Устройство для определения класса пожарной опасности в лесу Советский патент 1992 года по МПК A62C3/02 

Изобретение относится к охране окружающей среды: охране лесов от пожаров и можно использовать в авиационной охране лесов для оперативной оценки текущей пожарной опасности на больших территориях.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения пожарной опасности в лесу, реализующее предложенный в способ, основанный на анализе характеристик радиотеплового излучения участка леса. Это устройство содержит последовательно соединенные антенну, радиометр, вычислитель радиояркостной температуры, вычислитель нормированных значений радиояркостной температуры, выход которого последоваг тельно соединен ко входу вычислителя среднего нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры и

к первому входу вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры, первый и второй входы вычислителя класса пожарной опасности соединены соответственно с выходом вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры и вторым выходом вычислителя среднего нормированного значения радиояркостной температуры, причем первый выход последовательно соединен со вторым входом вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры.

Недостатком устройства является необходимость введения дополнительной информации об относительной площади проективного покрытия напочвенного покрова пологом древостоя. В связи с тем. что оценка этого параметра с достаточной точ(Л

С

vj ho

О |СЛ

|ю

ностью представляет значительные трудности, погрешность определения класса пожарной опасности может достигать двух классов. Столь высокая погрешность делает нецелесообразным использование такого устройства.

Целью изобретения является повышение точности определения класса пожарной опасности путем исключения помехи от полога леса.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения класса пожарной опасности в лесу содержит последовательно соединенные антенну, радиометр, вычислитель радиояркостной температуры, а также вычислитель нормированных значений радиояркостной температуры, выходом соединенный со входом вычислителя среднего нормированного значения радиояркостной температуры и вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры, первый и второй входы вычислителя класса пожарной опасности соединены соответственно с выходами вычислителя нормиро- ванного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры и вычислителя среднего нормированного значения радиояркостной температуры, причем второй выход последнего соединен со вторым вхо- дом вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры отличающейся тем, что,с целью повышения точности определения класса пожарной опасности путем исключе- ния помехи от полога леса дополнительно введены последовательно соединенные вычислитель радиояркостной температуры полога леса и блок вычитания, причем выход вычислителя радиояркостной температуры соединен со входом вычислителя радиояркостной температуры полога леса и вторым входом блока вычитания, первый вход вычислителя нормированных значений радиояркостной температуры соединен с выходом блока вычислителя, а второй с выходом вычислителя радиояркостной температуры полога леса.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные антенну 1, радиометр 2, вычислитель значений радиояркостной температуры 3, к выходу которого подсоединены вход вычислителя значений радиояркост- ной температуры, соответствующих пологу древостоя 4, и первый вход вычитающего устройства 5, ко второму входу которого подсоединен первый выход вычислителя 4, второй выход вычислителя 4 и выход вычитающего устройства 6 подсоединены соответственно к первому и второму входам вычислителя нормированных значений радиояркостной температуры, соответствующих непочвенному покрову 6, выход которого подсоединен ко входу вычислителя среднего значения нормированных величин Тик первому входу вычислителя среднеквадратичного отклонения 8, ко второму входу которого подключен первый выход вычислителя среднего значения нормированных величин 7, второй выход которого подсоединен ко второму входу вычислителя класса пожарной опасности 9, первый вход которого подсоединен к выходу вычислителя среднеквадратичного отклонения 8, а выход вычислителя класса пожарной опасности 9 подсоединяется к индикатору 10, в качестве которого могут выступать цифровые табло, экран дисплея и другие.

Устройство работает следующим образом.

Радиотепловое излучение исследуемого участка леса принимается антенной 1, радиометр 2 формирует на выходе сигнал, уровень которого пропорционален интенсивности применяемого радйотеплового излучения.. Вычислитель радиояркостных температур 3 преобразует выходной сигнал радиометра 2 в абсолютные значения радиояркостных температур с помощью стандартной процедуры калибровки. Найденные значения радиояркостных температур передаются в вычислитель значений радиояркостной температуры, соответствующих пологу древостоя 4. Алгоритм работы последнего основан на том, что распределение радиояркостных температур полога древостоя хорошо описывается нормальным законом:

(- х

Тя-Тя 20

) (D

где Тя - среднее значение радиояркостной температуры полога древостоя;

а-дисперсия.

В реальном режиме работа вычислите- ля соотношение (1) берется с весовым коэффициентом, пропорциональным числу выборочных значений в соответствующем интервале Тя. Обозначим функцию выборочных значений радиояркостных температур Ta.j на выходе вычислителя 4 через П(Тя.О.

Вычитающее устройство 5 формирует выборочное распределение радиояркостных температур Г(Тя.|), для чего его первый вход соединен с выходом вычислителя 3.

Алгоритм работы вычитающего устройства следующий:

T(T.j) - П (T,.j)

Найденная таким образом разность передается на второй вход вычислителя нормированных значений радиояркостной температуры соответствующих напочвенному покрову 6, а на его первый вход подается значение Тя со второго входа вычислителя радиояркостных температур полога древостоя 4.

Нормированные значения вычисляются следующим образом:

(Тя.)

Тя.

1.

С выхода вычислителя нормированных величин б найденные значения лг(Тя.|) поступают на вход вычислителя среднего значения нормированных величин 7 и на первый вход вычислителя 8 среднеквадратичного отклонения о, на второй вход которого по- ступает среднее значение нормированных радиояркостных температур /с с выхода вычислителя 7. Алгоритмы работы вычислителей 7 и 8 следующие:

S

K(T«.j)

N

2 ((ТМ)- 02}2(5)

Со второго выхода вычислителя среднего значения 7 сигнал поступает на второй вход вычислителя класса пожарной опасности 9, на первый вход которого подается среднеквадратичное отклонение ос выхода вычислителя 8. В вычислителе 9 класс пожарной опасности Кп вычисляется по фор- муле:

+ ZLnpM.5;5

О

при 5,5

где квадратные скобы означают округление до ближайшего целого числа.gg

Найденные значения класса пожарной опасности передаются на индикатор 10, в

качестве которого могут выступать цифровые табло, экран дисплея и другие.

Соотношения (3) и (6) справедливы для хвойных лесов и смешанных, содержащих 5 хвойные породы не менее 35-40% от проективной площади.

Таким образом, использование устрой- ства позволяет значительно повысить точность, надежность, оперативность оценки 10 класса пожарной опасности хвойных и смешанных лесов.

Точность определения параметра К составила 4% для хвойных и не более 13% для смешанных лесов, в которых хвойные поро- 15 ды составляют не менее 35-40% проективного покрытия.

20 25 30

35

4045

50

gg

Формула изобретения

Устройство для определения класса пожарной опасности в лесу, содержащее последовательно соединенные антенну, радиометр и вычислитель радиояркостной температуры, а также вычислитель нормированных значений радиояркостной температуры, выходом соединенный с входами вычислителя среднего нормированного значения радиояркостной температуры и вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры, первый и второй входы вычислителя класса пожарной опасности соединены соответственно с выходами вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры и вычислителя среднего нормированного значения радиояркостной температуры, причем второй выход последнего соединен с вторым входом вычислителя нормированного среднеквадратичного отклонения радиояркостной температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения класса пожарной опасности путем исключения помехи от полога леса, дополнительно введены последовательно соединенные вычислитель радиояркостной температуры полога леса и блок вычитания, причем выход вычислителя радиояркостной температуры соединен с входом вычислителя радиояркостной температуры полога леса и вторым входом блока вычитания, первый вход вычислителя нормированных значений радиояркостной температуры соединен с выходом блока вычитания, а второй - с выходом вычислителя радиояркостной темпе ратуры полога леса.

И

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к охране лесов от пожара, и может использоваться в авиационной охране лесов для оперативной оценки текущей пожарной опасности в лесах на больших лесных территориях. Целью изобретения является повышение точности определения класса пожарной опасности путем исключения помехи от полога леса. Для этого устройство снабжено вычислителем радиояркостной температуры полога леса и блоком вычитания.1 ил.