СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВОЗГОРАНИЙ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОМЕЩЕНИИ Российский патент 2024 года по МПК G08B17/00 G06T7/20 

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для раннего обнаружения возгораний в помещении.

Известен способ автоматического координатного обнаружения очагов возгораний [RU 2768570 C1, МПК A62C 3/00 (2006.01), G01V 8/00 (2006.01), опубл. 24.03.2022], в котором по цифровому интерфейсу считывают информацию с каждого извещателя на автоматизированное рабочее место оператора и посредством программного обеспечения компьютера рассчитывают двухмерные координаты положения очагов пожара. С использованием программного обеспечения компьютера на автоматизированном рабочем месте оператора выполняют расчет границ зоны положения очага возгорания и координаты геометрического центра данной зоны (координаты положения очага пожара), осуществляют графическое отображение вероятной зоны очага возгорания и рассчитанных числовых значений двухмерных координат геометрического центра данной зоны в режиме реального времени.

Однако способ предполагает обнаружение очага пожара с использованием пожарного извещателя пламени, срабатывающего при наличии открытого пламени, то есть на стадии распространения горения в помещении. Кроме этого, способ не позволяет определить тип вовлеченного в процесс горения материала.

Известен способ обнаружения пожара и устройство для его осуществления [RU 2595987 C1, МПК G08B 17/107 (2006.01), опубл. 27.08.2016], в котором на световод датчика воздействуют опасным фактором пожара. При возникновении пожара происходит повышение температуры вокруг датчика, в результате чего материал датчика начинает плавиться и стекать с сердцевины, обнажая ее на некотором участке, что приводит к рассеянию идущего по световоду потока излучения. Уменьшение потока фиксируется фотоприемником и отражается на выходе аналого-цифрового преобразователя.

Однако способ не позволяет определить возгорание на начальной стадии, так как повышение температуры в области датчика происходит при уже активном распространении горения.

Известен способ автоматического обнаружения, изоляции и устранения пожара и задымления [RU 2576491 C2, МПК G08B 17/00 (2006.01), опубл. 10.03.2016], в котором принимают данные от множества датчиков, связанных с воздушным судном, определяют, превышают ли данные датчиков предварительно установленные пороговые значения, указывающие на наличие пожара внутри воздушного судна, в случае превышения данными датчиков предварительно установленных пороговых значений, указывающих на наличие пожара, определяют, с использованием алгоритма определения местоположения, место пожара внутри воздушного судна на основании данных датчиков от указанного множества датчиков, обесточивают компоненты воздушного судна, связанные с пожаром, и запускают механизм пожаротушения внутри воздушного судна, направленный в указанное место пожара.

Однако способ обнаружения пожара основан на срабатывании пожарных датчиков при превышении установленных пороговых значений. Это приводит к большому количеству ложных срабатываний. Кроме этого, способ предназначен для обнаружения и устранения пожара на воздушном судне. Способ не может быть использован в помещениях с высокими потолками в связи с разными скоростями нарастания температур и концентраций продуктов термического разложения в помещениях больших объёмов и отсеках на воздушных суднах.

Известен способ адаптивного тушения пожара в помещении [RU 2785318 С1, МПК A62C 3/00 (2006.01), опубл. 06.12.2022], принятый за прототип, в котором постоянно измеряют концентрации кислорода, диоксида углерода, монооксида углерода в воздухе. Пожарными извещателями тепловыми, размещенными на потолке по углам помещения, измеряют температуру воздуха и скорость ее роста. Пожарными извещателями дымовыми, размещенными на потолке по углам помещения и над потенциально горючими материалами, измеряют концентрацию частиц дыма. Пожарными извещателями пламени, размещенными на потолке помещения над потенциально горючими материалами, определяют электромагнитное излучение пламени. Сравнивают измеренные значения с заданными порогами срабатывания. Камерой видеонаблюдения, размещенной на потолке в противоположном углу помещения, отслеживают изменение во времени интенсивности изображения очага пожара.

Однако, отслеживая изменение во времени нормализованной интенсивности изображения очага пожара и не выделяя при этом интенсивность изображения пламени по отдельным цветовым каналам изображения, нельзя идентифицировать тип вовлеченного в горение материала.

Техническим результатом предложенного нами изобретения является создание способа идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ в помещении.

Способ идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ в помещении, также как в прототипе, включает одновременное измерение концентрации кислорода, диоксида углерода, монооксида углерода в воздухе, температуры воздуха и скорости ее роста извещателями пожарными тепловыми, размещенными на потолке по углам помещения, измерение концентрации частиц дыма извещателями пожарными дымовыми, размещенными на потолке по углам помещения и над потенциально горючими материалами, определение электромагнитного излучения пламени извещателями пожарными пламени, размещенными на потолке помещения над потенциально горючими материалами, контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов с помощью камеры видеонаблюдения.

Согласно изобретению, при срабатывании одного из извещателей пожарных осуществляют его повторный опрос. При повторном срабатывании ранее сработавшего извещателя пожарного или при срабатывании не менее двух извещателей пожарных дымовых, вырабатывают сигнал, свидетельствующий о возникновении возгорания. При этом камерой видеонаблюдения ведут контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов по RGB каналам цветности и определяют частоту пульсаций пламени по формуле:

где t - время, в течение которого регистрируют частоту пульсаций пламени, с;

n - число пульсаций за время t.

Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,8, в зеленом канале цветности составляет 0,65-0,75, в синем канале цветности составляет 0,5-0,6, при этом частота пульсаций пламени равна 0,2, то формируют сигнал о возгорании древесины. Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,9, в зеленом канале цветности составляет 0,65-0,85, в синем канале цветности составляет 0,55-0,75, при этом частота пульсаций пламени равна 0,4, то формируют сигнал о возгорании дизельного топлива. Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,45-0,55, в зеленом канале цветности составляет 0,4-0,5, в синем канал канале цветности составляет 0,35-0,45, при этом частота пульсаций пламени равна 0,36, то формируют сигнал о возгорании спирта. Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности составляет 0,6-0,8, в синем канал канале цветности составляет 0,55-0,75, при этом частота пульсаций пламени равна 0,34, то формируют сигнал о возгорании трансформаторного масла. Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности составляет 0,6-0,8, в синем канал канале цветности составляет 0,5-0,7, при этом частота пульсаций пламени равна 0,26, то формируют сигнал о возгорании вакуумного масла.

Таким образом предложенный способ позволяет осуществить раннюю идентификацию типа вовлеченного в горение материала по соотношению интенсивностей изображения пламени по RGB каналам цветности, получаемого камерой видеонаблюдения, а также по частоте пульсаций интенсивности изображения, характеризующей пульсации пламени. Идентификацию материала при возгорании осуществляют на основании того, что при горении разных материалов их пламя имеет разные цвета, и как следствие, разные интенсивности в RGB каналах цветности.

На фиг. 1 приведена схема системы для реализации способа идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ в помещении.

На фиг. 2 приведены графики изменения во времени интенсивности изображения пламени по RGB каналам цветности для древесины.

На фиг. 3 приведен график изменения во времени интенсивности изображения пламени по RGB каналам цветности для дизельного топлива.

В таблице 1 приведены зарегистрированные значения интенсивностей изображения пламени по RGB каналам цветности и частота пульсаций пламени.

Для реализации способа идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ извещатели пожарные дымовые 1 (ИПД 1) и 2 (ИПД 2) расположены на потолке по углам помещения и непосредственно над потенциально горючими материалами. Извещатели пожарные тепловые 3 (ИПТ 1) и 4 (ИПТ 2) размещены на потолке по углам помещения. Извещатель пожарный пламени 5 (ИПП) и извещатели пожарные газовые 6 (ИПГ 1), 7 (ИПГ 2) и 8 (ИПГ 3) размещены на потолке помещения непосредственно над потенциально горючими материалами. Извещатели пожарные через шлейф пожарной сигнализации подключены к прибору приемно-контрольному охранно-пожарному 9 (ППКОП), который через модуль аналогового и дискретного ввода 10 (МАДВ) и далее через преобразователь интерфейсов 11 (ПИ) подключен к персональному компьютеру 12 (ПК). К персональному компьютеру 12 (ПК) подключена камера видеонаблюдения 13 (К), которая расположена на потолке в углу помещения.

В качестве извещателей пожарных дымовых 1 (ИПД 1) и 2 (ИПД 2) могут быть использованы извещатели пожарные дымовые автономные ИП 212-63А. В качестве извещателей пожарных тепловых 3 (ИПТ 1) и 4 (ИПТ 2) могут быть использованы извещатели пожарные тепловые ИП 101-1А-А1. Извещатель пожарный пламени 5 (ИПП) - извещатель пожарный пламени «Пульсар 1-01С». Извещатели пожарные газовые 6 (ИПГ 1), 7 (ИПГ 2) и 8 (ИПГ 3) - газоанализатор Сенсон-СВ-5023 с электрохимическим типом сенсора для измерения концентрации кислорода в диапазоне 0,1-30%; газоанализатор Сенсон-СВ-5023 с электрохимическим типом сенсора для измерения оксида углерода в диапазоне 0,1-300 мг/м³; газоанализатор Сенсон-СВ-5023 с оптическим типом сенсора для измерения диоксида углерода в диапазоне 0,01-5%. Прибор приемно-контрольный охранно-пожарный 9 (ППКОП) - прибор приемно-контрольный охранно-пожарный «Контакт 16GSM». В качестве модуля аналогового и дискретного ввода 10 (МАДВ) может быть использован модуль аналогового и дискретного ввода «ОВЕН МВ110-8А». Преобразователь интерфейсов 11 (ПИ) - преобразователь интерфейсов RS-485 - USB «АС4». В качестве персонального компьютера 12 (ПК) может быть использован персональный компьютер с MS Windows 10. Камера видеонаблюдения 13 (К) - антивандальная купольная камера видеонаблюдения ESVI IPC-DN2.1, 2.0Мп, 3.6.

В режиме реального времени данные от извещателей пожарных передают на входы прибора приемно-контрольного охранно-пожарного 9 (ППКОП) и далее в модуль аналогового и дискретного ввода 10 (МАДВ). После этого через преобразователь интерфейсов 11 (ПИ) данные передают в персональный компьютер 12 (ПК), где с использованием программного обеспечения Owen Process Manager записывают показания со всех извещателей пожарных. Задают срабатывание пожарных извещателей по порогам срабатывания. Пороги срабатывания извещателей пожарных дымовых 1 (ИПД 1), 2 (ИПД 2), тепловых 3 (ИПТ 1), 4 (ИПТ 2) и пламени 5 (ИПП) задают в соответствии с их технической документацией. В качестве порогов срабатывания для извещателей пожарных газовых 6 (ИПГ 1), 7 (ИПГ 2) и 8 (ИПГ 3) используют: для оксида углерода - 20 мг/м³; для диоксида углерода - 0,1 %; для кислорода - 20,5 %.

При срабатывании одного из извещателей пожарных осуществляют их повторный опрос. При повторном срабатывании ранее сработавшего извещателя пожарного или при срабатывании не менее двух извещателей пожарных дымовых 1 (ИПД 1) и 2 (ИПД 2), используя прибор приемно-контрольный охранно-пожарный 9 (ППКОП) через модуль аналогового и дискретного ввода 10 (МАДВ) и далее через преобразователь интерфейсов 11 (ПИ) подают сигнал на персональный компьютер 12 (ПК), свидетельствующий о возникновении возгорания.

Одновременно с контролем, осуществляемым извещателями пожарными, с помощью камеры видеонаблюдения 13 (К) ведут контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов по RGB каналам цветности и определяют частоту пульсаций пламени по формуле:

где t -время, в течение которого регистрируют частоту пульсаций пламени, с;

n - число пульсаций за время t.

Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,8, в зеленом канале цветности составляет 0,65-0,75, в синем канале цветности составляет 0,5-0,6, при этом частота пульсаций пламени равна 0,2, то формируют сигнал о возгорании древесины.

Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,9, в зеленом канале цветности составляет 0,65-0,85, в синем канале цветности составляет 0,55-0,75, при этом частота пульсаций пламени равна 0,4, то формируют сигнал о возгорании дизельного топлива.

Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,45-0,55, в зеленом канале цветности составляет 0,4-0,5, в синем канал канале цветности составляет 0,35-0,45, при этом частота пульсаций пламени равна 0,36, то формируют сигнал о возгорании спирта.

Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности составляет 0,6-0,8, в синем канал канале цветности составляет 0,55-0,75, при этом частота пульсаций пламени равна 0,34, то формируют сигнал о возгорании трансформаторного масла.

Если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности составляет 0,6-0,8, в синем канал канале цветности составляет 0,5-0,7, при этом частота пульсаций пламени равна 0,26, то формируют сигнал о возгорании вакуумного масла.

Осуществление способа было проверено на модельных очагах пожара с использованием тестового огнеупорного экспериментального стенда, размерами 1×1,25×1,5 м (фиг. 1). Модельные очаги изготавливали из древесины, дизельного топлива, спирта, трансформаторного масла и вакуумного масла. Внутри тестового экспериментального стенда в соответствии с фиг. 1 размещали извещатели пожарные дымовые 1 (ИПД 1) и 2 (ИПД 2), извещатели пожарные тепловые 3 (ИПТ 1) и 4 (ИПТ 2), извещатель пожарный пламени 5 (ИПП), извещатели пожарные газовые 6 (ИПГ 1), 7 (ИПГ 2) и 8 (ИПГ 3) и камеру видеонаблюдения 13 (К).

В процессе горения модельных очагов с использованием извещателей пожарных определяли температуру воздуха в тестовом экспериментальном стенде, время срабатывания пожарных извещателей; концентрации CO, CO₂, O₂; средние интенсивности изображения очага пожара. При срабатывании одного из извещателей пожарных осуществляли их повторный опрос. При повторном срабатывании ранее сработавшего извещателя пожарного или при срабатывании не менее двух извещателей пожарных дымовых 1 (ИПД 1) и 2 (ИПД 2), вырабатывали сигнал, свидетельствующий о возникновении возгорания. Для просмотра и последующего сохранения данных с камеры видеонаблюдения 13 (К) использовали установленное на персональном компьютере 12 (ПК) программное обеспечение «Xeoma», а также программное обеспечение «Mathematica», с помощью которого в режиме реального времени с заданным интервалом опроса определяли интенсивности изображения потенциально горючих материалов по RGB каналам цветности, как интенсивности пикселей, содержащихся в выделенной области.

Частоту пульсаций пламени определяли по формуле (1).

По результатам выполнения алгоритма обработки данных, получаемых от камеры видеонаблюдения 13 (К), строили графики изменения во времени интенсивности изображения пламени по RGB каналам цветности. Для примера приведены графики изменения во времени интенсивности изображения пламени по RGB каналам цветности для древесины (фиг. 2) и дизельного топлива (фиг. 3). Для всех материалов формировали таблицу с зарегистрированными значениями интенсивностей изображения пламени по RGB каналам цветности и частотой пульсаций пламени (таблица 1).

По соотношению интенсивностей изображения пламени по RGB каналам цветности, а также по значениям частоты пульсаций пламени идентифицировали твердый материал или жидкое вещество.

В частности, с использованием таблицы 1 определили, что горение древесины сопровождается следующими характеристиками RGB каналов цветности: интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,8, в зеленом канале цветности - 0,65-0,75, в синем канале цветности - 0,5-0,6, частота пульсаций пламени равна 0,2. Горение дизельного топлива сопровождается следующими характеристиками RGB каналов цветности: интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,9, в зеленом канале цветности - 0,65-0,85, в синем канале цветности - 0,55-0,75, частота пульсаций пламени равна 0,4. Горение спирта сопровождается следующими характеристиками RGB каналов цветности: интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,45-0,55, в зеленом канале цветности - 0,4-0,5, в синем канале цветности - 0,35-0,45, частота пульсаций пламени равна 0,36. Горение трансформаторного масла сопровождается следующими характеристиками RGB каналов цветности: интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности - 0,6-0,8, в синем канале цветности - 0,55-0,75, частота пульсаций пламени равна 0,34. Горение вакуумного масла сопровождается следующими характеристиками RGB каналов цветности: интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности - 0,6-0,8, в синем канале цветности - 0,5-0,7, частота пульсаций пламени равна 0,26.

Таблица 1

Наименование Интенсивность изображения пламени в красном канале цветности Интенсивность изображения пламени в зеленом канале цветности Интенсивность изображения пламени в синем канале цветности Частота пульсаций пламени, Гц Древесина 0,65-0,8 0,65-0,75 0,5-0,6 0,2 Дизельное топливо 0,65-0,9 0,65-0,85 0,55-0,75 0,4 Спирт 0,45-0,55 0,4-0,5 0,35-0,45 0,36 Трансформаторное масло 0,65-0,85 0,6-0,8 0,55-0,75 0,34 Вакуумное масло 0,65-0,85 0,6-0,8 0,5-0,7 0,26

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для раннего обнаружения возгораний в помещении. Технический результат заключается в обеспечении ранней идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ по соотношению интенсивностей изображения пламени по RGB каналам цветности, получаемого камерой видеонаблюдения, а также по частоте пульсаций интенсивности изображения, характеризующей пульсации пламени. Способ ранней идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ в помещении включает одновременное измерение концентрации кислорода, диоксида углерода, монооксида углерода в воздухе, измерение температуры воздуха и скорости ее роста извещателями пожарными тепловыми, размещенными на потолке по углам помещения, измерение концентрации частиц дыма извещателями пожарными дымовыми, размещенными на потолке по углам помещения и над потенциально горючими материалами, определение электромагнитного излучения пламени извещателями пожарными пламени, размещенными на потолке помещения над потенциально горючими материалами, контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов с помощью камеры видеонаблюдения. При срабатывании одного из извещателей пожарных осуществляют его повторный опрос. При повторном срабатывании ранее сработавшего извещателя пожарного или при срабатывании не менее двух извещателей пожарных дымовых вырабатывают сигнал, свидетельствующий о возникновении возгорания. При этом камерой видеонаблюдения ведут контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов по RGB каналам цветности и определяют частоту пульсаций пламени по формуле: где t - промежуток времени, в котором регистрируют частоту пульсаций пламени, с; n - число пульсаций за время t. На основании совместной оценки интенсивностей изображения в каналах цветности и частоты пульсаций пламени формируют сигнал о возгорании или древесины, или дизельного топлива, или спирта, или трансформаторного масла, или вакуумного масла. 3 ил., 1 табл.

Способ идентификации возгораний твердых материалов и жидких веществ в помещении, включающий одновременное измерение концентрации кислорода, диоксида углерода, монооксида углерода в воздухе, температуры воздуха и скорости ее роста извещателями пожарными тепловыми, размещенными на потолке по углам помещения, измерение концентрации частиц дыма извещателями пожарными дымовыми, размещенными на потолке по углам помещения и над потенциально горючими материалами, определение электромагнитного излучения пламени извещателями пожарными пламени, размещенными на потолке помещения над потенциально горючими материалами, контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов с помощью камеры видеонаблюдения, отличающийся тем, что при срабатывании одного из извещателей пожарных осуществляют его повторный опрос, при повторном срабатывании ранее сработавшего извещателя пожарного или при срабатывании не менее двух извещателей пожарных дымовых вырабатывают сигнал, свидетельствующий о возникновении возгорания, при этом камерой видеонаблюдения ведут контроль изменения во времени интенсивности изображения потенциально горючих материалов по RGB каналам цветности и определяют частоту пульсаций пламени по формуле:

где t - время, в течение которого регистрируют частоту пульсаций пламени, с;

n - число пульсаций за время t,

если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,8, в зеленом канале цветности составляет 0,65-0,75, в синем канале цветности составляет 0,5-0,6, а частота пульсаций пламени равна 0,2, то формируют сигнал о возгорании древесины; если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,9, в зеленом канале цветности составляет 0,65-0,85, в синем канале цветности составляет 0,55-0,75, а частота пульсаций пламени равна 0,4, то формируют сигнал о возгорании дизельного топлива; если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,45-0,55, в зеленом канале цветности составляет 0,4-0,5, в синем канале цветности составляет 0,35-0,45, а частота пульсаций пламени равна 0,36, то формируют сигнал о возгорании спирта; если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности составляет 0,6-0,8, в синем канале цветности составляет 0,55-0,75, а частота пульсаций пламени равна 0,34, то формируют сигнал о возгорании трансформаторного масла; если интенсивность изображения пламени в красном канале цветности составляет 0,65-0,85, в зеленом канале цветности составляет 0,6-0,8, в синем канале цветности составляет 0,5-0,7, а частота пульсаций пламени равна 0,26, то формируют сигнал о возгорании вакуумного масла.