RU2128536C1 - Robotized extinguishing installation - Google Patents

Abstract

FIELD: fire-extinguishing devices. SUBSTANCE: robotized installation includes fire detection device installed on barrel of fire monitor and oriented in direction of supply of fire-extinguishing substance. Fire detection device is made in the form of telecamera with filter with angle of view covering the entire area under protection. Device for control of fire monitor is made on the base of program-controlled computer connected with telecamera through video switch and device for coverage of image for introduction of image signal. Realized in program-controlled computer are algorithms of identification of firing and algorithms of determination of coordinates and area caught with fire with formation of controlled command for fire extinguishing. Presence of TV monitoring and remote control provides for operative participation of a man in process of fire extinguishing directly from a 24-h on-duty point. EFFECT: fast-response device of automatic determination of coordinates of fire occurrence, guiding of jet of fire-extinguishing substance to fire seat and fire-extinguishing over the entire area of fire, higher reliability and automatic and remote monitoring and control. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам пожаротушения, а именно к роботизированным установкам пожаротушения. The invention relates to fire extinguishing devices, namely to robotic fire extinguishing installations.

Известны управляемые пожарные мониторы, например, МК-130/М фирмы "SKUM", Швеция, пожарные мониторы по авт.св. СССР N 1824207, кл. A 62 C 35/00, 1993 и патенту РФ N 2050872, кл. A 62 C 35/00, 1995, роботизированные установки пожаротушения РУП-С20-П1-3, см. каталог - справочник "Современные средства обеспечения пожаровзрывобезопасности и ведения аварийно-спасательных работ", М., 1992. Known controlled fire monitors, for example, MK-130 / M company "SKUM", Sweden, fire monitors for ed. USSR N 1824207, class A 62 C 35/00, 1993 and RF patent N 2050872, class. A 62 C 35/00, 1995, robotic fire extinguishing installations RUP-S20-P1-3, see catalog - reference book "Modern means of ensuring fire and explosion safety and emergency rescue operations", M., 1992.

Недостатком известных устройств является отсутствие в их составе средства для автоматического определения координат загорания и прицельного наведения огнетушащей струи на очаг загорания. A disadvantage of the known devices is the lack in their composition of means for automatically determining the coordinates of tanning and aiming the fire extinguishing jet at the tanning site.

Наиболее близким по технической сути является устройство для наведения огнетушащей струи на очаг пожара по авт.св. СССР N 370950, кл. A 62 C 37/04, 1973, включающего в себя пожарный монитор со стволом, снабженным приводами вертикального и горизонтального наведения, с установленным на стволе узкообразным устройством обнаружения так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, и соединенным с устройством управления приводами вертикального и горизонтального наведения ствола и приводом подачи огнетушащего вещества. The closest in technical essence is a device for pointing a fire extinguishing jet to a fire in accordance with ed. USSR N 370950, class A 62 C 37/04, 1973, which includes a fire monitor with a barrel equipped with vertical and horizontal guidance drives, with a narrow detection device mounted on the barrel so that its optical axis is oriented in the direction of supply of the extinguishing agent, and connected to the drive control device vertical and horizontal guidance of the barrel and the drive supply of the extinguishing agent.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью механического сканирования по защищаемой зоне в режиме поиска очага загорания, что также снижает надежность, и невысокая эффективность вследствие того, что в предложенной системе самонаведения ствол после обнаружения загорания приходит в неподвижное состояние и подача воды осуществляется в одну точку, тогда как площадь горения может быть больше площади орошения. The disadvantage of this device is the low speed due to the need for mechanical scanning of the protected area in the search mode of the sunburn, which also reduces reliability and low efficiency due to the fact that in the proposed homing system, the barrel after the detection of sunburn comes to a stationary state and the water is supplied point, while the combustion area may be larger than the irrigation area.

В основу изобретения поставлена задача создания быстродействующего устройства автоматического определения координат загорания, наведения струи огнетушащего вещества на очаг загорания и пожаротушения по всей площади горения, повышения надежности, а также возможности автоматического и дистанционного контроля и управления. The basis of the invention is the task of creating a high-speed device for automatically determining the coordinates of tanning, directing a jet of fire extinguishing substance to the tanning center and fire extinguishing throughout the combustion area, increasing reliability, as well as the possibility of automatic and remote monitoring and control.

Эта цель достигается тем, что в устройство, включающее в себя пожарный монитор со стволом, снабженным приводами вертикального и горизонтального наведения, с установленными на стволе устройствами обнаружения загорания так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, и соединенным с устройством управления приводами вертикального и горизонтального наведения ствола и приводом подачи огнетушащего вещества, введены устройство обнаружения загорания, выполненное в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади, устройство управления, выполненное на базе ПЭВМ, включающей в себя видеокоммутатор, соединенный на входе с телекамерой и на выходе с устройством захвата изображения, для ввода сигнала изображения, соединенного с процессом, соединенным с портом ПЭВМ, выход которого соединен с приводами вертикального и горизонтального наведения ствола и насадком с приводом подачи огнетушащего вещества. В процессе программно реализуются алгоритмы идентификации загорания, алгоритмы определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры и формируются управляющие команды по пожаротушению. This goal is achieved by the fact that in a device that includes a fire monitor with a barrel equipped with vertical and horizontal guidance drives, with fire detection devices installed on the barrel so that its optical axis is oriented in the direction of supply of the extinguishing agent, and connected to the drive control device vertical and horizontal guidance of the barrel and the drive extinguishing agent, introduced a device for detecting tanning, made in the form of a camera with a filter, with an angle of ora over the entire protected area, a control device made on the basis of a personal computer, including a video switch connected at the input to the television camera and at the output to an image capture device for inputting an image signal connected to a process connected to a personal computer port, the output of which is connected to actuators of vertical and horizontal guidance of the barrel and nozzle with a drive for supplying a fire extinguishing agent. In the process, algorithms for identifying tanning, algorithms for determining the coordinates and area of tanning relative to the optical axis of the camera are implemented in software, and control teams for fire fighting are formed.

Предложенное техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства за счет автоматического телевизионного контроля за состоянием пожарной безопасности сразу по всей защищаемой зоне, исключая тем самым необходимость механического перемещения ствола для определения загорания. При обнаружении загорания и определения его координат относительно оптической оси телекамеры перемещение производится по наиболее короткому участку. Если размер очага загорания больше орошаемой площади при принятом угле распыла струи, то формируется программа пожаротушения по всей зоне горения. В устройстве управления имеется возможность подключения дополнительно обзорной телекамеры и аналогичного монитора с телекамерой, что повышает достоверность обнаружения загорания и надежность пожаротушения. Телевизионный контроль и дистанционное управление создают возможности для оперативного подключения человека к процессу ликвидации пожара непосредственно с места круглосуточного дежурства. The proposed technical solution allows to increase the speed of the device due to automatic television monitoring of the state of fire safety immediately throughout the protected area, thereby eliminating the need for mechanical movement of the barrel to determine tanning. When a tan is detected and its coordinates relative to the optical axis of the camera are detected, movement is made over the shortest section. If the size of the source of ignition is larger than the irrigated area at the accepted spray angle, then a fire extinguishing program is formed throughout the combustion zone. In the control device, it is possible to connect an additional survey camera and a similar monitor with a camera, which increases the reliability of detection of tanning and the reliability of fire fighting. Television control and remote control create opportunities for a person to quickly connect to the process of eliminating a fire directly from the place of round-the-clock duty.

Автору не известны устройства с отличительными признаками в соответствии с заявляемыми техническими решениями. The author does not know devices with distinctive features in accordance with the claimed technical solutions.

Изобретение отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию "существенные отличия". The invention meets the requirements of novelty and positive effect, as well as the criterion of "significant differences".

На чертеже представлена функциональная схема роботизированной установки пожаротушения. The drawing shows a functional diagram of a robotic fire extinguishing installation.

Устройство содержит пожарный монитор 1, включающий в себя ствол 2, устройство обнаружения загорания 3, устройство управления 4, приводы вертикального 5 и горизонтального 6 наведения ствола 2, насадок с приводом полдачи огнетушащего вещества 7. Устройство 3 выполнено в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади и установлено так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества. Устройство управления 4 выполнено на базе ПЭВМ и включает в себя видеокоммутатор 8 для возможности расширения каналов видеоинформации и подключения к видеоконтрольному устройству (ВКУ), устройство захвата изображения 9, для ввода сигнала изображения формируемого телекамерой, процессор 10 и порт ввода-вывода 11. Процессор 8 имеет программное обеспечение по идентификации загорания и определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры с формированием управляющих команд по пожаротушению. Насадок 7 снабжен приводом подачи огнетушащего вещества и регулирования угла распыла, см. например, насадок SM-100e фирмы "Elkhart", США. The device includes a fire monitor 1, which includes a barrel 2, a tanning detection device 3, a control device 4, vertical 5 and horizontal 6 guidance of the barrel 2, nozzles with a transmission drive of the extinguishing agent 7. The device 3 is made in the form of a camera with a filter, with an angle overview over the entire protected area and it is established so that its optical axis is oriented in the direction of supply of the extinguishing agent. The control device 4 is based on a PC and includes a video switch 8 for expanding video information channels and connecting to a video monitoring device (VKU), an image capturing device 9, for inputting an image signal generated by a television camera, a processor 10 and an input / output port 11. Processor 8 It has software for identifying tanning and determining the coordinates and area of tanning relative to the optical axis of the camera with the formation of control teams for fire fighting. Nozzles 7 is equipped with a drive for extinguishing agent supply and spray angle control, see, for example, Elkhart nozzles SM-100e, USA.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Световой поток, предварительно отселектированный фильтром в частотной области излучения пламени (см., например, извещатель пожарный пламени ИМ-329 /Аметист/, каталог-справочник "Современные средства обеспечения пожаровзрывобезопасности и ведения аварийно-спасательных работ", М., 1992), преобразуется в телекамере 3 в видеосигнал, который поступает на видеокоммутатор 8, записывается в устройство захвата изображения 9 и анализируется по разработанным алгоритмам программным путем в процессоре 10 ПЭВМ. При идентификации загорания, например, по признакам горения, обусловленным превышением порогов обнаружения в заданной зоне аналога и изменением площади горения во времени, реализованным, например, в устройстве пожарной сигнализации по авт.св. СССР N 1280418, кл. G 08 B 17/12, 1986, а также другим признакам, например, по пульсации пламени с частотой 10-15 Гц, по направлению и скорости изменения площади горения и др., определяются координаты и площадь загорания относительно оптической оси телекамеры и соответственно необходимое направление перемещения ствола 2, формируются управляющие команды по наведению ствола 2 на очаг загорания, которые поступают через последовательный порт 11 ПЭВМ с приводами вертикального 5 и горизонтального 6 наведения ствола 2. (Для программной реализации алгоритма идентификации загорания, алгоритмов определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры могут быть использованы: пакеты прикладных программ по обработке изображений и распознаванию образов "Магисофт", см. Номенклатуру серийно-выпускаемых изделий и программной продукции НИИ телевидения, 1997, Санкт-Петербург; теоретические основы системы технического зрения для программной реализации алгоритмов обработки изображений, см. Справочник по промышленной робототехнике. /Под ред. Ш.Нофа. - Машиностроение, 1989, кн. 1, гл. 14 и кн. 2 гл. 61; программы для детекторов движения широко используемые в охранных телевизионных системах, см. например, каталог фирмы "Солинг", Москва; программы для телевизионных измерительных установок автоматического бесконтактного контроля геометрических параметров объектов, см., например, техническое описание устройств "Измеритель-1", "Измеритель-2", "Измеритель-3", ПО "Волна", г. Новгород, выполненных по авт.св. СССР N 611316, кл. H 04 N 7/18, 1978). The luminous flux previously selected by the filter in the frequency domain of the flame radiation (see, for example, the IM-329 fire detector / Amethyst /, directory "Modern means of ensuring fire and explosion safety and emergency rescue operations", M., 1992) is converted in the camera 3, the video signal that is supplied to the video switch 8 is recorded in the image capturing device 9 and analyzed using the developed algorithms programmatically in the PC processor 10. When identifying a fire, for example, by signs of burning, due to exceeding the detection thresholds in a given area of the analogue and changing the burning area in time, implemented, for example, in a fire alarm device according to ed. USSR N 1280418, class G 08 B 17/12, 1986, as well as other signs, for example, by flame pulsation with a frequency of 10-15 Hz, in the direction and rate of change of the combustion area, etc., the coordinates and area of the sunbath relative to the optical axis of the camera and, accordingly, the necessary direction are determined the movement of the barrel 2, control commands are formed to guide the barrel 2 to the hot spot, which are received through the serial port 11 of the PC with vertical 5 and horizontal 6 guidance of the barrel 2. (For software implementation of the identification algorithm for tanning Algorithms for determining coordinates and the area of sunbathing relative to the optical axis of the camera can be used: packages of applied programs for image processing and pattern recognition "Magisoft", see the Nomenclature of mass-produced products and software products of the Television Research Institute, 1997, St. Petersburg; theoretical basis vision systems for the software implementation of image processing algorithms, see the Handbook of industrial robotics. / Ed. Sh. Nofa. - Engineering, 1989, Prince. 1, ch. 14 and pr. 2 chap. 61; programs for motion detectors widely used in security television systems, see, for example, the catalog of the Soling company, Moscow; programs for television measuring installations of automatic non-contact control of the geometric parameters of objects, see, for example, the technical description of the devices "Meter-1", "Meter-2", "Meter-3", PO "Volna", Novgorod, performed by St. USSR N 611316, class H 04 N 7/18, 1978).

Ствол 2 перемещается к зоне загорания до совмещения оптической оси телекамеры с центром очага загорания, при этом процессор 10 формирует команду на привод насадка 7 на открытие подачи огнетушащего вещества при заданном угле распыла и производится тушение очага загорания. Если зона орошения при заданном угле распыла, определяемом дальностью подачи, меньше зоны загорания (определяется до подачи огнетушащего вещества), то процессор 10 формирует команды перемещения ствола 2 для орошения всей площади очага загорания. При отсутствии признаков загорания процессор 10 с выдержкой времени формирует команды на привод насадка 7 на закрытие подачи огнетушащего вещества и перемещение в исходную позицию (конечные выключатели не показаны). Если очаг загорания не потушен, то при идентификации загорания устройство вновь автоматически включается в процессе поиска и ликвидации очага загорания. Устройство управления 4 имеет возможность подключения аналогичного пожарного монитора и телекамеры через видеокоммутатор 8 и порт 11, к процессу пожаротушения, а также дистанционного телевизионного контроля и управления с помощью видеоконтрольного устройства и пульта управления, в том числе по радиоканалу при использовании соответствующей приемопередающей аппаратуры. The barrel 2 moves to the sunbathing zone until the optical axis of the camera is aligned with the center of the sunbath, while the processor 10 generates a command to drive the nozzle 7 to open the supply of the extinguishing agent at a given spray angle and the sunbath is extinguished. If the irrigation zone at a given spray angle determined by the feed distance is less than the sunbathing zone (determined before the fire extinguishing agent is fed), then the processor 10 generates commands for moving the barrel 2 to irrigate the entire area of the sunburn. In the absence of signs of tanning, the processor 10 with a time delay generates commands to drive the nozzle 7 to close the supply of the extinguishing agent and move to its original position (limit switches are not shown). If the tanning center is not extinguished, then when identifying a tanning device, the device automatically turns on again in the process of searching and eliminating the tanning center. The control device 4 has the ability to connect a similar fire monitor and camera through a video switch 8 and port 11, to the fire extinguishing process, as well as remote television monitoring and control using a video monitoring device and a control panel, including via a radio channel using appropriate transceiver equipment.

Предложенная роботизированная установка пожаротушения является эффективным автоматически и дистанционно управляемым средством борьбы с пожарами, позволяющим направить мощный поток огнетушащего вещества непосредственно на очаг загорания, обнаруженный в ранней стадии, а также высвободить человека из опасных для жизни аварийных зон. The proposed robotic fire extinguishing installation is an effective automatically and remotely controlled means of fighting fires, allowing you to direct a powerful stream of extinguishing agent directly to the tanning site detected in the early stage, as well as to release a person from life-threatening emergency zones.

В отличие от известных предложенная роботизированная установка пожаротушения является автономным устройством, полностью обеспечивающим весь необходимый цикл пожаротушения для больших площадей и объемов, в условиях тяжелых сред и тяжелых климатических условий при применении на открытом воздухе, а именно:
- автоматическое обнаружение загорания в защищаемой зоне;
- автоматическое наведение на очаг загорания с заданным углом распыла;
- автоматический контроль площади горения;
- автоматическое тушение по всей площади горения;
- автоматический контроль эффективности пожаротушения;
- автоматическое отключение установки;
- передачу телевизионного изображения о состоянии защищаемого объекта на пункт круглосуточного дежурства;
- подключение к устройству управления аналогичных роботизированных установок пожаротушения;
- дистанционное управление пожаротушением с пункта круглосуточного дежурства.In contrast to the known ones, the proposed robotic fire extinguishing installation is an autonomous device that fully provides the entire necessary fire extinguishing cycle for large areas and volumes, in severe environments and severe climatic conditions when used outdoors, namely:
- automatic detection of tanning in the protected area;
- automatic guidance on the sunbath with a given spray angle;
- automatic control of the combustion area;
- automatic quenching over the entire combustion area;
- automatic control of the effectiveness of fire fighting;
- automatic shutdown of the installation;
- transmission of a television image about the state of the protected object to the 24-hour duty station;
- connection to a control device of similar robotic fire extinguishing installations;
- remote control of fire extinguishing from the point of round-the-clock duty.

Эти значительные особенности устройства позволяют его использовать для реализации безлюдных технологий в тяжелых и опасных для жизни людей условиях. These significant features of the device allow it to be used to implement deserted technologies in difficult and life-threatening conditions.

Claims (1)

Роботизированная установка пожаротушения, включающая в себя пожарный монитор со стволом, снабженным приводами вертикального и горизонтального наведений, с установленным на стволе устройством обнаружения загорания так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, и соединенным с устройством управления приводами вертикального и горизонтального наведений ствола и приводом подачи огнетушащего вещества, отличающаяся тем, что устройство обнаружения загорания выполнено в виде телекамеры с фильтром, с углом обзора по всей защищаемой площади, а устройство управления выполнено на базе ПЭВМ, включающей видеокоммутатор, соединенный на входе с телекамерой и на выходе с устройством захвата изображения для ввода сигнала изображения, соединенного с процессором, в котором программно реализуются алгоритмы идентификации загорания, алгоритмы определения координат и площади загорания относительно оптической оси телекамеры и формируются управляющие команды по пожаротушению, соединенным с портом ПЭВМ, выход которого соединен с приводами вертикального и горизонтального наведений ствола и насадком с приводом подачи огнетушащего вещества. A robotic fire extinguishing installation, including a fire monitor with a barrel equipped with vertical and horizontal guidance drives, with a fire detection device installed on the barrel so that its optical axis is oriented in the direction of supply of the extinguishing agent, and connected to the control device for vertical and horizontal guidance of the barrel and a drive for supplying a fire extinguishing agent, characterized in that the tanning detection device is made in the form of a camera with a filter, with viewing angle over the entire protected area, and the control device is made on the basis of a personal computer, including a video switch connected at the input to the television camera and at the output to an image capture device for inputting an image signal connected to a processor in which tanning identification algorithms, coordinate determination algorithms are implemented and the area of sunbathing relative to the optical axis of the camera and control commands for fire fighting are formed, connected to the port of the PC, the output of which is connected to the drives of vert cial and horizontal guidance barrel and nozzle drive the fire extinguishing agent.