CC BY
26ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ЗВЕНЬЯМИ ГАЗОДЫМОЗАЩИТНОЙ СЛУЖБЫ ПРИ ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ НА ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ Терехин С.Н.1, Триш А.А.2, Сальников А.В.3
1Терехин Сергей Николаевич - доктор технических наук, профессор, доцент;
2Триш Алий Асланович - магистрант; 3Сальников Алексей Владимирович - магистрант, кафедра пожарной безопасности зданий и автоматизированных систем пожаротушения, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
профессионального образования Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы
Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, г. Санкт-Петербург
Аннотация: основной проблемой при тушении крупных пожаров является ограниченность видимости в дыму, вследствие чего проведение эвакуации по спасению людей затруднено. В статье рассмотрены методы повышения координации движения звеньев ГДЗС в условиях недостаточной видимости. Ключевые слова: ГДЗС, тепловизор, задымленная среда.
Эффективность тушения крупных пожаров сильно зависит от уровня профессионализма личного состава, а также обеспечения новейшим оборудованием. Огромное значение имеет организация дымозащитной службы для работы в непригодной для дыхания среде. В ходе тушения пожаров большое значение имеет каждая минута, поэтому использование газодымозащитной службы (далее - ГДЗС) позволит оказать необходимую помощь пострадавшим, а также уменьшить нанесенный ущерб. Если обратиться к статистическим данным, то можно выявить интересный факт, что при помощи ГДЗС тушится каждый третий пожар. Газодымозащитники при тушении пожаров находятся в условиях высоких температур и ограниченной видимости. Следование к очагу пожара осуществляется под управлением командира звена ГДЗС вдоль капитальных стен, при этом не забывая о всех мерах предосторожности, пути следования и основных особенностей объекта.
Звенья ГДЗС при осуществлении своей деятельности используют пожарно-техническое оборудование, которое в минимальном составе представляет собой: средства связи и устройства освещения.
Самой главной проблемой до сих пор остается «слепота» звеньев ГДЗС в случае встречи с опасными факторами пожара, так как устройства освещения не дают должного эффекта и видимость в дыму остается довольно низкой.
Контроль за деятельностью ГДЗС в ФПС МЧС РФ является очень важным, так как от правильного руководства данной службой зависят многие человеческие жизни.
Впрочем, все эти варианты решения проблемы ориентации в пространстве звеньев ГДЗС применяются лишь для учений.
Электронный комплекс «Волна», которую рекомендует УГПС МВД Москвы прекрасно подходит для управления звеньями ГДЗС при движении к очагу пожара в дымокамере.
Благодаря данной системе, осуществляется контроль за действиями нескольких звеньев ГДЗС, работающих одновременно, а также устойчивое сопротивление
различным помехам. На основе колебаний электромагнитного генератора, расположенного на шлеме газодымозащитника, осуществляется основной принцип работы электронного комплекса.
Антенна, расположенная на каске позволяет принимать электромагнитные колебания.
В теплодымокамере устанавливаются датчики индикаторов электромагнитного поля и закрепляются на потолке. Приемник монтируется над каждым квадратом лабиринта.
Благодаря электромагнитному полю, создаваемому генератором, на катушках датчика создается электродвижущая сила (ЭДС), которая приводит к срабатыванию реле и включению лампочки на световом плане.
УГПС Нижегородской области имеет учебно-тренировочный комплекс с биотелеметрическим оборудованием, который позволяет следить за ходом проведения занятий при использовании производственной телевизионной антенны ПТУ-42 и следить за пульсом участников тренировок с помощью радиоэлектрокардиографа РЕК-1-7а.
Использование тепловизоров будет являться альтернативным выходом для оценки ситуации при выполнении боевых действий газодымозащитниками.
Благодаря тепловизору возможно решение главной задачи, а именно спасение людей от опасных факторов пожара в задымленных помещениях объекта, так как поиск будет занимать гораздо меньшее время. А если будет возможно обеспечить удаленную передачу видеозаписи с места проведения боевых действий, то действия звеньев ГДЗС будут более скоординированны.
Использование тепловизоров в условиях ограниченной видимости сводится к решению вопроса по идентификации объектов. Ведь тепловое излучение при прохождении через слои атмосферы поглощается молекулами дыма, тумана и т.д.
В таблице 1 указаны вещества в порядке важности, которые в широкополосных сетях с центрами, соответствующих указанным длинам волн, поглощают ИК-излучение.
Таблица 1. Вещества в порядке важности, поглощающие ИК-излучение
Атмосфера: Длина волны
Вода(мкм) 2,7; 3,2; 6,3
Углекислый газ (мкм) 2,7; 4,3; 15
Озон (мкм) 4,8; 9,6; 14,2
Закись азота (мкм) 4,7; 7,8
Окись углерода (мкм) 4,8
Метан (мкм) 3,2;7,8
Углекислый газ, озон, закись азота и водяной пар являются веществами с наиболее сильным молекулярным поглощением, поэтому являются основной причиной ослабления ИК-излучения.
Можно определить положение двух окон прозрачности: 3,2-5 мкм и 8-14 мкм, в связи с тем, что окись углерода и закись азота в нижних слоях атмосферы достаточно мало.
Все тепловизоры осуществляют свою работу в вышеуказанных диапазонах, в так называемых «окнах» прозрачности.
Тепловизоры делятся на охлаждаемые, работающие в коротковолновом диапазоне, и неохлаждаемые, работающие в длинноволновом диапазоне (рис. 1).
короткие длинные ИК-вопны
ИК-волны
3 мкм 5 мкм 8 мкм 15 мкм
Рис. 1. Рабочий диапазон работы тепловизоров
В короткой волне применяются приемники с фотоэлектрическим эффектом-квантовой энергии необходимой для перехода электронов в зону проводимости под воздействием ИК-излучения. В длинной волне применяют болометры, благодаря тому, что легче обнаружить излучение в этой области спектра с терморезистивным эффектом.
В длинноволновом диапазоне окно прозрачности «более» прозрачно, чем в коротковолновом, вследствие чего ИК-излучение не поглощается углекислым газом и водяным паром. Поэтому неохлаждаемые тепловизоры лучше использовать в условиях тумана и дыма.
В спецификациях зачастую можно увидеть показатель NETD - Noise Equivalent Temperature Difference - эквивалентная шумовая разница температур. Это значение равно этой разнице в температуре сцены и объекта, которая определяется устройством как шум. Он был введен для удобства понимания чувствительности тепловизора. Например, для охлаждаемого тепловизора с NETD = 20 mk, это означает, что тело с температурой 30,002° C неотличимо от фона с температурой 30° C, в то время как разница в 1 градус будет хорошо видна. Интересно, что гремучая змея имеет ту же чувствительность, что и охлаждаемый тепловизор-18 МК.
В коротковолновом диапазоне разрешающая способность более высокая.
Современные тепловизоры делятся на охлаждаемые матрицей и неохлаждаемые. Выбор тепловизора исходит из того, какие задачи он должен решать. Для выявления особенностей приведенных выше тепловизоров следует провести сравнительную оценку.
Для нахождения разрешающей способности, следует воспользоваться критерием Релея, в котором определяем R=D/1,221, где D-диаметр объектива, а 1-длина волны.
Угловой дифракционный предел (под этим термином предполагается наименьший угловой размер монохроматического источника) охлаждаемого тепловизора равен cp = VD, где l - длина волны, а D - диаметр объектива, имеет порядок 0,08 мрад (0,004 градуса). Для неохлаждаемых тепловизоров этот показатель ниже в 3-4 раза.
Охлаждаемые тепловизоры обладают большей контрастной чувствительностью -охлаждаемый тепловизор различает перепады в 20 мК при диафрагме, равной 5, в то время как неохлаждаемый болометрический - около 50 мК, при соблюдении условия, что диафрагма равна единице. Это результат различной физики фотоэлектрических и терморезистивных эффектов. Комбинация первых двух факторов дает третье превосходство - значительно большое расстояние для обнаружения. Дальность обнаружения в 10 км - совсем не предел для охлаждаемого прибора.
У охлаждаемых тепловизоров кроме преимуществ, имеется ряд недостатков, которые следует раскрыть, а именно:
- высокое энергопотребление, вызванное наличием охлаждающих устройств по сравнению с неохлаждаемыми устройствами.
- довольно длительное время охлаждения - это может занять несколько минут между включением тепловизора и началом получения изображения.
- ограниченный срок службы, вызванный периодом наработки на отказ охлаждающего элемента - как правило это пара тысяч часов постоянной работы.
Теперь рассмотрим неохлаждаемые тепловизоры.
Главными достоинствами неохлаждаемых тепловизоров считаются:
- рабочий диапазон лучше адаптирован для наблюдения в условиях дыма, тумана, смога -в диапазоне 8-14 мкм ИК-излучение не поглощается водяным паром или углекислым газом (окно прозрачности «более прозрачно», чем диапазон 3-5 мкм).
- относительно небольшой размер и вес.
Охлаждаемые тепловизоры имеют еще одно преимущество перед неохлаждаемыми, а именно начало работы устройства начинается сразу после включения прибора.
Тепловизор дает больше возможностей звеньям ГДЗС при выполнении ими боевой задачи, так как для ИК-изображения освещение не обязательно и поэтому в условия ограниченной видимости становится менее проблематичными.
Для РТП наличие и использование тепловизоров службой ГДЗС дает возможность определять решающее направление даже в сильно задымленных объектах. На основании вышеперечисленного можно сделать следующие выводы. Вопросы по повышению эффективности работы звеньев ГДЗС поднимались неоднократно. Многие вопросы остались до сих пор нерешенными, но вопрос по улучшению видимости в задымленной среде с использованием тепловизоров может быть решен.
Высокая мобильность и компактность дают возможность для газодымозащитников иметь при себе данное оборудование, а именно закреплять его на шлеме. Благодаря использованию такого оборудования на поиск очага пожара и обнаружение пострадавших будет тратиться значительно меньше времени.
Список литературы
1. Совершенствование организации ГДЗС в подразделениях Государственной противопожарной службы: Учебно-методическое пособие. СПб.: Санкт-Петербургский университет МВД России; Академия права, экономики и безопасности жизнедеятельности, 2000. 32 с
2. ЛлойдДж. Системы тепловидения. М.: Мир, 1978. 414 стр.
3. Хадсон Р. Инфракрасные системы, М.: Мир, 1972. 535 стр.
4. Формозов Б.Н. Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфракрасном диапазонах, СПбГУАП., СПб., 2002, 120 стр.
5. Никитин С. Тепловизоры: не все так просто. журнал «Алгоритм безопасности». № 3, 2011.
