СИСТЕМА «ТОРФ»

ВСЕРОССИЙСКАЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКАЯ ОЛИМПИАДА - 2015
СИСТЕМА «ТОРФ»
ОБНАРУЖЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ИСТОЧНИКА
ВОЗГОРАНИЯ ТОРФА И ЕГО ТУШЕНИЕ
Авторы:
Торопов Тимофей,
Бочкарёв Павел,
Кувшанов Роман
Россия, Тюменская область,
город Тюмень,
Муниципальное автономное
общеобразовательное
учреждение лицей № 81
Руководитель:
Черемисова Татьяна Викторовна,
учитель информатики
Муниципальное автономное
общеобразовательное
учреждение лицей № 81
Тюмень, 2015
2
ВВЕДЕНИЕ
Россия занимает одно из первых мест по добыче торфа. Также
торфяные разработки есть и в Тюменской области.
На сегодняшний день одной из самых актуальных тем в наше время
является защита и сохранение торфяных залежей от пожаров.
Существуют системы дистанционного наблюдения за территориями
камерами с тепловизорами. Но эти системы почти не позволяют обнаруживать
торфяные пожары на ранних стадиях развития, потому что торфяной пожар
может быть очень маленьким, выделять совсем мало тепла и дыма.
Своевременно обнаружить торфяной пожар намного труднее, чем
лесной. Поэтому решающая роль в раннем обнаружении торфяных пожаров
принадлежит наземному обследованию территорий.
Площадь
месторождений
осушенных
в
масштабах
торфяников
страны
или
и
заброшенных
даже
отдельных
торфяных
регионов
относительно невелика по сравнению с площадью лесов, поэтому наземное
обследование особо опасных участков организовать вполне можно.
Цель: разработать роботов для обнаружения внутреннего источника
возгорания торфа и его тушения.
Задачи:
1.Выявить условия возникновения торфяных пожаров.
2.Изучить способы тушения торфяных пожаров.
3.Разработать роботов, способных обнаруживать торфяные пожары на
ранней стадии развития и тушить их.
3
1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Торфяные пожары возникают и развиваются на торфяниках - болотах или
бывших болотах, где в силу нехватки кислорода, вызванного избыточным
увлажнением, остатки болотных растений не разлагались окончательно, а в
течение многих тысячелетий или столетий накапливались в виде относительно
однородной бурой массы - торфа.
Естественные неосушенные торфяники горят редко. Пожары на таких
торфяниках могут возникать в особо засушливые годы, но они, как правило,
затрагивают лишь самые верхние слои торфяника - подсохший болотный мох
или сухую растительность на поверхности болота. Такие пожары, как правило,
скоротечны и большой опасности для людей не вызывают. Они более опасны
самих болотных экосистем и для прилегающих лесов, на которые может
распространиться огонь.
На фото: След торфяного пожара на неосушенном торфянике - огонь прошел за один день,
выжег поверхностный слой болотного мха и растительность на поверхности болота,
но не вызвал загорания самого торфа.
Наиболее опасные торфяные пожары возникают на осушенных
торфяниках - болотах, которые были осушены с целью добычи торфа,
выращивания сельскохозяйственных культур или повышения продуктивности
лесов. Здесь верхние слои торфа просыхают на значительную глубину, в них
проникает атмосферный воздух, и создаются условия для тления торфа. Сама по
себе осушенная торфяная залежь загореться не может.
В
подавляющем
большинстве
торфяного пожара становится поджог.
случаев
причиной
возникновения
4
На фото: Начинающийся в результате недавно прошедшего пала сухой травы
торфяной пожар.
Особенностью торфяных пожаров является то, что торф не горит
открытым огнем - он тлеет, выделяя большое количество дыма. Тление торфа
может продолжаться даже зимой.
Проще всего потушить очаг тления торфа на самой ранней стадии,
когда он только начинает заглубляться в осушенный торфяник - например,
брошенный на торфе непотушенный костер, начинающийся пожар от
непогашенного окурка или пала сухой травы.
Лишь простое механическое смешивание тлеющего торфа с водой
позволяет резко сбросить температуру в очаге до его полного угасания и
остановить процесс тления. Выполняется это обычными бульдозерами.
5
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В состав комплекса входит 4 робота:
Управление и взаимодействие роботов осуществляется через Bluetooth с
помощью пультов управления.
Робот – исследователь
Передвигается по местности и измеряет температуру торфа через заданное
количество метров.
Для этого он использует датчик температуры, показания которого получают
блоки управления роботами.
Повышение температуры торфяной поверхности от 40 градусов говорит о
том, что приблизительно в 2 метрах от замера есть внутренний очаг тления
торфа.
Робот за 2 метра до очага возгорания оставляет маячок и уезжает на
дальнейшее обследование территории или на базу.
Робот – пожарный
Ориентируясь по маячку, к очагу возгорания отправляется второй робот. На
пульте управления видно координаты выставленного маяка.
Для этого он использует инфракрасный датчик.
Робот забирает маяк. Около очага возгорания прокапывает ров и заливает
его водой.
6
Ров выполняет функцию противопожарного, если находится вблизи жилых
построек или леса.
Когда очагов возгорания больше нет, можно приступать к разработке
торфяных залежей.
Робот – самосвал подъезжает к роботу- погрузчику и после звукового
сигнала начинается погрузка торфа.
Самосвал увозит торф на завод для дальнейших исследований.
7
3. ИССЛЕДОВАНИЙ ТОРФА
Применение торфа различно:
- топливо
- удобрение
- для хранения овощей и фруктов.
- для очистки воды от загрязнений.
- в медицине торфяные грязи используют при лечении кожных заболеваний и
в косметике.
Для наших исследований нам интересны свойства торфа для
выращивания рассады овощных и цветочных культур.
Первое исследование, проводимое на заводе – это проверка
кислотности торфа, так как от этого зависит его дальнейшее назначение.
На фото: Экскурсия на завод по переработке торфа в Тюмени.
(Месторождение Тарманское)
По своей кислотности торф может быть 3 видов:
- с кислой средой - РН – ниже 7.
- с нейтральной средой - РН - около 7.
- с щелочной средой - РН - больше 7.
РН – это показатель, которым оценивается кислотно-щелочное состояние
внутренней среды.
8
ПЛАН ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.Были взяты 3 образца торфа.
2.Через торф отфильтрована вода.
3.С помощью цифрового датчика РН проверены образцы.
Результаты исследований кислотности торфа выводятся на монитор в виде
графика с помощью программы «MultiLab».
4.В домашних условиях проверить рН можно с помощью тестовых полосок.
9
5. В торф разной кислотностью были высажены семена огурца.
Цель: проверить рост семян в разных условиях РН.
Ростки огурцов через 2 недели.
Семена огурцов проросли в торфе с нейтральной кислотностью, в остальных
средах они погибли.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.
Самый практичные способ тушения торфяных пожаров – это
смешивание тлеющего торфа с водой, что позволяет резко сбросить температуру и
остановить процесс тления.
2.
Для цветочных и овощных культур торф должен иметь нейтральную
среду РН.
3.
В дальнейшем будет продолжено исследование торфа как фильтра для
очистки воды.
10
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЕКТА
Проект разработан на основе конструктора LEGO Mindstorms EV3.
В работе использовано:
- 9 микрокомпьютеров EV3;
-12 больших сервомоторов;
- 2 средних мотора;
- 9 датчиков касания;
- удаленный ИК – маяк;
- ИК-датчик EV3;
- датчик температуры NXT.
Программное обеспечение: LEGO MINDSTORMS EV3.
Для согласованной работы роботов создано 9 программ.
1.Программа для робота – исследователя.
11
2. Программа для пульта управления роботом - исследователем.
3.Программа для робота – пожарного.
4.Программа для пульта управления роботом – пожарным.
12
5.Программа для пульта управления, находящегося на базе.
6.Программа для робота – погрузчика.
7.Программа для пульта управления роботом- погрузчиком.
13
8.Программа для робота – самосвала.
9.Программа для пульта управления роботом - самосвалом.