CC BY
32
УДК 614.841.42
ОРГАНИЗАЦИЯ БЕСПИЛОТНОГО МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ В
АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
А.А. Гаврилова1, Т.В. Ершова1, А.А. Елисеев1
Северный (Арктический) федеральный университет (САФУ) им. М.В. Ломоносова
163002, г.Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17
В научной работе исследованы теоритические аспекты сокращения расходов на обнаружение лесных пожаров путем замены пилотированной авиации на БПЛА (Беспилотные летательные аппараты). Проведён сравнительный анализ, в котором доказано, что особенностью БПЛА являются такие характеристики, как: оперативность, быстрота, коммуникабельность, высокое качество съёмки, а также низкая стоимость. Для дронов, в качестве «летающих вышек», создана карта области с густой сетью наблюдений, в которой за точки наблюдения взяты места жительства лесничих и мастеров леса.
Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, дроны, лесные пожары, пилотируемая авиация, лесная охрана.
ORGANIZATION OF UNMANNED MONITORING OF FOREST FIRES IN THE ARKHANGELSK
REGION
A.A. Gavrilova, T.V. Ershova, A.A. Eliseev
Northern (Arctic) Federal University M. V. Lomonosov, 163002, Arkhangelsk, embankment of the Northern Dvina, d. 17 The research contains theory aspects of decreasing the expenses of forest fires detection by replacement piloted aviation on unmanned aerial vehicles (UAV). Comparative analysis proves the advantages of of UAV: efficiency, speed, sociability, high quality of shooting and low cost. For drones there has been created a high quality map with a big scale with help of local residents and foresters.
Keywords: unmanned aerial vehicles, drones, forest fires, piloted aviation, forest guard.
Лесные пожары являются мощным природным и антропогенным фактором, существенно изменяющим функционирование и состояние лесов. Для стран, где леса занимают большую территорию, лесные пожары являются национальной проблемой. В России лесом покрыто 22 % территории, что составляет 1,2 млрд. га или почти две трети территории. Ежегодно регистрируется от 10 тыс. до 35 тыс. лесных пожаров, охватывающих площади от 500 тыс. до 2,5 млн. га. В среднем размер ущерба от лесных пожаров в год составляет около 20 млрд. руб., из них от 3 до 7 млрд. - ущерб лесному хозяйству (потери древесины). Архангельская область является одним из наиболее лесистых регионов России. Площадь Архангельской области составляет 589 913 км2. Леса занимают площадь равную 30 млн. га при этом 80 % лесопокрытой пло-
щади приходиться на хвойные леса. Среднегодовая продолжительность пожароопасного сезона составляет 120 - 130 дней - с начала мая до первой декады сентября.
Очевидно, что важно как можно раньше обнаружить пожар, определить его точное местоположение и ликвидиро-
вать.Обнаружение лесных пожаров на территории Архангельской области проводится следующими способами: наземный (2,6 млн. га), авиационный (20,2 млн. га), космический мониторинг второго уровня (6 млн. га).
В настоящее время беспилотные летательные аппараты (БПЛА) уже несколько лет находят применение в сфере борьбы с лесными пожарами [4]. Но их использование ограничивается, как правило, мониторингом уже обнаруженных пожаров.
1Гаврилова Алёна Андреевна - студентка бакалавриата по направлению Техносферная безопасность, САФУ, e-mail: alena.gavrilova.97@inbox.ru, тел.: +7(921)296-93-92;
2Ершова Татьяна Владимировна — студентка бакалавриата по направлению Техносферная безопасность, САФУ, e-mail: tanechka-ershova-94@mail.ru, тел. +7(996)963-64-74;
3Елисеев Анатолий Аркадьевич - доцент кафедры техносферной безопасности САФУ, Телефон: 8 (8182)-21-61-00 (добавочный 25-18), e-mail: i.horoshkin@narfu.ru
Организация беспилотного мониторинга лесных пожаров в архангельской области
Возможно ли обнаружение лесных пожаров с помощью БПЛА и замена ими традиционно применяющейся пилотируемой авиации? Какой тип аппаратов использовать, какую марку? Где будут базироваться данные аппараты, и кто будет исполнителем работ?
Очень существенным является вопрос об использовании воздушного пространства: в этом вопросе существуют определенные законодательные проблемы, особенно если учесть, что для патрулирования беспилотная авиация должна использоваться в пожароопасный сезон до 3 раз в сутки (в зависимости от класса пожарной опасности погоды). В связи с этим является достаточно проблемным использование БПЛА самолетного типа.
В данной статье рассматривается вопрос использования мультикоптеров, которые будут применяться в качестве «летающих вышек».
В настоящее время на рынке представлено очень большое количество этих аппаратов разного класса, с совершенно различными техническими характеристиками [1 - 6].
Сформулируем основные требования к ним в отношении их использования с рассматриваемой нами целью: аппарат должен иметь электропривод (как наиболее простой в использовании), хорошие летные характеристики, качественную видеокамеру и при этом минимально возможную цену.
Учитывая это, а также отзывы практиков, использующих мультикоптеры в разных областях деятельности, мы рекомендуем к использованиюдрон Mavic 2 Zoom. Данный аппарат имеет следующие технические характеристики: время полета - до 31 мин; скорость полета - до 72 км/ч; максимальная рабочая высота полета от пилота -6000 м; спутниковая навигация - GLONASS и GPS; качество видео - 4К; эффективных пикселей - 12Мп; 2-х кратный оптический зум и 4-х кратный зум без потерь для FHD-видео; дальность передачи сигнала - до 8000 м; вес - 905 г. Цена - в пределах100 тыс. руб. [1].
Рисунок 1 - Карта Архангельской области с местами возможного размещения БПЛА, используемых в качестве «летающих вышек»
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №4(46) 2018
21
А.А. Гаврилова, Т.В. Ершова, А.А. Елисеев
При использовании дронов в качестве «летающих вышек» необходимо создание сети наблюдения на территории области. Создание «густой» сети возможно только в случае задействования для этих целей сил лесной охраны. Таким образом, данный проект подразумевает передачу функции по обнаружению лесных пожаров силам лесной охраны. За точки наблюдения взяты места жительства лесничих и мастеров леса. Данные точки были нанесены на карту области (рис.1). Зоны наблюдения представлены кругами с радиусом 20 км- этоприблизительное расстояние, на котором можно обнаружить колонку дыма с дрона, зависящее от нескольких факторов.
Наибольшее покрытие точками наблюдения приходиться на запад и юг области, где районы предполагаемого наблюдения нередко накладываются друг на друга, и на практике радиус зоны наблюдения будет гораздо меньше, а также возможно будет сократить количество точек наблюдения. В этих районах расположены следующие лесничества: Березниковское, Вельское, Верхнетоем-ское, Вилегодское, Каргопольское, Коношское, Котласское, Красноборское, Обозерское, Онежское, Плесецкое, Пуксоозерское, Усть-янское, Шенкурское, Яренское и частично другие. Именно в этих районах возможно начать апробацию данного проекта.
С экономической стороны затраты на реализацию проекта будут состоять из следующих позиций: закупка дронов в необходимом количестве, обучение персонала работе с ними (может входить в стоимость аппарата), увеличение заработной платы персоналу, работающему с БПЛА на период ведения наблюдений.
В целом на область потребуется 164 аппарата. Однако, данный проект необходимо реализовывать постепенно, а в некоторых частях области проект не может быть реализован, по причине редкого расположения точек наблюдения. Поэтому расчет будем вести исходя из затрат на 10 точек наблюдения - это примерно 1 млн. руб. О размерах увеличения заработной платы в рамках данной статьи мы говорить не правомочны, но если, предположим, это составит приблизительно 7 тыс. руб. в месяц на человека, тогда за пожароопасный
сезон расходы составят: 10 чел. * 4 месяца * 7 тыс. руб. = 280 тыс. руб.
Данная статья - это приглашение к диалогу различных ведомств и учреждений. Наша цель - насколько можно, проработать техническую сторону вопроса и показать имеющиеся для этого ресурсы.
В заключении следует отметить, что при применении беспилотной авиации возможно существенное снижение расходов на обнаружение лесных пожаров, снижается зависимость от авиакомпаний, обеспечивается нормативная кратность патрулирования. Кроме того, применениеБПЛА позволит выполнять многие виды работ: обследование мест рубок, борьба с незаконной вырубкой леса, контроль воспроизводства лесных ресурсов, лесопатологическое обследование насаждений, проведение лесотаксационных работ и др.
Выводы:
1. Для обнаружения лесных пожаров с помощью БПЛА, использующихся в качестве «летающих вышек», рекомендуется аппарат Mavic 2 Zoom.
2. Создание сети наблюдения с целью обнаружения лесных пожаров с использованием дронов на территории Архангельской области возможно на территории нескольких лесничеств при условии привлечении к этому сотрудников лесной охраны.
Литература
1. 4 VISION.RU - официальный дистрибьютор [Электронный ресурс].- М. : Официальный дистрибьютор DJI Россия, 2018 - . - Режим доступа: https://4vision.ru, свободный. - Загл. с экрана. (09.11.2018)
2. Сайт ООО ГК Беспилотные системы [Электронный ресурс]. - Ижевск: Беспилотные системы, 2018 - . -Режим доступа: http://unmanned.ru, свободный. - Загл. с экрана. (09.11.2018)
3. Сайт беспилотных летательных аппаратов [Электронный ресурс]. - М. : Описания и технические характеристики беспилотников, 2009 - . -Режим доступа: http://bp-la.ru, свободный. - Загл. с экрана. (09.11.2018)
4. Robotrends.ru. Все о беспилотниках [Электронный ресурс]. - М.: Беспилотники (дроны), 2018 -Режим доступа: http://robotrends.ru, свободный. -Загл. с экрана. (09.11.2018)
