Detektory do wykrywania skażeń chemicznych dla bezzałogowej platformy lądowej (strażak)

• Autorzy: Harmata W. , Maziejuk M. , Ceremuga M.

Warianty tytułu

EN

Detectors For the Detection of Chemical Contaminations for the Unmanned Mobile Platform (Strażak)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cel: Celem artykułu jest prezentacja budowy oraz wyników działania detektora do wykrywania skażeń chemicznych zainstalowanego na bezzałogowej platformie lądowej (BPL) „Strażak”, którą zaprezentowano w artykule przeglądowym BiTP Vol. 30, Issue 2, 2013, pp. 81-90. Wprowadzenie: Obecny stan zaawansowania techniki pożarniczej wymaga uwzględnienia w planach realizacji akcji ratowniczogaśniczych starannego rozpoznania zagrożeń, jakie mogą zaistnieć w trakcie wykonywania zadania. Oczywista jest konieczność rozpoznania wynikająca z charakteru gaszonego obiektu. Przygotowując środki do zdławienia pożaru, należy brać pod uwagę te niebezpieczne substancje chemiczne, jakie na danym obiekcie występują oraz ich charakter (bojowe środki trujące, toksyczne środki przemysłowe, materiały wybuchowe, gazy tworzące mieszanki łatwopalne lub samozapalne, źródła promieniotwórcze itp.). Do niedawna PSP nie dysponowała odpowiednim sprzętem, który umożliwiałby zdalną detekcję. Obecnie w dyspozycji CNBOP jest bezzałogowa platforma lądowa pn. „Strażak”, która została wyposażona w odpowiedni detektor monitorujący zagrożenie oraz generujący sygnał alarmowy w momencie wykrycia zagrożenia. Przyrząd taki jest elementem wspomagającym decyzje osób kierujących akcją ratowniczo-gaśniczą. Metodologia: Detekcja zagrożeń realizowana jest za pomocą wieloczujnikowego układu pomiarowego pn. „FireChem”. Układ pomiarowy został zainstalowany jako integralny element BPL „Strażak”. Służy on do detekcji emisji zanieczyszczeń niebezpiecznymi substancjami chemicznymi. Składa on się z trzech modułów: modułu z czujnikami elektrochemicznymi, spektrometru optycznego oraz spektrometru ruchliwości jonów (IMS). Dzięki tak unikalnej budowie układ ten jest w stanie wykrywać substancje chemiczne (toksyczne środki przemysłowe) z niekontrolowanych uwolnień oraz bojowe środki trujące, które mogą się pojawić w przypadku ataku terrorystycznego lub znaleziska. Istotną częścią układu detekcji jest spektrometr optyczny, który służy przede wszystkim do ostrzegania o wejściu w strefę zagrożoną wybuchem. Za jego pomocą można bardzo skutecznie wykrywać węglowodory alifatyczne (metan oraz mieszaninę propanu z butanem). W pracy przedstawiono podstawowe informacje na temat budowy i zasady działania detektora IMS oraz wyniki pomiarów wybranych substancji przez detektor „FireChem”. Wnioski: Podstawowe cele sformułowane w nazwie projektu badawczo-rozwojowego nr OR00004812 pt. „Technologia zmniejszania zagrożenia wywołanego niekontrolowanym uwalnianiem substancji niebezpiecznych” zostały zrealizowane poprzez budowę BPL „Strażak” oraz wyposażenie go w m.in. detektor „FireChem”. Pojazd oddany do użytku jest wszechstronnie testowany i poddany szeregom prób terenowych. Po okresie prób na terenie CNBOP przewidziane jest jego przekazanie do wytypowanej JRG i użycie w warunkach realnej akcji ratowniczo-gaśniczej. Projekt traktuje zbudowanie BPL „Strażak” jako demonstratora technologii. Oznacza to, że po okresie prób i testów sporządzone zostanie sprawozdanie przedstawiające wnioski na temat dalszych losów tej konstrukcji. Autorzy żywią nadzieję, że konstrukcja po uwzględnieniu tych wniosków będzie mogła zostać wdrożona do produkcji seryjnej i wejdzie na wyposażenie jednostek PSP.

EN

Objective: The aim of the article is to present the structure and performance of the detector for the chemical contamination detection, installed on the unmanned mobile platform “Strażak” (Fireman) presented in the review article BiTP Vol. 30 Issue 2, 2013, pp. 81-90. Introduction: The current advancement state of the firefighting techniques requires to take into account in rescue and firefighting action plans a thorough diagnosis of the risks that may appear during the execution of the task. The need to recognize the type of burning object is obvious. Preparing means to suppress the fire, one should take into account dangerous chemicals that are present on the site (chemical warfare agents, toxic industrial agents, explosives, gases forming a flammable mixture, radioactive sources, etc.). Until now, the PSP did not have appropriate equipment that would enable remote detection. Currently at the disposal of CNBOP is an unmanned platform “Strażak”, which was equipped with a detector for monitoring risk and generating an alarm signal when the threat is detected. Methodology: The detection of the threats was done by the multi-sensing measuring set: “FireChem”. This device was mounted as an integral part of “Strażak”. It is used to detect the emission of hazardous chemicals. It consists of three modules: electrochemical sensors, optical spectrometer and ion mobility spectrometer (IMS). With such a unique design this system is able to detect chemicals (toxic industrial compounds) with uncontrolled releases and chemical warfare that may arise in the event of a terrorist attack. An important part of the detection system is an optical spectrometer, which is primarily used to warn of entry into the hazardous zone. Using it, aliphatic hydrocarbons may be detected with high precision (methane, propane and butane mixture). This paper presents basic information about the construction and operation of the IMS detector and the results of measurements of selected substances by the detector “FireChem”. Conclusions: Main objectives in the R&D project no. OR00004812 “Technology for decreasing threat caused by uncontrolled releasing hazardous substances” were achieved by developing “Strażak” and equipping it with detector “FireChem”. The vehicle has been thoroughly tested and subjected to a series of field trials. After a period of testing CNBOP is anticipated to transfer to JRG and use under real emergency response. The project takes to build a BPL “Strażak” as a demonstrator of technology. This means that after a period of trial and testing, the report will be submitted with applications for the further aspects of the construction.

Słowa kluczowe

PL

detekcja; spektrometria ruchliwości jonów

EN

detection; Ion Mobility Spectrometry (IMS)

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1
• Strony: 93--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., il.

Twórcy

autor

Harmata W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Maziejuk M.

• Wojskowy Instytut Chemii i Radiometrii, aleja gen. Antoniego Chruściela „Montera” 105, 00-910 Warszawa

autor

Ceremuga M.

• Wojskowy Instytut Chemii i Radiometrii, aleja gen. Antoniego Chruściela „Montera” 105, 00-910 Warszawa

Bibliografia

• 1. Asury G. R., Wu C., Siems W. F., Hill H. H. Jr, Separation and identification of some chemical warfare degradation products using electrospray high resolution ion mobility spectrometry with mass selected detection, Analytica Chimica Acta, 404, 2000, 273-283.
• 2. Maziejuk M., Harmata W., Spektrometr ruchliwości jonów jako element układów do wykrywania wysokotoksycznych substancji chemicznych Przemysł Chemiczny, 11, 2006, 1495-1499.
• 3. Krylova N., Krylov E., Eiceman G. A., Stone J. A., Effect of Moisture on the Field Dependence of Mobility for Gas-Phase Ions of Organophosphorus Compounds at Atmospheric Pressure with Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry, Journal of Physical Chemistry, 107, 2003, 3648-3654.
• 4. Kanu A. B., Hill H. H., Jr,. Gribb M. M, Walters R. N., A small subsurface ion mobility spectrometer sensor for detecting environmental soil-gas contaminants Journal of Environmental. Monitoring, 9, 2007, 51-60.
• 5. Maziejuk M., Różnicowa spektrometria ruchliwości jonów, Wydawnictwo WAT, ISBN 978-83-62954-47-6, Warszawa 2012.
• 6. Mason E. A.,. Schamp H. W. Jr, Mobility of gaseous ions in weak electric fields, Annals of Physics, 4, 1958, 233-270.
• 7. Eiceman G. A., Karpas Z., Ion mobility spectrometry, CRC Press, Boca Raton 2005.
• 8. Wiktorko M., Kot P., Wertejuk K., Mateja J., Modernizacja stanowiska do generacji par bojowych środków trujących o niskich stężeniach z zastosowaniem chromatografu gazowego z detektorem PFPD do analizy ilościowej, Biuletyn WIChiR, 1(37), 2007, 57-64.
• 9. Maziejuk M., Ziętek S., Harmata W., Spektrometry ruchliwości jonów w zastosowaniu do automatycznych sygnalizatorów skażeń chemicznych, Biuletyn WIChiR, 1 (33), 2003, 33-44.