Имитационно-тренажерный комплекс обучения населения действиям в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций в быту Российский патент 2023 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к области моделирования действующих факторов чрезвычайных ситуаций в быту, а также к средствам обучения и информирования населения и может быть использовано для подготовки в первую очередь детей дошкольного и школьного возраста в области защиты от чрезвычайных ситуаций в быту, а также для проведения регулярных тренировок населения и проведения профессиональной подготовки и переподготовки ответственных лиц в области безопасности жизнедеятельности.

Стационарная система - имитационно-тренажёрный комплекс (далее - Тренажерный комплекс) предназначен для отработки практических действий обучающихся (в первую очередь детей) при возникновении чрезвычайной ситуации в квартире, такой как задымление, утечка газа, замыкание электропроводки, возгорание бытовой техники и электропроводки, поражение электрическим током, протечек в системе водоснабжения и прочее.

Тренировки по отработке практических действий обучающихся (в первую очередь детей) при возникновении чрезвычайной ситуации в быту проводятся для получения ими навыков по выявлению и предотвращению протечек в системе водоснабжении, утечек газа в бытовых приборах, по отработке действий при замыкании электропроводки, поражении электрическим током, задымлении, возникновении пожара и прочее. Тренажёрный комплекс позволяет проводить систематические занятия с имитацией и визуализацией чрезвычайной ситуации в обстановке приближенной к реальной чрезвычайной ситуации в квартире. Систематические тренировки позволяют обучаемым отработать и систематизировать порядок действий в той или иной экстремальной ситуации и закрепить на практике полученные навыки. Периодические тренировки обучающихся (в первую очередь детей) позволяют значительно улучшить их психологическую подготовку и психологическую устойчивость в экстремальных и необычных ситуациях и закрепить необходимые навыки.

Уровень техники

В уровне техники рассматривается жилой отсек наземного экспериментального комплекса для моделирования длительных космических полетов, выполненный в форме горизонтально ориентированного полого цилиндра, содержащий четыре жилые каюты, кухню-столовую, салон для отдыха и общих сборов, помещение, оснащенное главным пультом управления, туалет, примыкающий с одной стороны к кухне-столовой (Патент на изобретение RU 2328418, опубликовано 10.07.2008). [1]

Недостатками известного решения являются низкие технические и эксплуатационные возможности из-за специфического функционального назначения комплекса и отсутствием в нем соответствующей материально-технической базы.

Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности и достигаемому результату является мобильная система обучения населения действиям в условиях чрезвычайных ситуаций, содержащая транспортное средство, оснащенное встроенной громкоговорящей системой оповещения населения, мобильным энергетическим агрегатом с блоком электропроводов в электрозащищенном исполнении, встроенным кабинетом с учебными местами для обучения населения в области гражданской обороны и защиты от чрезвычайных ситуаций, тренажеры, роботы-тренажеры для обучение населения действиям в условиях чрезвычайных ситуаций, средства для размещения обучающегося населения и мобильный комплекс для информирования и оповещения населения в труднодоступных местностях смонтирован на транспортном средстве (патент РФ №129285, опубл. 20.06.13 - прототип) [2].

Недостатками известного решения являются:

- ограниченные возможности для систематического круглогодичного обучения как детей дошкольного и школьного возраста, основам безопасной жизнедеятельности в быту и отработки практических действий учащихся (детей) при возникновении чрезвычайной ситуации в квартире

- невозможность проведения имитации с визуализацией, эквивалентной реальному действию чрезвычайных ситуаций в быту в максимально приближенных к действительным и привычным условиям быта в жилых помещениях, например, в квартире, что значительно снижает в первую очередь для детей психологическую устойчивость в экстремальных и необычных ситуациях, возникающих в обычной жизни в жилых помещениях.

- отсутствие возможности проведения видеозаписи и последующего разбора действий обучающихся при отработке практических действий (тренировках) во время имитации возникновения чрезвычайной ситуации в квартире с последующей оценкой руководителем занятий.

Технический результат, достижимый данным изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей системы обучения учащихся (детей) действиям в условиях чрезвычайных ситуаций в быту, возникающих в обычной жизни в жилых помещениях, за счет стационарного размещения тренажерного комплекса в учебном классе, воспроизводящем жилое помещение со всеми необходимыми стандартными атрибутами, что обеспечивает максимально приближенные условия к привычным для обучающихся бытовым условиям, который оборудован системой имитации и визуализации, создающей эквивалент реальному действию чрезвычайных ситуаций в квартире.

Сущность изобретения

Основное отличие изобретения от известных имитационно-тренажерных комплексов состоит в том, что имитация происходит в реальной среде, максимально приближенной к привычным бытовым условиям - квартире, и требует от обучающихся конкретных практических действий в реальной среде.

Заявлен имитационно-тренажерный комплекс обучения населения действиям в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций в быту содержащий учебный класс воспроизводящий жилое помещение, содержащее кухню, санузел, как минимум одну жилую комнату, оснащенное набором мебели, техническим и сантехническим оборудованием, бытовой техникой, содержащий систему управления, включающую в себя компьютер, подключенный к информационной сети, систему имитации и визуализации чрезвычайной ситуации в квартире, систему принудительной вентиляции и систему пожарной сигнализации.

В одном из возможных вариантов реализации система пожарной сигнализации содержит по меньшей мере одно устройство пожарной сигнализации и по меньшей мере один извещатель пожарный, который содержит первичные средства пожаротушения

В одном из возможных вариантов реализации первичные средства пожаротушения включают в себя по меньшей мере один огнетушитель или макет огнетушителя.

В одном из возможных вариантов реализации система имитации и визуализации чрезвычайной ситуации в квартире, содержит по меньшей мере одно устройство для генерации сценического дыма, по меньшей мере один парогенератор, по меньшей мере один красный и один синий стробоскоп, по меньшей мере один экран индикации данных и систему видеонаблюдения и видеотрансляции.

В одном из возможных вариантов реализации система видеонаблюдения и видеотрансляции содержит по меньшей мере одну камеру на каждое помещение тренажера, по меньшей мере один компьютер и по меньшей мере один экран.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена схема примерной планировки тренажерного комплекса на базе учебного класса образовательного учреждения в виде однокомнатной квартиры.

На фиг.2 - схема системы управления, системы имитации и визуализации, и системы видеонаблюдения и видеотрансляции тренажерного комплекса.

Тренажерный комплекс 1 размещается в одном из учебных классов в образовательном учреждении переустроенный и переоборудованный под квартиру (фиг. 1) и состоит, как минимум, из:

• учебно-тренировочного места 2 - прихожей, оборудованной и оснащенной как минимум: тумбой для оборудования; электрощитом (для имитации пожара), который оборудован генератором сценического дыма (для имитации пожара (задымления)) и двумя красными стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации пожара), извещателями пожарными дымовыми для передачи сигнала о возникновении пожара и автоматического запуска системы оповещения; телефоном с 2-мя трубками (для имитации вызова дежурных служб); оборудованием по управлению комплексом и приборы пожарной сигнализации, первичными средствами пожаротушения (огнетушителями) типа ОП- 5, ОУ-3 либо их макетами, и может быть дополнительно оборудована шкафом пожарным ШПК, который комплектуется пожарным рукавом и стволом; как минимум одной камерой видеонаблюдения, подключенной к видеорегистратору.

• учебно-тренировочного места 3 - кухни, оборудованной и оснащенной как минимум: столом; 4 стульями; кухонным гарнитуром с мойкой с разводкой труб без подключения к сетям водоснабжения, который оборудован двумя синими стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации протечки воды); холодильником, который оборудован генератором сценического дыма (для имитации пожара - задымления), двумя красными стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации пожара), извещателями пожарными дымовыми для передачи сигнала о возникновении пожара и автоматического запуска системы оповещения; печью СВЧ и электрочайником, которые могут быть установлены на холодильник, для того чтобы не устанавливать дополнительный генератор сценического дыма, которые оборудованы красными стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации пожара) (по 1 шт); плитой газовой, которая оборудована двумя синими стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации утечки газа), а также расширенном варианте оборудована генератором сценического дыма с ароматизирующей добавкой, приближенной к запаху газа; как минимум одной камерой видеонаблюдения, подключенной к видеорегистратору.

• учебно-тренировочного места 4 - санузла, оборудованного и оснащенного как минимум: ванна с разводкой труб без подключения к сетям водоснабжения, которая оборудована двумя синими стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации протечки воды); умывальник с разводкой труб без подключения к сетям водоснабжения, который оборудован двумя синими стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации протечки воды); унитаз, который оборудован двумя синими стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации протечки воды); как минимум одной камерой видеонаблюдения, подключенной к видеорегистратору.

• учебно-тренировочного места 5 - одной жилой комнаты, оборудованной и оснащенной как минимум: диван, который оборудован генератором сценического дыма (для имитации пожара (задымления), двумя красными стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации пожара), извещателями пожарными дымовыми для передачи сигнала о возникновении пожара и автоматического запуска системы оповещения; стойка (стенка, тумба) для размещения телевизора, которые оборудованы генератором сценического дыма (для имитации (задымления), двумя красными стробоскопами и жидкокристаллическими экранами со встроенными динамиками (для имитации и визуализации пожара), извещателями пожарными дымовыми для передачи сигнала о возникновении пожара и автоматического запуска системы оповещения; телевизионное устройство (ЖК светодиодный видеоэкран) и интерактивная доска / экран (в расширенной комплектации тренажерного комплекса) для вывода на экран учебных материалов и видеороликов, которые подключены в школьную информационную сеть; устройство управления на базе персонального компьютера или ноутбука, подключенное в школьную информационную сеть; как минимум одной камерой видеонаблюдения, подключенной к видеорегистратору; предметы интерьера (торшер, кресло, картины, вазы и т. д.), которые создают элементы привычных бытовых условий.

В расширенной комплектации тренажерный комплекс дополнительно оснащен: звуковыми динамиками для имитации звуков (капающая вода, искрение проводки / бытовой техники, шипение воздуха и прочее); имитаторами электрических удлинителей и розеток с блоками имитации соответствующих элементов ЧС и их индикации; интерактивной доской / экраном; тренажером по оказанию первой медицинской помощи; и другими тренажерами в области безопасности жизнедеятельности в быту.

Тренажерный комплекс оснащен следующими системами (фиг. 2):

- Система управления построена на базе управляющих и управляемых устройств с применением программных средств и специального программного приложения. Система управления включает блок управления 6, устройство управления на базе планшета 7, ноутбука 8, принимающих и адресных устройств 9, объединенных в единую локальную сеть, которая в свою очередь имеет возможность подключения к школьной сети, а также к внешней информационной сети с использованием технологий Wi-Fi, WiMAX, GPRS, 3G или через спутниковое подключение,.

Блок управления - устройство, подающее команды на выполнение заданного цикла испытаний, осуществляющее контроль за синхронизацией и передачей команд

Устройство управления - планшет - предназначено для управления работой системы через блок управления и соединенный с ним ноутбук через скоростной цифровой канал.

Ноутбук позволяет проводить предварительную подготовку сценариев имитации ЧС, информационных роликов, текстовой и другой информации, поступающей от периферийных источников и непосредственно с рабочего места оператора комплекса.

Адресные устройства - устройства пожарной сигнализации (адресные извещатели, оповещатели, релейные блоки, расширители ШС и др.), включаемые в адресный шлейф обладающие индивидуальным адресом (номером), обеспечивающие передачу извещений на ППК - прибор приемно-контрольный пожарный (обмен информацией с ППК) с помощью цифрового (аналогового) обмена данными между ППК и адресными устройствами.

- Система имитации и визуализации представляет собой объединенные в единую сеть технические устройства 10, такие как парогенераторы, генераторы сценического дыма, стробоскопы и жидкокристаллические экраны на базе планшетного компьютера и пр., при помощи которых создаются звуковые эффекты и визуальные образы, которые эквивалентны реальным, возникающим при чрезвычайных ситуациях в квартире. Управление системой имитации и визуализации осуществляется через блок управления по специальному алгоритму, который позволяет задействовать то или иное техническое устройство системы в зависимости от задействованного сценария.

Достоинством применения представленных в тренажерном комплексе технических средств имитации и визуализации является достаточно яркий и четкий масштаб проекций изображений, визуальных эффектов и звуковых сопровождений при имитации ЧС, не вызывают утомляемости глаз и слуха, способствуют качественному приему передаваемой информации, дают возможность интерактивного взаимодействия обучающихся и применим для всех возрастных категорий населения.

- Система видеонаблюдения и видеотрансляции предназначена для видеофиксации действий руководителя занятий и обучающихся при отработке практических действий (тренировках) во время имитации возникновения чрезвычайной ситуации в квартире, и дальнейшего воспроизведения, анализа и оценке действий обучающихся.

Видеозапись производится при помощи стационарных видеокамер 11 на видеорегистратор 12. Демонстрация учебных материалов и видеозаписи осуществляется на жидкокристаллический светодиодный (LED-Light Emission Diode (англ.) экран 13. Используемый для демонстрации записей и обучающих материалов экран позволяет выводить телевизионное изображение, компьютерную графику, анимацию, фотографии и др. При этом источником видеосигнала может служить практически любое видеоустройство.

Помимо ЖК светодиодного экрана в расширенной комплектации тренажерного комплекса входит интерактивная доска / экран 14 - панель с сенсорным дисплеем, которую подключают к персональному компьютеру 15 - рабочее место оператора комплекса. Изображение на экран передаётся через проектор и позволяет управлять процессом видеотрансляции, презентации и прочей информации, вносить правки и коррективы, делать цветом пометки и оставлять комментарии, сохранять материалы для дальнейшего использования и редактирования.

Данные устройства представления визуальной и звуковой информации не вызывают утомляемости глаз и слуха, способствует качественному приему передаваемой информации, дают возможность интерактивного взаимодействия обучающихся и применим для всех возрастных категорий населения.

Управление системой видеонаблюдения и видеотрансляции осуществляется через видеорегистратор, соединенный с персональным компьютером через блок управления по скоростному цифровому каналу. Персональный компьютер также предназначен непосредственно для управления экранами и задания режимов их работы. Устройства, объединенные в общую сеть, имеют возможность подключения к внешней информационной сети с использованием технологий Wi-Fi, WiMAX, GPRS, 3G или через спутниковое подключение.

Достоинством тренажерного комплекса является то, что отсутствуют потребности в развертывании и подготовке дополнительных устройств в ввиду стационарного размещения и интегрирования всех технических средств и устройств в тренажерном комплексе, которые подключены к единому блоку управления тренажерным комплексом.

Стационарная система - имитационно-тренажерный комплекс обучения населения действиям в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций в быту работает следующим образом.

В качестве представления информации используется широкоформатный ЖК светодиодный экран снабженный устройством защиты. Передача информации через экран и встроенные динамики осуществляется во время проведения урока, а также тренировок для демонстрации учебного материала. При наличии дополнительной опции в виде интерактивной доски / экрана, расширяются возможности тренажерного комплекса по интерактивному обучению населения.

Передача информации на видеоэкран (управление видеоэкраном) и интерактивную доску осуществляется через устройство управления - планшет руководителем занятий, которым в частности может быть как учитель ОБЖ, так и представители МЧС, газораспределительных, энергетических и прочих служб и организаций, отвечающих за пропаганду безопасности в своей сфере (противопожарной, использования газа в быту, электробезопасности и прочее).

В зависимости от темы обучения (урока), руководителем занятий на устройстве управления - планшете выбирается и запускается сценарий тренировки, при этом с устройства управления на компьютер посылается управляющий сигнал, который задействует выбранный сценарий имитации чрезвычайной ситуации.

При запуске сценария с компьютера управления подается сигнал на принимающие устройства, который включает соответствующее сценарию устройство системы имитации и визуализации: синие либо красные стробоскопы, имитирующие либо протечку воды, либо возгорание, либо замыкание, либо утечку газа; генераторы сценического дыма, которые имитируют задымление; жидкокристаллические экраны со встроенными динамиками, на экране которых воспроизводится анимационное изображение - либо пламя, либо искры, либо льющаяся вода и пр., и транслирующие имитацию звуков чрезвычайной ситуации; и прочие имитирующие устройства. После начала имитации, с компьютера подается сигнал на адресные устройства пожарной сигнализации и оповещения, в результате чего происходит их срабатывание с соответствующей индикацией и звуковым сопровождением.

При срабатывании адресных устройств пожарной сигнализации, руководитель занятий наглядно объясняет обучающимся, что происходит и что означает каждая световая индикация, видео- и звуковое сопровождение устройств системы имитации и визуализации, и наглядно с комментариями для обучающихся производит необходимые действия по реагированию и противодействию чрезвычайной ситуации, в соответствующем порядке, определяемом нормативными документами и рекомендациями в области безопасности жизнедеятельности в быту. В процессе выполнения действий по реагированию и противодействию чрезвычайной ситуации производится видеосъемка при помощи системы видеонаблюдения

По завершении сценария, руководитель занятий выводит запись своих действий на ЖК светодиодный экран и в процессе демонстрации видеозаписи обсуждает с обучающимися результаты своих действий. По окончании обсуждения руководитель занятий для закрепления материала запускает повторно тот же сценарий, при этом выполнение действий производит уже выбранный обучающийся либо группа обучающихся. В процессе выполнения обучающимися действий по запущенному сценарию имитации ЧС, при помощи камер видеонаблюдения также производится видеосъемка действий обучающихся. По завершении сценария, руководитель занятий по видеозаписи с камер видеонаблюдения обсуждает с обучающимися результаты их действий и выявленных ошибок. По окончании разбора действий руководитель занятий может для закрепления пройденного материала повторить либо данный сценарий, либо аналогичный по составу чрезвычайных ситуаций, но в другой последовательности возникновения ЧС в квартире.

В дальнейшем в тренажерном комплексе проводятся периодические тренировки обучающихся путем повторения сценариев, что позволяет обучаемым отработать и систематизировать порядок действий в той или иной экстремальной ситуации и закрепить обучающимися на практике полученные навыки. Периодические тренировки, особенно детей, позволяют значительно улучшить их психологическую подготовку и психологическую устойчивость в экстремальных и необычных для детей ситуациях и закрепить необходимые навыки.

В настоящее время изготовлен опытный экземпляр комплекса, на котором подтверждены все заявленные характеристики.

С учетом изложенного, можно сделать вывод о том, что существенные признаки заявленного изобретения не известны из уровня техники и обеспечивают полное соответствие заявленного изобретения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Предложенный тренажерный комплекс может использоваться как круглогодичная учебно-материальная база единой системы обучения детей и населения основам безопасности жизнедеятельности, а также позволяет проводить занятия по некоторым темам в области гражданской обороны, защиты от чрезвычайных ситуаций, начальной военной подготовки.

Таким образом, заявленное изобретение удовлетворяет условию патентоспособности «промышленная применимость».

Отсюда следует, что, по мнению заявителя, заявленное изобретение полностью соответствует условиям патентоспособности согласно ст. 1350 ГК РФ.

Изобретение относится к области моделирования действующих факторов чрезвычайных ситуаций в быту и к средствам обучения и информирования населения. Имитационно-тренажерный комплекс обучения населения действиям в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций в быту содержит учебный класс, систему управления, включающую в себя компьютер, подключенный к информационной сети, систему имитации и визуализации чрезвычайной ситуации в квартире, систему принудительной вентиляции и систему пожарной сигнализации. Учебный класс воспроизводит жилое помещение, содержащее кухню, санузел, жилую комнату, оснащенное набором мебели, техническим и сантехническим оборудованием, бытовой техникой. Систему управления включает в себя компьютер, подключенный к информационной сети. Система пожарной сигнализации содержит устройство пожарной сигнализации и извещатель пожарный, содержащий первичные средства пожаротушения. Повышается уровень подготовки учащихся при использовании. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Имитационно-тренажерный комплекс обучения населения действиям в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций в быту, содержащий учебный класс, воспроизводящий жилое помещение, содержащее кухню, санузел, как минимум одну жилую комнату, оснащенное набором мебели, техническим и сантехническим оборудованием, бытовой техникой, содержащий систему управления, включающую в себя компьютер, подключенный к информационной сети, систему имитации и визуализации чрезвычайной ситуации в квартире, систему принудительной вентиляции и систему пожарной сигнализации; при этом система пожарной сигнализации содержит по меньшей мере одно устройство пожарной сигнализации и по меньшей мере один извещатель пожарный, который содержит первичные средства пожаротушения.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что первичные средства пожаротушения включают в себя по меньшей мере один огнетушитель или макет огнетушителя.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что система имитации и визуализации чрезвычайной ситуации в квартире, содержит по меньшей мере одно устройство для генерации сценического дыма, по меньшей мере один парогенератор, по меньшей мере один красный и один синий стробоскоп, по меньшей мере один экран индикации данных и систему видеонаблюдения и видеотрансляции.

4. Комплекс по п. 3, отличающийся тем, что система видеонаблюдения и видеотрансляции содержит по меньшей мере одну камеру на каждое помещение тренажера, по меньшей мере один компьютер и по меньшей мере один экран.