CC BY
69
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАЯВКИ НА ГРАНТ ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КУЛЬТУРНО-МАССОВЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
А.В. Вытовтов, преподаватель, В.В. Шумилин, начальник кафедры, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж J. Lebedev, Docent of Fire Safety and Civil Protection, College's Chair of Fire Protection and Rescue Works, Riga, Latvia
Зарубежный опыт использования беспилотных летательных аппаратов принес свои результат в военной и гражданской отрасли [1]. Применение беспилотником полицией и спасателями спасло множество жизней. Российские разработки в беспилотной техники значительно отстают от конкурентов и в большей мере имеют устаревший подход человек - беспилотник, где оператор управляет аппаратом, контролирует его движение и принимает полезную информацию визуально с камеры [2]. В зарубежных разработках созданы многоуровневые системы обнаружения огня позволяющие проводить БПЛА мониторинг в автоматическом режиме. Проект направлен на импортозамещение и социальную безопасность при проведении культурно массовых мероприятий путем применения сотрудниками безопасности (МВД, МЧС, ФСБ, сотрудниками безопасности мероприятий и т.д.) программно-аппаратного комплекса на базе БПЛА проводящий мониторинг пожарной обстановки [3-5].
Описание проблемы, решению/снижению остроты которой посвящен проект. Проект посвящен обеспечению безопасности при проведении культурно массовых мероприятий [6, 7]. Пожар как явление при большом скоплении людей приводит к панике, давке, неразберихе и часто влечет за собой гибель и причинение вреда здоровью человека. В случае пожара стандартная армейская палатка на 10 человек полостью охватывается огнем за 10 сек [8].
Соответствие проекта «Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года» (Распоряжение Правительства РФ от 17.11.2008 № 1662-р), «Стратегии инновационного развития России до 2020 года» (Распоряжение Правительства РФ от 08.12.2011 № 2227-р). Проект соответствует Распоряжению Правительства РФ №1662-р в частях: глава I п.3 Целевые ориентиры, подраздел Безопасность граждан и общества - Будет обеспечено поддержание высокого уровня ... безопасности населения и территории от ЧС природного и техногенного характера, глава V повышение национальной конкурентоспособности п. 2 Развитие высокотехнологических отраслей, подраздел Информационно-коммуникационные технологии - превышение объемов экспорта информационных технологий над объемом импорта, ... Третье направление - обеспечение конкурентоспособности и технологического
развития информационно-коммуникационных технологий. Проект соответствует Распоряжению Правительства РФ № 2227-р в частях: гл. 5. На первом этапе реализации Стратегии политика в области науки и образования будет направлена на повышение их эффективности .... А также поддержки реализации конкретных проектов в рамках программ разработанных для высокотехнологических секторов. Увеличение публикационной активности Российских ученых в международных журналах, увеличение количества цитирований статей, гл. 6 Национальная инновационная политика -Координацию работы по формированию предложений для развития инновационной экономики со стороны сектора исследователей ... Основные
механизмы решения этой задачи являются: ..... расширение и координация
работ по созданию научно-технических заделов в рамках прикладных исследований, в том числе в рамках технологических платформ на стадии, предваряющей коммерциализацию.
География проекта. г. Воронеж и Воронежская область.
Основные целевые группы, на которые направлен проект. Проект направлен на обеспечении безопасности при проведении культурно массовых мероприятий на открытом воздухе: фестивали, туристические слеты, концерты, форумы и т.д. Основной контингент данных мероприятий молодые люди до 35 лет [9, 10].
Основная цель проекта. Проведение полигонных испытаний по изучению особенностей работы созданной программы на беспилотном летательном аппарате. Валидация программы на основании полученных данных. Получения патента на программный продукт.
Задачи проекта Создание аппаратно-программного комплекса способного решать задачу по обнаружению огня. Основные шаги: Приобретение модели летательного аппарата (конструктор у Китайцев), приобретение микрокомпьютера Raspberry, микрокамеры. Сбор опытного образца с установленной стандартной системой автопилота и разработанной программой по обнаружению огня работающих на одном микропроцессоре. Полигонные испытания опытного образца, сбор статистики по правильности работы программы обнаружения [11]. Проведение валидации программы на основании полученных данных. Получения патента на программный продукт.
Методы реализации проекта.
1. Создание прототипа программы по обнаружению пламени.
Прототип программы создан на подготовительном этап реализации проекта, язык программирования Python, принцип распознавания пламени колебание света с определенной частотой в монохромном цвете. Программа работает на базе программной библиотеки российских разработчиков openCV, версия программы Кроссплатформенная. Для практических испытаний программы в лабораторных условиях был собран прибор имитирующий свет от пламени (фото прибора прикреплено к заявке). По результатам лабораторных испытаний разработаны параметры при которых вероятность лабораторного распознавания составила 95 %.
2. Создание опытного образца.
Для дальнейшей реализации проекта необходимо создание опытного образца летательного аппарата. Он включает в себя: модель летательного аппарата, микропроцессор, микрокамера. Для создания необходимо: подбор элементов аппарата способных работать как единый механизм, закупка, сборка. Аппарат планируется заказывать из Китая как набор нужных элементов, с последующей сборкой, что колоссально снижает стоимость [12].
3. Создание программно аппаратного комплекса.
Установка в опытный образец программного обеспечения, оно включает в себя: комплекс управления полетом и программу обнаружения пламени, разработанную в ходе проекта. Все системы аппараты планируется обеспечить через один микропроцессор [13, 14].
4. Подготовка плана полигонного эксперимента.
Разработка детализированного плана в соответствии с ГОСТ 24026-80, с созданием матрицы эксперимента, определением количества факторов эксперимента, количества повторов. Определением перечня данных необходимых для валидации программы [15, 16].
5. Материальная база полигонного эксперимента.
Полигонный эксперимент планируется провести на территории Загородной учебной базы и полигона Воронежского института ГПС МЧС России по адресу: г Воронеж, ул. Острогожская, 111б, (координаты широта 51° 33'55.20"С, долгота 39 ° 8'22.18"В). На подготовительном этапе к эксперименту были подготовлены мерные емкости с кратной площадью для сжигания в них ЛВЖ и распознания огня с беспилотника (фото экспериментальных поддонов прикреплены к заявке).
6. Проведение эксперимента.
Ключевой задачей создания аппаратно программного комплекса является работа в автоматическом режиме без участия человека. В случае обнаружения аппарат передает оператору простой сигнал о событии. В процессе обнаружения оператор участия не принимает, этим вопросом занимается программно аппаратный комплекс [17-19].
7. Валидация разработанной программы.
8. Получение патента на программу.
В долгосрочной перспективе разработанный программно аппаратный комплекс поступит на вооружение в каждое главное управление субъектов Российской Федерации. Аппарат будет использоваться при проведении культурно - массовых мероприятий для обеспечения безопасности населения.
Список использованной литературы
1. Merino L. Cooperative Unmanned Aerial Systems for Fire Detection, Monitoring, and Extinguishing / L. Merino, JR Martinez-de-Dios, A. Ollero// Handbook of Unmanned Aerial Vehicles , pp. 2693-2722, Springer, 2014.
2. Вытовтов А.В. Современные беспилотные летательные аппараты /
Вытовтов А.В., Калач А.В., Разиньков С.Ю.// Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. - № 4.
- С. 70-74.
3. Попов Н.И. Исследование колебаний квадрокоптера при внешних периодических воздействиях /Попов Н.И., Емельянова О.В., Яцун С.Ф., Савин А.И. // Фундаментальные исследования, № 1. - 2014. - С. 28-32.
4. Попов Н.И. Исследование движения квадрокоптера при внешнем периодическом воздействии/ Попов Н.И., Емельянова О.В., Яцун С.Ф., Савин А.И. // Справочник. Инженерный журнал (с прил.). - С. 12-17.
5. Merino L. An Unmanned Aerial System for Automatic Forest Fire Monitoring and Measurement/ L. Merino, F Caballero, JR Martinez-de-Dios, I. Maza, A. Ollero// Journal of Intelligent and Robotic Systems, 65:533-548, 2012.
6. Ефимов С.В. Кинематический анализ пространственного анализа пространственного движения крыла орнитоптера / Ефимов С.В., Яцун С.Ф., Наумов Г.С. // Вибрация - 2014. Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые машины: Матер^ междунар. науч.-тех. конф. в 2 т. Т. 2/ ФГБОУ ВПО ЮЗГУ. - Курск, 2014. - 424 с. - С. 273-281.
7. Ефимов С.В. Исследование управляемого синхронного движения летающего робота с машущим крылом при взлете/ Ефимов С.В., Поляков Р.Ю., Мозговой Н.В.// Электротехнические комплексы и системы управления № 3(35), 2014 - С. 28-33.
8. Шумилин В.В. Особенности математического моделирования распространения опасных факторов пожара// Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: Матер. III Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч., 19 декабря 2014. Воронеж, 2014. -С. 332-334.
9. Ефимов С.В. Моделирование одного из вариантов движения крыльев орнитоптера во время полета/ Ефимов С.В., Яцун С.Ф., Наумов Г.С.// Вибрация
- 2014. Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые машины: Матер^ междунар. науч.-тех. конф. в 2т. Т. 2/ ФГБОУ ВПО ЮЗГУ. - Курск, 2014. - 424 с. - С. 205-219.
10. Воропаев Н.П. Применение беспилотных летательных аппаратов в интересах МЧС России// Вестник СПб ун-та ГПС МЧС России (электронный журнал) № 4, 2014 - С. 13-17.
11. Вытовтов А.В. Определение расчетных величин риска в чрезвычайных ситуациях и на пожаре/ Вытовтов А.В., Каргашилов Д.В.// Пожарная безопасность: проблемы и перспективы: Матер. III Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч., 20 сентября 2012. Воронеж, 2012. - С. 367-370.
12. Denisov M.S. Modeling stiff HYBRID systems of high dimension in ISMA. / Denisov M.S., Shornikov Yu.V., Novikov E.A., Dostovalov I.N., Tomilov D.N. В сборнике: Proceedings of the IASTED International Conference on Automation, Control, and Information Technology - Control, Diagnostics, and Automation, ACIT-CDA 2010 2010. - С. 256-260.
13. Русских Д.В. Методы определение пламени и задымления с помощью
анализа видеоизображения/ Русских Д.В., Денисов М.С.// В сб.: Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий (ПМТУКТ-2013) Сб. трудов VI междунар. конф., 2013. - С. 89.
14. Денисов М.С. Распознавание источников открытого огня на ранних стадиях пожара с помощью видеодетектора/ Денисов М.С., Кожевин А.С., Чалый Е.С. // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: Всерос. науч. -практ. конф. с междунар. уч., ВИ ГПС МЧС России. Воронеж, 2014. - С. 93-94.
15. Однолько А.А. Влияние характеристик систем противопожарной защиты на пожарные риски/ Однолько А.А., Ситников И.В.// Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2010. - № 1. - С. 205-211.
16. Поляков Р.Ю. Моделирование движения пятизвенного летающего робота применяемого в МЧС России / Р.Ю. Поляков, С.В. Ефимов, Р.И. Праслов // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы: Матер. V Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч. Воронеж: ВИГПС МЧС России. - 2014.-С. 132-136.
17. Поляков Р.Ю. Разработка летательных робототехнических средств для мониторинга окружающей среды на основе бионических идей // Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций: Матер. XIII науч.-практ. конф.. М.: ФКУ Центр «Антистихия» МЧС России. 2014. - С.101-102.
18. Поляков Р.Ю. Исследование движения летающего робота с машущим крылом при взлете / Р.Ю. Поляков, С.В. Ефимов, Н.В. Мозговой // Электротехнические комплексы и системы управления. Воронеж: Изд. дом «Кварта».- 2014.- № 3. - С. 41-45.
19. Capitan J., Spaan M., and Merino L. Role-based Cooperation for Environmental Monitoring with multiple UAVs. In Workshop on Robotics for Environmental Monitoring, IROS, 2012.
20. Capitan J., Merino L., and Ollero A. Coordination of Multiple UAS for Tracking under Uncertainty. In Proceedings of the 1st Workshop on Research, Education and Development on Unmanned Aerial Systems, RED-UAS, 2011.
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ В ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ
Ю.Р. Гафарова, студент, В.П. Перминов, доцент,
Уфимский государственный авиационный технический университет,
г. Уфа
Пожарно-техническая экспертиза осуществляется для установления обстоятельств возникновения пожара при расследовании уголовных и гражданских дел о возгораниях. Она позволяет установить:
- источник зажигания пожара, место начала горения, способ поджога;
