Беспилотные летательные аппараты (дроны) для тушения пожаров и спасения людей – перспективы развития.
Молчанов В.П., д.т.н.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) все прочнее входят в нашу жизнь. Во многих сферах жизнедеятельности человека использование дронов уже сегодня становится обыденной реальностью. Использование беспилотных технологий способно в скором будущем существенно изменить привычные подходы к реагированию на пожары и чрезвычайные ситуации.
Основанием для такого мнения являются проведенные нами исследования современного состояния рынка беспилотников с точки зрения возможностей их использования для тушения пожаров и проведения спасательных работ, а также наше понимание потребности в таких новшествах. Особенно перспективным выглядит внедрение беспилотных технологий тушения пожаров в условиях многоэтажной застройки.
Видео-ролик: АО «Оптрон», ООО «Международный противопожарный центр», ООО «Ярпожинвест».
Статистика показывает, что более 80% пожаров с гибелью людей происходит в жилом секторе. А более 30% пожаров в квартирах или офисах, расположенных в многоэтажных зданиях, имеют свое дальнейшее развитие через оконные проемы и фасадные системы на вышележащие этажи. При этом многоэтажная застройка составляет основу современного жилого строительства. В то же время жилищный вопрос в России до сих пор стоит достаточно остро: почти 2/3 россиян не удовлетворены жилищными условиями, 25% семей проживают в плохом и очень плохом жилье.
Для продвижения в этой области в стране разработан ряд мероприятий, объединенных в Национальный проект «Доступное и комфортное жилье — гражданам России». В ходе реализации этого проекта вводится в эксплуатацию миллионы кв.м. жилой площади. Повсеместно многоэтажными жилыми домами застраиваются целые микрорайоны и города спутники.
Существующие в настоящее время технологии высотного пожаротушения в зданиях в основном базируются на применении специальных пожарных автомобилей: автомобильных лестниц и подъемников. У такого подхода есть несколько существенных недостатков и ограничений:
- Подъемная автотехника отечественных производителей имеет ограничения по высоте выдвижения до 70 метров;
- Загруженность дорог в мегаполисах и, как следствие, снижение средней скорости движения в часы пик до 30 километров в час. В Москве в 2023 году Садовое кольцо оказывалось в пробке на три четверти 54 раза, а ТТК — 14 раз;
Фото: Ведомости.
- Запаркованность придомовых территорий, приводящая к значительному увеличению времени на боевое развертывание пожарных расчётов;
- Использование пожарных автомобильных лестниц и подъемников в первую очередь для спасения людей, а не для тушения пожаров.
Анализ мировой практики показывает, что на сегодняшний день наиболее продвинутыми являются беспилотные технологии военного назначения. Но в этом случае речь идет, в основном, об аппаратах самолетного типа. Такие беспилотники требуют значительных пространств для взлета и посадки. Да и в воздухе их маневренность оставляет желать лучшего с точки зрения выполнения задач по тушению пожаров.
Фото: https://sputnik-abkhazia.ru/
Конечно, уже сегодня существуют образцы беспилотных аппаратов самолетного типа, умеющих сбрасывать огнетушащие вещества на очаг пожара. Но такие устройства малопригодны в условиях мегаполисов или промышленных объектов. К тому же, если очаг пожара расположен в помещении, такие аппараты просто бесполезны. Поэтому для создания пожарно-спасательных беспилотных авиационных систем (ПСБАС) нужны беспилотники вертолетного типа или мультикоптеры.
Мультикоптеры широко используются для фото- и видеосъемки с воздуха. Но, как правило, это модели с низкой грузоподъемностью, что не соответствует пожарно-спасательным задачам.
Наиболее близкие по некоторым характеристикам аппараты используются в сельском хозяйстве и доставке грузов. Беспилотные помощники фермеров умеют нести на себе запас удобрений и распылять их с небольшим давлением.
А коммерческие грузовые аппараты способны поднять в воздух значительную полезную нагрузку.
В настоящее время Япония, ОАЭ, Китай, Латвия и другие страны уже демонстрируют опытные образцы беспилотных авиационных систем для тушения модельных очагов пожара. Однако до полной практической завершенности эти проекты пока не доведены.
Дело в том, что для выполнения задач пожарно-спасательного назначения беспилотные системы должны удовлетворять весьма специфическим требованиям. Это и допустимая полезная нагрузка, и точность маневрирования, и наличие систем быстросъемных креплений для установки пожарно-спасательного оборудования. Да и само пожарно-спасательное оборудование для использования в беспилотных системах должно соответствовать специфике новых технологий тушения.
Помимо этого системы управления должны обеспечивать выполнение широкого круга специальных задач. Например, система управления должна обеспечивать как минимум следующие возможности:
- прибытие пожарного дрона к месту вызова по заданным координатам;
- идентификация пожара средствами наблюдения и контроля;
- устойчивая передача информации оператору в режиме реального времени;
- запуск модуля пожаротушения;
- стабилизация положения при подаче огнетушащих веществ.
Таким образом, использование имеющихся серийных моделей как самих беспилотников, так и пожарного оборудования не представляется возможным для высотного пожаротушения с применением ПСБАС, что подтверждает актуальность проводимых нашей проектной группой исследований и разработок. Эта работа представляет собой многогранный процесс, требующий координации и кооперации экспертов в разных областях.
Но как же понять, какие именно требования должны предъявляться к беспилотным платформам, системам управления, пожарно-спасательному оборудованию? Очевидно, что определяющее значение имеет технология и тактика тушения пожаров с применением ПСБАС. В этой области мы работаем по двум ключевым направлениям.
Первое — это использование ПСБАС на основе автономных летательных аппаратов с быстросъемными модулями пожаротушения. Такой пожарный дрон мог бы подавать огнетушащее вещество в очаг пожара через выносной телескопический патрубок. При этом в зависимости от площади возгорания может быть задействовано несколько аппаратов, для каждого из которых может быть организована оперативная смена использованного модуля на новый, с полным запасом ОТВ.
Второе — это ПСБАС, работающие в технологической связке с наземной пожарной техникой. В таком варианте с наземной техники на летательный аппарат могут подаваться как огнетушащие вещества, так и питание самого дрона.
Вполне возможно, что обе эти тактики найдут свое применение на практике и позволят значительно расширить возможности пожарно-спасательных подразделений в тушении пожаров и, как следствие, минимизировать социальные и материальные потери.
Авторы статьи: Молчанов Виктор Павлович, д.т.н., ООО «МПЦ» (radiocopter.ru).
Использование (копирование, распространение) материалов данной статьи без разрешения авторов и без ссылки на авторов не допускается.
Квадрокоптер syma x5sc с камерой 2 мп, headless mode и двумя аккумуляторами.
Недавно я публиковал обзор о квадрокоптере SYMA X15. До сих пор он вызывает у меня только положительные эмоции в силу легкости управления и адекватности полета.
Несколько дней назад гуру сайта Zloy Angel разместил свой обзор на квадрокоптер SYMA X5C, а в это время я знакомился с дроном SYMA X5SC-1. Как заверяют открытые источники, это чуть продвинутая версия Х5С.
Таким образом, получается небольшой цикл публикаций о квадрокоптерах от SYMA.
Кому интересно, приглашаю под кат.
Для начала технические характеристики:
Бренд: SYMA;
Модель: X5SC (X5SC-1);
Материал: пластик;
Цвет: белый / черный;
Возрастная категория: старше 14 лет;
Количество режимов контроллера: два;
Каналы: 4 канала;
Частота управления: 2,4 ГГц;
Радиус действия управления: 50-60 метров;
Гироскоп: Шесть осей;
Фото/видео: HD камера с разрешением 2.0MP;
Аккумулятор: 3.7V 500mAh Li-Po (два штуки в комплекте);
Время зарядки: около 90 минут;
Время полета: около 5-6 минут;
Батарея передатчика: 4 * 1.5V AA (не включены);
Размеры: 31,5 * 31,5 * 10,5 см;
Вес деталя: 94г…
Особенности: два аккумулятора, безголовый режим для новичков, ЖК индикатор состояния работы/полета квадрокоптера на пульте управления, 3D флипы, карта памяти 4 ГГб в комплекте.
Комплект поставки:
1 * SYMA X5SC Quadcopter;
1 * Пульт управление;
1 * HD-камера;
2 * 3.7V 500mAh Lipo Battery;
1 * USB-зарядное устройство;
4 * защита пропеллеров;
4 * запасной пропеллер;
4 * ножки;
1 * картридер;
1 * 4G SD-карта;
1 * отвертка;
1 * руководство пользователя.
Приехал ко мне квадрокоптер в красочной подарочной коробке, которая слегка пострадала в пути, но приличный вид не утратила.
На боковой грани информация о цветовых вариантах дрона. Ко мне приехал белый – в нужном окошке поставили галку.
Надписей по бокам и снизу много, но больше рекламного характера и приведу лишь полезную.
Обратите внимание, здесь модель дрона обозначена как X5SC, потому для краткости в дальнейшем буду называть так.
Внутри красочной упаковки находится пенопластовый ящик или контейнер и хотя на коробке имеются довольно значительные вмятины, благодаря пенопласту квадрокоптер и остальное не пострадали. Довольно объемная инструкция на глянцевой бумаге лежала сверху – чтобы сразу изучили, а уж потом взлетали).
Сверху инструкцию положили не спроста – крышка имеет выступы на внутренней стороне, прижимающие содержимое контейнера и руководство просто помнется, не дав закрыть кейс.
В отдельные ячейки уложены дрон и все предлагающиеся компоненты. Сразу бросился в глаза большущий пульт управления. Хоть в обзоре Zloy Angel и говорил об этом, но что пульт (а он одинаковый для этих двух моделей) настолько крупный, я смог убедился/удивился лишь открыв коробку.
Групповое фото всего, что лежало в ячейках. Второй аккумулятор был изначально вставлен в дрон.
В одном пакете лежат запасные винты – два А и два Б.
В другом отвертка, зарядное устройство для аккумуляторов, картридер и ножки от квадрокоптера.
Ножки тонкостенные, но гибкие при комнатной температуре. При низкой температуре, опасаюсь, станут хрупкими.
В третьем пакет сложена защита пропеллеров. Так же сделана тонкостенной и в мороз лучше избегать столкновений. С другой стороны многие пластики становятся хрупкими при низких температурах, а тонкостенными перечисленные элементы сделаны для облегчения квадрокоптера в целом.
Покажу сразу два аккумулятора: один вынул из дрона, другой был в коробке.
Уже хорошо, что их два (пусть дата производства отличается на три недели), но еще лучше оказалась емкость этих аккумуляторов.
Пришлось потратить время на их раскачку или разконсервацию и тестирование. Зарядку осуществлял штатным зарядным устройством через USB тестер (ток заряда вначале составлял почти 0,6 ампер). Разрядку током 0,2C, т.е. 0,1 ампер, делал двумя способами. Один раз разряжал iMax B6, другой и третий раз с помощью электронной нагрузки EBD-USB.
Во всех случаях емкость каждого аккумулятора оказалась лучше заявленной (как и в случае с SYMA X15).
Во время зарядки каждый раз на обоих аккумуляторах тестер показывал приблизительно одинаковую емкость. Тестеру этому особо верить насчет емкости нельзя, но показания приблизительно всегда были одинаковыми, что уже хорошо. Пусть он врет, но не путается в показаниях). Да и ток зарядки было интересно узнать.
Далее разрядка: и здесь, несмотря на погрешности приборов и отличия показаний друг от друга, разница была несущественной, без большого разброса.
Вес каждого аккумулятора 16 грамм.
Из отдельных компонентов остается камера, которая вставляется в направляющие на корпусе дрона и фиксируется защелкой. Карту памяти на 4 Гб заранее вставили в слот на тыльной стороне корпуса камеры.
Сам квадрокоптер оказался не малых размеров. Тут и габариты, и вес есть, и, наверное, парусность, но полеты покажут.
Из тех самых открытых источников удалось узнать, что X5SC отличается от X5C перелицовкой корпуса и увеличением формы и длины посадочных шасси, изменения коснулись роторов – они стали мощнее и добавился «Headless Mode» — безголовый режим, что облегчит жизнь новичкам.
Жаль, что не добавили взлет и посадку одной кнопкой, как в X15.
На нижней стороне корпуса интересного больше, чем на верхней. Традиционно красные светофильтры светодиодной иллюминации в передней части, зеленые сзади.
Светодиодная подсветка сделана линейкой светодиодов.
В центре композиции направляющие и защелка для крепления камеры, справа (ближе к задней части) выключатель питания красного цвета и гнездо подключения камеры. Очень хорошо, что в этой модели отключение питания осуществляется физическим отключением. Цепь разрывается полностью и никакого потребления в ждущем режиме.
В шестигранные отверстия вставляются посадочные опоры и фиксируются саморезом.
Моторы полностью спрятаны в корпус, а шестерни защитили кожухом, чего в X5C не было – должно меньше грязью забиваться.
Защитные дуги вставляются в углубления и так же фиксируются саморезом по середине.
В задней части находится аккумуляторный отсек.
При полном параде квадрокоптер выглядит амбициозно и внушительно. Этот не карманный вжик).
Со всеми доспехами, камерой и аккумулятором общий вес дрона 118 грамм. Для справки, камера весит 10 грамм.
Как известно, А и В пропеллеры дронов крутятся в разные стороны. В случае их поломки у пользователей иногда встает вопрос: «Куда, какой пропеллер устанавливать?». Здесь эта проблема решена: на пропеллерах написаны буквы, а на корпусе значки с направлением вращения. Пропеллеры А крутятся по часовой стрелке, пропеллеры В против.
Быть может я слишком подробно все описываю, но в первую очередь пишу для новичков. Ведь те, кто впервые будет знакомиться с дронами, как с явлением, на изучение руководства пользователя потратят немало времени, а по факту окажется, что инструкция дело хорошее, но на практике все гораздо проще.
Постараюсь вкратце описать пульт, режимы управления, индикацию и корректировки дрейфа. Поэтому перехожу к пульту. Как и говорил, пульт тут большой, но все оправдано – дрон шустрый и для информативности управления джойстики должны иметь длину хода. Будь они мельче, управление было бы резким и новичкам было бы трудно совладать с летуном.
На время транспортировки на стики одели бамперы из пористого материала.
Размеры пульта 15 на 17,5 см, но в руках он лежит удобно. У меня во время управления не возникло каких либо трудностей с органами управления, все тактильно удобно, над эргономикой поработали.
Фото 41
Сразу хочу сказать, что кнопки по обеим сторонам от экрана – обманка. Видимо в старших версиях дрона они задействованы, здесь муляж.
Пульт можно поставить на поверхность, для этого имеются ножки.
На дальней стороне пульта расположены антенна, ручка (может быть и другое какое предназначение у этой детали есть, не знаю) и пара кнопок по обеим сторонам под указательные пальцы.
На нижней стороне пульта отсек для четырех батареек АА.
Нагляднее об органах управления лучше расскажет иллюстрация, а я поясню применительно к режимам полетов.
Как у всех приличных дронов X5SC имеет два режима управления – режим 1 и режим 2.
Сразу при в включении активизируется первый режим, когда управление скоростью вращения винтов осуществляется левым джойстиком вперед (быстрее)-назад (медленнее), а правым задается направление движения дрона – вперед, назад, вправо, влево.
Во втором режиме названные функции джойстиков меняются местами. Тут кому как удобно. Я пользуюсь первым режимом.
Первый режим активируется по умолчанию при включении дрона и пульта. Чтобы переключиться на второй режим нужно включить дрон, сдвинуть переключатель под правым джойстиком (Mode switch Sideward Fine-tuning (Mode 1) Left-Finetuning (Mode 2)) вправо и в включить пульт.
Какой именно режим включен в данный момент можно увидеть на экране пульта.
Здесь же можно видеть какой режим двигателей включен. Чтобы сделать процесс освоения квадрокоптера для новичков легче и проще сделали два режима работы двигателей: Н – быстрый и L – медленный. Честно скажу, что пользуюсь медленным ибо дрон шустрый, а быстрый применял для борьбы с ветром – помогает, до определенной степени конечно, ведь все зависит от силы ветра.
Переключение режимов двигателей осуществляется кнопкой под указательным пальцем левой руки на передней стороне пульта. Краткое нажатие и режим переключен. Менять режимы двигателей можно в полете.
Следующий режим для новичков, которого не было в Х5С и который вернули/добавили в обозреваемы Х5SC это безголовый режим Headless Mode. Бывалые могут пропустить описание, а новичкам будет полезно и опять же легче освоиться в управлении.
В главном режиме при инициализации дрона в момент включения относительно пульта система определяет, где у дрона перед (голова). Если направлять дрон вперед, то он полетит вперед, но если его развернуть, то двигая джойстик движения вперед, он полетит головой уже не вперед от пилота, а головой в сторону сделанного поворота, что для начинающих сложно.
Для упрощения ситуации есть безголовый режим, в котором в какую бы сторону не разворачивали квадрокоптер, он любой стороной полетит вперед, назад, влево, вправо в соответствии с движением джойстика, т.е. передом (головой), боком, задом он все равно будет лететь в сторону движения джойстика.
Чтобы активировать этот режим, нужно на стадии предполетной подготовки (включили дрон, пульт, джойстик акселератора (левый в режиме Mode 1) вверх, вниз и на две секунды зажать кнопку под указательным пальцем левой руки на дальней стороне пульта. После этого раздаются прерывистые неторопливые звуковые сигналы – их завершение свидетельствует о активации безголового режима. Для того, чтобы вернуться в главный режим нужно снова на две секунды зажать туже кнопку. Здесь последует длительный одинарный звуковой сигнал.
Если после крушения в безголовом режиме наблюдается неправильная реакция дрона на команду вперед, то его нужно отрегулировать. Для этого оба джойстика опускаются в нижний левый угол, дрон начинает часто моргать светодиодами. Прекращение мигания говорит о проведенной корректировке.
К сожалению, на экране пульта безголовый режим никак не обозначается.
Для осуществления кувырков (флипов) нужно во время полета (на высоте не менее трех метров) зажать кнопку под правым указательным пальцем на дальней стороне пульта и двинуть правый джойстик (в режиме Mode 1) в сторону желаемого кувырка.
Кнопкой Фото/видео активируется запись фото и видеозаписи. На карту вмещается до 30 минут видео.
Остальными переключателями (подпружиненные без фиксации) осуществляется корректировка дрейфа дрона. Корректировать нужно в сторону противоположную дрейфу.
Как и во многих квадрокоптерах в Х5SC есть возможность калибровки горизонтального положения в полете – нужно поставить дрон на горизонтальную поверхность, выполнить предполетную подготовку и оба джойстика опустить в нижний правый угол на 2-3 секунды, дрон начнет моргать светодиодами. Прекращение моргания говорит о выполнении корректировки.
В этой модели квадрокоптера ситуация с исчерпанием заряда аккумулятора чуть лучше чем в Х5С. Последний, согласно обзоров других товарищей падал. Здесь, как и в Х5С, о разрядке свидетельствует частое моргание светодиодов в полете. Но, если пропустить этот момент, то исчерпав заряд аккумулятора, дрон прекращает откликаться на команды с пульта и снижается по направлению движения. Уже не падает, но и не снижается вертикально как Х15.
Так что лучше не допускать до этого момента и увидев моргание светодиодов, лучше прекратить полет, опустив дрон.
С теорией все ясно, а вот на практике оказалось немного сложнее. Обусловлено это тем, что у нас сейчас дуют восточные ветры, привычные для этого времени года. То тихо, то порывы, то крутит, то еще что. И все это здесь и прямо сейчас.
Я пользовался безголовым режимом, ибо и так хватает борьбы с ветром.
Сначала пытался летать в LOW режиме двигателей, но мощности им для борьбы с порывами ветра не хватало. Взлетает, делает флипы без особых провалов, выравнивается по высоте, управляется хорошо, но стоит дунуть губатому и дрон увлекается порывом.
Переключение в режим двигателей HIGH меняет ситуацию в лучшую сторону. Во-первых квадрокоптер становится заметно шустрее и способен на быстрые виражи с такими углами поворотов, что только держи).
Ветер ему уже менее страшен. Борется усердно, но тратит много энергии, аккумуляторы садятся быстрее. Процесс борьбы с ветром легко заметить глазом. Дрон будто попадает в вязкую среду и пытается ей противостоять, пройти сквозь нее. Результат опять же зависит от силы ветра и порыва, но все равно в разы лучше, чем в режиме LOW.
Посему делаю вывод: режим LOW для новичков или опытных, решивших спокойно полетать в безветренную погоду.
В режиме HIGH можно себе уже позволить многое, когда нет ветра или осваиваться, как я, в борьбе с ним.
По корпусу и обвесу скажу, что эти тонкие, гибкие пластмаски очень снисходительны к пилоту)). Падений у меня было очень много с разной высоты – ножки, защита, корпус дрона, пропеллеры все выдержали и не лопнули, не сломались.
Мне лично не хватало режима взлета и посадки одной кнопкой. Ну, посадки точно. Взлетает дрон и так отлично хоть с поверхности, хоть бросай его, а вот с приземлением у меня были проблемы. То слишком ослаблю газульку, то, спасая положение, добавлю оборотов). Плюс ветер. Зачастую приземление заканчивалось падением и кувырком без группировки). Даже с выключенными моторами дрон умудрялся кувыркаться. Вину возлагаю на излишне длинные и гибкие ножки. Центр тяжести высоковато расположен. Мне кажется, из-за этого он на ножках пружинит.
По дальности управления так, чтобы не заниматься длительными поисками, это действительно метров 50. Лучше вытворять пируэты поближе к себе. Главное, что дрон позволяет резко и быстро менять направление движения и закладывать виражи. Если отпустить дальше, то теряя связь с пультом он начинает снижаться по пологой траектории по направлению движения. Это хуже, чем снижение вертикально со снижением оборотов двигателей, но лучше, чем неуправляемый полет неизвестно куда.
Аккумуляторов с фото и видео, но без ветра хватает минут на пять спокойного полета. Ветер, виражи и выкрутасы в воздухе съедают заряд побыстрее.
От камеры, зная про маркетинговые уловки про мегапиксели, HD и т.д., я ожидал худших результатов. Но на поверку все оказалось вполне прилично для цены этого дрона. Да, в полете фото никакие ибо смазанные, но в статичном положении весьма неплохо.
А вот видео, можно сказать, вообще хорошо.
Ну и видео со стороны. С ветром, крашами, кувырками, подбрасываниями.
В итоге осмелюсь сделать заключение о нацеленности данного дрона на новичков третьего уровня). Для тех, кто уже освоил азы, понял как летать/управлять, как бороться с ветром и хочет уже большего, а именно фото/видеосъеми окрестностей.
Минусы данной модели:
— все же длинные ножки и как следствие высоко расположенный центр тяжести;
— нет взлета/посадки одной кнопкой, особенно посадки;
— очень была бы кстати вертикальная посадка со снижением оборотов двигателей при потере связи с пультом и разряде аккумулятора;
Плюсы:
— фото/видео;
— многое прощающий пластик корпуса и обвеса;
— защита шестеренок;
— два аккумулятора в комплекте;
— информативность управления;
— способность на крутые виражи;
— два режима двигателей;
— безголовый режим.
В магазине действует купон на скидку в 10 процентов на все товары, в том числе и на обозреваемый квадрокоптер.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
