Important Parameters and Settings in Unmanned Aerial Vehicles (UAV) in Operational Work of the Fire Brigade Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Maciej Zawistowskia)*, Radostaw Fellnerb)

a Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpozarowej - Panstwowy Instytut Badawczy b) the Main School of Fire Service/ Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej * Corresponding author / Autor korespondencyjny: [email protected]

Important Parameters and Settings in Unmanned Aerial Vehicles (UAV) in Operational Work of the Fire Brigade

Istotne parametry i ustawienia w bezzatogowych statkach powietrznych (BSP) w pracy operacyjnej strazy pozarnej

ABSTRACT

Aim: The article presents a set of parameters and settings for unmanned aerial vehicles (UAV), which is crucial in the operational work of the fire brigade and its importance for the quality of the final material obtained from an RGB camera or a thermal imaging camera.

Introduction: Unmanned aerial vehicles (UAVs) are more often and more boldly used by various uniformed formations, including pilots of the State Fire Service and Volunteer Fire Brigades. Currently, they are used to perform recognition of situations and coordination of activities with the use of RGB and thermal imaging cameras. There are also other applications of UAV, including firefighting, but at the moment they are only conceptual solutions, as they have not been tested during an actual firefighting operation. According to the authors, a drone is currently only a carrier of additional devices and its functionality during the operation depends largely on certainty and reliability of a given UAV structure, as well as on the type and quality of the elements and sensors mounted on it.

Methodology: A review of literature and press reports, as well as the authors' experience in working with UAVs and the results of their research were used to analyse the topic.

Conclusions: Indicating a set of key parameters for the UAVs used by fire brigade users is only possible to define its application. Therefore, in this study, the authors presented the most common use of unmanned aerial vehicles, for which key parameters were indicated and the impact of these factors on the obtained results of drones was described. Due to the frequent neglect of camera operation and the importance of their parameters, the authors described the most frequently set parameters of photographs and their impact on the final result, which is of key importance for the usefulness of the collected material.

Keywords: parameters, UAV, settings, rescue, fire brigade Type of article: review article

Received: 04.10.2021; Reviewed: 28.10.2021; Accepted: 02.11.2021;

Authors" ORCID IDs: M. Zawistowski - 0000-0001-9832-0376; R. Fellner- 0000-0002-9095-4996; The authors contributed the equally to this article;

Please cite as: SFT Vol. 58 Issue 2, 2021, pp. 92-118, https://doi.org/10.12845/sft.58.2.2021.6;

This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

ABSTRAKT

Cel: W artykule przedstawiono zbiör parametröw i ustawien bezzalogowych statköw powietrznych (BSP), ktöry jest kluczowy w pracy operacyjnej strazy pozarnej oraz jego znaczenie dla jakosci finalnego materialu uzyskanego z kamery RGB lub kamery termowizyjnej.

Wprowadzenie: Bezzalogowe statki powietrzne (BSP) coraz cz^sciej i odwazniej stosowane sq przez rözne formacje mundurowe, w tym przez pilo-töw Panstwowej Strazy Pozarnej i Ochotniczych Strazy Pozarnych. Obecnie sluzq one do wykonywania rozpoznawania sytuacji i koordynacji dzialan z wykorzystaniem kamer RGB i termowizyjnych. Pojawiajq si§ röwniez inne zastosowania BSP, w tym do gaszenia pozaröw, jednak na ten moment sq to jedynie rozwiqzania koncepcyjne, poniewaz nie zostaly poddane testom w czasie rzeczywistej akcji gasniczej. Zdaniem autoröw dron obecnie jest jedynie nosnikiem dodatkowych urzqdzen i jego funkcjonalnosc w trakcie akcji zalezy w duzej mierze od pewnosci i niezawodnosci danej konstrukcji BSP, a takze od rodzaju i jakosci elementöw i czujniköw na niej zamontowanych.

Metodologia: Do analizy tematu wykorzystano przeglqd literatury i doniesien prasowych, a takze doswiadczenie autoröw w pracy z BSP oraz wyniki prowadzonych przez nich badan.

Wnioski: Wskazanie zbioru parametröw kluczowych dla BSP wykorzystywanego przez uzytkowniköw strazy pozarnej jest mozliwe jedynie poprzez zdefi-niowanie jego zastosowania. Dlatego w niniejszej pracy autorzy przedstawili najcz^stsze wykorzystanie bezzalogowych statköw powietrznych, do ktörych

wskazano kluczowe parametry i opisano wplyw tych czynnikow na uzyskane rezultaty pracy dronow. Ze wzglçdu na czçste zaniedbania w zakresie obslugi kamery i znaczenia ich parametrow, autorzy opisali najczçsciej ustawiane parametry zdjçc i ich wplyw na efekt koncowy, ktory ma kluczowe znaczenie dla uzytecznosci zbieranego materialu.

Stowa kluczowe: ratownictwo, parametry, BSP, straz pozarna, ustawienia Typ artykutu: artykul przeglqdowy

Rrzyjçty: 04.10.2021; Zrecenzowany: 28.10.2021; Zaakceptowany: 02.11.2021;

Identyfikatory ORCID autorow: M. Zawistowski - 0000-0001-9832-0376; R. Fellner - 0000-0002-9095-4996; Autorzy wniesli rowny wklad merytoryczny w powstanie artykulu;

Rroszç cytowac: SFT Vol. 58 Issue 2, 2021, pp. 92-118, https://doi.org/10.12845/sft.58.2.2021.6; Artykul udostçpniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

Introduction

In order to comprehensively answer the question what set of parameters and settings of unmanned aerial vehicles is crucial for the work of a firefighter and how these parameters affect the possibility of using a given UAV structure, first of all, it is necessary to consider how the fire brigades use unmanned aerial vehicles, popularly called drones. Based on the review of literature [14] and internet reports, it can be concluded that the possibilities of using unmanned aerial vehicles in the fire service are very wide. The authors propose a division of UAVs into those used for:

- search and rescue,

- extinguishing fires,

- monitoring and observation,

- other purposes (e.g. detecting harmful substances, ensuring communication, carrying small loads, etc.).

More and more companies present solutions for the construction of firefighting drones. However, these are usually large structures that have never been used in real firefighting operations, but only presented at shows. The examples are presented later in the article. Currently, drones, much more often than the firefighting function, play a supporting role, providing a view of the field of action from above and thus allowing for better coordination of rescue and firefighting operations, as well as providing up-to-date photographic maps called orthophotomaps and maps of temperature distribution. The following actions supported by UAVs are distinguished in the scientific literature:

- detection, monitoring, firefighting,

- search and rescue,

- damage assessment, increasing situational awareness, material transport, risk assessment.

Besides the above examples of using drones, they can also be used in other ways. There are many constructions that allow, among others:

- detecting of hazardous substances,

- moving small loads,

- providing radio communication in the area affected by a natural disaster.

Each of the applications mentioned above, due to the different use, determines the fulfilment of other technical requirements by the UAV and a separate configuration of its parameters. Thus, structures adapted to a specific purpose will have to meet other

Wprowadzenie

Aby moc odpowiedziec kompleksowo na pytanie, jaki zbior parametrow i ustawien bezzatogowych statkow powietrznych jest kluczowy dla pracy strazaka oraz jak parametry te wptywajq na mozliwosci wykorzystania danej konstrukcji BSR nalezy w pierw-szej kolejnosci zastanowic siç, w jaki sposob funkcjonariusze strazy wykorzystujq bezzatogowe statki powietrzne, popularnie nazywane dronami. Na podstawie przeglqdu literatury [14] i donie-sien internetowych mozna stwierdzic, ze mozliwosci zastosowania bezzatogowych statkow powietrznych w strazy pozarnej sq bardzo szerokie. Autorzy proponujq podziat BSR na stuzqce do:

- poszukiwan i ratownictwa,

- gaszenia pozarow,

- monitoringu i obserwacji,

- innych celow (np. detekcja substancji szkodliwych, zapewnienie komunikacji, przenoszenie niewielkich tadunkow itp.).

Coraz czçsciej firmy prezentujq rozwiqzania w zakresie konstrukcji dronow gasniczych. Sq to jednak z reguty duze kon-strukcje, ktore nie byty nigdy wykorzystywane w rzeczywistych akcjach gasniczych, a jedynie prezentowane na pokazach. Rrzy-ktady przedstawiono w dalszej czçsci artykutu. Obecnie zdecydo-wanie czçsciej drony zamiast funkcji gasniczej petniq rolç wspo-magajqcq, zapewniajqc widok pola dziatan z gory i tym samym pozwalajqc na lepszq koordynacjç akcji ratowniczo-gasniczej oraz dostarczajqc aktualnych map fotograficznych zwanych ortofotomapami oraz map rozktadu temperatury. W literaturze naukowej wyrozniono nastçpujqce zadania wspierane przez BSR:

- detekcja, monitoring, zwalczanie pozarow,

- poszukiwanie i ratownictwo,

- ocena zniszczen, zwiçkszenie swiadomosci sytuacyjnej, transport materiatow, ocena ryzyka.

Roza powyzszymi przyktadami uzycia dronow mogq one row-niez byc wykorzystane w inny sposob. Istnieje wiele konstrukcji pozwalajqcych na m.in.:

- wykrywanie substancji niebezpiecznych,

- przenoszenie niewielkich tadunkow,

- zapewnianie tqcznosci radiowej na obszarze dotkniçtym klçskq zywiotowq.

Kazde z powyzszych zastosowan ze wzglçdu na rozne wyko-rzystanie determinuje spetnienie przez BSR innych wymagan

technical requirements in order to correctly and safely perform the entrusted tasks.

Key parameters and settings for unmanned aerial vehicles

The authors of the article base their knowledge both on experience in research and flights, as well as consultations with representatives of State Fire Brigade (PSP) and Volunteer Fire Brigade units (OSP), as well as the results of the work of the UAV teams of the Chief Commandant of the State Fire Service1. In their opinion, it is impossible to clearly define all the most important parameters of a drone without indicating its intended use. However, it is possible to define homogeneous settings, e.g. concerning the safety of operations with the use of UAVs. One of the examples of settings for such functions are those related to spatial awareness (e.g. geofencing, geocaching) and emergency - e.g. hovering or RTH (return to home).

Considering the dynamic progress of unmanned systems and seeing them as a useful tool for ensuring public safety, protection of health and life and property, as well as the need to verify the parameters and performance of unmanned vehicles, the Commander-in-Chief of the State Fire Service, by decision No. 51 of 4 June 2020, he appointed a working team for new products, i.e. "Unmanned and autonomous platforms", "Unmanned aerial vehicles", "Robots"2. The task of the team is not only to define the technical and operational requirements for the products of unmanned platforms (flying, driving and floating), which are important in the operational work of fire protection units, but also to develop research methodologies and methods for checking the reliability and repeatability of platform parameters. By September 2021, the team had developed a working material containing the proposed technical and operational requirements for UAVs.

Moreover, by decision no. 3 of 25 January 2021 the Commander-in-Chief of the State Fire Service appointed a task force to develop the documentation necessary to obtain a Certificate of the Operator of Light Unmanned Aerial Systems for the State Fire Service and to develop the rules for the use of unmanned aerial vehicles in the State Fire Service. As part of the work,

1 Consultations were carried out during meetings with PSP officers and OSP colleagues during the scientific conferences DroneTech World Meeting in Torun and the works of: the task force of the Commander-in-Chief of the State Fire Service to develop the documentation necessary to obtain a Certificate for the Operator of the Light Unmanned Aerial Systems for the State Fire Service (Decision No. 3 of 2021), a working group on new products "Unmanned and autonomous platforms, Unmanned aerial vehicles, Robots" as part of the Team of the Commander-in-Chief of the State Fire Service to monitor changes in the regulation of the Minister of Interior and Administration of 20 June 2007 on the list of products used to ensure public safety or the protection of health and life and property, as well as the rules for issuing admittance for use of these products (Decision No. 51 of 2020).

2 As part of the Team of the Commander-in-Chief of the State Fire Service to monitor changes in the Regulation of the Minister of Interior and Administration of 20 June 2007 (Polish Journal of Laws: Dz. U. 2007 nr 143 poz. 1002, as amended) on the list of products used to ensure public safety or protect health and life and property, as well as the rules for issuing admittance for use of these products.

technicznych i osobnq konfiguracjç jego parametröw. Tym samym konstrukcje przystosowane do okreslonego celu bçdq musiaty spetniac inne wymagania techniczne w celu poprawnej i bezpiecznej realizacji powierzonych zadan.

Kluczowe parametry i ustawienia bezzatogowych statköw powietrznych

Autorzy artykutu opierajq swojq wiedzç zaröwno na doswiadczeniu w badaniach i lotach oraz konsultacjach z przedstawicielami jednostek PSP i OSP jak i wynikach prac zespotöw ds. BSP Komendanta Gtöwnego PSP1. W ich opinii nie mozna okreslic jednoznacznie wszystkich najwazniejszych parametröw drona bez wskazania jego docelowego zastoso-wania. Mozliwe jest natomiast okreslenie jednorodnych ustawien np. dotyczqcych bezpieczenstwa operacji z wykorzysta-niem BSP. Jednym z przyktadöw ustawien takich funkcji sq te dotyczqce swiadomosci przestrzennej (np. geofencing, geocaching) oraz awaryjne - np. zawis czy RTH (ang. return to home).

Majqc na uwadze dynamiczny postçp systemöw bezzatogowych oraz dostrzegajqc w nich przydatne narzçdzie stuzqce zapewnieniu bezpieczenstwa publicznego, ochronie zdrowia i zycia oraz mienia, a takze uwzglçdniajqc potrzebç weryfikacji parametröw i osiqgöw pojazdöw bezzatogowych, Komendant Gtöwny PSP decyzjq nr 51 z dn. 04.06.2020 r. powotat zespöt robo-czy ds. nowych wyroböw tj. „Platform bezzatogowych i autono-micznych", „Bezzatogowych statköw powietrznych", „Robotöw"2. Zadaniem zespotu jest nie tylko okreslenie wymagan techniczno--uzytkowych wyroböw platform bezzatogowych (latajqcych, jez-dzqcych i ptywajqcych), ktöre sq istotne w pracy operacyjnej jednostek ochrony przeciwpozarowej, ale takze opracowanie metodyk badawczych i metod sprawdzania wiarygodnosci i powtarzalnosci parametröw platform. Do wrzesnia 2021 r. zespöt opracowat robo-czy materiat zawierajqcy proponowane wymagania techniczno--uzytkowe dla BSP

Ponadto, decyzjq nr 3 z dn. 25 stycznia 2021r. Komendant Gtöwny PSP powotat zespöt zadaniowy do wypracowania doku-mentacji niezbçdnej do uzyskania Certyfikatu Operatora Lek-kich Systemöw Bezzatogowych Statköw Powietrznych dla PSP oraz opracowania zasad uzytkowania bezzatogowych statköw powietrznych w PSP. W ramach prac zespöt stworzyt jednolitq,

1 Konsultacji dokonywano podczas spotkañ z funkcjonariuszami PSP i druhami OSP w ramach konferencji naukowych DroneTech World Meeting w Toruniu oraz prac: Zespotu zadaniowego Komendanta Gtównego PSP do wypracowania dokumentacji niezbçdnej do uzyskania Certyfikatu Operatora Lekkich Systemów Bezzatogowych Statków Powietrznych dla PSP oraz opracowania zasad uzytkowania bezzatogowych statków powietrznych w PSP (Decyzja nr 3 z 202! r.), grupy roboczej w zakre-sie nowych wyrobów „Platformy bezzatogowe i autonomiczne, Bezzatogowe statki powietrzne, Roboty" w ramach Zespotu Komendanta Gtównego PSP do monitoro-wania zmian w rozporzqdzeniu Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dn. 20.06.2007 r. wykazu wyrobów stuzqcych zapewnieniu bezpieczeñstwa publicznego lub ochronie zdrowia i zycia oraz mienia , a takze zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do uzytkowania (Decyzja nr Б! z 2020 r).

2 W ramach Zespotu Komendant Gtównego Pañstwowej Strazy Pozarnej do monito-rowania zamian w rozporzqdzeniu Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 20 czerwca 2007 r. (Dz.U. 2007 nr !43, poz.!002 ze zm.) w sprawie wykazu wyrobów stuzqcych zapewnieniu bezpieczeñstwa publicznego lub ochronie zdro-wia i zycia oraz mienia, a takze zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do uzytkowania.

the team created a uniform, comprehensive instruction for the development of using the UAVs within the structures of the State Fire Service.

All of these functions are based on the use of GNSS (global navigation satellite system), so to ensure their correct operation it should be verified whether

- a drone sees enough satellites to correctly determine its position,

- a drone is correctly pointing to its position,

- "forbidden areas", into which the drone is not to enter, are correctly marked on the map,

- an appropriate automatic safety function has been set, which is activated when the geocaching zone is violated (hover, RTH, emergency landing),

- the RTH altitude is appropriate.

The very selection of the appropriate emergency function and knowledge of its operation is also very important, especially in terms of safety. Emergency functions are usually triggered automatically in several situations, i.e. when the following occurs:

- critically low battery,

- loss of control signal,

- loss of GNSS positioning.

The selection of appropriate parameters and programming the emergency function based on them is very important when the drone is to perform an action specified by the operator, e.g. fly under an obstacle (e.g. under a bridge) while searching for a person or during inspection. If RTH is set as an emergency function, the aircraft will start to ascend automatically shortly after losing communication and will most likely hit an obstacle from below and fall. In order to avoid such a situation, the emergency function should be set to the so-called hovering. In the event of lossing communication with the drone or the GNSS system, this will allow the pilot to approach and regain control of the unmanned aerial vehicle.

In addition to the safety functions mentioned above, which are present in almost every - commercially offered - professional UAV, we can more and more often observe the installation of various types of obstacle sensors. They are very useful because, on one hand, they allow for the safe implementation of various types of automatic algorithms that help pilots in their work (by automating some of the tasks), and on the other hand, they inform them about the location and approach of buildings, structures and other objects during a flight.

The figures below (see Figure 1 and 2) show examples of the two most commonly used technologies:

- ultrasonic sensors mounted, among others in Yuneec Typhoon H520,

- optical sensors mounted, among others in DJI Matrice 300.

While the Yuneec H520 has sensors mounted only on the

front of the device, the DJI Matrice 300 is equipped with a number of sensors, giving the pilot full information about the distance of the drone from all obstacles around it.

kompleksowq instrukcjç rozwoju wykorzystania BSP w ramach struktur PSP

Wszystkie z tych funkcji opierajq siç na wykorzystywaniu systemów GNSS (ang. global navigation satellite system), dla-tego dla zapewnienia ich poprawnego dziatania nalezy siç upew-nic, ze:

- dron widzi liczbç satelit wystarczajqcq do poprawnego okreslenia swojego potozenia,

- dron prawidtowo wskazuje swojq pozycjç,

- „obszary zabronione", w które dron ma nie wnikac, zazna-czone sq na mapie poprawnie,

- ustawiono odpowiedniq automatycznq funkcja bezpie-czenstwa uruchamianq w momencie naruszenia strefy geocaching (zawis, RTH, lqdowanie awaryjne),

- wysokosc powrotu do domu (RTH) jest odpowiednia.

Sam wybór odpowiedniej funkcji awaryjnej i wiedza na temat

jej dziatania tez ma bardzo duze znaczenie, szczególnie dla bez-pieczenstwa. Funkcje awaryjne najczçsciej uruchamiajq siç auto-matycznie w kilku sytuacjach, tj. gdy nastçpuje:

- krytycznie niski poziom baterii,

- utrata sygnatu sterujqcego,

- utrata pozycjonowania GNSS.

Dobór odpowiednich parametrów i zaprogramowanie na ich podstawie funkcji awaryjnej ma bardzo duze znaczenie w sytu-acji, gdy dron ma wykonac okreslonq przez operatora czynnosc np. przeleciec pod przeszkodq (np. pod mostem) w trakcie poszukiwan osoby czy inspekcji. Jesli jako funkcjç awaryjnq ustano-wiono RTH, dron chwilç po utracie komunikacji zacznie siç auto-matycznie wznosic, w konsekwencji najprawdopodobniej uderzy w przeszkodç od spodu i spadnie. Aby uniknqc takiej sytuacji, funkcja awaryjna powinna byc ustawiona na tzw. zawis. W przy-padku utraty komunikacji z dronem lub systemem GNSS pozwoli to na zblizenie siç pilota i odzyskanie kontroli nad bezzatogowym statkiem powietrznym.

Poza powyzszymi funkcjami bezpieczenstwa, które wystç-pujq w prawie kazdym - oferowanym komercyjnie - profesjo-nalnym BSP coraz czçsciej mozemy zaobserwowac montowanie róznego rodzaju czujników przeszkód. Sq one bardzo przydatne, poniewaz z jednej strony pozwalajq na bezpiecznq realizacjç róz-nych rodzajów automatycznych algorytmów pomagajqcych pilo-tom w pracy (poprzez automatyzacjç czçsci zadan), a z drugiej informujq ich o potozeniu i zblizaniu siç w trakcie lotu do budyn-ków, konstrukcji i innych obiektów.

Na ponizszych rycinach (zob. ryc. 1 i 2) przedstawiono przy-ktady dwóch najczçsciej stosowanych technologii:

- czujników ultradzwiçkowych montowanych m.in. w Yuneec Typhoon H520,

- czujników optycznych montowanych m.in. w DJI Matrice 300.

Podczas gdy Yuneec H520 posiada czujniki zamontowane

jedynie z przodu urzqdzenia, to DJI Matrice 300 wyposazony jest w szereg czujników, dajqc pilotowi petnq informacjç o odlegtosci drona od wszystkich przeszkód wokót niego.

Figure 1. An example of the use of ultrasonic sensors mounted in the Yuneec H520 (marked in red on the left) and the view of the message on the GCS (on the right)

Rycina 1. Przyktad wykorzystania czujnikow ultradzwiçkowych montowanych w Yuneec H520 (zaznaczono na czerwono po lewej) oraz widok komunikatu na GCS (po prawej) Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

Figure 2. An example of optical sensors mounted in DJI Matrice 300 (on the left) the view of the message on the GCS (on the right) Rycina 2. Przyktad czujnikow optycznych montowanych w DJI Matrice 300 (po lewej) oraz widok komunikatu na GCS (po prawej)

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

An important parameter related to the comfort of UAV service and safety indicated by PSP officers and OSP colleagues [12] - especially in the case of out of sight flights (BVLOS) is the ground station, and more precisely the communication range and the quality of displaying the image by the UAV camera at the ground control station. These values are often overlooked when selecting equipment, but are important for rescue and firefighting operations. The displays used for UAV operations should be as bright as possible so that the information and view from the camera are legible even on a sunny day. In practice, it is assumed that the display brightness of 1000 cd/m2 is sufficient for the screen to be readable even in direct sunlight. Using smart-phones as an additional screen or screens with low brightness of 400-600 cd/m2 is often insufficient, especially in sunny weather. The photo below shows a comparison of two different GCS (ground control station).

Istotnym parametrem zwiqzanym z komfortem obstugi BSP i bezpieczenstwem wskazanym przez funkcjonariuszy PSP i dru-how OSP [12] - szczegolnie w przypadku lotow poza zasi?giem wzroku (BVLOS) jest stacja naziemna, a doktadniej zasi?g komu-nikacji i jakosc wyswietlania obrazu z kamery BSP w naziemnej stacji kontroli. Te wartosci cz?sto pomija si? w trakcie wyboru sprz?tu, tymczasem sq one istotne z punktu widzenia operacji ratowniczo-gasniczych. Wyswietlacze wykorzystywane do operacji BSP powinny miec jak najwyzszq jasnosc, aby informa-cje i podglqd z kamery byty czytelne nawet w trakcie stonecz-nego dnia. W praktyce przyjmuje si?, ze jasnosc wyswietlacza na poziomie 1000 cd/m2 jest wystarczajqca, aby ekran byt czy-telny nawet przy petnym stoncu. Wykorzystanie smartfonow jako dodatkowego ekranu lub ekranow o niskiej jasnosci na poziomie 400-600 cd/m2 cz?sto jest niewystarczajqce, szczegolnie w trakcie stonecznej pogody. Na zdj?ciu ponizej przedstawiono porow-nanie dwoch roznych stacji naziemnych GCS (ang. ground control station).

Figure 3. Comparison of the brightness of the screens of Yuneec Typhoon H520 ground stations (on the left, brightness approx. 400 cd/m2) and DJI Matrice 300 (on the right, brightness up to 1000 cd/m2)

Rycina 3. Porownanie jasnosci ekranow stacji naziemnych Yuneec Typhoon H520 (po lewej, jasnosc ok. 400 cd/m2) oraz DJI Matrice 300 (po prawej, jasnosc do 1000 cd/m2)

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

Firefighting drones Drony gasnicze

Firefighting drones are primarily intended to deliver and distribute the extinguishing agent in hard-to-reach places or where the risk of endangering the life and health of a firefighter would be too high. Currently, the availability of this type of structures is very limited, often they were not checked during the actual action, but only as part of various tests and demonstrations. The greatest difficulty that this type of machine has to deal with is the need to climb up with the extinguishing agent, often weighing a multiple of the weight of the drone itself. In addition, it is worth paying attention to the fact that the drone during the actual operation will have to counteract, among others, gusts of wind, kickback caused by the administration of the extinguishing agent or changes in the position of the centre of gravity resulting from its movement inside the tank. Therefore, such structures must have a high load capacity (MTOM - maximum take-off mass) while maintaining a relatively low own weight, be characterized by high flight stability and have an adequate reserve of power necessary to lift the load and properly operate the drone. As a result, unmanned air ships with a multi-rotor structure, containing at least six engines, are most often used for the action. This allows for a high MTOM parameter (maximum take-off mass) and, at the same time, high stabilization in flight.

The power supply in this type of a drone must provide enough energy to cover the energy requirements of all engines at all times. In view of the above, due to a large MTOM mass of this design, it should be assumed that the batteries must have high capacity and current efficiency or be tethered.

According to the authors, in the case of such use of UAVs, their control range is not a key parameter. Such UAVs should be used locally, without the need for a long flight with the maximum allowable load. On one hand, this will allow for some protection of the place of use of such a device, and on the other - for a better use of electricity used to power the drone.

Drony gasnicze majq stuzyc przede wszystkim do dostarczenia i dystrybucji srodka gasniczego w trudno dost?pnych miejscach lub tam, gdzie ryzyko narazenia zycia i zdrowia strazaka bytoby zbyt wysokie. Obecnie dost?pnosc tego typu konstrukcji jest bardzo nie-wielka, cz?sto nie byty one sprawdzane w trakcie rzeczywistej akcji, a jedynie w ramach roznego rodzaju testow i pokazow. Najwi?k-szq trudnosciq, z jakq muszq sobie poradzic tego typu maszyny, jest koniecznosc wzniesienia si? do gory wraz ze srodkiem gasni-czym, cz?sto wazqcym wielokrotnosc wagi samego drona. Dodat-kowo warto zwrocic uwag? na fakt, ze dron w trakcie rzeczywistej akcji b?dzie musiat przeciwdziatac m.in. porywom wiatru, odrzutowi spowodowanemu podawaniem srodka gasniczego czy zmianom potozenia srodka ci?zkosci wynikajqcym z jego przemieszczania si? wewnqtrz zbiornika. W zwiqzku z powyzszym tego rodzaju kon-strukcje muszq posiadac duzy udzwig (MTOM - ang. maximum takeoff mass) przy zachowaniu stosunkowo niskiej masy wtasnej, cha-rakteryzowac si? duzq stabilnosciq lotu oraz posiadac odpowiedni zapas mocy, niezb?dny do wyniesienia tadunku i odpowiedniego operowania dronem. W efekcie najcz?sciej do akcji sq wykorzysty-wane bezzatogowe statki powietrze o konstrukcji wielowirnikowej, zawierajqce co najmniej szesc silnikow. Pozwala to na uzyskanie wysokiego parametru MTOM (maksymalnej masy startowej) i jed-noczesnie duzej stabilizacji w locie.

Zasilanie w tego rodzaju dronie musi zapewniac wystarcza-jqcq ilosc energii, aby w kazdej chwili pokryc zapotrzebowanie na energi? wszystkich silnikow. W zwiqzku z powyzszym ze wzgl?du na duzq masq MTOM tej konstrukcji nalezy zatozyc, ze akumula-tory muszq posiadac duzq pojemnosc i wydajnosc prqdowq lub byc zasilane przewodowo (ang. tethered).

Wedtug autorow, w przypadku takiego wykorzystania BSP ich zasi?g sterowania nie jest parametrem kluczowym. Tego rodzaju BSP powinny byc wykorzystane lokalnie, bez koniecznosc dale-kiego przelotu z maksymalnym dopuszczalnym obciqzeniem. Pozwoli to z jednej strony na pewne zabezpieczenie miejsca wykorzystywania takiego urzqdzenia, z drugiej na lepsze wyko-rzystanie energii elektrycznej stuzqcej do zasilania drona.

Figure 4. Examples of UAVs designed to extinguish fires: SKU: FFU-012, manufacturer UAVForDrone (on the left), firefighting drone, manufacturer AERONES (on the right)

Rycina 4. Przyktady BSP przeznaczonych do gaszenia pozarow: SKU: FFU-012, producent UAVForDrone (po lewej), dron gasniczy, producent AERONES (po prawej) Source / Zrodto: [13-14].

Drones for monitoring and observation

Drones intended for reconnaissance and coordination of activities constitute a group of products most often used in both the State and Volunteer Fire Brigades. These types of machines, due to their easy availability, low weight and relatively low cost, are often used by these formations to provide support: while searching for people [15], during the reconnaissance of the operation site [16], during the firefighting operation [17], during flooding and flood risk [18].

As you can see, drones intended for this type of operation must have a long range - both for control and video transmission - in such a manner that the material recorded with the use of UAVs can be transmitted as soon as possible to the command and communication vehicle or the person coordinating the operations. Currently, the range declared by manufacturers of multi-rotor ships, which are most often used in such operations, often exceeds 4 km. However, it should be noted that this is usually the range tested under ideal conditions, which are very rare in practice. For example, the manufacturer of the Matrice 300 RTK drone declares a range of up to 8 km, while stipulating that it is a range in the so-called open, interference-free area, in accordance with the CE certificate and it is an approximate value for the strength of a radio link [19]. For example, practice gained during exercises in the Kobylanska Valley [20] or the Olsztyn-Mazury airport organized in 2021 proves that the range is a factor that can still generate problems during the actual action. In a real situation, various types of interference and disturbances from antennas or radars may limit the range of data and image transmission to approx. 1 km.

The common element of all UAVs is to have high-quality cameras, the characteristics of which should start with their resolution. The higher it is, the more detailed the obtained image is. This allows to see more details, to more easily recognize, but it also makes image transmission difficult due to larger file sizes. In case of using UAVs for remote detection, four functions should be indicated, each of which requires higher resolution:

- surveillance - observation over a large area, providing general awareness of the site or the environment,

Drony do monitoringu i obserwacji

Drony przeznaczone do rozpoznania i koordynacji dziatan stanowiq grupç wyrobow najczçsciej wykorzystywanq zarowno w Panstwowej, jak i Ochotniczej Strazy Pozarnej. Tego typu maszyny ze wzglçdu na ich tatwq dostçpnosc, niewielkq masç i relatywnie niski koszt sq czçsto uzywane przez wspomniane for-macje do zapewnienia wsparcia: w trakcie poszukiwan osob [15], w trakcie rozpoznania miejsca dziatan [16], podczas akcji gasni-czej [17], podczas podtopien i zagrozenia powodziowego [18].

Jak widac, drony przeznaczone do tego typu operacji muszq charakteryzowac siç duzym zasiçgiem - zarowno sterowania, jak i transmisji materiatu wideo - w taki sposob, aby nagrany z wykorzystaniem BSP materiat jak najszybciej przetransmito-wac do wozu dowodzenia i tqcznosci lub osoby koordynujqcej dziatania. Obecnie zasiçg deklarowany przez producentow wie-lowirnikowcow, ktore najczçsciej sq wykorzystywane w takich operacjach, czçsto przekracza 4 km. Nalezy jednak zaznaczyc, ze jest to z reguty zasiçg badany w idealnych warunkach, bar-dzo rzadko wystçpujqcych w praktyce. Przyktadowo, producent drona Matrice 300 RTK deklaruje zasiçg az 8 km, jednocze-snie zastrzegajqc, ze chodzi o zasiçg w tzw. otwartym, wolnym od zaktocen terenie, zgodnie z certyfikatem CE i jest on warto-sciq przyblizonq dla sity tqcza radiowego [19]. Praktyka zdobyta np. podczas cwiczen w Dolinie Kobylanskiej [20], czy porcie lot-niczym Olsztyn-Mazury zorganizowanych w roku 2021 dowodzi, ze zasiçg jest czynnikiem, ktory wciqz moze generowac problemy w trakcie rzeczywistej akcji. W realnej sytuacji roznego rodzaju interferencje oraz zaktocenia pochodzqce od anten czy radarow mogq ograniczyc zasiçg transmisji danych i obrazu do ok. 1 km.

Wspolnym elementem wszystkich BSP jest posiadanie wyso-kiej jakosci kamer, ktorych charakterystykç warto rozpoczqc od ich rozdzielczosci. Im jest ona wyzsza, tym uzyskany obraz jest bardziej szczegotowy. Pozwala to na dostrzezenie wiçkszej liczby detali, tatwiejsze rozpoznanie, ale niesie ze sobq takze utrud-nionq transmisjç obrazu ze wzglçdu na wiçksze rozmiary pli-kow. W przypadku uzycia BPS do zdalnej detekcji nalezy wskazac cztery funkcje, z ktorych kazda kolejna wymaga zastosowania wiçkszej rozdzielczosci:

- detection - the ability to distinguish the object from the background (e.g. heat source, object color),

- classification and recognition - the ability to determine the type of object that has been detected (e.g. human, car, bird, life buoy),

- identification - the ability to accurately identify a person or object (e.g. car brand, registration number).

Currently, the issue of setting the camera is often overlooked during training, but according to the authors, its proper operation and knowledge of its settings are key to obtaining the right material that will be useful for the action leader. Therefore, in the next chapter, the most important - according to the authors - parameters and settings of the camera and their impact on the final result of the drone's work will be presented.

Parameters and settings of RGB cameras

RGB cameras, due to the continuous miniaturization, along with the improvement of their parameters, are one of the basic elements of the equipment of each UAV. The most important parameters and their importance for the taken pictures are presented and described below.

The matrix is the basic element of the camera, and its size is one of the main determinants of the cost of the camera. The larger the size of the matrix, the more light it can allow to pass through, which in turn allows for wider variations in image sharpness. There are many standardized matrix sizes, the size of which is relative to the full frame (36 x 24 mm). Table 1 presents the most common sizes of matrices mounted in the UAVs and cameras with which they are equipped. The larger the matrix, the more details of the image it is able to register. Examples of various matrices mounted in drones and cameras adapted to be carried by UAVs are also included in the Table below.

- dozorowanie - obserwacja na duzym obszarze, zapew-niajqca ogolnq swiadomosc terenu lub srodowiska,

- detekcja - mozliwosc odroznienia obiektu od tta (np. zro-dto ciepta, kolor obiektu),

- sklasyfikowanie i rozpoznanie - zdolnosc do okreslenia typu obiektu, jaki zostat wykryty (np. cztowiek, samo-chod, ptak, boja ratunkowa),

- identyfikacja - mozliwosc doktadnej identyfikacji cztowieka lub obiektu (np. marka samochodu, numer rejestracyjny).

Obecnie kwestia ustawienia kamery jest czçsto pomijana w trakcie szkolen, jednak zdaniem autorow jej odpowiednia obstuga i wiedza na temat jej ustawien jest kluczowa dla uzyskania odpowiedniego materiatu, ktory bçdzie uzyteczny dla kierujqcego akcjq. W zwiqzku z tym w kolejnym rozdziale zostanq przedsta-wione najwazniejsze - wedtug autorow - parametry i ustawienia kamery oraz ich wptyw na efekt koncowy pracy drona.

Parametry i ustawienia kamer RGB

Kamery RGB, ze wzglçdu na ciqgtq miniaturyzacjç, wraz z poprawq ich parametrow sq jednym z podstawowych elemen-tow wyposazenia kazdego BSP. Najwazniejsze parametry oraz ich znaczenie dla wykonywanych zdjçc zostaty przedstawione i opisane ponizej.

Matryca jest podstawowym elementem kamery, a jej wielkosc stanowi jeden z gtownych wyznacznikow kosztow kamery. Im wiçkszy rozmiar matrycy, tym wiçcej swiatta jest w stanie ona prze-puscic, co w konsekwencji pozwala na szersze zmiany w ostrosci obrazu. Istnieje wiele ustandaryzowanych rozmiarow matryc, kto-rych wielkosc podawana jest wzglçdem petnej klatki (o wymiarach 36 x 24 mm). W tabeli 1 przedstawiono najczçsciej wystçpujqce rozmiary matryc montowanych w BSP i kamerach, w ktore sq one wyposazone. Im wiçksza matryca, tym wiçcej szczegotow obrazu jest ona w stanie zarejestrowac. Przyktady roznych matryc monto-wanych w dronach i kamerach przystosowanych do przenoszenia przez BSP takze zostaty uwzglçdnione w tabeli ponizej.

Table 1. Examples of the sizes of matrices mounted in the UAVs and cameras with which they are equipped Tabela 1. Przyktady rozmiarow matryc montowanych w BSP i kamerach, w ktore sq one wyposazone

No./ Lp. Example / Przyktad

Size of the matrix / Rozmiar matrycy Unmanned aerial vehicle / Camera / Kamera

Bezzatogowy statek powietrzny

1 Full frame / Petnoklatkowa DJI Enterprise FlyTech Birdie UAV Zenmuse P1 Mapping Camera Surveyor 42S

2 1/2.3 inches / 1/2.3 cala Full frame magnification: 5.62x / Powiçkszenie wzglçdem petnej klatki: 5.62x DJI Mavic 2 Zoom Parrot BeBop 2 DJI Phantom 4 Mavic Pro Zenmuse X3 Modus QX30

1 inch / 1 cal Full-frame zoom: 2.7x / Powiçkszenie wzglçdem petnej klatki: 2.7x DJI Air 2S Zenmuse L1

3 DJI Phantom 4 Pro Autel EVO II Pro Yuneec E90 senseFly S.O.D.A. 3D

4 4/3 inches / 4/3 cala Full-frame zoom: 2x / Powiçkszenie wzglçdem petnej klatki: 2x PowerEye Zenmuse X5S

5 APS-C matrix / Matryca APS-C Full-frame zoom: 1.5x / Powiçkszenie wzglçdem petnej klatki: 1.5x FlyTech Birdie UAV Zenmuse X7 senseFly Aeria X

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

The photograph below (see Figure 5) shows how the size of Na ponizszym zdjçciu (zob. ryc. 5) przedstawiono, jak zmie-

the observed world changes depending on the size of the matrix. nia siç rozmiar obserwowanego swiata w zaleznosci od wielko-

sci matrycy.

Figure 5. Image size depending on the size of the matrix in relation to the full frame matrix

Rycina 5. Wielkosc zdjçcia w zaleznosci od rozmiaru matrycy w odniesieniu do matrycy petnoklatkowej (ang. full frame)

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

Apart from the size of the matrix, an important element of the camera is its focal length. It determines the camera's field of vision (FOV), i.e. the size of the reality slice that the camera captures. As a rule, cameras in drones have a fixed focal length that can be changed by changing the lens. We give the focal lengths in millimetres. Human vision has a focal length of approx. 50 mm and a field of view of 40° horizontally for each eye [21]. The angle of view increases as the focal length decreases, but then one can observe the so-called fisheye that distorts off-centre subjects. It may worsen the recognition of a single photo, but currently, in the case of orthophotos and many photographs, appropriate software is able to compensate for this effect. In case of fire observation flights, where due to thermal conditions it is necessary to maintain a reasonable (higher) altitude, it may be reasonable to use cameras with a low FOV. On the other hand, when searching for or observing a large area (e.g. river floods, grass fires), it may be appropriate to fly at lower heights - which allows to maintain adequate detail of the material and use lenses and cameras with a higher FOV parameter in order to maintain the best resolution (at the need to locate and identify objects) and cover as much area as possible. Therefore, the FOV parameter together with the image quality (detail) will determine the target height of the mission and its duration.

Waznym elementem kamery poza rozmiarem matrycy jest jego ogniskowa. Decyduje ona o kqcie widzenia kamery (ang. fieldof vision - FOV) czyli wielkosci wycinka rzeczywistosci, ktörq aparat uchwyci. Z reguty kamery w dronach posiadajq statq ogniskowq, ktörq mozna zmieniac poprzez wymian? obiektywu. Wartosci ogniskowej podajemy w milimetrach. Wzrok cztowieka posiada ogniskowq ok. 50 mm i pole widzenia 40° w poziomie na kazde oko [21]. Kqt widzenia zwi?ksza si? wraz ze zmniejszaniem si? ogniskowej, jednak wowczas zaobserwowac mozna efekt tzw. rybiego oka, ktory znieksztatca obiekty potozone poza gtownym planem zdj?cia. Moze on pogorszyc rozpoznawalnosc pojedyn-czego zdj?cia, jednak obecnie w przypadku ortofotomap i wielu zdj?c odpowiednie oprogramowanie jest w stanie zniwelowac ten efekt. W przypadku lotow obserwacyjnych nad pozarami, gdzie ze wzgl?du na warunki termiczne konieczne jest utrzymywanie rozsqdnej (wyzszej) wysokosci, zasadnym moze byc korzysta-nie z kamer o matym FOV. Natomiast przy poszukiwaniach czy obserwacjach duzego obszaru (np. rozlewiska rzek, pozary traw) wtasciwym moze okazac si? wykonywanie lotow na mniejszych wysokosciach - co pozwala na zachowanie odpowiedniej szcze-gotowosci materiatu oraz zastosowac obiektywy i kamery z wi?k-szym parametrem FOV w celu zachowania jak najlepszej roz-dzielczosci (na potrzeby lokalizacji i identyfikacji obiektow) oraz obejmowania jak najwi?kszego obszaru. W zwiqzku z powyz-szym parametr FOV wraz z jakosciq (szczegötowosciq) obrazu b?dzie decydowat o docelowej wysokosci prowadzenia misji i jej czasie.

(Xgî YQ, zDl

Figure 6. llustrating the effect of the value of the field of view FOV parameter on a photo Rycina 6. Zobrazowanie wptywu wartosci parametru pola widzenia kamery FOV na zdjçcie

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

In addition to the parameters that we as users often have no influence on, the cameras offer a set of settings that are designed to configure the appropriate exposure of the photograph. Due to the significant diversity of both the conditions during the mission and the types of situations in which UAVs are used in the fire service, knowledge of the impact of individual parameters is crucial for their practical use. Auto mode, which is adapted to civilian use, may not work properly under unusual conditions (e.g. when monitoring a fire area with high flame brightness). Exposure in photography determines the amount of light that is needed to take a proper photograph. The exposure is adjusted by changing the aperture value and shutter speed in relation to the selected ISO sensitivity. These three interdependent parameters create the so-called exposure triangle. Some cameras have light sensors, allowing automatic or semi-automatic selection of photo parameters to maintain proper exposure. Semi-automatic exposure is informing the user whether there is enough light on the matrix, while the automatic exposure adjusts the aperture to the manually set time, the time to the manually set aperture or both parameters simultaneously according to a set algorithm. However, experience shows that the used algorithms work correctly only under favourable conditions, but in extreme conditions they rarely give satisfactory results.

One of the main parameters that the user of the camera can adjust is the change of the aperture, marked with the letter f. The aperture is a device that regulates the amount of light entering the camera by changing the size of the lens aperture. Currently, it has been adopted to determine the aperture value with successive reciprocal powers of , obtaining the values shown in Table 2.

Poza parametrami, na ktore cz?sto jako uzytkownicy nie mamy wptywu, kamery oferujq zestaw ustawien, ktore majq na celu konfiguracj? odpowiedniej ekspozycji zdj?cia. Ze wzgl?du na znaczne zroznicowanie zarowno warunkow w trakcie misji, jak i rodzajow sytuacji, w jakich BSP wykorzystywane sq w strazy pozarnej, wiedza na temat wptywu poszczegolnych parametrow jest kluczowa dla praktycznego ich wykorzystania. Tryb auto, ktory jest przystosowany do zastosowan cywilnych cz?sto moze nie dziatac poprawnie w niestandardowych warunkach (np. pod-czas monitorowania obszaru pozaru z duzq jasnosciq ptomieni). Ekspozycja w fotografii okresla niezb?dnq ilosc swiatta, jaka jest potrzebna do wykonania prawidtowego zdj?cia. Dostosowa-nie ekspozycji odbywa si? poprzez zmian? wartosci przystony i czasu naswietlania w stosunku do wybranej czutosci matrycy ISO. Te trzy zalezne od siebie parametry tworzq tzw. trojkqt ekspozycji. Niektore aparaty posiadajq czujniki oswietlenia, pozwa-lajqc na automatyczny lub potautomatyczny dobor parametrow zdj?cia, aby zachowac odpowiedniq ekspozycj?. Ekspozycja potautomatyczna polega na informowaniu uzytkownika, czy na matryc? pada wystarczajqca ilosc swiatta, natomiast ekspozycja automatyczna dobiera przyston? do r?cznie ustawionego czasu, czas do ustawionej r?cznie przystony lub oba parametry jedno-czesnie wedtug zadanego algorytmu. Doswiadczenie pokazuje jednak, ze wykorzystywane algorytmy poprawnie dziatajq jedy-nie w sprzyjajqcych warunkach, jednak w skrajnych rzadko kiedy dajq zadowalajqce rezultaty.

Jednym z gtownych parametrow, jaki uzytkownik aparatu jest w stanie regulowac, jest zmiana otworu przestony oznaczany literq f. Przestona jest urzqdzeniem, ktore reguluje ilosc swiatta wpadajqcego do aparatu poprzez zmian? wielkosci otworu obiektywu. Obecnie przyj?to oznaczanie wartosci przystony kolejnymi pot?gami odwrot-nosci , otrzymujqc wartosci pokazane w tabeli 2.

Table 2. Aperture value series Tabela 2. Typoszereg wartosci przystony

Aperture number / Liczba przystony

f/1 f/1,4 f/2 f/2,8 f/4 f/5,6 f/8 f/11

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

The f/1 symbol means that the diameter of the aperture is equal to the diameter of the lens. Increasing the aperture by each new position reduces the amount of light entering the lens by half. Therefore, increasing the aperture will reduce the amount of light entering the camera. Thus, the surroundings will be clearer (it will have more details).

The amount of light entering the camera can be controlled not only by the aperture opening level, but also by the amount of time light enters the camera (shutter speed). Usually this parameter is expressed in seconds or its fractions. Changing the shutter speed greatly affects the appearance of moving subjects. The slower the shutter speed, the more blurred the photo. This parameter is very important when taking pictures during a photogram-metric flight. From a practical point of view, if you need to make a detailed orthophoto in the evening, you need to choose a longer shutter opening time, and therefore, when planning a mission, you should hover UAV with each photo. This translates into the time of completing the mission, which will be longer than in the case of a mission without stopping the UAV with a faster shutter speed during a sunny day. The photographs below (see Figure 7) show how the taken photos change as the exposure time slows down.

Symbol f/1 oznacza, ze srednica otworu przystony jest rowna srednicy obiektywu. Zwiçkszenie przystony o kazdq kolejnq pozy-cjç powoduje zmniejszenie ilosci wpuszczanego do obiektywu swiatta o potowç. W zwiqzku z powyzszym zwiçkszanie przystony bçdzie skutkowato redukcjq ilosci swiatta, ktore wpada do aparatu. Tym samym otoczenie bçdzie bardziej wyrazne (bçdzie posiadato wiçcej szczegotow).

Ilosc swiatta wprowadzanego do aparatu moze bye regulowana nie tylko poziomem otwarcia przestony, ale rowniez czasem, przez ktory swiatto bçdzie wpadato do aparatu (czas otwarcia migawki). Zwykle parametr ten wyrazany jest w sekundach lub jej utam-kach. Zmiana czasu otwarcia migawki ma duzy wptyw na wyglqd obiektow w ruchu. Im dtuzszy czas otwarcia migawki, tym zdjçcie bçdzie bardziej rozmazane. Ten parametr ma bardzo duze znaczenie w przypadku wykonywania zdjçc w trakcie oblotu fotogrametrycz-nego. Z praktycznego punktu widzenia, w przypadku koniecznosci wykonania szczegotowej ortofotomapy wieczorem, trzeba dobrac wiçkszy czas otwarcia przestony, a w zwiqzku z tym w trakcie pla-nowania misji nalezy przy kazdym zdjçciu wykonac zawis BSP Ma to przetozenie na czas wykonania misji, ktory bçdzie dtuzszy niz przy misji bez zatrzymywania BSP z krotszym czasem otwarcia migawki podczas nastonecznionego dnia. Na ponizszych zdjçciach (zob. ryc. 7) przedstawiono, w jaki sposob zmieniajq siç wykonane fotografie wraz ze zmniejszaniem siç czasu naswietlania.

Aperture f/2.8, ISO 100, shutter speed: / Przystona f/2.8, ISO 100, czas otwarcia migawki:

Figure 7. The effect of changing the shutter speed on photographs (ISO 100, f/2,8) Rycina 7. Wptyw zmiany czasu naswietlania na zdj^cia (ISO 100, f/2,8)

Source: Niegoszowice OSP. Zrodto: OSP Niegoszowice.

The last parameter characteristic for digital photography is the sensor sensitivity determined by the ISO parameter. It assumes values from 100 to even over 12,000, whereas the range from 100 to 3200 is the most common in UAVs. It is sufficient for taking pictures in standard lighting conditions for which

Ostatnim parametrem charakterystycznym dla fotografii cyfrowej jest czutosc matrycy okreslana przez parametr ISO. Przyjmuje on wartosci od 100 do nawet ponad 12 000, przy czym w BSP najczçsciej wystçpuje zakres od 100 do 3200. W zupet-nosci wystarcza do wykonywania zdjçc w standardowych

unmanned aerial vehicles are adapted. The higher the ISO value, the brighter the image becomes. As a rule, in good daylight conditions and due to the fact that more light enters a camera at a height (due to the absence of obstacles), it is best to set the ISO parameter to the lowest value. For overcast or late afternoon operations, it may be necessary to increase ISO. Lowering the ISO value may also be useful when collecting material from the firefighting operation, while increasing it will be advisable in the evening. An example of changing the ISO parameter and its effect on the photograph is shown in Figure 8.

warunkach oswietleniowych, do jakich sq przystosowane bezza-togowe statki powietrzne. Im wyzsza wartoSC parametru ISO, tym bardziej rozjasniane jest zdj^cie. Z reguty w warunkach dobrego dziennego oswietlenia i wobec faktu, ze do kamery b^dqcej na wysokosci (ze wzgl^du na brak przeszkód) wpada wi^cej swia-tta, najlepiej jest ustawiac parametr ISO na najnizszq wartosc. W przypadku operacji podczas zachmurzenia lub póznym popo-tudniem moze byc konieczne zwi^kszenie ISO. Obnizenie warto-sci ISO moze byc równiez przydatne w trakcie zbierania materiatu z akcji gasniczej, natomiast jego zwi^kszanie b^dzie uzasad-nione wieczorem. Przyktad zmiany parametru ISO i jego wptyw na fotografié zilustrowano na rycinie 8.

ISO 100 ISO 200

ISO 800

ISO 1600

Figure 8. Effect of ISO change on photographs (exposure time 640s, f/2.8) Rycina 8. Wptyw zmiany ISO na zdjçcia (czas ekspozycji 640s, f/2,8) Source: Niegoszowice OSP. Zrodto: OSP Niegoszowice.

Another parameter that can often be set in UAV cameras is the colour temperature. This parameter, expressed in Kelvin, determines the temperature of the light source at which the photograph is taken. The choice of colour temperature is related to the white balance and allows for the correct reproduction of colours in the photograph. This is very important in case of all kinds of searches for people, where, in an extreme case, the wrong colour reproduction in the picture may lead to the failure to recognize the wanted person. Table 3 shows the colour temperature ranges for different light sources.

Kolejnym parametrem, który cz^sto mozna ustawiac w kamerach BSR jest temperatura barwowa. Parametr ten, wyrazany w kelwinach, okresla temperatura zródta swiatta, przy jakim jest robione zdj^cie. Dobór temperatury barwowej jest powiqzany z balansem bieli i pozwala na poprawne odwzorowanie kolorów na zdj^ciu. Jest to bardzo wazne w przypadku wszelkiego rodzaju poszukiwan ludzi, gdzie w skrajnym przypadku zte odwzorowanie kolorystyki na zdj^ciu moze doprowadzic do nierozpoznania osoby poszukiwanej. W tabeli 3 przedstawiono przedziaty temperatury barwowej dla róznych zródet swiatta.

Table 3. Colour temperatures depending on the type of lighting source Tabela 3. Temperatury barwowe w zaleznosci od rodzaju zrodta oswietlenia

No. Colour temperature [K] I Temperatura barwowa [K] Source of light I Zródto swiatta

1 1000-2000 Light of candles / Ptomien swiec

Incandescent lighting / Oswietlenie zarówek

2

3000-4200 Sunrise and sunset / Wschód i zachód stonca

3

5000-6500 Neutral sunlight on a clear day / Neutralne swiatto stoneczne w bezchmurny dzien

4

5 5500-7000 Afternoon sunlight / Swiatto stoneczne po potudniu

6 6500-8000 Natural light on a cloudy day, as well as this colour temperature, can be seen in the shade / Naturalne swiatto w pochmurny dzien, a takze takq temperature barwowq widac w cieniu

7 8000-10000 Very cloudy day and after sunset / Bardzo pochmurny dzien i po zachodzie stonca

Source: Own elaboration. Zródto: Opracowanie wtasne.

The photographs below show how the change in colour temperature affects the final photograph (see Figure 9). As you can see, the wrong choice of the colour temperature makes the photo unnatural and may make its analysis difficult, e.g. in terms of searching.

Na ponizszych zdjçciach przedstawiono, jak zmiana temperatury barwowej wptywa na ostatecznq fotografié (zob. ryc. 9). Jak widac, zty dobór temperatury barwowej powoduje nienaturalnosc zdjçcia i moze utrudnic jego analizç, np. pod kqtem poszukiwan.

a) b) c)

a) too low temperature / zbyt niska temperatura,

b) correctly selected temperature / poprawnie dobrana temperatura,

c) too high temperature / zbyt wysoka temperatura.

Figure 9. Effect of changing colour temperature on photographs Rycina 9. Wptyw zmiany temperatury barwowej na zdjçcia

Source: Niegoszowice OSP. Zrodto: OSP Niegoszowice.

Additional elements for RGB cameras

Before commencing flights with the use of UAVs, the rescuer can choose additional elements (including various filters). Their selection strongly depends on the lighting prevailing at the moment. Filters for unmanned aerial vehicles can be divided into four main categories:

- ultraviolet UV,

- polarizing,

- grey ND,

- others.

Ultraviolet filters began their history with the protection of film in analogue cameras. Currently - due to the use of the photosensitive matrix in cameras - this application is not useful, but UV filters are still occasionally used in unmanned aerial vehicles and protect the camera from dirt or scratches on the lens. In addition, this procedure slightly reduces the amount of invisible to humans UV radiation that enters the camera, which eliminates the characteristic blue glow in photographs taken on a sunny day (e.g. in the mountains).

Elementy dodatkowe do kamer RGB

Juz przed przystqpieniem do lotow z wykorzystaniem BSP ratownik ma mozliwosc dobrania elementow dodatkowych (m.in. rozne filtry). Ich dobor jest mocno uzalezniony od panujqcego w danym momencie oswietlenia. Filtry do kamer bezzatogowych statkow powietrznych mozna podzielic na cztery gtowne kategorie:

- ultrafioletowe UV,

- polaryzacyjne,

- szare ND,

- inne.

Filtry ultrafioletowe swojq historic zaczynaty od ochrony filmu w aparatach analogowych. Obecnie - ze wzglçdu na wyko-rzystanie matrycy swiattoczutej w kamerach - zastosowanie to nie jest przydatne, jednak filtry UV nadal sq sporadycznie sto-sowane w bezzatogowych statkach powietrznych i zabezpie-czajq kamerç przed zabrudzeniem czy zadrapaniem obiektywu. Dodatkowo, w nieznacznym stopniu zabieg ten ogranicza ilosc niewidzialnego dla cztowieka promieniowania UV, ktore wpada do kamery, co niweluje charakterystyczny niebieski poblask na zdjç-ciach wykonywanych w stoneczny dzien (np. w gorach).

Without UV filter / Bez filtru UV

With UV filter / Z filtrem UV

Figure 10. Effect of using a UV filter on a photograph

Rycina 10. Wptyw zastosowania filtru UV na wykonywane zdjçcie

Source: Niegoszowice OSP. Zrodto: OSP Niegoszowice.

Another group of filters installed in UAV cameras are polarization filters. Their main task is to filter out a specific polarization of light, i.e. in practice to eliminate solar reflections from the surface, e.g. metal or water, which allows to see under its surface. Above all such filters will prove themselves during all kinds of searches in the vicinity of water reservoirs.

Kolejna grupa filtrow montowanych do kamer BSP to filtry polaryzacyjne. Ich gtownym zadaniem jest odfiltrowanie okre-slonej polaryzacji swiatta, czyli w praktyce wyeliminowanie refleksow stonecznych od powierzchni np. metalu lub wody, co pozwala zajrzec pod jej powierzchniç. Takie filtry sprawdzq siç przede wszystkim w trakcie wszelkiego rodzaju poszukiwan w okolicach zbiornikow wodnych.

Figure 11. The effect of using a polarizing filter on the taken picture

Rycina 11. Wptyw zastosowania filtru polaryzacyjnego na wykonywane zdj^cie

Source: Niegoszowice OSP. Zrodto: OSP Niegoszowice.

The third type of filters are the so-called grey filters (neutral density - ND). They are used to limit the amount of light let into the camera. This allows to change and better adjust the parameters responsible for exposure, such as shutter speed, the degree of aperture or ISO, described in the article in the section Para-metry i ustawienia kamer RGB. There are many types and ND filters that vary in the amount of darkness in the image, and their value changes with the successive powers of 2. ND filters are used depending on both solar and artificial lighting (e.g. fire). The most popular ND filters with their proposed use are presented in Table 4.

Trzeci rodzaj filtrow to tzw. filtry szare (ang. neutral density - ND). Stuzq one do ograniczenia ilosci wpuszczanego do aparatu foto-graficznego swiatta. Pozwala to na zmian? i lepsze dopasowa-nie parametrow odpowiedzialnych za ekspozycj?, takich jak czas otwarcia migawki, stopien otwarcia przestony czy ISO, opisanych w artykule w cz?sci Parametry i ustawienia kamer RGB. Wyst?puje wiele rodzajow i filtrow ND, rozniqcych si? stopniem przyciemnie-nia obrazu, a ich wartosc zmienia si? wraz z kolejnymi pot?gami liczby 2. Filtry ND stosuje si? zarowno w zaleznosci od oswietlenia stonecznego, jak i sztucznego (np. pozaru). Najpopularniej-sze filtry ND wraz z ich proponowanym zastosowaniem zostaty przedstawione w tabeli 4.

Table 4. The use of individual ND filters depending on the type of lighting

Tabela 4. Zastosowanie poszczegolnych filtrow ND w zaleznosci od rodzaju oswietlenia

No. / Lp.

Filter / Filtr

Intended use / Przeznaczenie

1 ND4 Dusk or dawn, when the amount of light is not large / Zmierzch lub swit, gdy ilosc swiatta nie jest duza

2 ND8 Cloudy sky / Zachmurzone niebo

3 ND16 Partly cloudy skies / Cz^sciowo zachmurzone niebo

4 ND32 Clear sky / Bezchmurne niebo

5 ND64 Very bright surroundings, e.g. snowy winter during the day / Bardzo jasne otoczenie np. sniezna zima w dzien

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

Currently, there are universal ND filters that have the ability to manually adjust the degree of darkness of the image, but they often do not work properly at the periphery of the photographed image and are more expensive than permanent darkening filters. Additionally, the market offers filters combining the dimming function (ND filter) and the elimination of reflections (polarization filter).

Obecnie istniejq uniwersalne filtry ND posiadajqce mozliwosc manualnej regulacji stopnia przyciemniania obrazu, jednak cz?-sto nie dziatajq one poprawnie na obrzezach fotografowanego obrazu i sq drozsze od filtrow o statym przyciemnieniu. Dodat-kowo na rynku oferowane sq filtry tqczqce funkcj? przyciemniania (filtr szary ND) oraz eliminacji refleksow (filtr polaryzacyjny).

With ND32 filter / Z filtrem ND32

Figure 12. The effect of ND grey filters on the taken picture (exposure time: 160s, f/2.8, ISO 100) Rycina 12. Wptyw filtrow szarych ND na wykonywane zdj^cie (czas ekspozycji: 160s, f/2,8, ISO 100) Source: Niegoszowice OSP. Zrodto: OSP Niegoszowice.

The last group consists of all other filters. They generate various artistic effects, but their application is irrelevant in case of fire brigades. This group of filters includes, among others:

- star filters - generating an effect of, for example, stars in photographs,

- colour filters - aimed at highlighting and enhancing a specific colour,

- half filters - as a special example of a grey filter that darkens only part of the frame,

- others.

In conclusion, on one hand the selection of appropriate additional elements for cameras used in unmanned aerial vehicles has a large impact on the manner of conducting the mission and its parameters (e.g. height), on the other hand, it affects the quality of the delivered material and thus the speed and accuracy of its processing, and ultimately its usefulness for the carried out activities. Due to the wide range of cameras used by the fire brigade, one type of camera cannot be selected - this equipment should be selected depending on the needs and conditions that prevail or are expected at the site of the operation.

Parameters and settings of thermal imaging cameras

Thermal imaging cameras, including those mounted on UAVs, are increasingly used during various actions involving firefighters. However, it should be noted that having appropriate parameters predestines a given type of thermal imaging camera for specific applications. There are five main factors that influence the possible application of the camera. These are:

- measurement range,

- focal length and field of view (FOV),

- detector resolution,

- thermal sensitivity,

- spectral range,

- image refresh rate.

Ostatniq grups stanowiq wszystkie inne filtry. Generujq one rozne efekty artystyczne, jednak ich zastosowanie nie ma zna-czenia w przypadku dziatalnosci strazy pozarnej. Do tej grupy filtrow nalezy zaliczyc m.in.:

- filtry gwiazdkowe - generujqce na zdjsciach efekt np. gwiazd,

- filtry barwne - majqce na celu podkreslenie i uwydatnie-nie okreslonego koloru,

- filtry potowkowe - jako specjalny przyktad filtru szarego, przyciemniajqcego jedynie cz^sc kadru,

- inne.

Podsumowujqc, dobor odpowiednich elementow dodatkowych do kamer stosowanych w bezzatogowych statkach powietrznych z jednej strony ma duzy wptyw na sposob prowadzenia misji i jej parametry (np. wysokosc), z drugiej strony wptywa na jakosc dostarczonego materiatu i tym samym szybkosc oraz doktadnosc jego obrobki, a ostatecznie jego uzytecznosci dla prowadzonych dziatan. Ze wzgl^du na szeroki zakres wykorzystywania kamer przez straz pozarnq nie mozna wybrac kamery jednego rodzaju - sprzst ten nalezy dobierac w zaleznosci od potrzeb i warunkow, jakie panujq lub sq spodziewane w miejscu akcji.

Parametry i ustawienia kamer termowizyjnych

Kamery termowizyjne, w tym te montowane na BSP coraz czs-sciej sq wykorzystywane w trakcie roznych akcji z udziatem straza-kow. Nalezy zauwazyc jednak, ze posiadanie odpowiednich parame-trow predestynuje dany rodzaj kamery termowizyjnej do okreslonych zastosowan. Mozna wyroznic pi^c zasadniczych czynnikow, ktore wptywajq na mozliwe zastosowanie kamery. Sq to:

- zakres pomiarowy,

- ogniskowa i pole widzenia (FOV),

- rozdzielczosc detektora,

- czutosc termiczna,

- zakres spektralny,

- cz^stotliwosc odswiezania obrazu.

Zenmuse H20T

THERMAL CAMERA PARAMETERS / KAMERA TERMOWIZYJNA PARAMETRY

DFOV: 40.6° Focal length: 13.5 mm (equivalent: 58 mm) Aperture: f/1.0 Focus: 5 m do œ / DFOV: 40.6° Ogniskowa: 13.5 mm (ekwiwalent: 58 mm) Przystona: f/1.0 Ostrosc: 5 m do œ

Lens / Obiektyw

Digital zoom / Zoom cyfrowy 1x, 2x, 4x, 8x

Video resolution / Rozdzielczosc video 640x512 @

Frequency / Czçstotliwosc 30 Hz

Video format / Format video MP4

Image resolution / Rozdzielczosc obrazu 640x512

Image format / Format obrazu R-JPEG (16 bit)

Pixel size / Rozmiar piksela 12 ^m

Band / Pasmo 8-14 ^m

Sensitivity (NETD) / Czutosc (NETD) s50 mK @ f/1.0

Temperature measurement / Spot, measured centrally /

Pomiar temperatury Punktowy, mierzony centralnie

Temperature range / Zakres temperatur

from -40°C to 150°C (High Gain) from -40°C to 550°C (Low Gain) / od -40°C do 150°C (High Gain) od -40°C do 550°C (Low Gain)

Figure 13. The appearance of Zenmuse H20T camera Rycina 13. Widok kamery Zenmuse H20T

Source: https://www.DJI.com [access: 20.09.2021]. Zrodto: https://www.DJI.com [dostçp: 20.09.2021].

The first mentioned parameter in the thermal imaging camera - the measurement range - corresponds to the temperature range that the camera will be able to measure. Wrong selection of the measuring range to the temperature of the objects being filmed may lead to blurring the image, making it impossible to recognize other objects. This is especially important in extreme situations with elevated temperatures. Depending on the expected values, sufficient measuring ranges as below can be assumed:

- for inspection of electrical installations - from 0°C to 300°C,

- to search for people - from 0°C to 50°C,

- during fires - to 1500°C.

Thermal imaging cameras most often installed in UAVs have measurement ranges from about -40°C do 550°C. For the time being, due to a relatively high cost and low measuring range, their usefulness is limited. Along with the increase of temperature range to the level of 1500°C and above, the use of such cameras can be very helpful in terms of checking damage to steel structures of warehouses, etc.

Another parameter of thermal imaging cameras is the focal length and the related field of view (FOV). As in the case of RGB cameras, also here the focal length defines what lens will be used, and in combination with the resolution of the detector,

Pierwszy wymieniony parametr - zakres pomiarowy - w kamerze termowizyjnej odpowiada zakresowi temperatur, jakie bçdzie w stanie mierzyc kamera. Zty dobör zakresu pomia-rowego do temperatury obiektöw filmowanych moze doprowa-dzic do rozmazania obrazu, uniemozliwiajqc rozpoznanie innych obiektöw. Ma to szczegölne znaczenie w sytuacjach ekstremal-nych, gdzie wystçpujq podwyzszone temperatury. W zalezno-sci od spodziewanych wartosci mozemy przyjqc wystarczajqce zakresy pomiarowe jak ponizej:

- do inspekcji instalacji elektrycznych - od 0°C do 300°C,

- do poszukiwan ludzi - od 0°C do 50°C,

- przy pozarach - do 1500°C.

Kamery termowizyjne najczçsciej montowane w BSP posia-dajq zakresy pomiarowe od ok. -40°C do 550°C. Stosunkowo wysoki koszt oraz niski zakres pomiarowy powoduje, ze ich przy-datnosc jest na razie ograniczona. Wraz ze wzrostem zakresu temperatury do poziomu 1500°C i powyzej zastosowanie takich kamer moze byc bardzo pomocne pod kqtem sprawdzania uszko-dzen konstrukcji stalowych hal magazynowych itp.

Kolejnym parametrem kamer termowizyjnych jest ogniskowa i zwiqzane z niq pole widzenia (FOV). Podobnie jak w przypadku kamer RGB, takze tutaj ogniskowa definiuje jaki obiektyw bçdzie uzyty, a w potqczeniu z rozdzielczosciq detektora okresla pole

it determines the field of view of the camera, i.e. the fragment of reality that the camera covers. As in case of RGB cameras, also here the focal length defines what lens will be used, and in combination with the resolution of the detector, it determines the field of view of the camera, i.e. the fragment of reality that the camera covers. As a rule, in the work of a firefighter, a wide-angle lens (angle of view approx. 45°-55°) is better suited, providing a wide picture of reality, thus helpful, for example, in searching. In order to measure specific points, the so-called telephoto lenses work better (with angles of view in the range of 5°-15°).

As in RGB cameras resolution is another important parameter. For infrared cameras, it is given in pixels, not in megapixels. The higher the resolution of the thermal imaging camera, the more accurate the image. For instance, the resolution of 320x240 allows the recognition of a person standing from a distance of about 125 m [22]. Unfortunately, as the resolution increases, so does the cost of the hardware.

Currently, industrial thermal imaging cameras have HD resolution (i.e. at the level of 1024x768 pixels, i.e. 0.8 Mpix). As standard, unmanned aerial vehicles use thermal imaging cameras with a resolution of 640x512 or - less frequently - 336x256. The resolution of cameras (or in fact the accuracy and readability of photographs) can be improved by using various filters and by overlapping the detected edges from the RGB image and the thermal image. Such a procedure is carried out by the software almost in real time, thanks to which the legibility is improved, which facilitates the subsequent use of the material by other people. Another solution is to use a colour palette to colour the heat source. Depending on the manufacturer and model of the camera, these can be: Fusion, Rainbow, Globow, Icefire, Iron Black, Iron Red, Cool, White, Black and others.

widzenia kamery, czyli wycinek rzeczywistosci, ktory kamera obejmuje. Z reguty w pracy strazaka lepiej sprawdzi si? obiek-tyw szerokokqtny (kqt widzenia ok. 45°-55°), dajqcy szeroki obraz rzeczywistosci, pomocny tym samym np. w poszukiwaniach. W celu pomiaru konkretnych punktow lepiej sprawdzq si? tzw. teleobiektywy (o kqtach widzenia w zakresie 5°-15°).

Rozdzielczosc jest kolejnym waznym - podobnie jak w kamerach RGB - parametrem. W przypadku kamer termowizyjnych jest on podawany w pikselach, a nie megapikselach. Im wyzsza rozdzielczosc kamery termowizyjnej, tym doktadniejszy obraz. Przyktadowo, rozdzielczosc 320x240 umozliwia juz rozpoznanie osoby stojqcej z dystansu ok. 125 m [22]. Niestety wraz ze wzro-stem rozdzielczosci wzrasta rowniez koszt sprz?tu.

Obecnie kamery termowizyjne przemystowe posiadajq rozdzielczosc HD (tzn. na poziomie 1024x768 pikseli czyli 0,8 Mpix). Standardowo w bezzatogowych statkach powietrznych wykorzystuje si? kamery termowizyjne o rozdzielczosci 640x512 lub - rzadziej - 336x256. Rozdzielczosc kamer (a w zasadzie doktadnosc i czytelnosc zdj?c) moze byc poprawiona dzi?ki zastosowaniu roznych filtrow oraz poprzez natozenie si? wykry-tych kraw?dzi z obrazu RGB i obrazu termowizyjnego. Taki zabieg realizowany jest poprzez oprogramowanie prawie w czasie rze-czywistym, dzi?ki czemu poprawia si? czytelnosc, co utatwia poz-niejsze wykorzystanie materiatu przez inne osoby. Kolejnym roz-wiqzaniem jest zastosowanie palety barw koloryzujqcej zrodta ciepta. W zaleznosci od producenta i modelu kamery mogq to byc: Fusion, Rainbow, Globow, Icefire, Iron Black, Iron Red, Cool, White, Black i inne.

a) view from RGB camera / widok z kamery RGB,

b) infrared view with rainbow palette / widok termowizyjny z palety rainbow,

c) infrared view with iron palette / widok termowizyjny z palety iron,

d) view with superimposed RGB and thermal images / widok z natozonymi obrazami RGB i termowizyjnym.

Figure 14. The appearance of Zenmuse H20T camera Rycina 14. Widok kamery Zenmuse H20T Source: Niegoszowice OSP. ZrOdto: OSP Niegoszowice.

The properties of individual colour palettes in thermal imaging cameras are shown in Figure 15.

Parameters of thermal imaging cameras are often presented in such a way that the image resolution is compared with the refresh rate. In the mentioned Zenmuse H20T camera the frequency is 30 Hz, which means that the image is refreshed 30 times per second. This ensures a smooth image, faster updating of the camera view and ultimately enables a more reliable assessment of the situation during operations. The lower the frequency, the more choppy, time-lapse movement of the image.

Wtasciwosci poszczegölnych palet barw w kamerach termo-wizyjnych przedstawiono na rycinie 15.

Parametry kamery termowizyjnej czçsto prezentowane sq w ten sposöb, ze rozdzielczosc obrazu zestawiana jest z czçsto-tliwosciq jego odswiezania. We wspomnianej kamerze Zenmuse H20T czçstotliwosc wynosi 30 Hz, co oznacza, ze obraz odswie-zany jest 30 razy na sekundç. Zapewnia to ptynny obraz, szybszq aktualizacjç widoku z kamery i docelowo umozliwia bardziej wia-rygodnq ocenç sytuacji podczas dziatan. Im mniejsza czçstotli-wosc, tym bardziej rwany, poklatkowy ruch obrazu.

WHITE HOT: displays warmer objects in white and cooler objects in black /

WHITE HOT: wyswietla cieplejsze obiekty na biato, a chtodniejsze - na czarno

BLACK HOT: inverted version of White Hot, displaying warmer objects as black and cooler objects as white; useful in winter scenery /

BLACK HOT: odwrocona wersja White Hot, wyswi-etlajgca cieplejsze obiekty jako czarne, a chtodniejsze jako biate; przydatna w sceneriach zimowych

RAINBOW: a general-purpose palette, with warm colours representing the hottest part of the image and cool colours representing the coldest; suitable for locating objects in environments with minimal heat differences / RAINBOW: paleta ogolnego przeznaczenia, z cieptymi kolorami reprezentujg-cymi najgor^tszq cz^sc obrazu i chtodnymi kolorami reprezentujgcymi najzimniejsze; nadaje si^ do lokalizowania obiektow w srodowiskach o mini-malnych roznicach ciepta

RAINBOW HC (High Contrast) adds greater (than Rainbow) contrast to the image, allowing to see more even details and see subtle temperature differences; best suited for scenes with minimal heat change /

RAINBOW HC (High Contrast) dodaje wi^kszy (niz w Rainbow) kontrast do obrazu, co pozwala zobaczyc bardziej rownom-ierne szczegoty i dostrzec subtelne roznice temperatur; najlepiej nadaje si^ do scen z minimalng zmiang ciepta

IRONBOW: quickly identifies thermal anomalies and body heat, hot objects are displayed in brighter, warm colours, while cold objects are marked with dark, cool colours /

IRONBOW: szybko identy-fikuje anomalie termiczne i ciepto ciata, gorgce obiekty sg wyswietlane w jasniejszych, cieptych kolorach, podczas gdy zimne obiekty oznaczone sg ciemnymi, chtodnymi kolorami

LAVA: displays warmer objects in red, cooler ones - in blue; useful for quick capturing of temperature of objects in low contrast environments / LAVA: wyswietla cieplejsze obiekty na czerwono, chtodniejsze - na niebies-ko; przydatna do szybkiego uchwycenia temperatury obiektöw w srodowiskach o niskim kontrascie

ARCTIC: displays warmer objects in yellow and cooler objects in blue; darker shading catches even slight changes in temperature / ARCTIC: wyswietla cieplejsze obiekty na zötto, a chtodniejsze - na nie-biesko; ciemniejsze cieniowanie wytapuje nawet niewielkie zmiany temperatury

GLOWBOW: displays warmer objects in yellow and cooler objects in red / GLOWBOW: wyswietla cieplejsze obiekty na zotto, a chtodniejsze - na czer-wono

GRADED FIRE: displays warmer objects in white and cooler objects in black; the hottest temperatures are displayed in yellow and the coldest temperatures are displayed in purple / GRADED FIRE: wyswietla cieplejsze obiekty na biato, a chtodniejsze -na czarno; najgor?tsze temperatury sq wyswietlane na zotto, najzimniejsze na fioletowo

HOTTEST displays warmer objects in white and cooler objects in black; only the hottest temperatures are displayed in yellow / HOTTEST: wyswietla cieplejsze obiekty na biato, a chtodniejsze na czarno; na zötto wyswietlane sq tylko najgorçtsze tem-peratury

Figure 15. Characteristics of colour palettes of thermal imaging cameras Rycina 15. Charakterystyka palet kolorow kamer termowizyjnych Source: https://www.dronefly.com/autel-evo-ii-dual-usp.html [access: 23.09.2021]. Zrodto: https://www.dronefly.com/autel-evo-ii-dual-usp.html [dost^p: 23.09.2021].

Thermal sensitivity (noise equivalent temperature difference - NETD) is the fourth parameter that should be considered when selecting a thermal imaging camera. NETD is the minimum temperature difference the camera is able to observe. The relationship is as follows: the smaller the value of the parameter (expressed in mK), the more sensitive (better) the camera is, because it enables the detection of smaller temperature differences, and therefore provides more accurate data. It is also worth paying attention to the temperature at which this parameter is measured - some manufacturers artificially lower it, providing values at a higher temperature (e.g. 50°C instead of 30°C, which is standard for the industry).

The last parameter is the spectral range, i.e. the range of the recorded waves. As a rule, the most popular cameras record wavelengths of 8-14 ^m (long-wave range), but there are cameras that record waves of other infrared wavelengths (e.g. 3-5 ^m, the so-called mid-infrared). Such cameras have a number of additional features. The most interesting is that the cameras operating in the mid-infrared range can see through glass, thanks to which they can be used, for example, to quickly identify and locate people trapped in high-rise office buildings. In addition, such thermal imaging cameras can detect gas leaks such as propane, methane or butane.

Czutosc termiczna (ang. noise equivalent temperature difference - NETD) jest czwartym parametrem, na ktory warto zwrocic uwage przy doborze kamery termowizyjnej. NETD to minimalna roznica temperatur, ktorq kamera jest w stanie zaobserwowac. Zaleznosc jest nast^pujqca: im mniejsza wartosc parametru (wyrazona w mK), tym bardziej czuta (lepsza) kamera, poniewaz umozliwia ona wykry-cie mniejszych roznic temperatur, a zatem dostarcza doktadniej-szych danych. Warto w tym momencie rowniez zwrocic uwage na temperature, w jakiej jest mierzony ten parametr - cz^sc pro-ducentow sztucznie go zaniza, podajqc wartosci w temperaturze wyzszej (np. 50°C zamiast 30°C, ktora jest standardowa dla branzy).

Ostatnim parametrem jest zakres spektralny, czyli zakres reje-strowanych fal. Z reguty najbardziej popularne kamery rejestrujq fale o dtugosci 8-14 ^m (zakres dtugofalowy), jednak pojawiajq si? kamery rejestrujqce fale o innych dtugosciach podczerwieni (np. 3-5 ^m, tzw. srednia podczerwien). Takie kamery posiadajq sze-reg dodatkowych wtasciwosci. Do najciekawszych nalezy zaliczyc to, ze kamery pracujqce w zakresie sredniej podczerwieni widzq przez szkto, dzi^ki czemu mogq postuzyc np. do szybkiej identyfi-kacji i lokalizacji osob uwi?zionych w wysokich biurowcach. Dodat-kowo takie kamery termowizyjne posiadajq mozliwosc wykrywania wyciekow gazow, takich jak propan, metan czy butan.

Multispectral cameras

Multispectral cameras are increasingly being considered for use in search and rescue operations. They have even greater possibilities than RGBs and thermal imaging cameras, because apart from recording in the range of visible light (RGB cameras) and infrared radiation (thermal imaging cameras), they also record microwaves up to ultraviolet. In practice, these are cameras with several sensors operating in parallel (see Figure 16).

Kamery multispektralne

Kamery multispektralne sq coraz cz?sciej rozwazane do wykorzystywania w trakcie akcji poszukiwawczych i ratowni-czych. Posiadajq jeszcze wi?ksze mozliwosci niz kamery RGB i termowizyjne, poniewaz poza rejestracjq w zakresie swiatta widzialnego (kamery RGB) oraz promieniowania podczerwonego (kamery termowizyjne) rejestrujq rowniez mikrofale az do ultra-fioletu. W praktyce sq to kamery posiadajqce w sobie kilka czuj-nikow dziatajqcych rownolegle (zob. ryc. 16).

Figure 16. DJI P4 Multispectral multispectral camera Rycina 16. Kamera multisprktralna DJI P4 Multispectral

Source: http://www.swiatdronow.pl/dji-p4-multispectral-nowy-dron-dla-rolnictwa [access: 23.09.2021]. Zrodto: http://www.swiatdronow.pl/dji-p4-multispectral-nowy-dron-dla-rolnictwa [dost?p: 23.09.2021].

Due to the above and due to the necessity of greatest miniaturization of multispectral cameras adapted to be carried by unmanned aerial vehicles, their prices are very high. In addition, an important aspect in the case of using these cameras is applying appropriate algorithms for processing the obtained spectral

W zwiqzku z powyzszym oraz ze wzgl?du na koniecznosc jak najwi?kszej miniaturyzacji kamer multispektralnych dostosowa-nych do przenoszenia przez bezzatogowe statki powietrzne ich ceny sq bardzo wysokie. Dodatkowo waznym aspektem w przy-padku wykorzystania tych kamer jest stosowanie odpowiednich

images and using appropriate spectral models. This means that the interpretation of unprocessed material from a multispectral camera is very difficult - to detect various objects, it is necessary to know the range of radiation they emit (i.e. their spectral models).

The greatest advantages of multispectral cameras include the ability to detect objects partially hidden, e.g. under dense trees, and even objects shallowly buried underground. Apart from the previously presented applications of RGB cameras and thermal imaging cameras, there are many examples of the possible use of multispectral cameras which include:

- searching for bodies [23],

- searching for people [24],

- detection of mines [25],

- detection of hidden plane wrecks [26],

- testing the moisture of bedding / substrate [27],

- detection of chemical compounds [28],

- assessment of the condition of vegetation after a fire [29].

algorytmöw przetwarzania i obröbki otrzymanych obrazöw spektralnych oraz korzystania z odpowiednich modeli spektral-nych. Oznacza to, ze interpretacja nieopracowanego materiatu z kamery multispektralnej jest bardzo trudna - do wykrywania röznych obiektöw musimy znac zakres promieniowania, jaki emi-tujq (czyli ich modele spektralne).

Do najwiçkszych zalet kamer multispektralnych nalezy zali-czyc zdolnosc wykrywania obiektöw czçsciowo ukrytych np. pod gçstym zadrzewieniem, a nawet obiektöw ptytko zakopanych pod ziemiq. Istnieje wiele przyktadöw mozliwego zastosowania kamer multispektralnych, do ktörych - poza wczesniej przedstawionymi zastosowaniami kamer RGB i kamer termowizyjnych - nalezy:

- poszukiwanie ciat [23],

- poszukiwanie ludzi [24],

- wykrywanie min [25],

- wykrywanie ukrytych wraköw samolotöw [26],

- badanie wilgotnosci sciötki/podtoza [27],

- wykrywanie zwiqzköw chemicznych [28],

- ocena stanu roslinnosci po pozarze [29].

Another application of unmanned aerial vehicles

As indicated in the introduction, UAVs have a wide range of applications and can support the activities of rescuers in a wide range. Increasingly, unmanned aerial vehicles are being retrofitted with various types of systems, including enabling the measurement of concentrations and composition of various substances, including hazardous ones. Such a set can be a great element of additional equipment for CBRN units (chemical, biological, radiological and nuclear), ensuring quick recognition of the situation, determining the type of substance and its concentration without exposing the firefighters. Currently, there are many different systems on the market that cooperate with UAVs, e.g. SOWA, Scen-droid DR1000, Nosacz, AtmonFL [30]. Some of the mentioned systems (e.g. SOWA) are tested on specific drone constructions and dedicated to them, which means that the manufacturer has provided the necessary power reserve and planned the installation of the system on the drone. Some systems available on the market are universal, but not every drone is able to work with them. In this case, it is necessary to provide a device with a sufficient reserve of power, so that it is able to bear an additional sensor (which may weigh between 200 and 1500 g) and to counteract the gusts of wind for which it has been adapted. In addition, it is very important that the system is mounted as close as possible to the centre of gravity of the drone, then it has the least impact on the stability of the UAV. The system should not cover the communications antennas or GNSS positioning systems. The photograph below (see Figure 17) shows Yuneec Typhoon H520 drone with installed ATMON FL sensor.

Inne zastosowanie bezzatogowych statkow powietrznych

Jak wskazano we wst^pie, BSP posiadajg szeroki wachlarz zastosowan i mogg wspierac dziatania ratownikow w szerokim zakresie. Coraz cz^sciej bezzatogowe statki powietrzne doposaza si? w roznego rodzaju uktady m.in. umozliwiajgce pomiar st^zen i sktadu roznych substancji, w tym niebezpiecznych. Taki zestaw moze byc swietnym elementem dodatkowego wyposazenia jed-nostek CBRN (ang. chemical, biological, radiological and nuclear), zapewniajgc szybkie rozpoznanie sytuacji, okreslenie rodzaju substancji i jej st?zenia bez narazania strazakow. Obecnie na rynku istnieje wiele roznych systemow wspotpracujgcych z BSP np. SOWA, Scendroid DR1000, Nosacz, AtmonFL [30]. Cz?sc z wymienionych systemow (np. SOWA) jest przetestowana na konkretnych kon-strukcjach dronow i im dedykowana, co oznacza, ze producent zapewnit niezb?dny zapas mocy i przewidziat montaz systemu na dronie. Niektore systemy dost?pne na rynku sg uniwersalne, jednak nie kazdy dron jest w stanie z nimi wspotpracowac. W tym przypadku nalezy zapewnic urzgdzeniu odpowiedni zapas mocy, tak aby byto w stanie udzwigngc dodatkowy czujnik (ktory moze wazyc mi?dzy 200 a 1500 g) oraz przeciwdziatac podmuchom wia-tru, do jakich zostato przystosowane. Dodatkowo bardzo wazne jest, aby system byt zamontowany jak najblizej srodka ci?zkosci drona, wowczas w najmniejszym stopniu wptywa na stabilnosc BSP System nie powinien zakrywac anten do komunikacji lub systemow pozycjonowania GNSS. Na zdj?ciu ponizej (zob. ryc. 17) przedstawiono drona Yuneec Typhoon H520 z zamontowanym czujnikiem ATMON FL.

Figure 17. Yuneec Typhoon H520 with installed ATMON FL air quality measurement system by Nanosens

Rycina 17. Yuneec Typhoon H520 z zamontowanym systemem pomiaru jakosci powietrza ATMON FL firmy Nanosens

Source: Own elaboration.

Zrodto: Opracowanie wtasne.

In this type of application, it is also advantageous that both the UAV and the sensor that performs the measurement have a long range, which will effectively reduce the risk of poisoning the pilot. The very specificity of CBRNE actions and the necessity to perform long-term monitoring require a long time of UAV operation. As a result, long-term flight is possible, as well as monitoring of both the concentration of substances and people in the immediate vicinity.

In case of using UAVs for CBRNE operations, its construction is important. It should be airtight and made of chemically resistant materials. On one hand, this will allow flying in aggressive chemical environments, and on the other for relatively simple and quick decontamination of the structure and its re-use. Working in an explosive atmosphere is an aspect no less important that must be met by UAVs in the course of CBRNE tasks. Such situations can happen in places such as refineries, paint shops, etc. Therefore, structures that operate in such conditions should additionally meet the requirements of the ATEX directive. During the review of literature, individual reports about UAVs that would be able to meet these requirements were found [31], but this topic is of great interest [32].

Another application of UAVs, more and more often considered under various projects, is the use of swarms of unmanned aerial vehicles, whose task is to automatically ensure and maintain communication between individual units participating in the rescue and firefighting operation. Such a solution seems to be particularly interesting in the context of extensive disasters and is the subject of analyses e.g. in the ASSISTANCE project [33]. In this case, the key parameters for UAVs will be: appropriate UAV transmission range proper for the type of communication network being set up, resistance to weather conditions such as

W tego typu zastosowaniach korzystne jest rowniez, aby zarowno BSR jak i sensor dokonujqcy pomiaru posiadaty duzy zasi?g, co skutecznej ograniczy ryzyko zatrucia pilota. Sama specyfika akcji CBRNE i koniecznosc wykonania dtugotrwatego monitoringu wymaga dtugiego czasu pracy BSR. W rezultacie mozliwy jest dtugotrwaty lot i monitoring zarowno st?zenia sub-stancji, jak i ludzi w najblizszej okolicy.

W przypadku wykorzystania BSR do akcji CBRNE wazna jest jego konstrukcja. Rowinna byc ona szczelna i wykonana z mate-riatow odpornych chemicznie. Rozwoli to z jednej strony na lot w agresywnych srodowiskach chemicznych, z drugiej na stosun-kowo prostq i szybkq dekontaminacj? konstrukcji i jej ponowne uzycie. Nie mniej istotnym aspektem, jaki muszq spetniac BSR w trakcie zadan CBRNE jest praca w atmosferze wybuchowej. Takie sytuacje mogq si? zdarzyc w miejscach takich jak rafinerie, rozlewnie lakierow itp. W zwiqzku z tym konstrukcje, ktore pra-cujq w takich warunkach, dodatkowo powinny spetniac wymogi stawiane w dyrektywie ATEX. W trakcie przeglqdu literatury odna-leziono pojedyncze doniesienia o BSR ktory bytby w stanie spro-stac tym wymaganiom [31], niemniej temat ten cieszy si? duzym zainteresowaniem [32].

Innym zastosowaniem BSR, coraz cz?sciej rozwazanym w ramach roznych projektow, jest wykorzystanie rojow bezza-togowych statkow powietrznych, ktorych zadaniem jest auto-matyczne zapewnienie i utrzymywanie komunikacji pomi?dzy poszczegolnymi jednostkami biorqcymi udziat w akcji ratowni-czo-gasniczej. Takie rozwiqzanie wydaje si? byc szczegolnie cie-kawe w kontekscie rozlegtych katastrof i jest przedmiotem analiz m.in. w projekcie ASSISTANCE [33]. W tym przypadku kluczowymi parametrami stawianymi BSR b?dq: odpowiedni zasi?g transmi-sji BSR wtasciwy dla rodzaju ustawianej sieci komunikacyjnej,

rain and wind, and sufficient battery life. The last parameter can be omitted assuming that the drone is powered from an external energy source through a tethered wire.

The last possible use of a drone, mentioned in the introduction, is for transport purposes. This design, due to its intended use, has similar requirements to firefighting drones, but the emphasis on individual parameters changes. Similarly to the firefighting drone, the transport drone must also have an appropriate MTOM parameter that allows to carry a load of the right weight. It is also very important in these constructions to place the load as close as possible to the UAV's centre of mass in order to minimize the impact on stability of the flight. A large mass at a distance from the centre of gravity during turns and gusts of wind will act like a pendulum, causing unstable flight. Unlike firefighting drones, another parameter that is important in transport structures is the range of data transmission (telemetry and video) and flight time. As a rule, cargo will not be moved over short distances, so it is crucial to ensure the appropriate range and flight time.

Cargo drones can be used by fire brigades to carry small loads such as AED (automated external defibrillator), medicines or samples. Such use of UAVs will be particularly applicable in difficult terrain, e.g. in a flood-affected area, enabling quick and easy delivery of medicines to people in need.

Summary and conclusions

This article presents an overview of selected UAV parameters and settings important in the operational work of the fire brigade. Thus, it is part of a research area related to the operational use of UAVs and the standardization, and certification of UAVs.

It is worth noting that although PSP and OSP units are increasingly willing to use UAVs, it is still necessary to disseminate knowledge about the impact of individual parameters and the selection of settings on the functionality and effectiveness of using UAVs during rescue operations. The transfer of such knowledge is important because most of the officers using UAVs during an operation are trained in accordance with civilian guidelines, which do not take into account the specificity of the work and often do not discuss additional elements of UAV equipment, such as cameras and their settings.

Thermal imaging can detect human body heat regardless of lighting conditions, so even small drones equipped with a thermal imaging camera can be used to recognize human activity. Their use also allows to find hot spots, e.g. a wooden ceiling, due to which it is possible to withdraw firefighters from an area where a roof can collapse. The above considerations also show that while a thermal imaging camera can be a useful and even invaluable tool, its parameters are important. As mentioned, a camera with a resolution of 140x140 or 320x256 pixels will allow locating an object, but not identifying it (it will be impossible to determine whether, for example, an anthill or a human has been noticed).

odpornosc na warunki atmosferyczne takie jak opady i wiatr oraz odpowiednio dtugi czas pracy na baterii. Ostatni parametr moze byc pomini?ty przy zatozeniu, ze dron zasilany jest z zewn?trz-nego zrodta energii poprzez przewod (ang. tethered).

Ostatnim, przytoczonym we wst?pie, mozliwym wykorzysta-niem drona jest uzycie go do celow transportowych. Taka kon-strukcja, ze wzgl?du na przeznaczenie, ma zblizone wymagania do dronow gasniczych, jednak nacisk na poszczegolne parame-try si? zmienia. Podobnie jak dron gasniczy, takze dron transpor-towy musi charakteryzowac si? odpowiednim parametrem MTOM pozwalajgcym na przeniesienie tadunku o odpowiedniej masie. Bardzo wazne w tych konstrukcjach jest rowniez umieszczanie tadunku jak najblizej srodka masy BSP w celu jak najmniejszego wptywu na stabilnosc lotu. Duza masa umieszczona w odlegto-sci od srodka ci?zkosci w trakcie zakr?tow i podmuchow wiatru b?dzie dziatata podobnie do wahadta, powodujgc niestabilny lot. Inny parametr, ktory w przeciwienstwie do dronow gasniczych jest istotny w konstrukcjach transportowych to zasi?g transmi-sji danych (telemetrii i wideo) i czas lotu. Przenoszenie tadunkow z reguty nie b?dzie odbywato si? na krotkich odlegtosciach, dlatego kluczowym jest zapewnienie odpowiedniego zasi?gu i czasu lotu.

Drony cargo mogg byc wykorzystywane przez straz pozarng do przenoszenia niewielkich tadunkow takich jak AED (ang. automated external defibrillator), lekarstwa, czy probki. Takie wykorzy-stanie BSP b?dzie miato szczegolne zastosowanie w trudnym terenie np. obszarze dotkni?tym powodzig, umozliwiajgc szybkie i tatwe dostarczenie lekarstw dla osob potrzebujgcych.

Podsumowanie i wnioski

W niniejszym artykule zawarto przeglgd wybranych parame-trow i ustawien BSP istotnych w pracy operacyjnej strazy pozar-nej. Tym samym wpisuje si? on w nurt badan zwigzanych z zasto-sowaniem operacyjnym BSP oraz z normalizacjg, standaryzacjg i certyfikacjg BSP.

Warto zaznaczyc, ze mimo iz jednostki PSP i OSP coraz ch?tniej wykorzystujg BSP nadal konieczne jest upowszech-nianie wiedzy na temat wptywu poszczegolnych parametrow i doboru ustawien na funkcjonalnosc oraz efektywnosc uzycia BSP podczas dziatan ratowniczych. Przekazanie takiej wiedzy jest istotne, poniewaz wi?kszosc funkcjonariuszy korzystajg-cych z BSP w trakcie akcji jest szkolona zgodnie z wytycznymi cywilnymi, ktore nie uwzgl?dniajg specyfiki pracy oraz cz?sto nie omawiajg dodatkowych elementow wyposazenia BSP takich jak kamery i ich ustawienia.

Obrazowanie termowizyjne potrafi wykryc ciepto ludzkiego ciata niezaleznie od warunkow oswietleniowych, dzi?ki czemu nawet mate drony wyposazone w kamer? termowizyjng mogg byc wykorzystywane do rozpoznawania aktywnosci cztowieka. Ich zastosowanie umozliwia takze odnalezienie gorgcych punktow np. drewnianego stropu, dzi?ki czemu mozliwe jest wycofanie strazakow z obszaru zagrozonego zarwaniem dachu. Z powyz-szych rozwazan wynika takze, ze o ile kamera termowizyjna moze byc przydatnym, a nawet nieocenionym narz?dziem, o tyle istotne sg jej parametry. Jak wspomniano, kamera o rozdzielczosci

It should be emphasized that the analyses, conclusions and recommendations presented in the article undoubtedly have a practical dimension, as they can serve not only as a guide when selecting UAVs and its configuration for the planned mission and activities, but also to determine its parameters for the needs of tenders and orders. They can also be useful in developing technical recommendations and recommendations increasing the reliability and performance of UAVs, as well as constitute a basis for further research and development works on the construction and application of UAVs in fire brigades.

There is no doubt that this article does not exhaust a wide range of issues on the matter. It requires further in-depth analyses and tests in order to maximize the benefits of using UAVs, as well as to increase the reliability and safety of the used devices. Moreover, it is also advisable to continue research work aimed at developing methodologies for UAV verification and their parameters in a repeatable, reliable and precise manner.

The results of these works may allow initial systematization of operational aspects related to the use of UAVs in rescue and firefighting operations. For the time being, no such analyses have been carried out. The results of this work can be used for further research and reflection. They should be treated as part of a very complex issue, which is undoubtedly the use of UAVs in rescue and firefighting operations.

The authors of the article would like to thank the firefighters from Niegoszowice Volunteer Fire Brigade (Matopolskie Voivode-ship) for providing photographic materials, the possibility of practical verification of parameters during joint exercises, as well as valuable advice and tips.

List of abbreviations

AED automatic external defibrillator - automatic, por-

table and easy-to-use defibrillator adapted to work outside

ATEX atmosphere explosible - EU directive specifying

the requirements for components intended for use in potentially explosive atmospheres BSR unmanned aerial vehicle - UAV - any aircraft

in operation or intended to be operated without a pilot on board, which can operate autonomously or be remotely piloted BVLOS beyond visual line of sight - drone flight beyond

the pilot's line of sight cd/m2 SI unit for defining brightness. The unit used in the

past was the nit

ND grey filters neutral density - filters that do not change the colour of the photographed image, which at the same time suppress the amount of incoming light.

140x140 czy 320x256 pikseli pozwoli na zlokalizowanie obiektu, ale juz nie na jego identyfikacj? (niemozliwe b?dzie stwierdzenie, czy dostrzezono np. mrowisko czy cztowieka).

Nalezy podkreslic, ze zestawione w artykule analizy, wnioski i rekomendacje majq niewqtpliwie wymiar praktyczny, gdyz mogq postuzyc nie tylko jako wskazowka podczas doboru BSR i jego konfiguracji do planowanej misji i dziatan, ale takze do okresle-nia jego parametrow na potrzeby przetargow i zamowien. Mogq takze okazac si? przydatne przy opracowywaniu zalecen tech-nicznych i zalecen zwi?kszajqcych niezawodnosc i osiqgi BSR a takze stanowic podstaw? do dalszych prac badawczo-rozwo-jowych nad budowq i zastosowaniem BSR w strazy pozarnej.

Nie ulega wqtpliwosci, ze niniejszy artykut nie wyczerpuje bogatej problematyki. Wymaga ona dalszych pogt?bionych ana-liz i badan, w celu maksymalizacji korzysci z zastosowania BSR a takze zwi?kszenia niezawodnosci i bezpieczenstwa wykorzy-stywanych urzqdzen. Co wi?cej, wskazane jest rowniez konty-nuowanie prac badawczych ukierunkowanych na opracowanie metodyk weryfikacji BSR i ich parametrow w sposob powtarzalny, wiarygodny i precyzyjny.

Wyniki tych prac mogq pozwolic na wst?pne usystematyzo-wanie aspektow operacyjnych dotyczqcych wykorzystania BSR w dziataniach ratowniczo-gasniczych. Do tej pory nie przeprowa-dzono takich analiz. Wyniki tej pracy mogq zostac wykorzystane do dalszych badan i refleksji. Nalezy je traktowac jako cz?sc bar-dzo ztozonego zagadnienia, jakim niewqtpliwie jest wykorzysta-nie BSR w dziataniach ratowniczo-gasniczych.

Autorzy artykutu pragnq ztozyc serdeczne podzi?kowania strazakom-druhom z OSR Niegoszowice (woj. matopolskie) za udostepnienie materiatow zdj?ciowych, mozliwosc praktycznej weryfikacji parametrow podczas wspolnych cwiczen oraz cenne rady i wskazowki.

Wykaz skrótów

AED (ang. automatic external defibrillator) - automa-

tyczny, przenosny i prosty w obstudze defibryla-tor przystosowany do pracy na zewnqtrz ATEX (ang. atmosphere explosible) - dyrektywa UE okre-

slajqca wymagania stawiane elementom prze-znaczonym do uzytku w strefach zagrozonych wybuchem

BSP bezzatogowy statek powietrzny (ang. unmanned

aerial vechicle - UAV) - dowolny statek powietrzny eksploatowany lub przeznaczony do eksploatacji bez pilota na poktadzie, który moze dziatac auto-nomicznie lub byc pilotowany zdalnie BVLOS (ang. beyond visual line of sight) - lot dronem poza

granicq wzroku pilota cd/m2 jednostka SI definiujqca jasnosc. Dawniej stoso-

wanq jednostkq byt nit

FOV GCS

Geocaching Geofencing

ISO MTOM

NETD

Orthophotomap OSP

PSP

RTH

GNSS systems

UV

VLOS

Their proper application allows for a greater range of changes in the parameters responsible for the exposure

field of vision - the angle of the camera view specified in degrees

ground control station - any device or apparatus to control, data acquisition and communicate with the unmanned aerial vehicles by the pilot also allowing the monitoring of UAV parameters in any phase of flight. Usually includes control sticks and monitor enabling flight management and a preview of the image from the camera placed on the UAV

a security system aimed at preventing the UAV from leaving the mission area a safety system used in UAV that prevents the aircraft from entering a specific (e.g. forbidden) area of the airspace

in photography, it is a parameter that defines a uniform sensitivity of the matrix in a camera maximal take-off mass - the maximum take-off mass that the UAV can bear together with its unladen mass

noise equivalent temperature difference - sensitivity of the thermal camera or minimum detectable temperature difference that takes into account the noise signal from the thermal sensor of the thermal camera. It describes how well the infrared detector is able to distinguish very small differences in thermal radiation in an image and is usually expressed in millikelvins [mK] a map made on the basis of a photograph, e.g. from the UAV

Volunteer Fire Brigade - a volunteer uniform rescue formation, intended in particular to fight fires, natural disasters or other local threats State Fire Service - a professional uniformed rescue formation, intended in particular to fight fires, natural disasters or other local threats return to home - UAV safety function which is an emergency return to the starting point at a certain height

global navigation satellite systems - systems enabling navigation on the ground using data obtained from geostationary satellites ultraviolet - range of electromagnetic radiation with a wavelength from 10nm to 400nm invisible to humans

visual line of sight - flight with a drone in sight of the pilot for the entire duration of the operation

Filtry szare ND (ang. neutral density) - filtry niezmieniajqce barwy fotografowanego obrazu, ktöre jednoczesnie ttu-miq ilosc wpadajqcego swiatta. Ich odpowiednie zastosowanie pozwala na wiçkszy zakres zmian parametröw odpowiedzialnych za ekspozycjç FOV (ang. field of vision) - kqt widzenia kamery okre-

slany w stopniach GCS (ang. ground control station) - naziemna stacja kon-

troli - dowolne urzqdzenie lub aparatura do stero-wania, pozyskiwania danych i komunikacji z bez-zatogowymi statkami powietrznymi przez pilota, umozliwiajqca röwniez monitorowanie parametröw BSP w dowolnej fazie lotu. Zazwyczaj zawiera drqzki sterowe i monitor umozliwiajqcy zarzqdzanie lotem oraz podglqd obrazu z kamery umieszczonej na BSP Geocaching system bezpieczenstwa majqcy na celu uniemozli-wienie opuszczenia danego obszaru misji przez BSP Geofencing system bezpieczenstwa stosowany w BSP unie-mozliwiajqcy wlecenie statkowi powietrznemu w okreslony (np. zabroniony) obszar przestrzeni powietrznej

ISO w fotografii jest to parametr definiujqcy ujednoli-

conq czutosc matrycy w aparacie fotograficznym MTOM (ang. maximal take-off mass) - maksymalna masa

startowa, jakq jest w stanie uniesc BSP razem z masq wtasnq

NETD (ang. noise equivalent temperature difference)

- czutosc kamery termowizyjnej lub minimalna wykrywalna röznica temperatur, ktöra uwzglçdnia sygnat szumu z czujnika termicznego kamery ter-mowizyjnej. Okresla ona, jak dobrze detektor ter-mowizyjny jest w stanie rozröznic bardzo mate röznice w promieniowaniu cieplnym na obrazie i jest wyrazana zazwyczaj w milikelwinach [mK]

Ortofotomapa mapa wykonana na podstawie fotografii zdjçcio-wej np. z BSP

OSP Ochotnicza Straz Pozarna - ochotnicza umunduro-

wana formacja ratownicza, przeznaczona w szcze-gölnosci do walki z pozarami, klçskami zywioto-wymi lub innymi miejscowymi zagrozeniami PSP Panstwowa Straz Pozarna - zawodowa umunduro-

wana formacja ratownicza, przeznaczona w szcze-gölnosci do walki z pozarami, klçskami zywioto-wymi lub innymi miejscowymi zagrozeniami RTH (ang. return to home) - funkcja bezpieczen-

stwa BSP polegajqca na awaryjnym powrocie do punktu startu na okreslonej wysokosci SystemyGNSS (ang. global navigation satellite systems)

- systemy umozliwiajqce nawigacjç na ziemi za pomocq danych uzyskiwanych z satelit geostacjonarnych

UV (ang. ultraviolet) - zakres promieniowania elektro-

magnetycznego o dtugosci fali od 10nm do 400nm niewidzialnego dla cztowieka VLOS (ang. visual line of sight) - lot z dronem w zasiçgu

wzroku pilota przez caty okres trwania operacji

Literature / Literatura

[1] Akhloufi M.A., Couturier A., Castro N.A., Unmanned aerial vehicles for wildland fires: Sensing, perception, cooperation and assistance, „Drones" 2021, 5(1), 15, https://doi. org/10.3390/drones5010015.

[2] Roldán-Gómez J.J., González-Gironda E., Barrientos A., A Survey on Robotic Technologies for Forest Firefighting: Applying Drone Swarms to Improve Firefighters' Efficiency and Safety, „Applied Sciences" 2021, 11(1), 363, https://doi. org/10.3390/app11010363.

[3] Konrad R., Serrano D., Strupler P., Unmanned Aerial Systems - Chapter 3, [w:] Search and Rescue Robotics - From Theory to Practice, IntechOpen, Chorwacja 2017, 3840, http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.68449.

[4] Jurecka M., Niedzielski T., Poszukiwanie osób zaginionych w terenach otwartych: przeglqd stosowanych metod, Roz-prawy Naukowe Instytutu Geografii i Rozwoju Regional-nego 47, Uniwersytet Wroctawski, Wroctaw 2020, 6990.

[5] https://www.gov.pl/web/kmpsp-plock/konferencja-pra-sowa-podsumowujaca-dzialania-przeciwpowodziowe-w--plocku [dost^p: 23.09.2021]; https://www.sadyogrody.pl/ logistyka_i_opakowania/107/portugalia_straz_pozarna_ uzywa_dronow_w_walce_z_pozarami_lasow,26856. html [dost^p: 23.09.2021]; http://www.sdis78.fr/les-in-terventions/40-feu/2148-intervention-victor-5-ans-sau-ve-sa-famille-des-flammes [dost^p: 23.09.2021].

[6] Akhloufi M.A., Couturier A., Castro N.A. (2021), UNMANNED AIRCRAFT SYSTEM (UAS) SEARCH AND RESCUE - Addendum to the National Search and Rescue Supplement to the International Aeronautical and Maritime Search and Rescue Manual, National Search and Rescue Committee, Version 1.0, 2016, 2-8.

[7] https://www.facebook.com/Pompiersdu13/posts/ 2758222150878836 [dost^p: 23.09.2021].

[8] Vanderhorst H.R., Suresh S., Renukappa S., Heesom D., Strategic framework of Unmanned Aerial Systems integration in the disaster management public organisations of the Dominican Republic, „International Journal of Disaster Risk Reduction" 2021, 56, 5, https://doi.org/10.1016/j. ijdrr.2021.102088.

[9] Rabajczyk A., Zboina J., Zielecka M., Fellner R., Monitoring of Selected CBRN Threats in the Air in Industrial Areas with the Use of Unmanned Aerial Vehicles, „Atmosphere" 2020, 11(12), 1373, 2020, 11-12, https://doi.org/10.3390/ atmos11121373.

[10] Schierbeck S., et al., Automated external defibrillators delivered by drones to patients with suspected out-of-hospi-tal cardiac arrest, „European Heart Journal" 2021, 2-4, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehab498.

[11] Hayat S., Yanmaz E., Muzaffar R., Survey on unmanned aerial vehicle networks for civil applications: A communications viewpoint, „IEEE Communications Surveys & Tutorials" 2016, 18(4), 2624-2627.

[12] Sprawozdanie za rok 2020 z pracy badawczej pn. „Okreslenie

metodyk badawczych bezzatogowych platform latajqcych majqcych zastosowanie w dziataniach PSP", nr 083/CD/ CNBOP-PIB/MNiSW/2020, Jozefow 2021, 30-31.

[13] https://www.uavfordrone.com/product/fire-fighting-dro-ne-with-dry-powder-fire-extinguishing-boom/ [dost^p: 20.09.2021].

[14] https://www.youtube.com/watch?v=U0VFWyviLio&ab_ channel=IntelligentSystemsSIA [dost^p: 20.09.2021].

[15] https://www.ospkety.pl/2021-09-22-poszukiwania-bobrek/?fbclid=IwAR0rwvIjjzbpgMbCDXRfrmRq5Do-0WWD8jxWqob2PoxNP_wkl2M5X9QASKXA [dost^p: 23.09.2021]; http://www.swiatdronow.pl/saruav-w--akcji-poszukiwania-35-latka-w-nowogrodzcu [dost^p: 23.09.2021].

[16] https://www.youtube.com/watch?v=Gmf4oBenlY8 [dost^p: 23.09.2021].

[17] https://www.youtube.com/watch?v=D3BWpoJ6ijs [dost^p: 23.09.2021].

[18] https://www.facebook.com/NiegoszowiceOSP/posts/ 1319313458484391 [dost^p: 23.09.2021].

[19] https://enterprise.dji-ars.pl/produkty/matrice-300-rtk/ ?gclid=Cj0KCQjw18WKBhCUARIsAFiW7Jzhjrf0Ieq23I7k0y-ubM8iEBdt_Y7YQlJrU9RI9IGkjCcqTFN0H60gaAg7SEALw_ wcB [dost^p: 27.09.2021].

[20] https://www.youtube.com/watch?v=Ebe_BXXk49kv [dost^p: 27.09.2021].

[21] https://pl.wikipedia.org/wiki/Obiektyw_standardowy [dost^p: 27.09.2021].

[22] Pruss W., Zastosowanie kamer termowizyjnych w dziataniach ratowniczych, SUPRON, 2016, 28.

[23] Gallego A.J., Pertusa A., Gil P., Fisher R.B., Detection of bodies in maritime rescue operations using unmanned aerial vehicles with multispectral cameras, Wiley Online Library, [dok. elektr.] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ rob.21849.

[24] Blondel P, Potelle A., Pegard C., Lozano R., Fast and viewpoint robust human detection for sar operations, IEEE International Symposium on Safety Security, and Rescue Robotics (SSRR), Hokkaido, Japan, 2014, 1-6.

[25] Zare A., Bolton J., Gader P., Schatten M., Vegetation mapping for landmine detection using long-wave hyperspectral imagery, „IEEE Trans. Geosci. Remote Sens." 2008, vol. 46, 172-178.

[26] Eismann M.T., Stocker A.D., Nasrabadi N.M., Automated Hyperspectral Cueing for Civilian Search and Rescue, „Proceedings of the IEEE" 2009, 97(6), 1031-1055.

[27] Brandon M., Niemann L. and J.D., Controls on Spatial Patterns of Soil Moisture in a Semiarid Montane Catchment with Aspect-Dependent Vegetation, Konferencja Hydrology Days 2009.

[28] Cyganski A., Metody spektroskopowe wchemiianalitycznej, WNT, Warszawa 1993.

[29] Fernandez-Guisuraga J.M., Sanz-Ablanedo E., Suarez-Seoane S., Calvo, L., Using unmanned aerial vehicles in postfire vegetation

survey campaigns through large and heterogeneous areas: Opportunities and challenges, „Sensors" 2018, 18 (2), 586, https://doi. org/10.3390/s18020586.

[30] Zboina J., Zawistowski M., Sowa T., Ocena jakosci powie-trza z wykorzystaniem bezzatogowych statkow powietrz-nych, „Przemyst Chemiczny" 2020, 99 (7), 988993, https://doi.org/10.15199/62.2020.7.4.

[31] https://emag.directindustry.com/flying-with-the-first-a-tex-drone/[dost?p: 08.09.2021]. https://www.atexshop.

com/explosion-proof-drone-intrinsically-safe.html [dost^p: 08.09.2021].

[32] Marques M.M., Teles D., Rodrigues A.V., Lobo V., Gouveia--Carvalho J., Antunes W., Duarte F., Chemical and radiological detection using UAV's with ATEX compliance: Proof of concept in port and maritime incident-based scenarios, OCEANS 2018 MTS/IEEE, Chariest, 2018, s. 1-5.

[33] https://assistance-project.eu/ [dost^p: 08.09.2021].

MACIEJ ZAWISTOWSKI, M.SC. ENG - pilot of unmanned aerial vehicles, graduate of the Faculty of Electrical Engineering at the Warsaw University of Technology, in 2013-2018 he worked at Electrotechnical Institute in Mi?dzylesie in the Department of Measurement and Diagnostic Systems and the Department of Electrical Drives and Controls. Since 2018, he has been working at Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute in Jozefow in the Drone Center Department. Head of the international project "ASSISTANCE - Adapted Situation AwareneSS tools and taIlored training scenarios for increaSing capabiliTies and enhANcing the proteCtion of First RespondErs" (Horizon 2020). Member of Niegoszowice Volunteer Fire Brigade.

MGR INZ. MACIEJ ZAWISTOWSKI - pilot bezzatogowych stat-köw powietrznych, absolwent wydziatu Elektrycznego Politechniki Warszawskiej, w latach 2013-2018 pracowat w Instytucie Elektrotechnik w Miçdzylesiu w zaktadach Systemöw Pomiarowo-Diagno-stycznych oraz Zaktadzie Napçdôw Elektrycznych i Sterowania. Od 2018 r. pracuje w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Prze-ciwpozarowej im. Jözefa Tuliszkowskiego - Panstwowym Instytucie Badawczym w Jözefowie w dziale Centrum Dronöw. Kierownik miçdzy-narodowego projektu "ASSISTANCE - Adapted Situation AwareneSS tools and tailored training scenarios for increasing capabiliTies and enhANcing the protection of First RespondErs" (Horyzont 2020). Druh OSP Niegoszowice.

RADOStAW FELLNER, M.SC. - between 2018-2021, senior engineering and technical specialist at Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute, from 2021 a senior specialist at the Institute of Internal Security at the Main School of Fire Service. Instructor and pilot of unmanned aerial vehicles, participant in exercises and research projects using drones for: the State Fire Service, Police, Border Guard, airports. Co-organizer of the DroneTech World Meeting in Torun - the largest cyclical international event in Poland devoted to unmanned technologies and systems.

MGR RADOStAW FELLNER - w latach 2018-2021 starszy specjalista inzynieryjno-techniczny w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej im. Jözefa Tuliszkowskiego - Panstwowym Instytucie Badawczym, od 2021 r. starszy specjalista w Instytucie Bezpieczenstwa Wewnçtrznego w Szkole Gtöwnej Stuzby Pozarniczej. Instruktor i pilot bezzatogowych statköw powietrznych, uczestnik cwiczen i projektöw badawczych z wykorzystaniem dronöw dla: Panstwowej Strazy Pozarnej, Policji, Strazy Granicznej, portöw lotni-czych. Wspötorganizator DroneTech World Meeting w Toruniu - naj-wiçkszego w Polsce, cyklicznego miçdzynarodowego wydarzenia poswiçconego technologiom i systemom bezzatogowym.