Программно-аппаратный комплекс предупреждения возникновения пожаров на открытом пространстве

Цель

Создание программно-аппаратного комплекса (ПАК), обеспечивающего автоматизацию своевременного обнаружения возгорания на контролируемой территории (участки открытой местности, лесные массивы, малоэтажные населенные пункты и т. п.) с вычислением точных координат возгорания и возможностью передачи соответствующей информации в диспетчерскую службу.

Описание

Методологическую основу реализации ПАК составляет принцип обнаружения очага возгорания через улавливание волн инфракрасного (ИК) излучения. В основу программно-аппаратной реализации положен принцип пространственного сканирования местности посредством четырёх комплексов инфракрасных фотодиодов, установленных на условные возвышенности («башни»). Опоры башен с набором фотодиодов на подвижной площадке устанавливаются по углам квадратного участка контролируемого пространства.

Технологические особенности программно-аппаратной реализации:

• при управлении сервоприводами в программном коде предусмотрена реализация сканирующих движений, а также фиксация угла поворота при обнаружении возгорания;
• показатели датчиков приходят на цифровые входы со значениями 1 – в случае обнаружения возгорания, 0 – при отсутствии такового;
• принятые данные программа анализирует в целях вычисления: среднего (естественного) фонового уровня инфракрасного излучения; возможных пиковых значений и сравнения их с полученными фоновыми значениями для определения угла очага возгорания; координат очагов возгорания по показаниям двух датчиков и с применением тригонометрических функций; возможных погрешностей и проверки данных с использованием цифр, полученных от третьего и четвертого датчиков.

Результат

Создан автономный программно-аппаратный комплекс, позволяющий в кратчайшие сроки обнаружить возникновение чрезвычайной ситуации, определить координаты возгорания. На следующих стадиях разработки проекта появятся реализация возможности передачи информации в диспетчерскую службу МЧС России, а также уже упомянутая визуализация полученных результатов.

Разработанная система универсальна и может применяться практически на любой местности. Её неоспоримым преимуществом является простота организации и, как следствие, её невысокая относительно существующих аналогов стоимость.

Оснащение и оборудование

• Arduino Uno r3;
• Troyka Shield;
• Сервоприводы Feetech FS90R;
• Инфракрасные датчики;
• Компьютер;
• 3D-принтер;
• Инструменты для создания макета: лобзик, фанера и т. д.;
• Программное обеспечение: среда программирования Arduino IDE;
• онлайн-сервис Tinkercad.

Перспективы использования результатов работы

В качестве перспективных направлений совершенствования проекта могут быть выполнены:

• аппаратное улучшение работы инфракрасного датчика для повышения помехоустойчивости и увеличения дальности обнаружения очага возгорания;
• программная реализация определения географических координат (по долготе и широте) очага возгорания с наложением проекции очага возгорания на карту местности для центрального диспетчерского пункта;
• визуализация внутренних процессов.

Награды/достижения

1. Открытая московская инженерная конференция школьников «ПОТЕНЦИАЛ» − диплом I степени, премия учительского жюри, премия бизнес-жюри.
2. Балтийский научно-инженерный конкурс 2019 – премия научного жюри III степени.