ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЯЕМЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И СРЕДСТВ МОНИТОРИНГА НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF THE SYSTEMS AND TECHNOLOGIES USED TO ENSURE FIRE SAFETY AND MONITORING OF SETTLEMENTS

Konstantin Pravdin

Student, Institute of Engineering and Environmental Safety, Togliatti State University, Russian Federation, Togliatti

Аннотация. Лес играет важную роль в сбалансировании окружающей среды, социально-экологической и рекреационной системы.

Лесной пожар, является серьезным бедствием, которое оказывает негативное влияние на социально-экологический и экономический баланс. Каждый год из-за этого лесного пожара опустошаются тысячи гектаров лесной территории. Лесной пожар – это бедствие и угроза не только лесу, но и диким животным, всей экологии и окружающей среде. В некоторых случаях лесной пожар приводит к гибели жителей населенных пунктов.

Раннее обнаружение и точный мониторинг лесных пожаров приносят пользу дикой природе и ее обитателям, поскольку, как только информация об обнаружении и мониторинге обрабатывается, можно своевременно предпринять необходимые и быстрые действия.

За счет мониторинг лесных пожаров можно будет избежать возникновения ЧС на территории населенных пунктов.

Abstract. The forest plays an important role in balancing the environment, socio-ecological and recreational system.

A forest fire is a serious disaster that has a negative impact on the socio-ecological and economic balance. Every year, thousands of hectares of forest territory are devastated because of this forest fire. A forest fire is a disaster and a threat not only to the forest, but also to wild animals, the entire ecology and the environment. In some cases, a forest fire leads to the death of residents of settlements.

Early detection and accurate monitoring of forest fires benefit wildlife and its inhabitants, because as soon as information about detection and monitoring is processed, necessary and rapid actions can be taken in a timely manner.

Due to the monitoring of forest fires, it will be possible to avoid the occurrence of emergencies on the territory of settlements.

Ключевые слова: пожарная безопасность, мониторинг лесных пожаров.

Keywords: fire safety, forest fire monitoring.

Традиционные методы наблюдения и обнаружения лесных пожаров с использованием сторожевых вышек и людей-наблюдателей для наблюдения за окружающей средой обычно требуют значительных трудовых ресурсов, подвержены пространственно-временным ограничениям и потенциально угрожают безопасности персонала.

Наряду с новым развитием технологий, в последние десятилетия мониторинг лесов и обнаружение лесных пожаров в основном опираются на наземные системы наблюдения за пожарами, пилотируемые летательные аппараты и спутники.

Однако в каждой из этих систем существуют различные технологические и практические проблемы.

Пилотируемые летательные аппараты, как правило, дорогое удовольствие, между тем, опасные условия, суровая погода и усталость потенциально могут угрожать жизни пилота.

Спутниковые системы, как правило, дороги при запуске и менее гибки при развертывании и обновлении технологий; более того, их пространственно-временные разрешения иногда могут быть труднодостижимыми [1].

В качестве многообещающей замены традиционным и современным подходам к обнаружению лесных пожаров интеграция беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с методами дистанционного зондирования, служащих мощным инструментом для оперативного обнаружения лесных пожаров, привлекает все большее внимание во всем мире.

Развертывание беспилотных летательных аппаратов дает огромные преимущества:

• покрывает обширные территории;
• работа в дневное время, ночью, с длительной продолжительностью;
• не будет беспокоить животных во время полета;
• относительно экономичный по сравнению с другими методами;
• в случае электрического беспилотника является ещё и экологически чистым средством для окружающей среды;
• перевозить большие и разные полезные грузы для различных задач даже в рамках одного полета благодаря экономии места и веса по сравнению с пилотируемыми транспортными средствами;
• быть в состоянии эффективно решать задачи в конкретной целевой области.

Беспилотные летательные аппараты с системами дистанционного зондирования на базе цифрового видеонаблюдения высокой чёткости на борту становятся все более эффективным выбором, обеспечивая недорогие, безопасные, быстрые и мобильные характеристики для наблюдения за лесными пожарами и их обнаружения. Они способны удовлетворять важнейшим требованиям к пространственно-временному и спектральному разрешению. Они также могут позволить выполнять долгосрочные, повторяющиеся миссии, выходящие за рамки человеческих возможностей. Кроме того, технология обнаружения, основанная на видеонаблюдении высокой чёткости, может захватывать и передавать интуитивно понятную информацию в режиме реального времени, а также охватывать широкий диапазон обзора [3].

Основные компоненты общей системы наблюдения за лесными пожарами на базе беспилотных летательных аппаратов могут быть описаны на рисунке 1, которая выполняет задачи мониторинга (поиск потенциального пожара), обнаружения (подача сигнала тревоги сотрудникам пожарных служб или инициализация дальнейшей диагностики и прогноза), диагностики (локализация пожара и отслеживание его эволюции), и прогнозирование (прогнозирование развития пожара с использованием информации о ветре и условиях пожаротушения в режиме реального времени).

Рисунок 1. Основные компоненты общей системы наблюдения за лесными пожарами

Эти задачи могут выполняться с использованием либо одного беспилотника, либо группы беспилотных летательных аппаратов (с различными типами датчиков), а также центральной наземной станции. Цели состоят в том, чтобы использовать беспилотники для предоставления информации в режиме реального времени пожарным-людям и для подачи сигнала тревоги и оказания помощи в тушении пожара [1].

Для достижения успешного применения система наблюдения за лесными пожарами на базе БПЛА обычно содержит следующие компоненты:

• БПЛА (типа с неподвижным крылом и винтокрылом), несущие необходимую полезную нагрузку (датчики дистанционного зондирования для дневного, ночного времени, любых погодных условий) для наблюдения за пожарами. и обнаружение. Разнообразные датчики, включая приемники глобальной системы позиционирования (GPS), инерциальные измерительные устройства и камеры (визуальные и инфракрасные камеры), все из которых помогают в наблюдении за пожарами и их обнаружении;
• технологии дистанционного зондирования для мониторинга и обнаружения пожаров;
• методы сопряжения информации с датчиков и обработки изображений для быстрого и точного обнаружения пожара, принятия решений и локализации;
• алгоритмы наведения, навигации и управления как одиночными, так и несколькими парками беспилотных летательных аппаратов для мониторинга, отслеживания и прогнозирования развития пожара и операций пожаротушения;
• совместная стратегия управления беспилотными летательными аппаратами для оптимального охвата районов возгорания для точного и быстрого отслеживания возгорания, прогнозирования и руководства в тушении пожара (Такие системы основаны на данных в реальном времени, поступающих от бортовых датчиков, и связанных с ними алгоритмах обработки сигналов);
• надежное планирование маршрута и стратегии перепланирования до и после обнаружения пожара на основе ситуаций развития пожара;
• наземная станция для наземных вычислений, обработки изображений, визуализации для обнаружения пожара, отслеживание и прогнозирование для безопасной и эффективной работы системы беспилотных летательных аппаратов во время полёта.

Благодаря своей способности к быстрому реагированию и маневренности, увеличенному радиусу действия и повышению безопасности персонала беспилотные летательные аппараты (БПЛА) с системами, основанными на передаче видеоизображения в режиме реального времени, обладают большими возможностями для наблюдения и обнаружения лесных пожаров. За последнее десятилетие возрос спрос на системы обнаружения лесных пожаров на базе беспилотных летательных аппаратов, поскольку они позволяют избежать многих недостатков других систем обнаружения лесных пожаров, основанных на спутниках, пилотируемых летательных аппаратах и наземном оборудовании. Несмотря на это, существующие системы обнаружения лесных пожаров на базе беспилотных летательных аппаратов по-прежнему не позволяют решать многочисленные практические вопросы в эксплуатационных условиях.

В частности, успешное обнаружение лесных пожаров остается трудным, учитывая чрезвычайно сложную и неструктурированную среду леса, дым, блокирующий огонь, движение камер, установленных на беспилотных летательных аппаратах. Эти побочные эффекты могут серьезно привести либо к ложным срабатываниям, либо к сбоям сигнализации.

Чтобы успешно выполнять задачи и соответствовать критериям эффективности, а также преодолевать эти постоянно растущие проблемы, необходимо провести исследования о том, как снизить частоту ложных тревог.

Для повышения надежности и точности системы обнаружения лесных пожаров требуется повышение вероятности успешного обнаружения и расширение возможностей адаптации к различным условиям.