Использование технологий dji при пожаротушении: опыт сша
Предместье Декатура в штате Джорджия, обычный день. Кто-то отдыхает дома, некоторые выгуливают собак по давно известному маршруту, гуляют дети вдоль тротуаров улицы Саут-МакДонох. Но вот все это мирное настроение вмиг улетучивается после того, как над одним из домов пригорода появляется столб дыма. Он постепенно увеличивается в размерах, подавая тем самым людям сигнал тревоги.
В считанные минуты в движение приходит отдел пожарной охраны Декатура. Сирены Quint 1 — главной пожарной машины — на большой скорости приближаются к дому. На месте у пожарной команды сразу две ключевых задачи: наладить водоснабжение для тушения и получить подробную визуальную оценку места, чтобы немедленно ответить на следующие вопросы:
- Какое количество площади дома уже затронуто огнем?
- Есть ли на этой территории опасные предметы: баллоны с пропаном или линии электропередач?
- Какие коммуникации следует отключить?
- Как близко находятся другие здания и постройки, которым может угрожать возгорание?
Оценка ситуации с воздуха при помощи квадрокоптера DJI Inspire 1
Как только у команды Quint 1 начинает работать насос, в который поступает вода из гидранта по соседству, а также появляются ответы на вопросы, которые были приведены выше, они быстро формируют план действий, и все больше пожарных заполняет улицу. Руководитель аварийно-спасательных работ направляет каждого пожарного, в то время как часть команды готова реагировать в любой момент при любом изменении столь неустойчивой ситуации.
По приказу командира один пожарный взбирается с топором на крышу, прорубает отверстие для проветривания помещений. Такая мера позволила направить огонь вверх и дальше от дома и предоставила возможность пожарным пройти в дом через парадную дверь. Пока первая команда работает внутри здания, а дым выходит через крышу, вторая команда быстро поливает окружающие здания водой, чтобы обезопасить их от возможного воспламенения.
Попытка обезопасить крышу здания – Съемка с DJI Inspire 1
Несмотря на усилия обеих команд пожарных, дом продолжает полыхать огнем, особенно его крыша. А это угрожает соседним деревьям. Риск увеличивается из-за большого количества кустарника позади дома, что к тому же мешает четко видеть всю картину. Командир бригады пожарников, действующий на месте, замечает это и быстро меняет местонахождение команд, чтобы улучшить видимость места проведения работ по пожаротушению. И это оказалось ключевым решением. Быстрые оценки ситуации, опыт и знания подобных ситуаций, а также выигрышная стратегия вместе с героизмом пожарных привели к ликвидации пожара во второй половине дня. Сконцентрировав усилия на самых опасных участках, пожарные смогли погасить огонь, предотвратить распространение пожара и спасти людей.
Непосредственное тушение пожара в здании – Съемка с DJI Inspire 1
Анализируя успешную работу этой команды пожарных, можно прийти к определенному выводу. Успех работы любой команды будет зависеть от качества и количества собранной информации. Без Quint 1 и первоначального наблюдения за огнем и окрестностями дома пожарная команда не смогла бы адекватно отреагировать на самый критический момент пожара, что привело бы к ухудшению ситуации. Подобные чрезвычайные ситуации могут меняться внезапно, вынуждая команду постоянно пересматривать собственный подход к борьбе с огнем. И в таких случаях невозможно обойтись без постоянно обновляющейся информации.
Чтобы действительно получать такую информацию в реальном времени на месте, департамент пожарной охраны Декатура стал использовать на месте работы дрон DJI Inspire 1. Это решение позволяет наилучшим образом увидеть все место чрезвычайной ситуации даже в условиях густого дыма. По-мнению самих пожарных, использование дрона позволяет им получать с борта Inspire 1 информацию в реальном времени и видеть, как меняется ситуация. В зависимости от этого меняется и тактика борьбы с огнем. Пожарные быстро реагируют на попытки огня выйти на другие участки и затронуть, например, деревья.
Результаты тепловой съемки – Съемка с DJI Inspire 1
Применение дронов – новый шаг в технологии пожаротушения и хороший инструмент для получения объективных и своевременных визуальных данных о происходящем на месте. Но вместе с тем, такой шаг вынуждает самих пожарных изменять стратегию и тактику своих действий, чтобы еще более эффективно и результативно использовать новый инструмент. Если бы не было дрона, то первой команде в описанном выше сюжете пришлось бы осуществлять традиционное наблюдение, которое было более сложным и неудобным процессом.
Несмотря на то, что пожарные команды только приступают к разработке новых стандартов работы с помощью новых беспилотных технологий, дроны DJI уже успели зарекомендовать себя в качестве ценного ресурса. Особенно это явно видно по результатам работы на местах интенсивных пожаров. Еще более эффективным образом показали себя летающие платформы, оснащенные тепловыми камерами на подвесах DJI Zenmuse XT, оснащенными тепловизорами FLIR. С их помощью пожарные могли точно и быстро определять, где находится очаг огня под крышей здания или других сооружений. Это важно в тех случаях, когда пожарные не могут собственными глазами увидеть подобные вещи. Соответственно, исходя из полученных данных, команды пожарных формировали свою стратегию и тактику работы.
Кроме оценки степени воспламенения с помощью тепловых датчиков дроны DJI помогают быстро оценить риск распространения огня на соседние строения. Ранее это приходилось делать вручную, посылая пожарных, которые должны были с риском для жизни наблюдать изнутри или подниматься в воздух на летательном аппарате, который также мог попасть в катастрофу. Вместо траты ресурсов на непосредственную борьбу с огнем пожарные вынуждены были использовать опасные и затратные с точки зрения денежных и временных параметров методы.
Для пожарных городского подразделения Декатура преимущества использования Inspire 1 были очевидны. По мнению руководства, именно беспилотник помог оперативно получать точные данные и с минимальными затратами, чтобы справиться с пожаром. Причем это проявилось не в одном, а в нескольких случаях. К тому же, использование беспилотника позволяет обходиться меньшими силами при тушении, а это важно для тех отделов пожарной охраны, где увеличение штата специалистов по разным причинам невозможно. Наконец, использование беспилотников помогает сохранить жизнь пожарных.
Но помимо очевидных выгод использования беспилотников при тушении пожаров, есть и иные полезные моменты. Например, записи с камер беспилотников помогают проводить анализ действий пожарных постфактум, использовать сохраненные записи для доказательств в суде, а также использовать видеоматериалы для обучения.
К вопросу о применении беспилотной авиации в мчс
25.10.2023
2056
К вопросу о применении беспилотной авиации в МЧС
Кишалов А. Е.,
доц. каф.авиац. теплотехники и теплоэнергетики УГАТУ
Хаматнурова А. Ф.
студент каф. Пожарной безопасности УГАТУ. Исследования в области применения БПЛА в подразделениях МЧС.
Введение
В последние годы подразделениями Министерства чрезвычайных ситуаций (МЧС)России активно применяются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Сложность задач, стоящих перед МЧС Российской Федерации определяется территориальными особенностями страны, наличием регионов с высоким риском чрезвычайных ситуаций (ЧС) разного характера [1].
Зачастую бывает крайне сложно осуществить исследование территории ЧС пилотируемой авиацией и крайне опасно проводить изучение места происшествия человеческими ресурсами. Необходимость сохранения жизни спасателей в сложных техногенных катастрофах с химическими, биологическими и радиоактивными объектами требует поиска альтернативных способов и средств выявления, поиска и локализации ЧС.
Для регулярного мониторинга опасных территорий и территорий возможных ЧС целесообразно использовать беспилотные летательные аппараты, которые способны в режиме реального времени передавать информацию о состоянии того или иного опасного объекта. Фото и видеоданные, получаемые с борта БПЛА, позволяют сотрудникам МЧС принять оперативные меры.
В различных подразделениях МЧС РФ успешно эксплуатируются беспилотные летательные аппараты различного принципа действия, форм, размеров, грузоподъемности, полезной нагрузки и предназначения. По словам главы МЧС Пучкова В.А., в ближайшие два года планируется удвоить парк беспилотных летательных аппаратов, стоящих на службе у спасателей.
В данной статье рассматриваются наиболее распространённые российские БПЛА: летательный аппарат «Орлан-10» , «Груша» , микро-БПЛА «INSPECTOR» и беспилотные комплексы .
БПЛА «Орлан-10»
БПЛА «Орлан-10» (рис. 1) – многофункциональный беспилотный комплекс, предназначенный для ведения наблюдения за протяженными (например, нефтегазопровод, лесной массив) и локальными объектами в труднодоступной местности [2]. Разработан российским предприятием ООО «Специальный технологический центр» (СТЦ) в 2023 году.
Аппарат неоднократно использовался при проведении поисково-спасательных работ и продолжает эксплуатироваться в настоящее время. На сегодняшний день произведено порядка 200 единиц данной техники. БПЛА оборудован фотоаппаратом и гиростабилизированной телевизионной камерой.
Для его применения необходим наземный пункт управления (см. рис. 1), который позволяет одновременно управлять четырьмя комплексами. Одновременно на одном БПЛА могут быть смонтированы фото- и видеокамера (29 Мп), тепловизор, радиопередатчик для передачи информации на наземный пункт управления.
Рис. 1.
БПЛА Орлан-10
Максимальный взлетный вес – 18 кг, пять из которых приходятся на полезную нагрузку. БПЛА выполнен по схеме высокоплана с передним расположением двигателя и тянущим винтом. Способ старата – со специальной разборной катапульты (см. рис. 1). После первоначального разгона полет происходит за счет маломощного бензинового двигателя, работающего на жидком топливе – безнине АИ-95.
Скорость полета может достигунть 90–150 км/ч. Максимальная продолжительность полета – до 16 часов, при этом дальность применения комплекса – 120 км от наземной станции управления. Высота полета над уровнем моря может достигнуть 5000 метров, при скорости ветра 10 м/с. Диапазон рабочих температу у поверхности земли в пределах от -30 до 40 °C.
Посадка БПЛА осуществялется с помощью парашюта, после получения с пункта управления команды на сброс скорости и на открытыие купола.
Маршрут БПЛА задается при помощик спутников (GPS/ГЛОНАСС). Возможно указание точки посадки или задание алгоритма поведения во внештатных ситуациях.
В «Орлан-10» предусмотрена возможность оперативной замены полезной нагрузки и состава бортового оборудования, фото- и видеосъемки (с регистрацией координаты местности, высоты и номера кадра), размещение контрольно-измерительной аппаратуры внутри консолей крыла.
Эксплуатация данного БПЛА затруднена большим размахом крыла (310 см). Также недостатком комплекса является то, что для запуска «Орлан-10» необходимо использовать специальную катапульту, а для приземления – парашют и амотризирующую подушку.
БПЛА «Груша»
В подразделения МЧС также применяется небольшой портативный комплекс «Груша» (рис. 2) производства ООО «Ижмаш – Беспилотные системы» (2009 г.). Аппарат способен набрать высоту до 500 метров, дальность полета составляет 10 км, передает информацию на расстоянии до 15 км.
Вес аппарата составляет 2,4 кг. Курс БПЛА задается при помощи навигационных спутников (GPS/ГЛОНАСС), аппарат за время полета не требует постоянного управления, он может лететь в режиме автопилота. Чтобы изменить траекторию полета, достаточно изменить ранее заданные точки на цифровой карте.
Беспилотник снабжен электрическим двухлопастным двигателем и способен находиться в воздухе до 75 минут. Крейсерская скорость – 80 км/ч, максимальная – 120 км/ч. Запускается «Груша» с рук.
Рис. 2.
БПЛА Груша
На борту БПЛА установлены две камеры с максимальным разрешением 750х576 пикселей и фотоаппарат с разрешением 10 Мп и четырехкратным оптическим увеличением.
Данный комплекс применяется для получения разведывательных данных при пожарах или при иных чрезвычайных ситуациях и активно используется военными.
БПЛА «INSPECTOR»
БПЛА «INSPECTOR» разрабатываются российской с 2009 года. Аппараты предназначены для ведения наблюдения за окружающим пространством и отдельными объектами в стесненных условиях, например, в промышленных и жилых кварталах, на сложном рельефе местности [3].
Конструктивно «Инспектор-101
» (рис. 3) представляет собой микро-БПЛА с тянущим воздушным винтом, вращаемым электродвигателем. Полезная нагрузка включает в себя микросхемы передачи информации, а также малогабаритную видеокамеру переднего или панорамного обзора [4]. Вес – 250 гр., размах крыла – 30 см.
Запуск аппарата осуществляется с рук при помощи специальной катапульты. Особенностью конструкции «Инспектора-101» является полностью отклоняемый киль.
Получение информации с беспилотного аппарата и выдача ему команд осуществляется через блок управления, сделанного на базе портативного компьютера.
Развернуть комплекс можно в течение 10 минут, радиус действия – 1,5 км, при скорости до 20 м/с время полета составляет 30–40 минут. Полеты можно проводить на высотах 25–500 м, при температуре воздуха от -30 до 50°С, скорости ветра до 10 м/с в умеренный снегопад и дождь.
Стартовая масса БПЛА «Инспектор-201
» (рис. 4) составляет 1,2 кг при массе полезной нагрузки 150 граммов. Размах крыла – 80 см. Аппарат оснащен телевизионной камерой переднего либо планового обзора со стабилизацией по крену или цифровым фотоаппаратом. «Инспектор-201» относится к классу микро-БПЛА и способен в радиусе 5 км выполнить поставленную задачу, находясь в воздухе 45 минут.
Время развертывания представленного комплекса примерно 10 минут, масса рюкзака-контейнера с беспилотным аппаратом – 6 кг. Взлет производится с катапульты.
Для посадки может использоваться парашют. Для взлета и посадки требуется площадь размером 75х75 м.
БПЛА «Инспектор-301
» (рис. 5) – самый тяжелый из аппаратов, входящих в серию трёх микро-БПЛА, который были разработаны . Весит 6 кг, запуск производится резино-механической катапультой. Комплекс может проводить полет длительностью до 2 часов, полезная нагрузка составляет 1 кг.
БПЛА состоит из блока наземной станции управления, средств транспортировки и управления. На развертывание комплекса уходит порядка 10 минут. Время полета, в зависимости от выбранного режима, может составить от 45 до 120 минут. Максимальная высота, которую может достичь данный аппарат – 4000 м. Скорость полета – 50-150 км/ч.
Рис. 3.
БПЛА Испектор-101Рис. 4. БПЛА Испектор-201Рис. 5.БПЛА Испектор-301
БПЛА «ZALA»
Ижевская является самым активным поставщиком БПЛА в подразделения МЧС по всей территории России. Данная организация выпускает беспилотные комплексы как самолетного, так и вертолетного типа. Их аппараты в основном имеют малые габариты, но встречаются модели с размахом крыла 6 м и дальностью полета 120 км [5]. Всего у компании порядка 50 различных аппаратов.
Беспилотный самолет ZALA 421-04M
(рис. 6) предназначен для разведывательных полётов в широком диапазоне метеоусловий, определения степени ущерба, выявления взрывных устройств, сбрасывания небольших грузов, пограничного контроля, обнаружения нефтяных разливов, обследования состояния трубопроводов, поиска и обнаружения людей. Аппарат впервые демонстрировался в 2008 году на выставке «Интерполитех-2006» [6].
В декабре 2023 года ZALA-421-04M был поставлен на вооружение в части МЧС РФ по Брянской области. Беспилотный самолет оборудован системой автоматического управления, навигационной системой (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, навигационными огнями, трехосевым магнитометром, цифровым фотоаппаратом (12 Мп), цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM-модуляции, системой самодиагностики и поисковым передатчиком [5].
Продолжительность полета составляет 90 минут. БПЛА в режиме реального времени передает высококачественную фото-, видео- и тепловизионную информацию на расстояние до 25 км. Размах крыла составляет 1615 мм, длина самолета – 635 мм. Максимальная высота полета 3600 м, скорость может достичь значения 65–100 км/ч.
ZALA-421-04M построен по схеме «летающее крыло» с тянущим воздушным винтом, вращаемым электродвигателем, работающим на аккумуляторах. Запуск аппарата осуществляется с рук при помощи эластичной или пневматической катапульты. Самолет не требует специально подготовленной взлетно-посадочной площадки. Посадка осуществляется на парашюте с автоматически наполняемой амортизационной подушкой.
БПЛА ZALA-421-21
(рис. 7) – малогабаритный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки тактического радиуса действия. Относится к БПЛА вертолетного типа. Эффективен при работе в различных погодных и климатических условиях, а также оснащен защитой от мощных электромагнитных полей.
Предназначен для воздушного мониторинга, аэрофото- и видеосъемки отдельных участков дорог, а также протяженных объектов топливно-энергетического комплекса, нефтегазопроводов с обнаружением нелегальных врезок, провисаний проводов и повреждений изоляторов и т.п.
ZALA-421-21 запускается с рук, что позволяет его успешно применять в местах, где отсутствуют условия для взлета и посадки БПЛА самолётного типа. Радиус действия составляет 2 км, продолжительность полета 40 минут. Максимальная высота полета – 1000 м. Двигатель электрический тянущий.
Конструкция выполнена по шестироторной схеме с шестью подъемными винтами, размещенными по сторонам летающей платформы. Система подвеса позволяет дистанционно управлять линией визирования целевой нагрузки.
ZALA-421-06
– БПЛА вертолетного типа (рис. 8). Он используется для аэрофотосъемки, трансляции и ретрансляции теле- и радиосигналов, проведения экологических экспериментов, доставки медикаментов, продуктов, при оказании экстренной помощи в процессе ликвидации аварий и катастроф в труднодоступных и опасных для человека местах, для инженерной, радиационной, химической и биологической разведки, а также для мониторинга пожаров промышленных объектов и леса.
Аппарат способен находиться в воздухе до 2 часов и удаляться от пункта управления на расстояние до 40 км. БПЛА оснащен электрооптической и инфракрасной камерой. В качестве дополнительной нагрузки могут быть использованы детекторы радиации и химических газов. На ZALA-421-06 может быть установлен громкоговоритель.
Диаметр несущего винта – 1,77 м. Длина аппарата составляет 1,57 м. Максимальная взлетная масса – 12 кг, полезная нагрузка – 2 кг. Беспилотный вертолет может набрать скорость 50 км/ч. Максимальная высота полета 2000 м. Радиус действия – 15 км. Силовая нагрузка – электрический двигатель или двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
Рис. 6.
БПЛА ZALA-421-04MРис. 7.БПЛА ZALA-421-21Рис. 8.БПЛА ZALA-421-06
Анализ рассмотренных БПЛА
Как видно из приведенного обзора, в настоящее время БПЛА самолетного типа эксплуатируются активнее всего. Как правило, они запускается с рук или требуют специальную ручную или наземную катапульту, некоторым требуется взлетно-посадочная полоса. Для приземления часто используется парашют и амортизирующая подушка, что требует наличия дополнительного оборудования в составе комплекса. Дополнительное оборудование в свою очередь уменьшает полезную нагрузку и сокращает время пребывания в воздухе.
БПЛА вертолетного типа также успешно эксплуатируются в подразделениях МЧС и по сравнению с БПЛА самолетного типа имеют ряд преимуществ: вертикальный взлёт и посадку, обладают хорошей маневренностью и способны зависать в воздухе. Для БПЛА вертолётного типа не требуется катапульта для запуска и дополнительное оборудование для приземления.
Таблица 1
Характеристики БПЛА самолетного и вертолетного типа
| Хар-ки БПЛА | Запуск | Масса, кг | Отношение полезной нагрузки к масе БПЛА | Радиус действия, км | Скорость км/час | Высота полета, м | Время полета |
| Орлан-10 | с кат. | 18 | 0,28 | 120 | 90-150 | 5000 | до 16 часов |
| Груша | с рук | 2,4 | 0,36 | 10 | 80-120 | 100-500 | 75 минут |
| Inspector-101 | с рук, с кат. | 0,25 | 0,20 | 1,5 | 28-72 | 25-500 | 30-40 минут |
| Inspector-201 | с кат. | 1,2 | 0,125 | 5 | 55-120 | 100-500 | 30-60 минут |
| Inspector-301 | с кат. | 6 | 0,16 | 25 | 50-150 | 4000 | 45-120 минут |
| ZALA-421-04M | с кат. | 5,5 | 0,18 | 25 | 65-100 | 3600 | 90 минут |
| ZALA-421-21 | с земли | 1,5 | 0,20 | 2 | до 40 | 1000 | 40 минут |
| ZALA-421-06 | с земли | 12 | 0,16 | 15 | 50 | 2000 | 120 минут |
Практически все аппараты, применяемые в МЧС, имеют спутниковую навигацию GPS/ГЛОНАСС. В полезную нагрузку в основном входят фото- и видеокамеры, тепловизоры, различные датчики и анализаторы.
Наибольшей скоростью, высотой, временем и дальностью полета обладает БПЛА «Орлан» (см. таблицу 1). Он является самым тяжелым и громоздким из рассмотренных БПЛА, что вызывает сложности в его эксплуатации. Наименьшей грузоподъемностью обладает Инспектор-201.
Для БПЛА небольших размеров применяются электродвигатели, они проще в эксплуатации. У «больших» БПЛА – двигатели внутреннего сгорания, они, в свою очередь, сложны в эксплуатации, но имеют ряд преимуществ в сравнении с электрическими двигателями: позволяют развивать гораздо большую мощность, тем самым улучшают характеристики аппарата, и дают возможность беспилотному комплексу иметь при себе более тяжелую полезную нагрузку.
Вывод
В данной статье рассмотрены БПЛА различных типов, активно и успешно применяемых в подразделениях МЧС для обеспечения пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах, для сбора информации о возможности возникновения ЧС и для защиты населения и территории от ЧС. Выбор того или иного БПЛА зависит от поставленных перед летательным аппаратом целей и задач.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воропаев, Н. П. Применение беспилотных летательных аппаратов в интересах МЧС России // Вестник Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы МЧС России №4. – Санкт-Петербург: СПБ УГПС, 2023. – С. 13-17.
2. Российский беспилотник «Орлан-10» [Электронный ресурс]. – Режим доступа. –
https://www.youtube.com/watch?v=EL7UgWYyJuA
3. АЭРОКОН [Электронный ресурс]. – Режим доступа. – URL:
4. Аэрокон ИНСПЕКТОР-101. Многоцелевой сверхлегкий БПЛА [Электронный ресурс]. – Режим доступа. — URL: /blog/aerokon-inspektor-101-mnogocelevoysverhlegkiy-bpla
5. ZALA AERO GROUP [Электронный ресурс]. Режим доступа. – URL:
6. Беспилотники на «INTERPOLITEX-2006» («Интерполитех-2006») [Электронный ресурс]. – Режим доступа. – URL: 2006.htm
7. Кишалов А.Е., Галимзянова Р.Р. Применение БПЛА в задачах подразделений МЧС // Молодежный вестник УГАТУ. Ежемесячный журнал Ежемесячный журнал № 1 (13). – Уфа: УГАТУ, 2020. – С. 74-79.
25.10.2023
