Способ диагностики лесного пожара Советский патент 1991 года по МПК A62C3/02 

Изобретение 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 радиотеплового излучения ЛП с борта летательного аппарата при последующей обработке изображения пожара.

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 электромаг- нитных волн, поскольку в нем лежит максимум излучения пожара, и/или в СВЧ- области спектра, в полосе частот 10-37 ГГц, поскольку для данного диапазона выполняется условие всепогодности съемки. Указанные области спектра являются окнами прозрачности задымленной атмосферы, при

о ел

00

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

Обработка изображения пожара заключается в измерении периметра кромки по- жара 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 рав- ноудаленных отрезка, Практический интерес представляют тактические части кромки (фронт, фланги, тыл) для определения интенсивности горения и последующей оценки сил и средств, необходимых для тушения. Совокупный анализ всей кромки дает возможность классифицировать пожар в целом и, следовательно, выбрать тактику борьбы. Предлагаемый способ отличается от известных тем, что, не производя контактных из- мерений, проводят двумерную регистрацию инфракрасного и рздиотепло- вого излучения зоны высокотемпературных реакций горения, обмеряют кромку пожара и используют последние в качестве пара- метров для определения вида и энергетических характеристик лесного пожара по формуле

W а(Тр/ЮО)4- В Д1, где W - мощность излучения кромки ЛП;

ст 5,7 Вт/(м2 К) - постоянная Стефа- на-Больцмана;

Тр - средняя радиационная температура на участке К;

В - отрезок, равный ширине кромки фронта пожара;

АI - единичное расстояние между двумя секущими, равноудаленными от нормали к кромке.

При этом съемку проводят в спектральном диапазоне на частоте 10-37 ГГц, Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию Новизна.

Измерение только радиационных пара- метров пожара с помощью средств дистан- ционного зондирования является существенным отличительным признаком.

Интенсивность пожара определяется интенсивностью химических реакций, про- текающих по кромке пожара, зависящих экспоненциально от температуры горения. Последняя может быть вычислена по средней радиационной и/или радиояркостной

0 5 0 5 0

5

0

5

0

5

температуре (Тр) на выбранном участке контура. При этом Тр каждого элементарного участка местности измеряется непосредственно в процессе сканирования с борта ЛА. Поскольку радиация являэтся доминирующим видом теплопередачи в механизме распространения высокоинтенсивных ЛП, то излучение принимается в качестве основного диагностического признака энерге жи Л П. Дополнительными признаками, определяющими интенсивность, служат высота пламени L 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 Д|.

Мощность излучения фронта W определяется по формуле

W q -S,

где q а(Тр/100) - поток энергии, излучаемый участком фронта;

S В -Д - площадь участка Ф;

а 5,7 Вт/(м2о К) - постоянная Стефа- 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 задымления 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 в автоматизированном режиме повышает эффективность распознавания вида пожара и последующего расчета сил и средств для его тушения.

Формула изобретения

1. Способ диагностики лесного пожара, включающий исследование лесных ландшафтов инфракрасным методом и дистанционное зондирование лесных ландшафтов и лесного пожара, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности определения вида и характеристик лесного пожара в условиях полного задымления местности, производят регистрацию радиационного излучения зоны высокотемпературных химических реакций горения в режиме линейного сканирования, измеряют периметр и ширину кромки пожара, а затем определяют вид пожара по формуле

W- ffCTp/100)4BAl,

где W - мощность излучения кромки лесного пожара;

0

5

о - 5,7 Вт/(м К) - постоянная Стефа- на-Больцмана;

Тр, К - средняя радиационная температура на участке, выделенном из фронтальной кромки двумя секущими, равноудаленными от нормали к кромке;

В - отрезок, равный ширине кромки фронта пожара;

Д| 1 м - единичное расстояние между двумя секущими.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что для максимальной полной регистрации излучения кромки пожара, ее производят в спектральном диапазоне 3-5 мкм и в СВЧ-диапазоне на частоте 10-37 ГГц.

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 а- постоянная 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

Примечание. Исходные данные взяты . Јт- коэффициент излучения кромки; длина единичного участка кромки составляет 1 м.