СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК A62C3/02 B64D1/16 

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для обнаружения, фиксации, прогнозирования распространения и тушения пожаров.

Известен мобильный комплекс, который представляет собой транспортное средство повышенной проходимости, укомплектованное специализированным аварийно-спасательным оборудованием: БЛА самолетного типа малого и среднего радиуса действия, малогабаритным БЛА вертолетного типа), оснащенными комплектом сменных модулей целевой нагрузки, наземной станцией управления, видеотерминалом, средствами радиосвязи, портативной автономной метеостанцией, комплектом средств жизнеобеспечения, эластичным и механическим пусковыми устройствами для беспилотных летательных аппаратов самолетного типа, а также аккумуляторными батареями для беспилотных летательных аппаратов и другой бортовой и наземной аппаратуры для обеспечения радиотелеметрической системы связи. Координаты районов ЧС определяются с помощью спутниковой системы навигации. Общее руководство осуществляется из штаба по управлению спасательной операцией (по патенту RU2612754, кл. B64C 39/02, A62C 3/02, G01W 1/04, опубл. 13.03.17).

Недостатком данного комплекса является то, что с помощью него можно только вести наблюдение и обнаружение чрезвычайных ситуаций без возможности их предотвращения или ликвидации.

Известен авиационный комплекс, который включает беспилотный летательный аппарат (БПЛА) со складываемыми-раскладываемыми несущими поверхностями, оснащенный аппаратурой обнаружения и идентификации очагов возгорания, бортовой емкостью, автоматической системой заправки водой, самоходный мобильный пункт управления БПЛА, обеспечивающий корректировку полетного задания, машину эксплуатационно-технического обслуживания. В пожароопасный период авиационный комплекс выдвигают на площадку для запуска БПЛА, который осуществляет мониторинг и тушение. С помощью машины эксплуатационно-технического обслуживания пополняет запасы топлива и воды (по патенту RU2674640, кл. A62C 3/08, B64D 1/16, опубл. 11.12.18).

Недостатком данного комплекса является наличие в составе комплекса только одного БПЛА, что ограничивает площадь территории, на которой он может эффективно работать.

Известна система мониторинга и тушения лесных пожаров с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которая состоит из множества вертикальных вышек в горной местности и прикрепления БПЛА к вертикальным вышкам так, чтобы они могли взлетать и приземляться на них. С помощью БПЛА осуществляется мониторинг лесных пожаров. При обнаружении лесного пожара он может быть потушен путем сбрасывания с БПЛА огнетушащих бомб. Это позволяет быстро и эффективно контролировать и тушить лесные пожары с минимальными затратами. На вышках происходит загрузка огнетушащих бомб, что позволяет производить процесс тушения непрерывно (по патенту KR101912740, кл. B64F 1/00, B64F 1/12, B64D 47/08, B64D 1/02, опубл. 30.10.18).

Недостаток данной системы заключается в том, что в составе системы используются БПЛА одного типа, которые должны иметь достаточную грузоподъемность для доставки огнетушащих бомб, т.е. иметь относительно большие габариты, поэтому их использование для постоянного мониторинга территории нецелесообразно. Поэтому появляется необходимость установки множества вышек для базирования на них БПЛА и откуда ведется наблюдение за территорией. Также отсутствует возможность прогнозирования развития пожара. Всё это снижает эффективность и ограничивает применение данной системы, делает её маломобильной, увеличивает капитальные затраты и время на её развертывание.

Известна роботизированная система противопожарной защиты, которая включает в себя БПЛА наблюдения, роботизированное транспортное средство тушения, выполненное в виде БПЛА тушения, и наземную станцию мониторинга и управления их полетом с человеком-оператором. БПЛА наблюдения предназначен для непрерывного патрулирования пожароопасного района и мониторинга обстановки в оптическом и инфракрасном диапазонах с помощью бортовых средств наблюдения и передачи данных на станцию мониторинга и управления полетом. БПЛА тушения снабжены контейнерами с тушащим пожар веществом, а также собственными средствами наблюдения за обстановкой в оптическом и инфракрасном диапазонах. Эти средства наблюдения служат для самостоятельной примерной ориентации в пространстве при вылете в направлении пожара и передачи оператору станции мониторинга и управления полетом данных, необходимых для точного наведения на место пожара и оценки его состояния. БПЛА тушения размещены на пусковых установках в пожароопасном районе. Они находятся в состоянии постоянной готовности к применению. Оператор станции мониторинга и управления задает направление, высоту и скорость полета БПЛА наблюдения и непрерывно получает от него видеоинформацию. В случае обнаружения пожара он дает команду на запуск ближайшего к месту пожара БПЛА тушения, и по прилету его в заданный район — команду на применение тушащего пожар вещества. Координаты БПЛА определяются с помощью спутниковой системы навигации GPS (по патенту US6364026, кл. A62C 2/00, опубл. 02.04.02).

Основным недостатком данной системы является то, что система не пригодна для тушения пожара на больших территориях. Также известная система требует участия человека-пилота, управляющего полетом БПЛА с земли, и предварительного обустройства местности пусковыми установками, что делает известную систему дорогостоящей и сложной в обслуживании. Эффективность системы низкая из-за невозможности точного попадания в очаг возгорания. Также недостатком является относительно высокая вероятность столкновения в воздухе сразу нескольких БПЛА.

Наиболее близким техническим решением является система беспилотного пожаротушения, основанная на групповой работе БПЛА, которая включает в себя основной БПЛА с электронным оборудованием, по меньшей мере один вспомогательный БПЛА, способный нести огнетушащую бомбу, и наземную станцию принятия решений и управления указанными БПЛА. На основном БПЛА установлены силовой механизм, который обеспечивает полетную мощность; цифровой радиомодуль для обмена данными между БПЛА и наземной противопожарной станцией управления и получения соответствующих инструкций на тушение пожара; камера для получения информации об окружающей среде и области пожара, а также определения мест сброса огнетушащих бомб; инфракрасный сенсор для регистрации температуры окружающей среды с целью предотвращения попадания БПЛА в зону с высокой температурой; сенсор давления для определения тепловых потоков и возмущений и скорости воздуха вблизи от области пожара. Вспомогательные БПЛА выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом в составе группы БПЛА, так что они выполняют групповое задание, при котором могут одновременно перемещаться в заданном взаимном положении и нести огнетушащие бомбы. При небольшом пожаре может использоваться один вспомогательный БПЛА. В случае большого пожара предпочтительно использовать от 2 до 12 вспомогательных БПЛА. При необходимости несколько вспомогательных БПЛА могут нести одну огнетушащую бомбу большой массы, или же каждый из них несет свою огнетушащую бомбу. В состав вещества огнетушащей бомбы могут входить частицы диоксида углерода. Данные от датчиков основного БПЛА используются для оперативного управления коллективным полетом группы вспомогательных БПЛА. Передача инструкций от наземной станции к вспомогательным БПЛА ведется через основной БПЛА (по патенту CN 109331360, кл. A62C 3/02, A62C 37/00, Н05К 7/20, опубл. 15.02.19).

Недостатком данного решения является то, что достаточно сложно реализовать эффективное тушение пожара в условиях быстро меняющейся ситуации. Ограничением является также то, что данная система предусматривает использование только БПЛА, исключая применение в качестве несущих и разведывательных ЛА — самолетов, вертолетов и других летательных средств. Известная система имеет ограничения по точности доставки огнетушащего средства каждым из вспомогательных БПЛА, что влияет на эффективность тушения пожара.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности обнаружения и борьбы с пожарами, предотвращении их распространения, а также выявление нарушений правил пожарной безопасности и определение ответственности за них.

Указанный технический результат достигается тем, что способ обнаружения и тушения пожаров заключается в использовании беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и модуля управления и отличается тем, что БПЛА делятся на разведывательные и пожарные, разведывательные БПЛА производят наблюдение, обнаружение очагов возгорания, определение и передачу данных об очаге возгорания, а также координаты и параметры в модуль управления, который на основании полученных данных составляет математическую модель распространения огня, определяет порядок тушения, траекторию движения и управляет одним или несколькими пожарными БПЛА, которые после получения сигнала о возгорании взлетают и следует до места возгорания, где производят тушение, а затем возвращаются обратно, при этом разведывательные БПЛА продолжают следить и отправлять данные об очаге возгорания, а пожарные БПЛА совершать вылеты на тушение очага возгорания до его полной ликвидации.

Кроме того, модуль управления на основании полученных данных о координатах очага возгорания может определять необходимость применения мер административной ответственности.

Кроме того, связь между БПЛА и модулем управления может осуществляться по радио или GSM связи.

Описанный способ реализуется с помощью системы обнаружения и тушения пожаров, которая включает в себя несколько БПЛА и модуль управления и отличается тем, что БПЛА делятся на разведывательные и пожарные, при этом разведывательные БПЛА могут представлять собой летательные аппараты вертолетного типа (квадрокоптеры) и/или конвертопланы, которые имеют док-станцию для подзарядки, а пожарные БПЛА – летательные аппараты вертолетного и/или самолетного типа с ДВС.

Кроме того, пожарный БПЛА может быть оснащен огнетушащими бомбами (зарядами) с диоксидом углерода.

Кроме того, система может дополнительно включать в себя мобильную базу для обслуживания пожарных БПЛА.

Кроме того, разведывательные БПЛА могут оснащаться тепловизорами.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1 на которой показан частный случай реализации системы обнаружения и тушения пожаров.

Система обнаружения пожаров состоит из модуля управления 1, пожарного БПЛА 2 самолетного типа 3 или вертолетного типа 4 с ДВС, разведывательных БПЛА 5 в виде квадрокоптеров 6 и конвертопланов 7 с док-станциями 8.

Модуль управления 1 выполнен с возможностью двустороннего контактного взаимодействия с пожарными БПЛА 2 и разведывательными БПЛА 5 по радио или GSM каналу связи, а также для формирования карты полетов, определения зон, в которых обнаружение очагов возгорания не будет тревожным, архивного копирования данных и обновлении 3D ГИС карт (ГИС – геоинформационная система).

Модуль управления 1 может быть реализован любыми известными программно-аппаратными средствами, такими как персональный компьютер или более мощная рабочая станция, в том числе в промышленном исполнении, с соответствующим программным обеспечением для выполнения своих функций и реализации заявленного способа.

Пожарный БПЛА 2 выполнен с возможностью двустороннего непрерывного взаимодействия с модулем управления 1 и движения по координатам к очагу возгорания для доставки огнетушащих бомб и их сброса.

Для базирования и обслуживания пожарных БПЛА 2 может использоваться мобильная база, на которой происходит осмотр и заправка, а также хранение огнетушащих бомб

Система обнаружения и тушения пожара может содержать мобильную базу, на которой обеспечивается хранение и полное обслуживание пожарных БПЛА и специально упакованных зарядов диоксида углерода

Разведывательный БПЛА 5 выполнен с возможностью двустороннего непрерывного взаимодействия с модулем управления 1, передачи данных по 3D ГИС координатам полетной карты, обнаружения очага возгорания, определения типа очага возгорания, его координат и параметров (направление и скорость перемещения огня, сила и направление ветра). Разведывательный БПЛА 5 оснащен тепловизором для обнаружения очагов возгорания.

Разведывательные БПЛА 5 производят патрулирование территории под контролем модуля управления 1 по заранее обозначенным маршрутам. При необходимости произвести зарядку БПЛА 5 возвращается на док-станцию 8, которая оснащается защитной крышкой, которая открывается при подлете БПЛА и закрывается после его посадки. Крышка предохраняет док-станцию от внешних загрязнений, дождя и снега.

При обнаружении очага возгорания одним из разведывательных БПЛА 5 координаты и параметры пожара передаются на модуль управления 1, который на основании полученных данных составляет математическую модель распространения огня, определяет порядок тушения, траекторию движения и управляет одним или несколькими пожарными БПЛА 2.

Пожарный БПЛА 2 взлетает и направляется по заранее установленному модулем управления 1 маршруту к очагу возгорания, где производит его ликвидацию с помощью огнетушащих бомб.

Разведывательные БПЛА 5 продолжают непрерывно следить и передавать данные об очаге возгорания на модуль управления 1. Если с одного вылета пожарному БПЛА 2 не удалось ликвидировать очаг возгорания, вылет повторяется с учетом корректировок на основании оперативно полученных от разведывательного БПЛА 5 данных.

Постоянное взаимодействие между БПЛА и модулем управления исключает пересечение траекторий полета и столкновение БПЛА.

Одновременно с борьбой с очагом возгорания модуль управления на основании полученных данных о координатах очага возгорания моет определить необходимость применения мер административной ответственности. Определяется собственник земельного участка. Проверяется по базе данных МЧС наличие в этой местности действующего противопожарного режима. В соответствии с НПА, регламентирующими величину штрафов, и данными собственника участка, формируется Акт административного правонарушения и определяется сумма штрафа.

Система тушения пожара позволяет повысить эффективность обнаружения и борьбы с пожарами, предотвратить дальнейшее их распространение, определить меру ответственности при обнаружении пожара на приусадебных участках, на границах населенных пунктов, где соприкосновение идет с лесополосой, нефтяных вышках, нефтегазоперерабатывающих и химических заводах, лесных и сельскохозяйственных угодьях, вблизи поселений и отдельных домов/усадеб. При этом система обеспечивает высокую точность попадания огнетушащих зарядов твердого диоксида углерода либо другого вещества за счет определения координат очага возгорания с высокой точностью и использования направленного по ним пожарного БПЛА. Использование для тушения пожара вещества в виде твердого диоксида углерода объясняется тем, что он вытесняет кислород воздуха, что является особенно важным для безопасности людей, а также животных.

Разделение используемых БПЛА на пожарные и разведывательные позволяет использовать для наблюдения и обнаружения очагов возгорания компактные квадрокоптеры и конвертопланы, которые обеспечивают длительное время пребывания в воздухе и способность летать на большие расстояния, что позволяет охватить большую территорию. В качестве пожарных БПЛА используются крупные грузоподъемные машины, которые способны нести большое количество огнетушащих бомб (зарядов), а значит производить тушение пожара с большей эффективностью.

Таким образом, предложенный в изобретении способ и система повышают эффективность обнаружения и борьбы с пожарами, предотвращают их распространение и тем самым обеспечивают достижение технического результата.

Группа изобретений относится к области пожаротушения, а именно к способу обнаружения и тушения пожаров и к системе обнаружения и тушения пожаров. Способ заключается в использовании беспилотных летательных аппаратов и модуля управления, при этом БПЛА делятся на разведывательные и пожарные, при этом разведывательные БПЛА представляют собой аппараты вертолётного типа и производят наблюдение, обнаружение очагов возгорания, определение и передачу данных об очаге возгорания, а также о координатах и параметрах, в модуль управления, который на основании полученных данных составляет математическую модель распространения огня, определяет порядок тушения, траекторию движения и управляет несколькими пожарными БПЛА, которые представляют собой летательные аппараты самолетного типа с ДВС или вертолетного типа с ДВС и после получения сигнала о возгорании взлетают и следуют до места возгорания, где производят тушение огнетушащими бомбами с диоксидом углерода, а затем возвращаются обратно, при этом разведывательные БПЛА продолжают следить и отправлять данные об очаге возгорания, а пожарные БПЛА совершать вылеты на тушение очага возгорания до его полной ликвидации, при этом постоянным взаимодействием между БПЛА и модулем управления контролируется пересечение траекторий полета и столкновение БПЛА. Группа изобретений может быть использована для обнаружения, фиксации, прогнозирования распространения и тушения пожаров. Технический результат заключается в повышении эффективности обнаружения и борьбы с пожарами, предотвращении их распространения. 2 н. и 3. з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обнаружения и тушения пожаров, заключающийся в использовании беспилотных летательных аппаратов и модуля управления, отличающийся тем, что БПЛА делятся на разведывательные и пожарные, при этом разведывательные БПЛА представляют собой аппараты вертолётного типа и производят наблюдение, обнаружение очагов возгорания, определение и передачу данных об очаге возгорания, а также о координатах и параметрах, в модуль управления, который на основании полученных данных составляет математическую модель распространения огня, определяет порядок тушения, траекторию движения и управляет несколькими пожарными БПЛА, которые представляют собой летательные аппараты самолетного типа с ДВС или вертолетного типа с ДВС и после получения сигнала о возгорании взлетают и следуют до места возгорания, где производят тушение огнетушащими бомбами с диоксидом углерода, а затем возвращаются обратно, при этом разведывательные БПЛА продолжают следить и отправлять данные об очаге возгорания, а пожарные БПЛА совершать вылеты на тушение очага возгорания до его полной ликвидации, при этом постоянным взаимодействием между БПЛА и модулем управления контролируется пересечение траекторий полета и столкновение БПЛА.

2. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что связь между БПЛА и модулем управления осуществляется по радио или GSM связи.

3. Система обнаружения и тушения пожаров, включающая в себя несколько БПЛА и модуль управления, отличающаяся тем, что БПЛА делятся на разведывательные и пожарные, при этом разведывательные БПЛА имеют док-станцию для подзарядки и представляют собой летательные аппараты вертолетного типа, а пожарные БПЛА – летательные аппараты самолетного типа с ДВС или вертолетного типа с ДВС, оснащенные огнетушащими бомбами с диоксидом углерода, при этом разведывательные БПЛА выполнены с возможностью производить наблюдение, обнаружение очагов возгорания и передачу данных об очаге возгорания, а также о координатах и параметрах в модуль управления, который выполнен с возможностью на основании полученных данных составлять математическую модель распространения огня, определять порядок тушения, траекторию движения и управлять пожарными БПЛА.

4. Система по п.3 или 4, отличающаяся тем, что система дополнительно включает в себя мобильную базу для обслуживания пожарных БПЛА.

5. Система по п.3 или 4, отличающаяся тем, что разведывательные БПЛА оснащаются тепловизорами.