной реализации алгоритмов обработки изображений, см. Справочник по промышленной робототехнике. /Под ред. Ш.Нофа. - Машиностроение, 1989, кн. 1, гл. 14 и кн. 2 гл. 61; программы для детекторов движения широко используемые в охранных телевизионных системах, см. например, каталог фирмы "Солинг", Москва; программы для телевизионных измерительных установок автоматического бесконтактного контроля геометрических параметров объектов, см., например, техническое описание устройств "Измеритель-1", "Измеритель-2", "Измеритель-3", ПО "Волна", г. Новгород, выполненных по авт.св. СССР N 611316, кл. H 04 N 7/18, 1978).

Ствол 2 перемещается к зоне загорания до совмещения оптической оси телекамеры с центром очага загорания, при этом процессор 10 формирует команду на привод насадка 7 на открытие подачи огнетушащего вещества при заданном угле распыла и производится тушение очага загорания. Если зона орошения при заданном угле распыла, определяемом дальностью подачи, меньше зоны загорания (определяется до подачи огнетушащего вещества), то процессор 10 формирует команды перемещения ствола 2 для орошения всей площади очага загорания. При отсутствии признаков загорания процессор 10 с выдержкой времени формирует команды на привод насадка 7 на закрытие подачи огнетушащего вещества и перемещение в исходную позицию (конечные выключатели не показаны). Если очаг загорания не потушен, то при идентификации загорания устройство вновь автоматически включается в процессе поиска и ликвидации очага загорания. Устройство управления 4 имеет возможность подключения аналогичного пожарного монитора и телекамеры через видеокоммутатор 8 и порт 11, к процессу пожаротушения, а также дистанционного телевизионного контроля и управления с помощью видеоконтрольного устройства и пульта управления, в том числе по радиоканалу при использовании соответствующей приемопередающей аппаратуры.

Предложенная роботизированная установка пожаротушения является эффективным автоматически и дистанционно управляемым средством борьбы с пожарами, позволяющим направить мощный поток огнетушащего вещества непосредственно на очаг загорания, обнаруженный в ранней стадии, а также высвободить человека из опасных для жизни аварийных зон.

В отличие от известных предложенная роботизированная установка пожаротушения является автономным устройством, полностью обеспечивающим весь необходимый цикл пожаротушения для больших площадей и объемов, в условиях тяжелых сред и тяжелых климатических условий при применении на открытом воздухе, а именно:
- автоматическое обнаружение загорания в защищаемой зоне;
- автоматическое наведение на очаг загорания с заданным углом распыла;
- автоматический контроль площади горения;
- автоматическое тушение по всей площади горения;
- автоматический контроль эффективности пожаротушения;
- автоматическое отключение установки;
- передачу телевизионного изображения о состоянии защищаемого объекта на пункт круглосуточного дежурства;
- подключение к устройству управления аналогичных роботизированных установок пожаротушения;
- дистанционное управление пожаротушением с пункта круглосуточного дежурства.

Эти значительные особенности устройства позволяют его использовать для реализации безлюдных технологий в тяжелых и опасных для жизни людей условиях.

Изобретение относится к устройствам пожаротушения. В изобретении устройство обнаружения загорания установлено на стволе пожарного монитора, сориентировано в направлении подачи огнетушащего вещества и выполнено в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади. Устройство управления пожарным монитором выполнено на базе ПЭВМ, соединенной с телекамерой через видеокоммутатор и устройство захвата изображения для ввода сигнала изображения. В ПЭВМ программно реализуются алгоритмы идентификации загорания и алгоритмы определения координат и площади загорания с формированием управляющих команд по пожаротушению. Наличие телевизионного контроля и дистанционного управления создают возможности для оперативного подключения человека к процессу ликвидации пожара непосредственно с места круглосуточного дежурства. Использование изобретения позволяет создать быстродействующее устройство автоматического определения координат загорания, наведения струи огнетушащего вещества на очаг загорания и пожаротушения по всей площади горения, повышения надежности, а также возможности автоматического и дистанционного контроля и управления. 1 ил.

Роботизированная установка пожаротушения, включающая в себя пожарный монитор со стволом, снабженным приводами вертикального и горизонтального наведений, с установленным на стволе устройством обнаружения загорания так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, и соединенным с устройством управления приводами вертикального и горизонтального наведений ствола и приводом подачи огнетушащего вещества, отличающаяся тем, что устройство обнаружения загорания выполнено в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади, а устройство управления выполнено на базе ПЭВМ, включающей видеокоммутатор, соединенный на входе с телекамерой и на выходе с устройством захвата изображения для ввода сигнала изображения, соединенного с процессором, в котором программно реализуются алгоритмы идентификации загорания, алгоритмы определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры и формируются управляющие команды по пожаротушению, соединенным с портом ПЭВМ, выход которого соединен с приводами вертикального и горизонтального наведений ствола и насадком с приводом подачи огнетушащего вещества.