Одним из развитых направлений использования беспилотных летательных аппаратов в России является поисково-спасательные миссии и ликвидация пожаров и ЧС. В первую очередь спасение людей требует незамедлительной реакции. Поэтому новые технологии внедряются в сферу такими же незамедлительными темпами. Дроны используют волонтеры поисковых отрядов, охранные предприятия и сотрудники МЧС. Вместе с внедрением технологий, спасатели разрабатывают собственные уникальные подходы к поискам пропавших и помощи при ликвидации ЧС. Об этом расскажем в материале.
Аварийно-спасательные работы относятся к спасению людей, материальных и культурных ценностей, защите окружающей природы в зонах чрезвычайных ситуаций, при локализации ЧС или снижения до минимума уровня воздействия опасных веществ на природу и человека. К чрезвычайным случаям относятся любые техногенные катастрофы, пожары, транспортные аварии, аварии с выбросом химических, биологических и радиоактивных веществ, на энергетических установках, природные катастрофы.
БАС целесообразно применять как для выявления очагов ЧС, обнаружения наиболее опасных зон, выявления людей на объектах, где находится опасно, так и для оценки ущерба при ликвидации чрезвычайных ситуаций. С помощью воздушной поддержки работы выполняются значительно быстрее и более точно, без риска для здоровья и жизни личного состава спасательных подразделений.
В зависимости от поставленной задачи беспилотный летательный аппарат может оснащаться полезной нагрузкой: видеокамерами, лидарными датчики и сканерами, газоанализаторами, приборами радиационной или химической разведки, тепловизорами. Полет может проходить в зонах с различными особенностями рельефа, в труднопроходимых местах.
В лесах наиболее перспективно использование БВС за счет охвата большего количества территории и способности летать значительно ниже, чем с помощью управляемой авиации. Высота полета вертолета составляет при ПСР (поисково-спасательные работы) 200 и выше метров. Чаще всего вертолеты используют, когда уже известно примерное нахождение нахождение человека, остается найти его точную локацию и оценить возможность эвакуировать пострадавшего. Тепловизоры почти не используются в этих случаях. Слишком узкая картина: современное оборудование не хвастается высоким разрешением и наиболее перспективно использовать тепловизионное оборудование в виде полезной нагрузки для БВС.
Работа с вертолета выглядит примерно так: спасателям поступают примерные нахождения пропавшего, на место осуществляется вылет, где с помощью глаз пилота и (или) фонаря при ночных полетах осуществляется поиск. С вертолета можно легко заметить любые сигналы бедствия, которые подает потерявшийся. Даже фонарик смартфона легко обнаружить с высоты двухсот метров. При обнаружении потерявшегося экипаж либо принимает решение самостоятельно эвакуировать человека, либо передает точное нахождение пешей группе.
Самолет на ПСР не используется. Таких практик не существует. Но самолеты используют во время пожаров и других видов ЧС. За счет того, что самолет может нести на себе большие нагрузки, сбрасывать воду, песок, эта техника нужна спасателям. С другой стороны, самолеты невероятно затратный вид транспортного средства и низкоэффективный с точки зрения мониторинга. Высота полета может составлять 400-500 метров над рельефом местности, но что-либо увидеть с такой высоты крайне сложно.
Высота полета дрона может варьироваться от 40 метров до 150 метров с точки зрения эффективности. Во время обнаружения очагов пожара и дыма визуальный поиск может осуществляться выше для охвата более широкого радиуса. Беспилотники удобнее и с точки зрения проходимости. Поисковые операции в гористой местности лучше проводить с помощью дрона, который может подниматься и опускаться ниже, пролетая через узкие пространства и снижаясь до минимальных значений для детального осмотра ущелий, русел горных рек. То есть, осмотр горных вершин необходимо производить во всех сторон, и в этом наиболее пригодным вариантов является квадрокоптер.
Особенности применения БПЛА на пожарах
По классификации пожары делятся на три основные категории: городские (в условиях застройки) пожары, природные (лесные) пожары и пожары на промышленных объектах, в том числе связанных со взрывоопасными веществами. В зависимости от типа беспилотники используются на различных этапах противопожарных работ.
Лесные пожары характеризуются сложностью ландшафта, отсутствием подъездных возможностей для наземного транспорта, большими площадями. С высоты в первую очередь спасатели оценивают масштабы возгорания и устанавливают границы отсечки огня. Что интересно, раньше зачастую очаги возгорания не выявляли; пожарные ограничивались очерчиванием лесных границ, чтобы пожар не выходил за пределы. Выгорали огромные части, а работы по определению причин пожара и локализации очагов проводились после выгорания значительной части леса.
Сегодня спасатели в первую очередь выявляют очаг, чтобы немедленно приступить к его локализации для прекращения распространения пожара. Работа с высоты обеспечивает безопасность и наземных бригад, которым не нужно выдвигаться в лес для поиска очагов и установления причин возгорания.
Разрушенные огнем жилые здания, сооружения, промышленные предприятия оценивают с помощью беспилотных летательных аппаратов с точки зрения определения масштабов и наличия угроз для пожарных служб.
Так выглядит тепловизионная съемка горящего помещения, где видно очаг возгорания, масштабы и движение огневых масс и дыма. Это позволяет рассчитать наиболее безопасный и эффективный подход к ликвидации пожара без ущерба для личного состава.
Дроны более маневренные и легко могут обходить препятствия, их можно использовать внутри помещений. С помощью полезной нагрузки в виде тепловизора беспилотник дает полную картину движения огня и точной локализации. Газоанализатор является основным инструментом для поиска утечек взрывоопасных и токсичных веществ. Установленные на дрон, они позволяют мониторить состав воздуха, состояние почвы и растительности.
Решение для нефтегазовых компаний и служб спасения: Детектор утечек газа DJI U10 для интеграции с БПЛА
Газоанализатор интегрируется с дронами DJI Matrice 200, Matrice 200 V2, DJI Matrice 300 RTK, DJI Matrice 30 и способен быстро обнаруживать различные газы и опасные вещества на расстоянии до 100 метров.
Устройство работает по принципу мониторинга исследуемой территории и объекта, собирая данные о загрязнении воздуха, о количестве вредных выбросов, о возможности заходить людям в эту зону. Особенно это актуально на нефтеперерабатывающих заводах, где используются дополнительные газы для выработки топлива или они, наоборот, вырабатываются в процессе, но являются вредными для человека.
Поисково-спасательные мероприятия
Во время поисково-спасательных работ квадрокоптеры в прямом смысле являются глазами и ушами спасателей. Рост количества этих устройств обусловлен способностью более быстро и точно находить пострадавших вне зависимости от сложности и труднодоступности рельефа. Дроны способны проникать в любые небольшие пространства, опускаться на предельно низкие высоты, а использование полезной нагрузки значительно повышает эффективность работы в связке оператора БПЛА и соответствующего навесного оборудования, которое крепится на беспилотник.
Дроны работают как для обнаружения пропавших без вести, так и оказания первой помощи. Зафиксировав координаты нахождения пострадавшего, можно быстро доставить на место медикаменты и другую помощь, пока пешие группы добираются на место по заданным координатам с дрона. Также на практике были зафиксированы случаи, когда с помощью беспилотника людей выводили из леса и другой сложной местности по указаниям спасателей через громкоговоритель и специальный фонарь, которые беспилотник может нести на себе в качестве полезной нагрузки.
Дроны для пожаротушения и поисковых операций
Компания DJI предлагает современные беспилотные решения, которые успешно применяют пожарные службы во всем мире.
Mavic 2 Enterprise Advanced
Это компактный и маневренный беспилотник с высокими техническими характеристиками оснащен тепловизионным разрешением HD 640×512 пикселей и визуальной камерой 48 Мп с CMOS-матрицей 1/2 дюйма. Режим двойного видения позволяет просматривать изображения с пульта управления DJI Smart Controller как в визуальном формате, так и изображение с тепловизора. Частота кадров тепловизора составляет составляет 30 Гц; точность измерения температуры — ±2°C. Имеется цифровое 32-кратное зумирование для визуальной съемки и 16-кратное для тепловизионной.
M2EA способен нести на себе различные полезные нагрузки, из них прожектор, или яркий фонарь 2400 люмен, громкоговоритель с заранее записанным информационным сообщением для наземных спасательных групп или для передачи полезной информации для потерявшихся. Также в виде полезной нагрузки выступает модуль RTK сантиметровой точности позиционирования. С помощью этого дрона спасатели также доставляет легкие грузы в виде медикаментов и продуктов питания.
Максимальное время полета беспилотного летательного аппарата составляет 31 минуту в зависимости от установленной полезной нагрузки. Примечательно, что средний квадрат во время поисковых мероприятий 500 на 500 метров беспилотник способен преодолеть за 15 минут, собрав максимально подробную информацию о локации. Рабочий температурный диапазон составляет от -10°C до +40°C.
DJI Matrice 300 RTK с Zenmuse H20 и H20T
Полноценное готовое решение DJI M300 RTK отличается гибкими возможностями за счет установки нескольких видов полезной нагрузки. Модель устойчива к непогоде, имеет функцию самонагрева батарей и дублирующие системы безопасного полета. Он подойдет для большинства инспекций нефтегазовым производством и оперативным службам в качестве регулярного противопожарного мониторинга, оперативного поиска источников огня и грамотной координации тушения.
Беспилотник успешно задействуется во многих странах благодаря оптимальным показателям патрулирования участков. В воздухе устройство может держаться до 55 минут, включая нагрузку тепловизионных камер H20 и H20T — до 43 минут. Максимальный допустимый вес полезной нагрузки для M300 RTK составляет 2,7 кг, в полной загрузке время полета составляет до 23 минут.
Zenmuse H20 имеет три основных датчика: камера 20 Мп с 23-кратным гибридным зумом, широкоугольный модуль 1/2,3″ 12-Мп с углом 82,9° и лазерный дальномер с определение расстояния до объекта от 3 метров до 1200 метров. Версия H20T включает в себя тепловизионную камеру с разрешением 640×512 пикселей и частотой 30 кадров/с.
В гибриде камеры позволяет легко осуществлять мониторинг больших площадей, проводя как визуальный осмотр, так и тепловизионную съемку. С помощью пульта управления оператор может задавать допустимые параметры температуры на исследуемом объекте, и в случае превышения заданной температуры приходят мгновенные уведомления. Цвета для отображения температуры на экране можно настраивать в индивидуальном порядке.
DJI Matrice 30
Новейшая разработка DJI M30 можно отнести к портативной версии Matrice 300 RTK со всеми теми же техническими показателями. Вес устройства составляет менее 4 килограмм, конструкция надежная и быстроразвертываемая для оперативных служб. Серия M30 и M30T подходит для поисковых и спасательных групп, для пожарным, предприятий и надзорных органов в качестве инспектирования и контроля ЛЭП, гидроэлектростанций и трубопроводов.
Основная разница между устройства в наполнении датчиков камеры. Базовая версия включает в себя 1/2-дюймовый модуль 48 Мп с 16-кратным оптическим и 200-кратным гибридным зумом. Имеется второй широкоугольный модуль 12 Мп. Расширенная версия включает в себя лазерный дальномер с дальностью работы до 1200 метров и тепловизор 640×512 пикселей. Беспилотник способен вести удаленную работу на расстоянии до 10 километров в трехканальной передаче видео в разрешении 1080p.
Дополнением к Matrice 30 является док-станция DJI Dock под управлением веб-сервис DJI Flighthub 2 для координации удаленной работы беспилотного комплекса. Наземная станция служит для хранения, подзарядки и запуска M30. Устройство оснащено метеостанцией и камерами видеонаблюдения.
Тактика работы дронов
С точки зрения мониторинга пространства на пожаре или поиска пропавших операторы используют разработанные системы и приемы в зависимости от конкретных условий. В первую очередь разведке с БПЛА необходимо установить масштаб бедствия или квадрат поиска, выявить особо опасные зоны, наличие преград и безопасные места как для прохождения пеших спасательных групп, для и для потенциального вывода пострадавших из опасных зон.
Разведка и поиски осуществляются чаще всего одним из трех способов:
Параллельное или зигзагообразное галсирование. Это один из распространенных способов при работе на обширной территорий. Наиболее эффективен над водой или над равнинной местностью. При этом способе территория поиска делится на несколько участков, которые просматриваются двумя-тремя беспилотниками или одним последовательно. Выглядит параллельное галсирование змейкой или в виде параллельных полос, которые квадрокоптер преодолевает по заданной зигзагообразной траектории.
Изображение: Параллельное галсирование двумя БВС с исходной точкой в центре
Поиск всегда начинается с участка наиболее вероятного местонахождения человека или очагов возгорания. Выполняя визуальный поиск, оператору необходимо обеспечить сплошной просмотр заданного периметра поиска. В зависимости от высоты полета рассчитываются расстояния между галсами. Галсы - это одновременно траектория полета и зона, которую охватывает беспилотник максимальным допустимым углом обзора с каждой из двух сторон угла внутри прямоугольника.
Изображение: Параллельное галсирование одним БВС
Для разведки обширных территорий во время пожаров расстояние между галсами составляет от 500 метров до 1 километра. У поисковиков это расстояние снижается до 250 метров, чтобы лучше замечать любые детали и поддерживать связь с наземными группами. У пеших поисковиков 250 метров – это достаточная дистанция, с которой потерявшийся услышит спасателей, а спасатели – потерявшегося. В этом случае галс - это то расстояние между спасательными группами, которые разделены на квадраты.
Изображение: Параллельное галсирование двумя маршрутами с обозначенными точками старта вылета
Поиск по расширяющемуся квадрату. Этот метод применяется, когда местоположение потерявшегося точно неизвестно, и радиус поиска небольшой. Это также один из способов поиска по секторам, наиболее эффективный с помощью беспилотника.
Процесс поиска осуществляется с помощью одного квадрокоптера на заданный участок. Расстояние между пересекающимися параллельными участками маршрута должен гарантировать сплошной визуальный просмотр местности.
Изображение: Расширяющийся квадрат с исходной точкой (слева) для БВС вне пределов квадрата
Поиск по заданному маршруту. Применим в тех, случаях, когда примерно известен или выявлен маршрут движения потерявшихся. Используется чаще всего как первоначальная попытка поиска. Это же наиболее легкий при планировании и реализации способ. Облет по линии пути (заданному маршруту) происходит максимально быстро в сравнении с остальными методами и точно с точки зрения широкого охвата предполагаемой траектории движения потерявшегося на маршруте. По заданному маршруту также легче и быстрее можно вывести пропавших, координируя их движение с воздуха. Это также способ обозначить поисковикам маршрут к намеченной цели при обнаружении пропавшего.
Изображение: 1. Поиск по заданному маршруту с возвращением. 2. Поиск по заданному маршруту без возвращения
Поиск по секторам применением при разведке на больших открытых участках. Сектора можно выстраивать заранее любым удобным способом. Например, на воде чаще всего используют метод построения равными треугольниками с поворотами на 120° вправо. В лесу такой вариант может быть осуществлен двумя последовательными методами, когда территория разбивается на несколько равных квадратов, где внутри каждого поисковики выбирают оптимальный способ пересечения местности.
Изображение: Поиск по секторам в два захода: первый обозначен сплошной линией, второй - пунктирной линией. Указание направления по стрелкам
Автор: Кристина Волкова
