CC BY
106
УДК 614.8
С.П. Тодосейчук к.т.н., А.Н. Переяслов (ФГУ ВНИИГОЧС(ФЦ)),
В.Д. Легошин, И.Г. Федоров (отряд «Центроспас»)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННО ПИЛОТИРУЕМЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЧС РОССИИ
С.П. Тодосейчук
А.Н. Переяслов
В.Д. Легошин
И.Г. Федоров
Важность и сложность решения стоящих перед МЧС России задач определяется специфическими особенностями Российской Федерации: обширной территорией, относительно низкой средней плотностью населения и высокой его концентрацией в крупных городах, наличием регионов регулярных природных чрезвычайных ситуаций (ЧС) (землетрясений, наводнений, тайфунов и ураганов, крупных лесных пожаров, оползней, схода снежных лавин и других).
Высокие риски, обусловленные угрозами возникновения техногенных ЧС и катастроф, связаны с большим износом и старением основных производственных мощностей. Особую опасность представляют аварии на атомных объектах и крупных химических производствах, размещенных в непосредственной близости от населенных пунктов.
Большую протяженность имеют нефте- и газопроводы. Аварии на них могут приводить к большим человеческим жертвам, крупномасштабному загрязнению окружающей среды, а также к большим экономическим потерям, так как экспорт энергоносителей составляет самую большую долю валютных поступлений в бюджет страны.
Потенциальную опасность представляет значительная изношенность жилищного фонда, являющаяся причиной возникновения больших пожаров, вызывающих многочисленные человеческие жертвы и существенные материальные потери.
Относительная ограниченность людских ресурсов МЧС России, необходимость сохранения здоровья и жизни самих спасателей в сложных условиях крупных техногенных катастроф с радиоактивными, химическими и биологическими объектами, существенные бюджетные ограничения вызывают необходимость поиска наиболее эффективных путей улучшения работы МЧС России по предупреждению, выявлению, локализации ЧС и ликвидации их последствий.
В указанных условиях перспективными являются не экстенсивные, а интенсивные направления развития. Они могут быть основаны на использовании новейших технологий, комплексного применения сил и средств, предпочтительного использования методов, направленных на предупреждение, выявление и локализацию ЧС на ранних стадиях их возникновения и распространения.
Выполнение основных задач МЧС России связано с большим риском, требует высочайшей подготовки личного состава и применения высокоэффективных технических средств. Предотвращение ЧС и их локализация в самой начальной стадии развития является наиболее важной задачей при разработке новой техники, а также форм и методов ее применения.
Для дистанционного зондирования местности, мониторинга потенциально опасных территорий и зон промышленных объектов целесообразно использовать роботизированные системы, способные в реальном масштабе времени передавать соответствующим руководящим инстанциям информацию об их состоянии для принятия оперативных и адекватных мер в случае угрозы возникновения ЧС. Перспективными направлениями развития систем и технических средств, предназначенных для предупреждения, обнаружения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на региональном и общегосударственном уровнях могут стать:
— создание систем непрерывного круглосуточного глобального и общенационального мониторинга территорий с помощью авиационных и
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
космических средств, а также наземных, надводных и подводных роботизированных систем;
- интеграция средств мониторинга со средствами связи для образования единой общенациональной системы информирования руководства МЧС России и его региональных центров в реальном масштабе времени о чрезвычайных ситуациях или угрозе их возникновения с целью принятия своевременных и правильных управленческих решений.
Назначение воздушного робототехнического комплекса
Применение воздушных робототехнических комплексов в интересах МЧС России является весьма актуальным. Входящие в их состав дистанционно пилотируемые летательные аппараты могут заменить самолеты и вертолеты в ходе выполнения заданий, связанных с риском для жизни их экипажей и с возможной потерей дорогостоящей пилотируемой авиационной техники.
Воздушный робототехнический комплекс предназначен для решения следующих задач:
- дистанционный мониторинг земной поверхности с целью
- мониторинг лесных массивов с целью обнаружения лесных пожаров;
- мониторинг и передача данных по радиоактивному и химическому загрязнению местности и воздушного пространства 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;
- экологический мониторинг водных акваторий и береговой линии;
- определение точных координат районов ЧС и пострадавших объектов;
- доставка малогабаритных специальных грузов и средств в особо опасные районы ЧС и террористических актов.
Мониторинг обеспечивается днем и ночью, в благоприятных и ограниченных метеоусловиях.
Операторы на наземной станции управления (НСУ) проводят визуальное наблюдение изображений, передаваемых с ДПЛА в реальном масштабе времени и регистрируют телеметрическую информацию в течение всего полета, а видеоинформацию - в течение 4 часов.
ВРК обеспечивает поиск потерпевших аварию (катастрофу) технических средств и пропавших групп людей. Поиск проводится по заранее введенному полетному заданию или по оперативно изменяемому оператором маршруту полета.
При проведении поисковой операции на НСУ передается видеоизображение, формируемое оптическим и/или тепловизионным средствами наблюдения. Обнаружение выполняется визуально оператором в
реальном масштабе времени либо в процессе наземной обработки зарегистрированной в полете видеоинформации.
ВРК обеспечивает выполнение автоматического, полуавтоматического и ручного дистанционно-пилотируемого полета по запрограммированному или оперативно вводимому маршруту с управлением ДПЛА в горизонтальной и вертикальной плоскости.
Заход на посадку на оборудованные и необорудованные взлетно-посадочные полосы и площадки выполняется в автоматическом или ручном режиме управления.
Основные задачи (сценарии полетов)
Задачи для применения ВРК можно классифицировать на четыре основные группы:
- обнаружение ЧС;
- участие в ликвидации ЧС;
- поиск и спасение пострадавших;
- оценка ущерба от ЧС.
Под обнаружением ЧС понимается достоверное установление факта ЧС, а также времени и точных координат места его наблюдения.
Воздушный мониторинг территорий с помощью ДПЛА проводится на основе прогнозов повышенной вероятности возникновения ЧС или по сигналам из других независимых источников. Это может быть облет лесных массивов в пожароопасных погодных условиях. С учетом статистических данных относительно того, что сам человек в большинстве случаев является источником лесных пожаров, сюда же можно отнести мониторинг зон загородного отдыха горожан.
В таких задачах пилот ВРК должен оптимальным образом выбрать маршрут, скорость и высоту полета ДПЛА, чтобы охватить район наблюдения за минимальное время или количество пролетов с учетом секторов обзора телевизионной и тепловизионной камер. При этом необходимо исключать двукратный или многократный пролет одних и тех же мест с целью экономии материальных и людских ресурсов.
Данные об опасных и быстро распространяющихся ЧС, таких как пожары, следует передавать в реальном масштабе времени для оповещения людей и принятия возможных срочных мер по их ликвидации.
Сведения о медленно развивающихся ЧС, например наводнениях и разливах рек, можно записать на бортовой или наземный видеомагнитофон и обработать после возвращения ДПЛА.
ВРК может быть включен в состав сил и средств по ликвидации ЧС. При этом задачи пилоту ДПЛА и оператору его полезной нагрузки ставит руководитель спасательной операции. Среди таких задач могут быть:
- облет района пожара, с целью определения его очага, границ, направления и скорости распространения;
- выяснение степени химического или радиоактивного заражения местности с установлением точных данных о концентрациях вредных веществ
и уровнях опасных излучений для определения возможности направления туда спасателей, для выбора времени и режима их работы, а также средств индивидуальной защиты;
- определения границ разлива нефти на водной поверхности, формы и направления движения нефтяного пятна.
В зависимости от поставленной задачи техник ВРК должен установить соответствующие бортовые технические средства для ее выполнения, например газоанализаторы.
Крайне полезными, а порой и незаменимыми, могут оказаться ВРК при проведении поисково-спасательных операций на суше и на море. С их помощью можно вести поиск пострадавших, устанавливать точные координаты их местонахождения, сбрасывать на парашюте необходимые медикаменты, средства радиосвязи, продукты питания, воду, радиомаяки и сигнальные огни.
ВРК целесообразно применять и для оценки ущерба от ЧС в тех случаях, когда это необходимо сделать быстро и точно, а также без риска для здоровья и жизни наземных спасательных отрядов или летчиков пилотируемых самолетов и вертолетов. При этом выбор полетного задания, состава технических средств полезной нагрузки ДПЛА, режима обработки получаемой информации проводится таким же образом, как и при решении других перечисленных выше задач.
Система непрерывного оперативного мониторинга обстановки
В соответствии с «Положением о Министерстве Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий» МЧС осуществляет на федеральном уровне управление государственной системой предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Эффективность работы такой системы во многом определяется уровнем ее технической оснащенности и правильной организацией взаимодействия всех входящих в нее элементов.
Для решения задачи сбора и обработки информации в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, обеспечения пожарной безопасности, а также обмена этой информацией целесообразно использовать все три эшелона технических средств:
- космические аппараты - спутники наблюдения Земли из космоса, пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
- авиационные средства — самолеты вертолеты и беспилотные летательные аппараты;
- наземные и надводные средства.
Каждое из перечисленных технических средств имеет свои достоинства и недостатки, а также соответствующие области применения. Поэтому только совместное использование космических пилотируемых авиационных средств, беспилотных летательных
аппаратов, наземных и надводных технических систем в рамках государственной системой предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций может быть результативным и экономически оправданным.
Космические средства в состоянии осуществлять мониторинг земной поверхности на большой площади при пролете над территорией страны или обеспечивать практически круглосуточное наблюдение за счет одного спутника на геостационарной или высокой эллиптической орбите, а также с помощью группировки, состоящей из нескольких спутников. Однако чувствительность и разрешающая способность космических средств наблюдения может оказаться недостаточной, а стоимость их вывода в космос слишком большой для непрерывного наблюдения всей площади РФ. При этом на качество снимков и изображений интересующих районов, полученных из космоса, может негативно влиять облачность. Поэтому космические средства целесообразно использовать для оперативного получения сигнальной информации, которая в последствии должна быть уточнена и детализирована с помощью других средств.
Авиационные средства могут быстро достичь практически любой заданный район нашей страны, в том числе и в удаленной и труднодоступной для наземных средств местности, и провести необходимые наблюдения, видео- и фотосъемку. При этом ДПЛА способны существенно дополнить и расширить возможности пилотируемой авиационной техники за счет непрерывного барражирования над интересующим районом или объектом в течение 12-14 часов и передачи в любое время суток достоверной информации о происходящем.
Система информирования руководящего состава Гражданской обороны о чрезвычайных ситуациях в реальном масштабе времени
Фактор времени является крайне важным при планировании и проведении мероприятий по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, а также обеспечения пожарной безопасности. От своевременного получения информации о ЧС руководящим составом МЧС России разного уровня и от оперативного реагирования на происходящее во многом зависит уровень экономического ущерба от ЧС и количество пострадавших граждан. При этом для принятия руководящими инстанциями соответствующих оперативных управленческих решений необходимо представление полной, объективной и достоверной информации, не искаженной или видоизмененной из-за субъективных факторов.
Полученные с помощью ДПЛА данные могут быть переданы по каналам связи (в том числе спутниковым) в штаб проведения поисково-спасательной операции, Региональный центр МЧС России или в центральный аппарат МЧС России в Москве заинтересованному пользователю в реальном масштабе времени.
Таким образом, применение ДПЛА может существенным образом восполнить информационные
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
Рис. 1 Беспилотный летательный аппарат и самолет-амфибия Бе-200 в совместном полете
пробелы относительно динамики развития ЧС. При этом, в сочетании с данными, полученными от других технических средств космического, наземного или надводного базирования, могут быть детально представлены реальная картина происходящих событий, а также характер и темпы их развития.
Важным достоинством такой комплексной системы с использованием воздушного робототехнического комплекса является возможность отдачи руководством МЧС России регионального или даже федерального уровня команд пилоту и оператору полезной нагрузки ДПЛА для получения дополнительных данных о ЧС.
Воздушный робототехнический комплекс, объединенный с соответствующими средствами связи с автоматизированной информационной управляющей системой ГО ГУ МЧС России по субъекту РФ, может стать эффективным инструментом обратной связи, позволяющим не только информировать руководство о ЧС, но и исполнять его оперативные команды практически в реальном масштабе времени.
Интеграция и совместное использование средств мониторинга и ликвидации чрезвычайных ситуаций
Крайне важной задачей является обнаружение с помощью ДПЛА возникновения чрезвычайной ситуации. Применение только одних ДПЛА может оказаться весьма эффективным для медленно развивающейся ЧС, или ЧС в относительной близости от размещенных сил гражданской обороны и средств по ее ликвидации.
Однако в общем случае своевременное получение информации о ЧС является необходимым, но не достаточным условием для защиты населения и территорий от ЧС. Целесообразно интегрировать средства мониторинга со средствами борьбы с ЧС в единую систему. При этом скорость реагирования на полученную информацию о ЧС должна быть достаточно высокой.
Идея использования ДПЛА для обнаружения небольших пожаров высказывалась ранее в ряде стран, в том числе в США. В рамках общенациональной
Рис. 2. Беспилотный летательный аппарат в полете
десятилетней программы борьбы с пожарами НАСА продемонстрировала возможность применения экспериментального ДПЛА «Алтус» для мониторинга земной поверхности. Однако нигде еще в мире ДПЛА не использовались для обнаружения или тушения реальных пожаров. Тем более, не ставилась задача их интеграции со средствами тушения в единую систему.
Впервые аргументированное предложение относительно применения воздушного робототехнического комплекса совместно с воздушным танкером
— самолетом-амфибией «Бе-200» для обнаружения и тушения пожаров было выдвинуто Корпорацией «ИРКУТ» совместно с ВНИИГОЧС.
По заказу МЧС РФ Корпорация «ИРКУТ» производит самолеты-амфибии «Бе-200», которые уже поступают на снабжение подразделений этого министерства. В случае принятия решения об использовании ВРК в интересах МЧС такая уникальная и не имеющая аналогов в мире система борьбы с пожарами может быть реализована в самые ближайшие годы.
В результате совместной работы ВНИИГОЧС и Корпорации «ИРКУТ», с учетом накопленного опыта по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций и знания технических возможностей ВРК, могут быть отработаны наиболее эффективные способы применения новейших технических средств. Их можно будет нормативно закрепить в соответствующих приказах и инструкциях в рамках МЧС России, отработать на учениях сил гражданской обороны и использовать в реальной работе по решению стоящих задач.
На рисунках 1 и 2 изображен сценарий тушения пожара на морском судне с помощью взаимодействующих между собой воздушного робототехнического комплекса и самолета-амфибии «Бе-200». По сигналу «SОS» в район терпящего бедствие судна был направлен ДПЛА, с помощью которого проведен тщательный осмотр этого судна и подтвержден факт возникновения пожара в машинном отделении и установлена угроза его распространения на палубные надстройки. В этот район вызван самолет «Бе-200».
