CC BY
113
УДК 528.88
Мусаева М.Х, Калел М.Х, Ергалиев Д. С
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМ ДЗЗ И БПЛА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН
Статья посвящена теме интегрированного использования удаленно управляемых беспилотных летающих аппаратов и спутников дистанционного зондирования Земли для предотвращения и мониторинга мест стихийных бедствий, присущих климатическим, природным и географическим особенностям территории Республики Казахстан. В статье рассмотрены основные преимущества совместного использования БПЛА и спутников ДЗЗ, представлены основные направления использования данной системы и технологий наблюдения за состоянием мест, подверженных экологическим проблемам Ключевые слова:
ДЗЗ, КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ, БПЛА, ЧС, МОНИТОРИНГ, СТИХИЙНЫЕ БЕДСТВИЯ В связи с географическими, природными и климатическими особенностями территории Республики Казахстан, наиболее вероятными являются такие события стихийного характера, как:
- наводнения, затопления населенных пунктов выходящими из берегов реками;
- паводки в конце зимы;
- сход селя;
- пожары, происходящие из-за аномально высокой температуры в южных регионах страны;
- землетрясения на территории Алматинской области;
- снежные лавины в горной местности;
- оползни;
- разливы нефтепродуктов в Каспийском море;
- снежные заносы, сильные ветра с дождем, град. [1]
С целью предотвращения разрушающих последствий стихийных бедствий, наиболее эффективным будет создание интегрированной системы предотвращения и мониторинга ЧС (рис.1), предполагающей своевременное наблюдение за состоянием мест, подверженных природным бедствиям,применение технологий ДЗЗ и оперативного мониторинга про-текающихчрезвычайных событий беспилотными летающими аппаратами. [2]
Рисунок 1 - Предполагаемое взаимодействие и обмен информацией между интегрированной системой и
органами ЧС Республики Казахстан
Данная схема действий позволит значительно уменьшить разрушающий эффект, организовать своевременную эвакуацию жителей населенных пунктов, подверженных ЧС, а также минимизировать масштабы экономических убытков.
Таким образом, методика эффективного мониторинга за ЧС состоит вразделении на 3 этапа: «До ЧС», «Во время ЧС» и «После ЧС».
Тактика действий на этапе «До ЧС» состоит в последовательном выполнении следующих пунктов:
- получение и обработка снимков ДЗЗ с космических аппаратов;
- поиск и обнаружение потенциально опасных зон, на территории которых вероятны стихийные бедствия;
- принятие мер в зависимости от ожидаемых последствий ЧС.
На этапе «Во время ЧС» самым эффективным является мониторинг с помощью удаленно управляемых беспилотных летающих аппаратов (дронов). Данный способ значительно сокращает время получения и обработки данных, и имеет преимущество, состоящее в возможностионлайн-трансляции. [3]
Этап «После ЧС» характеризуется наблюдением за последствиями произошедшего события и необходим для расчета экономических убытков.
Данная интегрированная система совмещает преимущества, как КА, так и БПЛА, которые рассмотрены ниже.
Преимущества КА:
- масштабность наблюдений, охватывающих большие территории;
- независимость от природных и климатических условий;
Преимущества БПЛА:
- оперативность;
- маневренность;
- онлайн-трансляция;
- высокое качество изображений.
Как известно, стихийное бедствие - это быст-ропротекающий динамический процесс, следовательно, в его изучении целесообразно интегрировать различные системы и технологии, которые собирают информацию в течении долгого периода для того, чтобы использовать ее для предсказания стихийных бедствий. Изображения, полученные путем дистанционного зондирования, которые покрывают очень большие участки поверхности Земли, можно получить с регулярными временными интервалами за относительно низкуюстоимость [4]. Когда они дополняются дополнительными статистическими данными, предоставляется возможность эффективно проследить эволюцию стихийных бедствий.
При изучении стихийных бедствий на территории РК следует уделять должное внимание борьбе с наводнениями и управление ими[5]. При затоплении следует использовать различные виды данных дистанционного зондирования для их мониторинга. В дополнение к данным ДЗЗ, используется накопленная за долгие годы база данных ГИС. Эти данные
составляют основу интегрированном системы мониторинга наводнений [6].
Интегрированная система мониторинга наводнений позволяет использовать несколько источников данных ДЗЗ для мониторинга затоплений. Основные роли эта система выполняет в течение трех периодов: до, во время и после наводнения.
Перед наводнением. До наводнения система предполагает использование КА ДЗЗ для:
* расчета распределения районов с высоким риском затопления на основе данных о предыдущих затоплениях определенных районов;
* оценки социальных и экономических потерь при различных альтернативах для принятия решений или маршрутизации наводнений, на основе имеющихся статистических данных и соответствующих моделей;
* предлагать лучшую альтернативу для эвакуации населения из районов, подверженных риску;
* предложения лучшей альтернативы для хранения и транспортировки материалов для предотвращения наводнений.
Во время наводнения. Во время наводнения система использует возможности БПЛА, что полезно в следующих областях:
* динамический мониторинг затопленных территорий;
*оценка расширения затопленных территорий в соответствии с метеорологическим и гидрологическим прогнозированием;
* оптимизация транспортировки материалов для устранения последствий катастроф.
После наводнения. Когда наводнение закончено, система может быть использована для расчета фактических потерь от наводнений в разных административных областях. Такая информация позволяет правительству, агентствам в определении фондов помощи и страховым компаниям для расчета платежей. Предоставляя комплексную пространственную информацию, система прилагает различные усилия по восстановлению, такие как планирование расхода воды природоохранных объектов и города.
Удаленно управляемые беспилотные летательные аппараты (БПЛА), также широко известные как-дроны, все чаще используются в качестве платформ для переноски аппаратуры дистанционного зондирования, начиная от небольших и недорогих камер точечной съемки и заканчивая профессиональными гиперспектральными и лидарными системами визуализации [7]. Опыт зарубежных стран показывает, что использование БПЛА для экстренного расследования локации ЧС значительно сокращает время, расходы и риски, связанные с работой на месте локации ЧС, и обеспечивает ценную, высокоточную информацию с высоким разрешением, которая приводит к эффективному решению возникших проблем.
Приняв во внимание быстрый рост использования БПЛА в зарубежных странах[8], мы считаем целесообразным внедрение данных технологий в сферу мониторинга ЧС на территории РК. Опираясь на статистические данные прошлых лет, мы предлагаем разместить наземные станции управления БПЛА в местах наиболее часто подверженных стихийным бедствиям для повышения скорости реагирования на создавшиеся условия.
Основными задачами БПЛА при проведении аварийно-спасательных работ являются:
- облет зон (объектов) ЧС с целью определения их очагов, границ, масштабов, направлений и скорости распространения аварий (катастроф);
- обнаружение очагов возгорания и их координат, определение возможных причин возгорания;
- мониторинг лесных массивов с целью обнаружения пожаров, угрожающих населенным пунктам, а также объектам промышленности, энергетики и т.п.;
- проведение радиационной и химической разведки местности в заданном районе;
- инженерная разведка районов наводнений, землетрясений и других стихийных бедствий;
- обнаружение и мониторинг ледовых заторов и разлива рек;
- мониторинг состояния транспортных магистралей, нефте- и газопроводов, линий электропередачи и других объектов;
- мониторинг водных акваторий и береговой линии, определение границ разлива нефти и нефтепродуктов на водной поверхности и направления движения (распространения) нефтяного пятна;
- мониторинг лавиноопасных образований в горных районах, разведка районов обвалов, селевых потоков, схода снежных и каменных лавин;
- мониторинг зон с терпящими бедствие воздушными, морскими и речными судами и другими транспортными средствами;
- определение точных координат районов ЧС и пострадавших объектов;
- разведка маршрутов движения сил и средств участников предстоящих АСР;
- проведение поиска групп пострадавших от ЧС в местах их возможного нахождения;
- проведение поиска пострадавших (терпящих бедствие) на разрушенных объектах (нефте-, газодобывающих морских скважинах), терпящих бедствие судах, приводнившихся летательных аппаратах, определение их координат с немедленной передачей соответствующей информации руководству штаба по ликвидации ЧС;
- доставка малогабаритных специальных грузов и средств, медикаментов в особо опасные зоны ЧС и террористических актов;
- сопровождение аварийно-спасательных и поисково-спасательных работ и пр.
Для оперативной оценки ущерба от наводнения, произошедшего 27 января 2018 года в Сырдарьин-ском районе Кызылординской области, которое нанесло ущерб 2300 га сельскохозяйственных уго-дий[9], было бы эффективнее использовать БПЛА. Произведя расчет, основываясь на характеристиках дронов, описанных в [10], мы пришли к выводу, что территорию в 2300 га, можно покрыть за 2 часа, используя 4 БПЛА. Следовательно, предлагается размещение одной из станций БПЛА в Кызы-лординской области, как одной из наиболее подверженной наводнениям территории РК.
В повседневной жизни целесообразно использовать БПЛА, находящиеся на службе у органов ЧС, для предоставления услуг частным лицам, для уменьшения сроков окупаемости БПЛА.
Вышеописанные преимущества и опыт использования БПЛА в зарубежных странах, дают нам основания считать интегрированную систему КА ДЗЗ и БПЛА наиболее перспективной для Республики Казахстан в сфере предотвращения и мониторинга чрезвычайных ситуаций.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Анализ ЧС по Республике Казахстан» МЧС РК, [Электронный ресурс] -http://emer.gov.kz/ru/operativnaya-obstanovka/analiz-chs-po-respublike.
2. «Области применения беспилотников» по данным Business Insider Intelligence [Электронный ресурс] - http://robotrends.ru/robopedia/oblasti-primeneniya-bespilotnikov.
3. «Дроны в медицине и спасении людей при ЧС» онлайн журнал о дронах [Электронный ресурс] -https://dronomania.ru/professionalnye/drony-v-medicine-i-spasenii-lyudej.html.
4. «Мониторинг чрезвычайных ситуаций с использованием ДЗЗ», Е.П. Минаков, Е.Ф. Чичкова, статья УДК 528.88; 504.064 // ВКА им. А. Ф. Можайского, 2009г.
5. Жанат Тукпиев. «Какие регионы Казахстана под угрозой затопления?» газета «Казахстанская правда», 29 марта 2018 г. [Электронный ресурс] http://www.kazpravda.kz/articles/view/adskie-pavodki-kakie-regioni-kazahstana-pod-ugrozoi-zatopleniya/.
6. Информация о ЧС Комитета по чрезвычайным ситуациям РК [Электронный ресурс] -http://emer.gov.kz/ru/operativnaya-obstanovka/informatsiya-o-chs.
7. «Unmanned aircraft systems for emergency management: a guide for policy makers and practitioners» // Price, Darren E., Monterey, California: Naval Postgraduate School, 2016.
8. «Remotely piloted aircraft system applications in conservation and ecology», Ned Horning // American Museum of Natural History, Central Park West at 79th Street, New York NY, 10024-5192 // Remote Sensing in Ecology and Conservation, 2018.
9. https://www.ktk.kz/ru/news/video/2 018/02/07/8 95 94
10. Drones For Emergency Services: Use and Value, A. Jackman [Электронныйресурс]. -https://skytango.com/drones-for-emergency-services-use-and-value/.
11. Тулегулов А.Д., Ергалиев Д.С., Мусагулова Ж.С., Нысанбаева А.Б. Геометрические искажения и геометрическая коррекция спутниковых снимков. Надежность и качество-2 013: Международный симпозиум.-Пенза, 2013., том 1. - С.359-161.
12. Ашуров А.Е., Ермеков Ф.К., Ергалиев Д.С. Применение технологии высокоточной спутниковой навигации для мониторинга пространственно-протяженных объектов. Надежность и качество. Труды международного симпозиума. г.Пенза, РФ - 22 -31 мая 2017 г., №2, С. 38-41.
УДК 6.67.02
Салихов И.А., Алтунин А.А.
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина», Снежинск, Россия
КОНТРОЛЬ И АНАЛИЗ КАЧЕСТВА МОНТАЖА МИКРОСХЕМ С ШАРИКОВЫМИ ВЫВОДАМИ В БОРТОВОЙ АППАРАТУРЕ ОТВЕТСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Целью данного исследования был анализ надёжности качества поверхностного монтажа BGA - компонентов в условиях нашего предприятия. Быти рассмотрены микросхемы 1892ВМ8Я и микросхема 1892ВМ10Я. Анализ показал, что монтаж микросхемы 1892ВМ8Я прошёл без дефектов, а при монтаже микросхемы 1892ВМ10Я быт обнаружен дефект - пустоты внутри шарикового вывода. Данный дефект образуется вследствие дегазации флюса внутрь паяного соединения. Для исключения этого дефекта требуется подобрать другие технологические режимы
Ключевые слова:
BGA-МИКРОСХЕМЫ, ШАРИКОВЫЕ ВЫВОДЫ, ДЕФЕКТЫ ПАЙКИ, ПУСТОТЫ В ПАЙКЕ
При разработке бортового вычислителя СНАУ [1] были применены микросхемы 18 92ВМ8Я ( тип корпуса - HSBGA - 416, размер корпуса 3 5х35 мм, шаг вывода 1,27 мм, диаметр шарикового вывода 0,65 ) и 1892ВМ10Я ( тип корпуса - HSBGA - 400, размер корпуса 21х21 мм, шаг вывода 1 мм, диаметр шарикового вывода 0,5 )
В процессе изготовления возник вопрос контроля качества паяных соединений компонентов BGA. Компоненты BGA контролируются по тем же критериям что и остальные элементы поверхностного монтажа. Идеальное паяное соединение должно иметь плавный переход между шариковым или столбиковым выводом и краем блестящей галтели. Но самая главная трудность в том, что визуально можно проверить только пайку внешних рядов, большинство паяных соединений скрыты за внешними рядами и проверить качество их пайки можно только на рентгеновском оборудовании.
На нашем предприятии для контроля пайки данных элементов применяется рентгеновский микроскоп. Рентгеновские лучи в нём генерируются в рентгеновской трубке, проходят через анализируемый образец и попадают в приемное устройство -цифровой усилитель изображения - детектор, который преобразует входящие рентгеновские лучи в видимый образ. Этот образ видит оператор на мониторе. Объект или материал, обладающий большей плотностью по сравнению с окружающими, поглощает больше рентгеновских лучей. В результате через образец в месте большей плотности проходит меньше лучей, и меньше лучей попадёт на детектор, образуя тень. Таким образом, на рентгеновском снимке места нанесения припоя, границы компонентов и медные дорожки выглядят более темными.
В ходе проверки монтажа микросхемы 1892 ВМ8Я получена рентгенограмма, представленная на рисунке 1, которая показала отсутствие дефектов пайки.
В ходе проверки монтажа микросхемы 18 92ВМ10Я также получена рентгенограмма, был выявлен следующий дефект - пустоты внутри шариковых выводов, рисунок 2.
Пустоты представляют собой пузырьки воздуха или неметаллические вкрапления в паяных соединениях. Для большинства оловянно-свинцовых припоев всегда сохраняется определённый уровень образования пустот.
Существует несколько видов пустот оловянно -свинцовых сплавов:
- планарные пустоты, представляют собой серию небольших пустот(менее 25 мкм), располагаются на границе раздела контактная площадка -припой
Рисунок 1 - Рентгенограмма установленной на плату микросхемы 18 92ВМ8Я
Рисунок 2 - Рентгенограмма установленной на плату микросхемы 18 92ВМ8Я
- пустоты в микропереходах. Пустоты диаметром 100 мкм и более формируются в микропереходах контактной площадки.
- макропустоты пустоты возникающие при испарении ингредиентов флюса внутрь паяльной пасты обычно диаметром 100-300 мкм. [3]
