Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі

Реферат: Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі включає розміщення заглиблених датчиків контролю температури у зонах залягання торфу, наземне та повітряне спостереження у різних діапазонах хвиль (видимий, інфрачервоний та інші) у зонах ризику, збір, обробку і передачу інформації про стан торфовищ. При цьому збір, обробку і передачу інформації про стан торфовищ здійснюють послідовно на локальному, районному, обласному і центральному (загальнодержавному) рівнях на інформаційно-телекомунікаційних станціях у реальному часі, попередньо визначають межі районів залягання торфовищ і наносять дані на інтерактивні цифрові мапи, на які також наносять місцезнаходження датчиків контролю температури, місця розташування підрозділів спостереження і оперативного реагування, інформацію про ризики виникнення пожеж, пожежі, здійснені заходи по локалізації та ліквідації пожеж. UA 113504 U (54) СПОСІБ СИСТЕМНОГО МОНІТОРИНГУ СТАНУ ТОРФОВИЩ У РЕАЛЬНОМУ ЧАСІ UA 113504 U UA 113504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів моніторингу пожежної обстановки, зокрема до способів виявлення та для попередження пожеж на місцевості, і може знайти застосування при створенні локальних, районних, обласних і загальнодержавних систем моніторингу температурного і пожежного стану торфовищ, об'єднаних в єдину мережу збору, обробки, моделювання, візуалізації результатів у вигляді, зручному для застосування при підготовці та прийнятті управлінських рішень. Відомий спосіб моніторингу лісових пожеж [1], згідно з яким моніторинг лісових пожеж ведуть щонайменше з двох точок, кожна з яких розташована на щоглі стільникового зв'язку, за допомогою тепловізійної камери і відеокамери, встановлених так, що їхні осі паралельні, і закріплених на скануючій платформі, розміщеній на кожній щоглі стільникового зв'язку з можливістю обертання відносно вертикальної осі і повороту відносно горизонтальної осі, при цьому передають зображення, отримані в відео- і тепловому каналах, спільно з даними кутового і азимутального напрямку осей камер, отриманими за допомогою кутомірно-азимутного вимірювача, на центральний сервер, в якому перетворюють дані, отримані від тепловізійних камер, відеокамер і кутомірно-азимутного вимірювачів, розташованих на сусідніх щоглах стільникового зв'язку, в систему географічних координат, здійснюють прив'язку вогнищ загоряння до географічних координат з відображенням на електронній карті місцевості, накладають відеозображення на зображення від тепловізійної камери і виводять отримані зображення у вигляді трьох окремих зображень, перше з яких - різносенсорне панорамне зображення - отримано накладенням відеозображення на зображення від тепловізійної камери, друге - тепловізійне зображення і третє - відеозображення, на монітор оператора і/або на накопичувач, причому фазову синхронізацію сигналу для передачі інформації на центральний сервер і додаткову прив'язку до географічних координат здійснюють за супутниковими сигналами точного часу за допомогою глобальної навігаційної супутникової системи. Недоліком відомого способу є неможливість контролю температурних процесів під поверхню торфовищ, а також складність використання, обслуговування та зберігання обладнання, що застосовується. Відомий спосіб запобігання чи виявлення і гасіння торфяних пожеж [2], згідно з яким забезпечується значне зниження самозаймання торфу, збільшення часу між послідовними профілактиками, підвищення травмобезпеки. Спосіб включає визначення області саморозігріву торфу шляхом вимірювання температури у торфі щонайменше у шести місцях, приготування інертного газу за технологію мембранної сепарації повітря та його подачу під тиском у визначену область. Вимірювання температури і подачу інертного газу у торф здійснюють за допомогою торф'яних стволів-термозондів, кожен з яких виконаний у вигляді торф'яного ствола, забезпеченого щонайменше двома датчиками температури. Недоліком відомого способу є складність використання, обслуговування та зберігання обладнання, що застосовується для приготування інертного газу за технологію мембранної сепарації повітря та його подачі під тиском у визначену область, а також відсутність контролю за роботою вказаного обладнання. Відомий спосіб моніторингу лісових пожеж на базі системи Fire Information for Resource Management System (FIRMS) [3], що розроблена у агенції з аеронавтики та дослідження космічного простору (NASA). Система дозволяє отримувати оперативну інформацію про місцезнаходження пожеж, як центрів пікселів 1×1 км на основі автоматичного виявлення пожеж спеціальними камерами MODIS (Moderate Resolution Imeging Spectroradiometrs), встановлених на супутниках Terra і Aqua, знімки з яких передаються у наземний центр обробки та узагальнення, а результати обробки представляються у веб-інтерфейсі (Web Fire Mapper). До переваг використання способу моніторингу, що реалізує система FIRMS, можна віднести глобальність (дані надаються на весь світ, по Україні надаються одним файлом), регулярність отримання даних (декілька разів на добу), точність прив'язки на місцевості, незалежність інформації, що надається, простота використання в мережі Internet. Недоліками способу моніторингу, що реалізує система FIRMS, можна вважати низький рівень роздільної здатності знімків, затримки у часі щодо отримання інформації із супутників, що не дозволяє відслідковувати пожежі у режимі реального часу. Оперативні знімки з камери MODIS, що використовуються для моніторингу, не дозволяють виявляти слабкі, низькотемпературні, короткочасні, невеликі за площею пожежі, особливо відслідковувати розігрів під-поверхневих шарів торфовищ до початку пожеж. Результати моніторингу залежать від стану погоди. Дані викладаються із затримкою 5-10-18 годин. Не існує доступу до архівів. Таким чином, якісний моніторинг торф'яних пожеж ця система не забезпечує. Найбільш близьким за своєю суттю є підхід до моніторингу пожеж, описаний в [4], згідно з яким здійснюють офіційний і реєстрований прийом від зовнішніх джерел необхідної для 1 UA 113504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 здійснення моніторингу інформації, надання інформації на запити користувачів. Зовнішніми джерелами інформації є територіальні центри (підрозділи) моніторингу, лабораторного контролю і прогнозування надзвичайних ситуацій суб'єктів держави, єдині черговодиспетчерські служби надзвичайних ситуацій, підрозділи збору даних про фактори пожежної небезпеки. Недоліками такого підходу є те, що в основу системи моніторингу поставлено використання знімків земної поверхні, що отримані від супутників, які дають низький рівень роздільної здатності, затримку у часі щодо отримання інформації з супутників, що не дозволяє відслідковувати пожежі у режимі реального часу. Оперативні знімки з радіометричної камери MODIS, що використовуються на супутниках для моніторингу не дозволяють виявляти слабкі, низькотемпературні, короткочасні, невеликі за площею пожежі, особливо відслідковувати розігрів підповерхневих шарів торфовищ до початку пожеж. Результати моніторингу залежать від стану погоди. Дані викладаються із затримкою у декілька годин. Не існує доступу до архівів. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб системного моніторингу у реальному часі за станом районів покладів торфовищ, виявлення ризиків виникнення пожеж, аналіз стану та попередження виникнення пожеж, а у разі виявлення пожеж оперативне прийняття управлінських та організаційних рішень з їх локалізації та гасіння на локальному, районному, обласному і загальнодержавному рівнях. Поставлена задача вирішується тим, що у способі системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі, що включає розміщення заглиблених датчиків контролю температури у зонах залягання торфу, наземне та повітряне спостереження у різних діапазонах хвиль (видимий, інфрачервоний та інші) у зонах ризику, збір, обробку і передачу інформації про стан торфовищ, згідно з корисною моделлю, збір, обробку і передачу інформації про стан торфовищ здійснюють послідовно на локальному, районному, обласному і центральному (загальнодержавному) рівнях на інформаційно-телекомунікаційних станціях у реальному часі, крім того попередньо визначають межі районів залягання торфовищ і наносять дані на інтерактивні цифрові мапи, на які також наносять місцезнаходження датчиків контролю температури, місця розташування підрозділів спостереження і оперативного реагування, інформацію про ризики виникнення пожеж, пожежі, здійснені заходи по локалізації та ліквідації пожеж. Крім цього збір, обробку та передачу інформації від заглиблених датчиків контролю температури здійснюють автономні та/або повітряні, та/або індивідуальні інформаційно-телекомунікаційні станції. На локальному рівні інформаційно-телекомунікаційні станції розміщують безпосередньо у районах ризику, здійснюють встановлення та обслуговування заглиблених датчиків контролю температури, приймають, обробляють та відображають у вигляді таблиць та графіків інформацію від автономних та/або повітряних, та/або індивідуальних інформаційно-телекомунікаційних станцій, здійснюють керування ними, здійснюють заходи з локалізації та ліквідації пожеж у разі необхідності, здійснюють передачу оперативної інформації на районний рівень. На районному рівні здійснюють прийом, обробку та візуалізацію інформації від локальних інформаційнотелекомунікаційних станції, здійснюють оперативний аналіз, візуалізацію та відображення інформації про стан пожежної обстановки на торфовищах у районі, оперативне реагування, підготовку пропозицій та прийняття рішень стосовно необхідних дій щодо локалізації та ліквідації пожеж, здійснюють передачу оперативної інформації на регіональний рівень. На обласному рівні здійснюють прийом, обробку та візуалізацію інформації від районних інформаційно-телекомунікаційних станцій, оперативний аналіз, візуалізацію та відображення інформації про стан пожежної обстановки на торфовищах у регіоні, оперативне реагування, підготовку пропозицій та прийняття рішень стосовно необхідних дій щодо локалізації та ліквідації пожеж, здійснюють передачу оперативної інформації на центральний рівень. На центральному (загальнодержавному) рівні здійснюють прийом інформації від обласних інформаційно-телекомунікаційних станцій, оперативну обробку, аналіз, візуалізацію інформації про температуру торфовищ, стан пожежної обстановки на торфовищах у країні, інформацію про ризики виникнення пожеж, пожежі, здійснені заходи по локалізації та ліквідації пожеж відображають на екранах моніторів на інтерактивній цифровій мапі у наглядному для сприйняття, прийняття управлінських рішень, підготовки пропозицій стосовно необхідних дій щодо профілактики, локалізації та ліквідації пожеж. Застосування чотирирівневої системи збору, обробки та передачі інформації у режимі реального часу про стан торфовищ у державі дає можливість оперативно отримувати інформацію, приймати рішення та здійснювати необхідні заходи на кожному рівні, а за необхідності перенаправляти та залучати оперативні підрозділи інших регіонів для профілактики, локалізації та ліквідації пожеж на торфовищах. 2 UA 113504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Застосування способу системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі, виявлення ризиків виникнення пожеж, аналіз стану та попередження виникнення пожеж, а у разі виявлення пожеж оперативне прийняття управлінських та організаційних рішень з їх локалізації та гасіння на локальному, районному, обласному і загальнодержавному рівнях забезпечує керівництво ДСНС держави, інші зацікавлені державні організації якісною інформацією у реальному часі та у вигляді, який забезпечує своєчасне прийняття управлінських рішень на районному, обласному і загальнодержавному рівнях. Використання способу системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі, виявлення ризиків виникнення пожеж, аналіз стану та попередження виникнення пожеж, а у разі виявлення пожеж оперативне прийняття управлінських та організаційних рішень з їх локалізації та гасіння на локальному, районному, обласному і загальнодержавному рівнях дає можливість володіти повною інформацією щодо стану торфовищ держави у реальному часі та приймати завчасні заходи з попередження розвитку пожеж, а у разі неможливості - приймати заходи щодо їх гасіння, а у подальшому оцінки наслідків. На кресленні зображено структурну схему системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі, де: 1 - заглиблені датчики контролю температури, 2 - наземні датчики різних діапазонів хвиль (видимий, інфрачервоний та інші), 3 - бортові датчики (сенсори) різних діапазонів хвиль (видимий, інфрачервоний та інші), 4 - автономні інформаційнотелекомунікаційні станції збору та обробки інформації від заглиблених датчиків контролю температури, 5 - індивідуальні наземні інформаційно-телекомунікаційні станції збору та обробки інформації від датчиків різних діапазонів хвиль (видимий, інфрачервоний та інші), 6 - повітряні інформаційно-телекомунікаційні станції збору та обробки інформації бортових датчиків (сенсорів) різних діапазонів хвиль (видимий, інфрачервоний та інші), 7 - локальні інформаційнотелекомунікаційні станції збору та обробки інформації, 8 - районні інформаційнотелекомунікаційні станції збору та обробки інформації, 9 - обласні інформаційнотелекомунікаційні станції збору та обробки інформації, 10 - центральна інформаційнотелекомунікаційна станція збору та обробки інформації. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі здійснюють таким чином. На всіх розвіданих торфовищах держави за можливості встановлюють заглиблені датчики температури 1, інформація з яких надходить до автономних інформаційно-телекомунікаційних станцій збору та обробки інформації 4. З встановленою періодичністю торфовища обстежуються наземними пересувними патрульними пунктами спостереження, обладнаними індивідуальними наземними інформаційно-телекомунікаційними станціями збору та обробки інформації 5 від датчиків різних діапазонів хвиль (видимий, інфрачервоний та інші) 2. Для деталізації та оперативного підтвердження стану торфовищ застосовуються повітряні інформаційно-телекомунікаційні станції збору та обробки інформації 6 бортових датчиків (сенсорів) різних діапазонів хвиль (видимий, інфрачервоний, міліметровий та інші) 3, що розташовані на засобах безпілотної малої авіації. Дані від автономних, індивідуальних, повітряних інформаційно-телекомунікаційних станцій збору та обробки інформації 4, 5, 6 надходять до локальних інформаційно-телекомунікаційних станцій збору та обробки інформації 7, які є пунктами оперативного реагування і розміщені поблизу районів, де є небезпека виникнення пожежі або відбувається пожежа. У разі, коли пункти оперативного реагування 7 не розгортаються, дані від автономних, індивідуальних, повітряних інформаційно-телекомунікаційних станцій збору та обробки інформації 4, 5, 6 надходять безпосередньо до районних інформаційно-телекомунікаційних станцій збору та обробки інформації 8, на яких після обробки та візуалізації інформації здійснюють оперативний аналіз та відображення у вигляді таблиць та графіків інформації про стан пожежної обстановки на торфовищах у районі, оперативне реагування, підготовка пропозицій та прийняття рішень стосовно необхідних дій щодо локалізації та ліквідації пожеж, здійснюють передачу оперативної інформації на обласні інформаційно-телекомунікаційні станції збору та обробки інформації 9, на яких після обробки та візуалізації інформації здійснюють оперативний аналіз та відображення у вигляді таблиць та графіків інформації про стан пожежної обстановки на торфовищах у області, оперативне реагування, підготовка пропозицій та прийняття рішень стосовно необхідних дій щодо локалізації та ліквідації пожеж, здійснюють передачу оперативної інформації на Центральну інформаційно-телекомунікаційну станцію збору та обробки інформації 10, на якій здійснюють прийом інформації від обласних інформаційно-телекомунікаційних станцій, оперативну обробку, аналіз та відображення у вигляді таблиць та графіків інформації про температуру торфовищ, стан пожежної обстановки на торфовищах у країні, інформацію про ризики виникнення пожеж, пожежі, здійснені заходи по локалізації та ліквідації пожеж відображають на екранах моніторів на інтерактивній цифровій мапі у вигляді, наглядному для 3 UA 113504 U 5 10 15 20 25 сприйняття, прийняття управлінських рішень, підготовки пропозицій стосовно необхідних дій щодо профілактики, локалізації та ліквідації пожеж. При застосуванні описаного способу для збору, обробки, аналізу і узагальнення інформації про стан торфовищ у державі залучають також дані, що надають глобальні системи космічного моніторингу та спостереження, наприклад інформацію від космічної системи моніторингу FIRMS та інших. Запропонований спосіб дозволяє здійснювати спостереження у реальному часі за станом районів покладів торфовищ, виявляти ризики виникнення пожеж, аналізувати стан та попереджати виникнення пожеж, а у разі виявлення пожеж оперативно приймати управлінські та організаційні рішення з їх локалізації та гасіння на локальному, районному, обласному і загальнодержавному рівнях, забезпечує повне охоплення питань системного моніторингу стану торфовищ в державі. Джерела інформації: 1. Патент № RU 2486594C2; G08B 13/194, А62С 3/00 (2006.01); Способ мониторинга лесных пожаров и комплексная система раннего обнаружения лесных пожаров, построенная на принципе разносенсорного панорамного обзора местности с функцией высокоточного определения очага возгорания / В.П. Евтушенков, Д.Л. Зубов, С.Ю. Мироничев. - Заявка № 2011135773; заявл. 29.08.2011; опубл. 10.03.2013, бюл. № 7. 2. Патент № RU2530397C1; А62С 3/02 (2006.01); Способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров и установка для реализации способа / В.В. Белозеров. И.В. Ворошилов, И.Е. Кальченко, Г.И. Мальцев, Ю.Г. Плахотников, Ю.В. Прус, С.Н. Олейников. Заявка № 2013107840/12; заявл. 22.02.2013; опубл. 10.10.2014. 3. Davies D.K. et, al. Fire information for resource management system: archiving and distributing MODIS activ fire data // Geoscience and Remote Sensing, lEEETransactions on. - 2009. - T. 47. - № 1. - C. 72-79. 4. Лобанов А.А. Геоинформационный мониторинг пожаров // Образовательные ресурсы и технологии. - 2015. - № 2 (10). - C. 119-125. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі, що включає розміщення заглиблених датчиків контролю температури у зонах залягання торфу, наземне та повітряне спостереження у різних діапазонах хвиль (видимий, інфрачервоний та інші) у зонах ризику, збір, обробку і передачу інформації про стан торфовищ, який відрізняється тим, що збір, обробку і передачу інформації про стан торфовищ здійснюють послідовно на локальному, районному, обласному і центральному (загальнодержавному) рівнях на інформаційно-телекомунікаційних станціях у реальному часі, попередньо визначають межі районів залягання торфовищ і наносять дані на інтерактивні цифрові мапи, на які також наносять місцезнаходження датчиків контролю температури, місця розташування підрозділів спостереження і оперативного реагування, інформацію про ризики виникнення пожеж, пожежі, здійснені заходи по локалізації та ліквідації пожеж. 2. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі за п. 1, який відрізняється тим, що збір, обробку та передачу інформації від заглиблених датчиків контролю температури здійснюють автономні та/або повітряні, та/або індивідуальні інформаційно-телекомунікаційні станції. 3. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що на локальному рівні інформаційно-телекомунікаційні станції розміщують безпосередньо у районах ризику, здійснюють встановлення та обслуговування заглиблених датчиків контролю температури, приймають, обробляють та візуалізують інформацію від автономних та/або повітряних, та/або індивідуальних інформаційно-телекомунікаційних станцій, здійснюють керування ними, здійснюють заходи з локалізації та ліквідації пожеж у разі необхідності, здійснюють передачу оперативної інформації на районний рівень. 4. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що на районному рівні здійснюють прийом, обробку та візуалізацію інформації від локальних інформаційно-телекомунікаційних станцій, здійснюють оперативний аналіз, візуалізацію та відображення інформації про стан пожежної обстановки на торфовищах у районі, оперативне реагування, підготовку пропозицій та прийняття рішень стосовно необхідних дій щодо локалізації та ліквідації пожеж, здійснюють передачу оперативної інформації на регіональний рівень. 4 UA 113504 U 5 10 15 5. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що на обласному рівні здійснюють прийом, обробку та візуалізацію інформації від районних інформаційно-телекомунікаційних станцій, оперативний аналіз, візуалізацію та відображення інформації про стан пожежної обстановки на торфовищах у регіоні, оперативне реагування, підготовку пропозицій та прийняття рішень стосовно необхідних дій щодо локалізації та ліквідації пожеж, здійснюють передачу оперативної інформації на центральний рівень. 6. Спосіб системного моніторингу стану торфовищ у реальному часі за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що на центральному (загальнодержавному) рівні здійснюють прийом інформації від обласних інформаційно-телекомунікаційних станцій, оперативну обробку, аналіз, візуалізацію інформації про температуру торфовищ, стан пожежної обстановки на торфовищах у країні, інформацію про ризики виникнення пожеж, пожежі, здійснені заходи по локалізації та ліквідації пожеж відображають на екранах моніторів на інтерактивній цифровій мапі у наглядному для сприйняття, прийняття управлінських рішень, підготовки пропозицій стосовно необхідних дій щодо профілактики, локалізації та ліквідації пожеж. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5