УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

THE DEVICE FOR SCANNING BUILDINGS IN EMERGENCY SITUATIONS

Olesya Tokarevа

student of Trekhgorny Technological Institute, National Research Nuclear University MEPhI Moscow Engineering Physics Institute,

Russia, Trekhgorny

Artem Tokarev

research supervisor, senior lecturer of Mechanical Engineering department in Trekhgorny Technological Institute, National Research Nuclear University MEPhI Moscow Engineering Physics Institute,

Russia, Trekhgorny

АННОТАЦИЯ

Цель исследования заключается в уменьшении количества пострадавших в чрезвычайных ситуациях, а также обеспечение безопасности на предприятиях, связанных с химической, ядерной, военной промышленностью, наблюдение за людьми с ограниченными возможностями и ветеранами Великой Отечественной войны, путем внедрения в дымовой датчик тепловизионной камеры. При исследовании использовались анализируемый, моделируемый, системный и натурный методы. За время работы были проанализированы принципы работы дымового датчика и тепловизора, выявлены аналоги, изучены устройства, выявлены преимущества и недостатки и построена наглядная 3D модель. Изменения в корпусе и конструкции датчика дыма в ходе модернизации незначительны, что дает возможность с минимальными усилиями реализовать данный проект. При усовершенствовании датчика пожарной безопасности появятся возможности: повысить производительность детекторов, сократить время для поиска пострадавших, обеспечить видео наблюдение предприятий и присмотр за людьми с ограниченными возможностями.

ABSTRACT

The purpose of study presented is reduction the number of victims in emergency situations and security in enterprises related to chemical, nuclear, military industries, as well as monitoring patients, disabled persons and veterans of the Great Patriotic War, using thermal imaging camera installed into the smoke detector. Analyzing, modeled, systematic and full-scale methods were used in the study. While considering the principles of operation of the smoke detector and thermal imager, some analogue devices were discovered, some facilities were examined, advantages and disadvantages were determined, and 3D model was made. Changes in frame and design of a smoke detector in the process of modernization are insignificant; this makes it possible to implement this project with minimal effort. Improvements of fire safety sensor will be possible: to increase productivity, reduce time for searching victims, provide shooting at enterprises and supervised by people with disabilities.

Ключевые слова: тепловизор (тепловизионная камера); дымовой датчик; устройство.

Keywords: thermal imager (thermal imaging camera); smoke detector; device.

На основании федеральной целевой программы «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2017 года», зародилась идея – улучшить систему пожарной безопасности, внедрив в нее тепловизор [4]. Инфракрасная камера, сканируя помещение при пожаре, будет подавать данные на главный пульт, тем самым облегчая работу сотрудников пожарной службы при поиске пострадавших, уменьшая их количество, и ускорив время реагирования спасательных служб. Так же встроенная камера сможет обеспечить безопасность на предприятиях, связанных с химической, ядерной, военной промышленностью, наблюдение за людьми с ограниченными возможностями и ветеранами Великой Отечественной войны.

Таким образом, были поставлены следующие задачи:

1. Определить средства защиты от пожара и их аналоги;
2. Определить устройство датчика пожарной безопасности;
3. Определить устройство тепловизора;
4. Модернизация системы пожарной безопасности посредством тепловизора;
5. Определить экономическую целесообразность данного прибора.

У данного устройства существуют аналоги, такие как ISG Infrasys SD-1000. Их недостаток в том, что они не мобильны (необходимо направлять на область задымления) [3].

Дымовые датчики пожарной сигнализации

Дымовые датчики определяют наличие в воздухе дыма. Они получили широкое распространение за счёт быстроты срабатывания системы, малой инерционности, возможности предупреждения на ранних стадиях возгорания и наличия максимального уровня защиты [1].

Один из методов повышения производительности детекторов и уменьшения влияния мнимых явлений возгорания и ложных тревог – это объединение ультрафиолетовых и инфракрасных датчиков в одной системе [4].

Тепловизор.

Тепловизор представляет собой телекамеру, снимающую объекты в инфракрасном спектре волн, позволяющую получить цветную картинку с точностью до 0,1°С. Преимуществом тепловизора является то, что он не зависит от уровня освещенности и полностью безопасен для человека.

Для данной работы был выбран самодельный тепловизор на плате Arduino и дымовой датчик.

Самодельный тепловизор на базе Arduino.

Это разработка двух студентов из Германии – Макса Риттера и Марка Коула. Данное изобретение на базе микроконтроллера Arduino является довольно простым и требует минимальных усилий в изготовлении [2].

Компоненты для создания устройства:

1. Старая веб-камера
2. Микроконтроллер Arduino;
3. Датчик температуры MLX90614-BCI;
4. Два резистора на 4.7 кОм.

Веб-камера.

В дымовом датчике камера является источником исходного изображения, а также своеобразным видоискателем для области сканирования.

В приборе будет установлен датчик температуры MLX90614-BCI, который улавливает разность температур, независимо от расстояния.

Скетч для платы Arduino и программное обеспечение для работы с тепловизором уже разработаны ранее.

Рисунок 1. Корпус до и после модернизации

За время исследования были изучены устройство дымового датчика и тепловизора, построена 3D модель устройства до и после модернизации. Были внесены попытки внедрения веб-камеры.

Самодельный тепловизор будет упрощен тем, что из него будут использованы лишь схема, плата Arduino, камера и датчик для того, чтобы уменьшить размеры данного устройства.

После исследования были выявлены следующие задачи:

1. Модернизация дымового датчика путем объединения с тепловизором в единое устройство;
2. Уменьшение времени сканирования помещения;
3. Увеличение скорости передачи сигнала системы пожарной безопасности на главный пульт;
4. Сборка прототипа данной модели;
5. Проведение испытания его работы.

Но, несмотря, на все трудности, можно сделать вывод, что усовершенствовав датчик пожарной безопасности, появятся возможности:

1. Повысить производительность детекторов пожарной системы безопасности.
2. Сократить время для поиска пострадавших и оказания дальнейшей медицинской помощи.
3. Обеспечения безопасности на предприятиях, связанных с химической, ядерной, военной промышленностью,
4. Наблюдения за людьми с ограниченными возможностями и ветеранами Великой Отечественной войны,
5. С минимальными усилиями реализовать данный проект, так как изменения в корпусе и конструкции датчика дыма в ходе модернизации незначительны.

Данное многофункциональное устройство позволит не только реализовать выше перечисленные возможности, но и увеличить потенциал его работы благодаря дальнейшей модернизации.

Усовершенствованный дымовой датчик по предварительным экономическим расчетам стоит намного дешевле своего аналога ISG Infrasys SD-1000. Основные затраты возникают за счёт приобретения микроконтроллера Arduino и температурного датчика MLX90614-BCI, но стоимость самого устройства будет зависеть от пожеланий потребителя, а именно от того, какой мощности будет установлена камера и до разновидностей пожарного извещателя.

Проанализировав поставленные цели и проделанную работу, можно сделать вывод, что данное устройство будет иметь широкое применение на рынке мирового масштаба.

Список литературы:

1. Автоматические пожарные датчики (извещатели): – [Электронный ресурс] – // интернет магазин «Просто – охрана» / ООО «Квазар-Система» 2008-2016. URL: http://www.prosto-ohrana.ru/index.php?productID=61 (Дата обращения: 21.10.2015).
2. Официальное периодическое издание: журнал для современной женщины – [Электронный ресурс] – / Тепловизор своими руками. Тепловизор из фотоаппарата. Принцип работы тепловизора. URL: http://www.syl.ru/article/179314/new_teplovizor-svoimi-rukami-teplovizor-iz-fotoapparata-printsip-rabotyi-teplovizora (Дата обращения: 16.11.2015).
3. Серия статей «Пожарный тепловизор» – [Электронный ресурс] – // Статья 2: аналитический обзор 06.03.2013 / Компания «Бранд-Мастер». URL: http://www.brmaster.ru/news/?cid=79483b2c&nid=8eae01ea (Дата обращения: 04.11.2015).
4. Федеральная целевая программа – [Электронный ресурс] – // «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2017 года» / утверждена постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2012 г. № 1481: сайт – URL: http://www.mchs.gov.ru/activities/fcp/Pozharnaja_bezopasnost_v_rossijskoj_Fede (Дата обращения: 07.02.2016).