бпл при тушении пожаров. ВКР_2019_змТБ-31_Деева_В.И.. Реферат Объем вкр 102 с., 18 рисунков, 15 таблиц, 27 источников, 2 приложения
 Скачать 2.58 Mb.
|
|
3 Реферат Объем ВКР: 102 с., 18 рисунков, 15 таблиц, 27 источников, 2 приложения. ЛЕСНОЙ ПОЖАР, БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ, МОНИТОРИНГ, ПОЖАРОТУШЕНИЕ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА. Объектом исследования является оперативно-тактическая деятельность подразделений пожарной охраны при тушении лесных пожаров. Предметом исследования является управление подразделениями пожарной охраны при ведении действий по прогнозированию и предупреждению пожаров в лесах. Целью исследования является совершенствование организации предупреждения и тушения лесных пожаров силами ГПС МЧС России. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи: - комплексный анализ нормативно-правового обеспечения организации мониторинга пожаров в лесах; - аналитическое обоснование прогнозирование развития, тушения и последствий лесных пожаров; - обоснование разумной достаточности ресурсов пожаротушения; - предложения по совершенствование мероприятий по прогнозированию и предупреждению лесных пожаров. 4 Содержание Введение 6 1 Характеристика Воронежского государственного биосферного заповедника им. В.М. Пескова и анализ пожароопасных ситуаций на его территории 7 1.1 Характеристика заповедника на территории г.Воронежа 7 1.2 Анализ пожароопасных ситуаций на территории Воронежского Заповедника 11 1.3 Основные выводы главы 1 21 2 Применение современных средств дистанционного мониторинга 23 2.1 Классификация БПЛА 25 2.1.1 Классификация БПЛА по назначению 25 2.1.2 Классификация БПЛА по типу полета 26 2.1.3 Классификация БПЛА по летным параметрам 33 2.2 Применение БПЛА 36 2.2.1 Гражданское применение беспилотных летательных аппаратов 36 2.2.2 Военное применение беспилотных летательных аппаратов 37 2.3 Беспилотные авиационные системы 40 2.4 Программная реализация мониторинга при помощи БПЛА 45 2.5 Выводы главы 2 46 3 Планируемые мероприятия по прогнозированию и предупреждению лесных пожаров 48 3.1 Методы прогнозирования лесных пожаров 48 3.2 Прогнозирование и оценка обстановки при пожарах 49 3.3 Организация тушения лесных пожаров 56 3.4 Системы оповещения лесного пожара 64 3.5 Основные выводы главы 3 67 4 Расчетная часть 69 5 4.1 Расчет времени тушения участка кромки крупного лесного пожара рабочими с ручными инструментами 69 4.2 Расчет времени тушения участка кромки пожара протяженностью S бригадой численностью n 70 4.3 Расчет суммарной производительности бригады из n тушильщиков 72 4.4 Расчет экологического ущерба от общего числа возникших пожаров 73 4.5 Расчет последствий пожара после его возникновения 76 4.6 Расчет экономической эффективности от внедрения современных средств мониторинга 77 5 Эргономика рабочего места за компьютерным столом 87 Заключение 94 Список литературы 96 Приложение 1 98 Приложение 2 102 6 Введение Природные чрезвычайные ситуации на территории России и ближайшего зарубежья набирают высокую активность роста их возникновения. Природные явления, изменения климата, человеческий фактор наносят колоссальный ущерб природной окружающей среде. Система прогнозирования чрезвычайных ситуаций природных катаклизмов связанных с огнем является активным этапом предупреждения. Предупреждение ЧС это главное звено управления природных катастрофических явлений, лесных и торфяных пожаров, землетрясений и других опасных ситуаций. В основе данных показателей прогноза лежит система мониторинга лесных пожаров. Система МЧС России введет активную пропаганду, тушение, локализацию лесных пожаров на всей территории нашей страны и ее союзников. Объектом исследования является оперативно-тактическая деятельность подразделений пожарной охраны при тушении лесных пожаров. Предметом исследования является управление подразделениями пожарной охраны при ведении действий по прогнозированию и предупреждению пожаров в лесах. Целью исследования является совершенствование организации предупреждения и тушения лесных пожаров силами ГПС МЧС России. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи: - комплексный анализ нормативно-правового обеспечения организации мониторинга пожаров в лесах; - аналитическое обоснование прогнозирование развития, тушения и последствий лесных пожаров; - обоснование разумной достаточности ресурсов пожаротушения; - предложения по совершенствование мероприятий по прогнозированию и предупреждению лесных пожаров. 7 1 Характеристика Воронежского государственного биосферного заповедника им. В.М. Пескова и анализ пожароопасных ситуаций на его территории 1.1 Характеристика территории Воронежского государственного биосферного заповедника им. В.М. Пескова Воронежская область расположена в центральной части Восточно- Европейской равнины, в бассейне среднего течения р. Дон, на стыке лесостепной и степной зон. Территория области составляет 52,2 тыс. кв. км - это третий по площади регион в Центральном федеральном округе. Протяженность территории с севера на юг - 277,5 км, с запада на восток - 352 км. Общая площадь лесов Воронежской области по состоянию на 1 января 2018 года составила 506,0 тыс. га. Из них лесные насаждения, расположенные на землях лесного фонда - 464,6 тыс. га, землях обороны и безопасности - 2,1 тыс. га, землях особо охраняемых природных территорий - 33,9 тыс. га, землях населенных пунктов - 0,1 тыс. га, землях иных категорий - 5,3 тыс. га. Лесистость области составляет 8,1%. Согласно классификации лесов, введенной Лесным кодексом Российской Федерации, все леса Воронежской области относятся к защитным лесам. По области преобладает твердолиственная группа пород, составляющая 56,3% от земель, покрытых лесной растительностью, на долю хвойных насаждений приходится 25,4%, мягколиственных - 16,8%. На долю прочих пород и кустарников приходится 1,5%. Воронежская область граничит с семью субъектами Российской Федерации - Белгородской, Курской, Липецкой, Тамбовской, Саратовской, Волгоградской, Ростовской областями. Кроме того, в крайней юго-западной части Воронежской области проходит внешняя граница страны с Украиной. Климат на территории Воронежской области умеренно-континентальный со среднегодовой температурой от +5 градусов по Цельсию на севере области до +6,5 8 градусов по Цельсию на юге. На большей части Воронежской области среднегодовое количество осадков составляет около 500 мм в год. Воронежская область относится к областям с ограниченными ресурсами поверхностных вод. Водный фонд области представлен: реками, озерами, водохранилищами, прудами и подземными источниками. Запас поверхностных вод составляет 14 тыс. куб. км. Пожароопасный сезон на территории области в среднем длится порядка 7 месяцев с марта по октябрь. Воронежский государственный заповедник находиться в 40 км. от города Воронежа. Площадь его составляет 31,8 га. История образования началась в 1927 году для сохранения редких видов бобров в СССР. Схема расположения заповедника приведена на рис. 1. Основные задачи заповедника: - охранение территории заповедника -охранение редких животных заповедника -охранение лесного фонда заповедника. Рисунок 1.1 - Схема расположения заповедника 9 Заповедник состоит из части Усманского лесного массива, по его лесной территории протекают реки Усмань и Ивница, приток реки Воронеж. Лесной фонд заповедника также разнообразен, здесь представлены различные виды лесов и растений. В Уманском бору растут рядом дуб и сосна, клен и берёза, ольха и осина. Охранная зона заповедника утверждена Постановлением администрации Воронежской области от 06.08.1998г. № 779 на площади 9120 га и Решением Исполкома Липецкого областного совета народных депутатов от 26.01.1983 г. № 38 на площади 4912 га. Площадь охранной зоны составляет 14032 га. Лесничество «Воронежский государственный природный биосферный заповедник» расположено на территории Уманского района Липецкой области и Верхнехавского района Воронежской области. Географическое расположение лесничества определяется координатами: 51051’ - 52002’ с.ш. и 39021’ - 39047’ в.д. Территория лесничества представлена компактным лесным массивом протяженностью 32 км с юго-запада на северо-восток, постепенно расширяющимся от 1,5 км в западной до 17,5 км в восточной части и занимает северную половину островного лесного массива – Усманского бора. Территория лесничества разделена на 3 участковых лесничества: Усманское, Борское и Краснолесненское таблица 1.1. Таблица 1.1 - Участковые лесничества № п/п Наименование участковых лесничеств Административный район (муниципальное образование) Общая площадь, га 1 Усманское Усманский Липецкой области 13324 2 Борское Верхнехавский Воронежской области 10615 3 Краснолесненское Верхнехавский Воронежской области 7114 Всего по лесничеству 31053 Общая площадь заповедника по данным Государственного лесного реестра на 10 1 января 2013 года составляет 31053 га. Южной границей заповедника являются железнодорожные ветки Графская - Рамонь с площадкой Бор, протяженностью 17 км и Графская - Анна по границе с заповедником протяженностью 7 км. Вдоль восточной границы заповедника проходит асфальтированная автомобильная дорога Воронеж-Усмань. В северной северо-западной части проходит асфальтированная автомобильная дорога Усмань-Студенки-Беляево, от Беляево до с. Ступино – грунтовая, от с. Ступино до п. Рамонь асфальтированная автомобильная дорога. В южной части заповедника по его территории проходит асфальтированная автомобильная дорога ст. Графская - с. Малая Приваловка протяженностью 7 км. Территория заповедника расположена на водоразделе рек Воронеж и Усмань. На западе бор начинается непосредственно от р. Воронеж, на востоке он выходит на левый берег р. Усмани. Центральная усадьба заповедника находится в 50 км от областного центра г. Воронеж. Характеристика лесных и нелесных земель лесного фонда на территории заповедника приведена в таблице 1.2. Таблица 1.2 - Характеристика лесных и нелесных земель лесного фонда Показатели характеристики земель Всего по лесничеству Площадь, га проценты 1 2 3 Общая площадь земель 31053 100,0 Лесные земли, всего 29194,3 94,0 Земли, покрытые лесной растительностью, всего 28892,7 93,0 в том числе: лесные культуры 4696,4 15,1 Земли, не покрытые лесной растительностью, всего 301,6 1,0 11 Продолжение таблицы 1.2 1 2 3 В том числе: Несомкнувшиеся лесные культуры - - Лесные питомники; плантации 2,7 - Фонд лесовосстановления, всего 289,1 0,9 − гари, погибшие насаждения 188 0,6 − вырубки 1,6 - − прогалины, пустыри, редины 99,5 0,4 Нелесные земли, всего 1858,7 6,0 − пашни 8,6 - − сенокосы 256,7 0,9 − пастбища, луга 3,8 - − воды 128 0,4 − сады 0,8 - − дороги, просеки 466,7 1,5 − усадьбы и пр. 198,5 0,6 − болота 667,8 2,2 − пески - - − ледники - - − прочие земли 127,8 0,4 Таким образом, характеристика заповедника является разнообразной и красивой. Установлено, что данный объект находится в черте города Воронежа, окруженный населёнными пунктами: краснолесный-5405 тыс.человек,малая- приваловка-435 человек, пожарная нагрузка на территории заповедника является достаточно высокой, за счёт площади территории и лесного насаждения. 1.2 Анализ пожароопасных ситуаций на территории Воронежского заповедника В целях предупреждения, своевременного обнаружения, ограничения распространения и ликвидации лесных пожаров в 2010 г. в ФГУ «Воронежский 12 заповедник» изданы приказы № 26 от 26.02.2010 г. «О подготовке к пожароопасному сезону», № 41 от 25.03.2010 г. «Об организации ПХС», № 50 от 07.04.2010 г. «О наступлении пожароопасного сезона», которыми предусмотрен комплекс организационно-технических мероприятий на противопожарное обустройство лесов. Утвержден директором заповедника 01.03.2010 г. «План противопожарных мероприятий на пожароопасный сезон 2010 года». Главам администраций муниципальных районов: Верхнехавского, Рамонского, Усманского, руководителю Управы Железнодорожного района г. Воронежа направлены проекты Постановлений и мобилизационные планы привлечения сил и средств на случаи возникновения лесных пожаров в заповеднике, которые утверждены. В целях обеспечения пожарной безопасности в заповеднике направлены предписания в «Северные электрические сети» филиала ОАО «Воронежэнерго», филиала «Юго-Восточная железная дорога» дистанция защитных насаждений, ОАО «РЖД». В 2010 г. составлено 2 протокола по ст.8.32 КоАп РФ (1 на территории заповедника, 1 на территории ЗФЗ «Воронежский»). На балансе ФГУ «Воронежский заповедник» стоят:1 пожарная автомашина «ГАЗ-66», которая эксплуатируется с 1982 г.,1 пожарная автомашина «ГАЗ- 66»,эксплуатируется с 1986 г.,1 гусеничный трактор «ДТ-75», 1998 г., 1 пожарная автоцистерна «АЦ-30», эксплуатируется с 1993 г., 2 автомашины «УАЗ-31514» 2001 г.,8 мотоциклов «Восход» 2001 г, 4 шт. пожарных гидрантов, эксплуатируемых с 2005 г., 3 бензопилы «STIL MS 180-14», 2007 г. Остро ощущается изношенность техники, пожарные автомашины требуют замены. Необходимы 3 гусеничных трактора , 3 плуга ПКЛ-70 для опашки и ликвидации очагов пожара в сложнодоступных лесных насаждениях, для устройства минерализованных полос. Требуется новый гидрант на Центральную усадьбу, устройство новой скважины на территории Борского лесничества. В связи с понижением уровня грунтовых вод искусственного водоема оз.Чистое, заправка 13 водой пожарных автомашин стала невозможной. На территории заповедника имеется 2 п/п вышки в Краснолесненском, Усманском участковых лесничествах. Третья п/п вышка изготовлена на средства ГЭФ в 2001 году, но из-за отсутствия финансовых средств до настоящего времени не установлена. Требуется приобретение ранцевых опрыскивателей – 30 шт. Заповедником заключено соглашение по обмену информацией в области защиты населения и территорий от ЧС с ПЧ № 36 по охране В-Хавского района ГУ «1 отряд ФПС по Воронежской области» и договор на тушение лесных пожаров с ФГУ «Ведомственная охрана железнодорожного транспорта РФ». На тушение пожаров на территории заповедника на площади - 31053 га задействованы – 42 человека государственных инспекторов. Информация о пожарах на территории ФГУ «Воронежский заповедник»с 01.01.2010 г. -23.08. 2010 г. приведена в таблице 1.3. Таблица 1.3 - Информация о пожарах на территории ФГУ «Воронежский заповедник» с 01.01.2010 г. -23.08. 2010 г. № п/п Дата пожара Лесничество Квартал Площадь, га 1 2 3 4 5 1 11.04. Усманское Охранная зона - 2 12.04. Усманское Охранная зона - 3 13.04. Усманское Охранная зона - 4 13.04. Усманское Охранная зона - 5 21.04. Усманское Охранная зона - 6 03.05. Краснолесенское 551 0,015 7 07.05. Борское 503 0,350 8 07.05. Краснолесенское 548 0,002 9 09.05 Краснолесенское 551 0,020 10 12.06 Краснолесенское 550 0,006 11 12.06. Краснолесенское 545 0,020 12 15.06. Краснолесенское 551 0,220 13 21.06. Краснолесенское 538 0,400 14 21.06. Краснолесенское 551 0,020 14 Продолжение таблицы 1.3 1 2 3 4 5 15 23.06. Краснолесенское 545 0,008 16 23.06. Краснолесенское 538 0,020 17 24.06. Краснолесенское 538 0,020 18 24.06. Краснолесенское 551 4,0 19 25.06. Краснолесенское 538 0,080 20 25.06. Краснолесенское 538 0,001 21 24.06. Краснолесенское 538 3,0 22 24.06. Краснолесенское 538 0,7 23 26.06. Усманское 40 1,0 24 26.06. Усманское 83 0,001 25 01.07. Краснолесенское 505 0,05 26 04.07. Краснолесенское 505 0,02 27 22.07. Краснолесенское 505 0,15 28 22.07. Краснолесенское 545 0,009 29. 27.07 Краснолесенское 545 0,01 30 29.07 Борское 517,518,528 50,0 (20+5+25) 31 29.07 Борское 483 20,0 32 29.07 Краснолесенское 550 2,0 33 30.07 Борское 517,518 30,0 ( 25+5) 34 30.07 Усманское 59 0,5 35 30.07 Усманское 7 0,5 36 02.08 Борское 483 3,0 37 03.08 Борское 517 10,0 38 03.08 Борское 483 3,0 39 04.08 Усманское 80,64 3,0 40 07.08 Краснолесенское 550 3,0 41 09.08 Усманское 80 0,03 42 15.08 Борское 482 0,30 Всего: 135,47 С 29.07.14г. по 03.08.14 г. - площадь пожаров на территории заповедника составила – 119,0 га. Информация о пожарах на территории ФГУ «Воронежский заповедник» 15 с 01.01.2010 г. 24.08. 2010 г. приведена в таблице 1.4. Таблица 1.4 - Информация о пожарах на территории ФГУ «Воронежский заповедник»с 01.01.2010 г. -24.08. 2010 г. № п/п Дата пожара Лесничество Квартал Площадь, га 1 2 3 4 5 Усманское 1 11.04. Усманское Охранная зона - 2 12.04. Усманское Охранная зона - 3 13.04. Усманское Охранная зона - 4 13.04. Усманское Охранная зона - 5 21.04. Усманское Охранная зона - 6 26.06. Усманское 40 1,0 7 26.06. Усманское 83 0,001 8 30.07 Усманское 59 0,5 9 30.07 Усманское 7 0,5 10 04.08 Усманское 80,64 3,0 11 09.08 Усманское 80 0,03 Итого: 5,031 Краснолесенское 1 05.05 Краснолесенское 551 0,015 2 07.05. Краснолесенское 548 0,002 3 09.05 Краснолесенское 551 0,020 4 12.06 Краснолесенское 550 0,006 5 12.06. Краснолесенское 545 0,020 6 15.06. Краснолесенское 551 0,220 7 21.06. Краснолесенское 538 0,400 8 21.06. Краснолесенское 551 0,020 9 23.06. Краснолесенское 545 0,008 10 23.06. Краснолесенское 538 0,020 11 24.06. Краснолесенское 538 0,020 12 24.06. Краснолесенское 551 4,0 13 25.06. Краснолесенское 538 0,080 14 25.06. Краснолесенское 538 0,001 15 24.06. Краснолесенское 538 3,0 16 24.06. Краснолесенское 538 0,7 16 Продолжение таблицы 1.4 1 2 3 4 5 17 01.07. Краснолесенское 505 0,05 18 04.07. Краснолесенское 505 0,02 19 22.07. Краснолесенское 505 0,15 20 22.07. Краснолесенское 545 0,009 21. 27.07 Краснолесенское 545 0,01 22 29.07 Краснолесенское 550 2,0 23 07.08 Краснолесенское 550 3,0 Итого : 13,771 Борское 1 07.05. Борское 503 0,350 2 29.07 Борское 517,518,528 50,0 (20+5+25) 3 29.07 Борское 483 20,0 4 30.07 Борское 517,518 30,0 ( 25+5) 5 02.08 Борское 483 3,0 6 03.08 Борское 517 10,0 7 03.08 Борское 483 3,0 8 15.08 Борское 482 0,30 Итого: 116,65 Всего: 135,47 Для тушения пожаров привлекались сторонние организации: авиация МЧС – 1 самолет; Воронежский отряд ведомственной охраны - структурного подразделения филиала ФГП ВО ЖДТ России на Юго-Восточной железной дороге, 1 отряд федеральной противопожарной службы по Воронежской области, ПЧ № 36 по охране Верхнехавского района ГУ «1 отряд ФПС по Воронежской области», пожарные машины ПЧ-63, г. Усмани, филиала ОГУ «Лесная охрана «Воронежское лесничество». 17 Таблица 1.5 - Сведения о лесных и иных природных пожарах на территории заповедника Количество пожаров (возгораний), имевших место в 2010 году: всего: 42 в том числе по причинам: лесных пожаров на сопредельной территории 2 сельхозпалов на сопредельной территории - по вине физических лиц, находившихся на территории заповедника 4 от грозовых разрядов 1 в силу невыясненных обстоятельств 35 Лесная площадь (га), пройденная пожарами 135,47 в т.ч. лесопокрытая площадь 135,47 Нелесная площадь (га), пройденная пожарами - Ущерб от пожаров (тыс. руб.) 789,393 в т.ч. расходы по тушению пожаров, всего: (тыс. руб.) 363,12 в т.ч. оплата услуг сторонних организаций (тыс. руб.) 135,061 из них авиационная охрана лесов (тыс. руб.) - Таблица 1.6 - Сведения о лесных и иных природных пожарах на территории заповедника Количество пожаров (возгораний), имевших место в 2011 году: всего: 1 в том числе по причинам: лесных пожаров на сопредельной территории - сельхозпалов на сопредельной территории - по вине физических лиц, находившихся на территории заповедника 1 от грозовых разрядов - в силу невыясненных обстоятельств - Лесная площадь (га), пройденная пожарами 0,005 в т.ч. лесопокрытая площадь - Нелесная площадь (га), пройденная пожарами - Ущерб от пожаров (тыс. руб.) 2 в т.ч. расходы по тушению пожаров, всего: (тыс. руб.) 2 в т.ч. оплата услуг сторонних организаций (тыс. руб.) - из них авиационная охрана лесов (тыс. руб.) - 18 Для тушения пожаров сторонние организации не привлекались. Сотрудники заповедника не принимали участие в тушении пожаров на иных территориях. На территории ФГБУ «Воронежский государственный заповедник» 1 пожар был обнаружен сотрудником заповедника. Таблица 1.7 - Сведения о лесных и иных природных пожарах на территории заповедника Количество пожаров (возгораний), имевших место в 2012 году: всего: 5 в том числе по причинам: лесных пожаров на сопредельной территории сельхозпалов на сопредельной территории по вине физических лиц, находившихся на территории заповедника 4 от грозовых разрядов, обрыв ЛЭП 1 в силу невыясненных обстоятельств Лесная площадь (га), пройденная пожарами 1,11 в т.ч. лесопокрытая площадь Нелесная площадь (га), пройденная пожарами Ущерб от пожаров (тыс. руб.) 171,12 в т.ч. расходы по тушению пожаров, всего: (тыс. руб.) 159,56 в т.ч. оплата услуг сторонних организаций (тыс. руб.) из них авиационная охрана лесов (тыс. руб.) Для тушения пожаров привлекались сторонние организации: пожарные машины ПЧ г. Усмани, г. Липецка. Переход огня с территории заповедника на сопредельные территории не произошло. Сотрудники заповедника не принимали участие в тушении пожаров на иных территориях. На территории ФГБУ «Воронежский государственный заповедник» 4 пожара 19 обнаружено с пожарной - наблюдательной вышки заповедника, 1 пожар обнаружен посторонним лицом. Таблица 1.8 - Сведения о лесных и иных природных пожарах на территории заповедника Количество пожаров (возгораний), имевших место в 2013 году: всего: 1 в том числе по причинам: лесных пожаров на сопредельной территории - сельхозпалов на сопредельной территории - по вине физических лиц, находившихся на территории заповедника - от грозовых разрядов - в силу невыясненных обстоятельств 1 Лесная площадь (га), пройденная пожарами 0,04 в т.ч. лесопокрытая площадь 0,04 Нелесная площадь (га), пройденная пожарами _ Для тушения пожара не привлекались сторонние организации. Переход огня с территории заповедника на сопредельные территории не произошло. Сотрудники заповедника не принимали участие в тушении пожаров на иных территориях. Для тушения пожара привлекались сторонние организации: ГУ МЧС России по Воронежской области, ГУ МЧС по Липецкой области, Управление лесами по Липецкой области, филиал ОГУ «Лесная охрана «Воронежское лесничество». Перехода огня с территории заповедника на сопредельные территории не произошло. Сотрудники заповедника принимали участие в тушении 2-х пожаров на иных территориях. Один пожар возник на территории Краснолесненского лесничества в квартале № 18 филиала ОГУ «Лесная охрана «Воронежское лесничество». 20 Таблица 1.9 - Сведения о лесных и иных природных пожарах на территории заповедника Количество пожаров (возгораний), имевших место в 2014 году: всего: 2 в том числе по причинам: лесных пожаров на сопредельной территории 1 сельхозпалов на сопредельной территории - по вине физических лиц, находившихся на территории заповедника - от грозовых разрядов - в силу невыясненных обстоятельств 1 Лесная площадь (га), пройденная пожарами 381,2 в т.ч. лесопокрытая площадь 381,2 Нелесная площадь (га), пройденная пожарами - Второй пожар возник на территории Тресвятского лесничества филиала ОГУ «Лесная охрана «Воронежское лесничество». За первое полугодие 2018 года произошло 20 пожаров на 87 га, один из которых площадью 67 га. зафиксирован в Воронежском государственном природном биосферном заповеднике им. В. М. Пескова. 397 работников и 164 единицы техники выделено для профилактики и тушения пожаров в лесах. В районах, наиболее подверженных возгораниям, установлены 46 камер, изображение с которых транслируется в онлайн режиме в лесопожарный центр, МЧС и муниципальные районы. По данным ГУ МЧС России по региону к административной ответственности за нарушение требований пожарной безопасности привлечено 268 человек. Отметим, в Воронеже и области с конца апреля 2018 года был объявлен особый противопожарный режим. Повышение количества лесных возгораний напрямую связано с наличием сухостоя, валежника и отмирающих насаждений. 21 1.3 Основные выводы главы 1 Главной причиной лесных пожаров является безответственное поведение людей, нарушающих правила пожарной безопасности. Пожары возникают при: − неосторожном обращение человека с огнём; − несоблюдении мер безопасности при разведении костров в лесополосе; − детских шалостях со спичками в лесопарковой зоне; − сжигании мусора, сухой травы в непосредственной близости к лесному массиву; − случайном попадании искр из выхлопных труб автомобиля или мотоцикла; − возгорании зданий в населенных пунктах, от линий электропередач; − случайном фокусировании солнечных лучей бутылочным стеклом. Пожары от молний и самовозгорания торфяной крошки составляют не более 2% от общего количества. В 90--95 % случаях виновниками возникновения пожаров являются люди, не проявившие осторожности при пользовании огнем в местах работы и отдыха. На поведение огня влияет множество факторов и прежде всего характер самого леса. В сухих сосновых лесах с покровом из лишайников и зеленых мхов огонь распространяется быстро и сплошным фронтом. Чем влажнее почва и чем больше в живом напочвенном покрове слабогоримых видов, тем распространение огня происходит медленней, причем огонь распространяется не сплошь, а главным образом по сухим местам. А в некоторых типах леса, например в травяных, в период вегетации трав, и в мощных сосняках и ельниках огонь распространяется очень слабо или не распространяется совсем. В разреженных лесах низовой пожар появляется сильнее, а верховой, наоборот слабее. Под воздействием ветра скорость распространения огня увеличивается во много раз. Аналогичное усиление скорости распространения огня наблюдается и при движении его вверх по склону. 22 Усилению пожара способствуют также захламление лесной площади и наличие на ней густого хвойного подростка и подлеска. При любом пожаре, даже повальном, органическая масса насаждений сгорает далеко не полностью, а при некоторых из них, например беглом низовом частично сохраняется даже живой напочвенный покров. Степень выгорания леса определяется как видом пожара, так и его силой. 23 2 Применение современных средств дистанционного мониторинга Мониторинг окружающей среды – это система наблюдения и контроля состояния окружающей среды, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменения [1, 2]. При построении системы мониторинга ЧС ключевым является регулярность наблюдений, обеспечивающая темп обновления информации соответствующий прогнозируемой частоте появления ЧС и динамике их развития, что является основой определения эффективности системы мониторинга. Для удобства проведения анализа целесообразно разделить задачи аэрокосмической системы мониторинга (АКСМ) ЧС на: - среднесрочный прогноз ЧС; - обнаружение ЧС; - контроль, в том числе краткосрочный прогноз развития ситуации; - оценку последствий. По ряду причин аэрокосмический мониторинг окружающей среды предназначен для повышения эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС на всех уровнях (федеральном, региональном, местном) для обеспечения безопасности населения и объектов производственного назначения. Данные мониторинга используются для выработки рекомендаций по уменьшению ущерба и принятия решений в процессе ликвидации ЧС. В соответствии с Положением о МЧС России на него возложены следующие задачи: а) контроль чрезвычайных ситуаций и потенциально опасных территорий: - контроль лесопожарной обстановки и динамики ее развития (координаты очагов горения, направление распространения огня, населенные пункты, находящиеся вблизи очагов горения); - контроль задымления населенных пунктов (площади задымления, населенные пункты, попавшие в зону задымления); - оценка ущерба от лесных пожаров (данные для оценки ущерба: координаты гарей, площади гарей, тип сгоревшего леса (хвойный, лиственный)); - контроль паводковой обстановки и динамика ее развития; - оценка ущерба для сельскохозяйственной растительности от наводнений 24 (данные для оценки ущерба: координаты полей сельхозрастительности, подвергшихся воздействию паводков (наводнений), площади погибших сельхозкультур); - выявление участков посевных площадей, подвергшихся негативным воздействиям (засуха, болезни, сельскохозяйственные вредители), влияющим на рост и развитие сельскохозяйственных культур; - определение опасных природных явлений (тайфуны, сильные грозы, ливневые дожди и др.). б) контроль состояния территорий и объектов: - картирование лесного фонда (площади, занимаемые лесной растительностью); - характеристики лесной растительности и ее состояние (площади, занимаемые хвойными и лесными породами, лесными гарями, вырубками); - картирование фонда земельных угодий, используемых для возделывания сельскохозяйственных культур; - определение и контроль состояния почвенного покрова (засоления, подтопления, опустыванивание). в) контроль сельскохозяйственных угодий, в том числе: - определение структуры посевных площадей (типа сельскохозяйственных культур); - контроль динамики всходов и развития сельскохозяйственных культур (состояние растительности в определенные сроки вегетации); - определение сроков созревания сельскохозяйственных культур (сроки возможного начала уборки урожая сельскохозяйственных культур); - контроль динамики уборки сельскохозяйственных культур. В рамках перечисленных задач МЧС России, аэрокосмическая система мониторинга ЧС предназначена для оперативного выявления природных (техногенных) чрезвычайных ситуаций и оценки их последствий; для мониторинга сельскохозяйственной растительности, лесных фондов, экологического 25 мониторинга, мониторинга водных объектов и мест добычи полезных ископаемых, а также обеспечения информацией органов управления различных уровней. 2.1 Классификация БПЛА Существует очень большое количество различных классификаций беспилотных летательных аппаратов таких как: назначение; тип системы управления; принцип полета; классификация по летным параметрам; тип крыла; направление взлета/посадки; тип взлета/посадки; тип двигателя; топливная система. Рассмотрим основные из них. 2.1.1 Классификация БПЛА по назначению Во многих классификациях по назначению БПЛА разделяют на военные и гражданские. Однако, видимо, более логичным является подразделение, в котором БПЛА подразделяются вначале по укрупненным сферам использования, а именно – для научных целей и для прикладных целей; последние же подразделяются на БПЛА для военного и гражданского применения (рис. 2.1). Рисунок 2.1 - Классификация БПЛА по назначению В научной сфере БПЛА используются для получения новых знаний, причем не 26 имеет значения то, из какой области эти знания и где они потом будут применены. Это могут быть испытания новой техники (в т.ч. новых принципов полета) или наблюдения за природными явлениями. Прикладная же область использования БПЛА представляет собой два основных направления – военное и гражданское. Военные БПЛА по функциональному назначению можно классифицировать следующим образом: – наблюдательные (могут использоваться, в частности, для корректировки огня на поле боя); – разведывательные; – ударные (для ударов по наземным целям посредством ракетного вооружения; – разведывательно-ударные; – бомбардировочные; – истребительные (для уничтожения воздушных целей); – радиотрансляционные; – БПЛА РЭБ (для целей радиоэлектронной борьбы); – транспортные; – БПЛА-мишени; – БПЛА-имитаторы цели; – многоцелевые БПЛА. Гражданская область применения БПЛА весьма обширна. Отрасли и потребители услуг, предоставляемых с помощью БПЛА, также самые разные: от сельского хозяйства и строительства до нефтегазового сектора и сектора безопасности, а также научные организации, рекламные компании, средства массовой информации и отдельные граждане. Для систематизации обзора всего многообразия назначений гражданских БПЛА условно выделим 5 укрупненных групп, сформированных по критерию выполняемых функций (группы перечислены в порядке убывания частоты применения на сегодняшний день). 2.1.2 Классификация БПЛА по типу полета По этому критерию все БПЛА можно разделить на 5 групп (первые 4 группы относятся к аппаратам аэродинамического типа): 1) БПЛА с жестким крылом (БПЛА самолетного типа); 2) БПЛА с гибким крылом; 3) БПЛА с вращающимся крылом (БПЛА вертолетного типа); 4) БПЛА с машущим крылом; 5) БПЛА аэростатического типа. 27 Кроме БПЛА перечисленных пяти групп существуют также различные гибридные подклассы аппаратов, которые по их принципу полета трудно однозначно отнести к какой-либо из перечисленных групп. Особенно распространены БПЛА самолетного и вертолетного типа. Давайте рассмотрим их. БПЛА самолетного типа Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом. Подъемная сила у этих аппаратов создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью. Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации, применимы и в беспилотной. На рис. 5-7 представлены некоторые примеры. На рис. 2.2 показан разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk, разработанный американской фирмой Teledyne Ryan Aeronautical, дочерним предприятием компании Northrop Grumman. Он отличается необычной формой фюзеляжа, в носовой части которого размещено радиолокационное, оптическое и связное оборудование. Аппарат изготовлен из композитных материалов на основе углеволокна и аллюминиевых сплавов, имеет длину 13,5 м, размах крыльев 35 м, взлетную массу около 15 тонн, способен нести полезную нагрузку массой до 900 кг. RQ-4 Global Hawk может находиться в воздухе до 30 часов на высоте до 18 км. Максимальная скорость 640 км/ч. Силовая установка – турбореактивный двигатель с тяговым усилием 34,5 кН. 28 Рисунок 2.2 - БПЛА RQ-4 Global Hawk (США, 2007) На рис. 2.3 показан ударный БПЛА MQ-9 Reaper, разработанный американской компанией General Atomics и стоящий на вооружении ВВС США и других стран с 2007 г. Как и многие другие БПЛА, аппарат имеет Vобразное оперение, состоящее из двух наклонных поверхностей, выполняющих функции и горизонтального, и вертикального оперения. Синхронное отклонение управляющих поверхностей играет роль руля высоты и управляет тангажом, а асинхронное руля направления и управляет рысканьем. Для беспилотников V-образное оперение представляется более экономичным решением, чем классическое. MQ-9 Reaper оснащен турбовинтовым двигателем, позволяющим развивать скорость более 400 км/ч. Практический потолок составляет 13 км. Максимальная продолжительность полёта равна 24 ч. 29 Рисунок 2.3 - БПЛА MQ-9 Reaper во время боевого вылета в Афганистане, 2008 год. БПЛА тактического назначения Viking 300 разработки американской компании L-3 Unmanned Systems представлен на рис. 2.4. Он построен полностью из композитных материалов. Оснащен двухтактным двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания мощностью 25 л.с. с толкающим винтом. Причем винт расположен между основным крылом и хвостовым оперением, а не позади него, как в предыдущем примере. Модульная конструкция позволяет легко собирать и разбирать аппарат. Длительность полета составляет 8-10 ч при крейсерской скорости 100 км/ч. Максимальная взлетная масса 144 кг, а масса полезной нагрузки 13,5 кг. Радиус действия составляет 50-75 км. Особенностью аппарата является возможность осуществлять полностью автономные взлет и посадку, которые могут выполняться не только на бетонной полосе, но и на плохо подготовленных поверхностях. 30 Рисунок 2.4 - Тактический БПЛА Viking 300 – разработка фирмы L-3 Unmanned Systems (США, 2009) БПЛА вертолетного типа. Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с вращающимся крылом (англ.: rotary-wing UAV, rotorcraft UAV, helicopter UAV). Часто их называют также VTOL UAV (Vertical Take-off and Landing UAV) – БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой. Подъемная сила у аппаратов этого типа также создается аэродинамически, но не за счет крыльев, а за счет вращающихся лопастей несущего винта (винтов). Крылья либо отсутствуют вовсе, либо играют вспомогательную роль. Очевидными преимуществами БПЛА вертолетного типа являются способность зависания в точке и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов. Существует множество схем построения аппаратов вертолетного типа, основные из которых представлены на рис. 2.5 и 2.6. Рисунок 2.5 - Классическая одновинтовая схема с хвостовым рулевым винтом 31 Рисунок 2.6 - Многовинтовые вертолеты (мультикоптеры) Одновинтовая схема (англ.: single rotor helicopter). Это летательный аппарат с приводным несущим винтом, который при подъеме аппарата вращается в горизонтальной плоскости. Вертолет движется горизонтально за счёт наклона плоскости вращения винта. Чаще всего используется классическая одновинтовая схема с хвостовым рулевым винтом (рис. 2.7). Реактивный крутящий момент у таких вертолетов уравновешивается рулевым винтом, расположенным на хвостовой балке на некотором расстоянии от оси несущего винта. Создавая тягу в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси вертолета, рулевой винт компенсирует реактивный момент. Изменяя тягу рулевого винта, можно управлять вертолетом относительно вертикальной оси. Большинство современных вертолетов выполнено по одновинтовой схеме. Достоинством схемы является простота конструкции и системы управления. К недостаткам следует отнести большие габариты за счет хвостовой балки и потери мощности на привод рулевого винта (до 10% от мощности двигателя), уязвимость и опасность повреждения рулевого винта при полете у земли. 32 Рисунок 2.7 - Пример беспилотного вертолета, построенного по одновинтовой схеме с хвостовым рулевым винтом – RQ-8A Fire Scout, разработанный компанией Northrop Grumman (США, 2005) Многовинтовые вертолеты (мулътикоптеры). К этой группе относятся вертолеты, имеющие больше двух несущих винтов. Реактивные моменты уравновешиваются за счет вращения несущих винтов попарно в разные стороны или наклона вектора тяги каждого винта в нужном направлении (рис. 2.8). Беспилотные мультикоптеры, как правило, относятся к классам мини- и микро-БПЛА. Существует некоторая неопределенность относительно того, являются ли мультикоптерами аппараты с двумя симметричными несущими винтами – бикоптеры. В некоторых источниках их считают подклассом мультикоптеров. По мнению авторов этой книги, лучше относить такие аппараты к уже рассмотренным вертолетам с поперечной схемой расположения винтов. Безусловно к мультикоптерам относятся аппараты, имеющие три несущих винта и более. Соответственно трехроторные мультикоптеры называют трикоптерами, четырехроторные – квадрокоптерами, шестироторные – гексакоптерами, восьмироторные – октокоптерами. 33 Рисунок 2.8 - Различные схемы построения мультикоптеров 2.1.3 Классификация БПЛА по летным параметрам Кроме принципа полета, для классификации БПЛА может быть использовано большое количество объективных критериев: взлетная масса, дальность, высота и продолжительность полета, размеры аппарата и т.д. Международной ассоциацией по беспилотным системам AUVSI (Association for Unmanned Vehicle Systems International, до 2004 она называлась Европейской ассоциацией по беспилотным системам – EURO UVS) была предложена универсальная классификация БПЛА, которая объединяет многие из названных критериев. В таблице 2.1 показана эта классификация с приведением англоязычных эквивалентов категорий и аббревиатур. 34 Таблица 2.1 - Универсальная классификация БПЛА по летным параметрам Приведенная классификация распространяется как на уже существующие, так и на перспективные разрабатываемые БПЛА. В основном эта классификация сложилась к 2000 г., но с тех пор много раз пересматривалась. Ее и сейчас нельзя считать устоявшейся. Кроме того, многие особые типы аппаратов с нестандартными комбинациями параметров трудно отнести к какому-либо определенному классу. В некоторых версиях этой классификации специфичные для военного применения классы UCAV, Lethal и Decoys выделяют в отдельную группу БПЛА. Есть также тенденция, в связи с быстрорастущим числом гражданских применений БПЛА, вообще не подразделять БПЛА на стратегические и тактические. Количество существующих в мире разработок БПЛА весьма неравномерно распределено по указанным категориям. По данным оно выглядит следующим образом (рис. 2.9). 35 Рисунок 2.9 - Распределение разработок БПЛА по категориям Как видно из диаграммы, лидером по количеству разработок является категория Mini. Это вполне объяснимо, т.к. бурный прогресс в этом классе аппаратов обусловлен совпадением сразу нескольких благоприятных факторов. Во- первых, это относительная простота их эксплуатации и доступность (в том числе по стоимости) для большого числа конечных потребителей. Во-вторых, эти аппараты подходят для выполнения самых разнообразных задач, причем не только в военной области, но и в гражданских, и именно спрос на аппараты гражданского применения в основном стимулировал их разработки в последние годы. И в третьих, в последнее десятилетие созрели все необходимые условия для разработок и начала производства именно таких аппаратов – относительно небольших по массе и габаритам, но способных выполнять довольно серьезные задачи. К числу таких созревших предпосылок можно отнести: достижения в области микросистемной 36 техники (в частности, появление гироскопов и акселерометров в микроминиатюрном исполнении), широкое внедрение систем глобального позиционирования (таких как GPS), появление других необходимых элементов для комплектования мини-БПЛА: эффективных видеокамер, бесколлекторных электродвигателей и соответствующих драйверов, энергоемких литий-полимерных аккумуляторов и др. [3] 2.2 Применение БПЛА 2.2.1 Гражданское применение беспилотных летательных аппаратов Несмотря на развитие БПЛА в военной сфере, нельзя забывать и о гражданском применении данных аппаратов. Во-первых, подобных аппаратов с каждым годом появляется все больше и больше. Во-вторых, некоторые из аппаратов. разработанных частными компаниями являются более развитыми в технологическом плане за счет своей узкой специализации и малых объемов производства, что позволяет инженерам более оперативно реагировать на изменение рынка потребителей. История развития гражданских дронов насчитывает гораздо меньше времени в отличие от своих военных предков, ведь первые гражданские беспилотники появились лишь в 2000 году и существенно отличались от своих предшественников, однако темпы развития этой отдельной ветви впечатляют гораздо сильнее. Уже сейчас в США законодатели серьезно обеспокоены, а в это время все чаще и чаще появляются стартапы, предлагающие производить не только крупные беспилотные самолеты, но и дроны для быта. Гражданская область применения БПЛА весьма обширна: от сельского хозяйства и строительства до нефтегазового сектора и сектора безопасности. «Дроны» гражданского назначения могут применяться в следующих областях: − работа служб по чрезвычайным ситуациям (контроль пожарной безопасности); 37 − полиция (патрулирование зон); − предприятия сельского хозяйства (наблюдение за посевами), лесничества и рыболовства (лесоохрана и контроль рыбного промысла); − мониторинг окружающей среды (разливы нефти, пожары); − компании, занимающихся геодезией (картографирование); − институты географии и геологии; − компании нефтегазового сектора (мониторинг нефтегазовых объектов); − строительные предприятия (инспектирование строек); − средств массовой информации (аэрофото- и видео съемка) и др. Согласно находящимся в открытом доступе документам организаций Европейского Союза, распределение потребительского спроса на гражданские БПЛА в период с 2015 по 2020 гг. выглядит следующим образом: 45% - правительственные структуры, 25% - пожарные, 13% - сельское хозяйство и лесничество, 10% - энергетика, 6% - обзор земной поверхности, 1% - связь и вещание. В мире представлено большое количество гражданских БПЛА классификации «микро» и «мини», различающихся по своим спецификациям и набору характеристик (назначение, вес, размер, продолжительность и высота полета, система запуска и приземления, наличие систем автопилотирования и навигации, формат фото- и видеосъемки и др.). 2.2.2 Военное применение беспилотных летательных аппаратов В СССР 23 сентября 1957 года КБ Туполева получило госзаказ на разработку мобильной ядерной сверхзвуковой крылатой ракеты среднего радиуса действия. Первый взлёт модели Ту-121 был осуществлён 25 августа 1960 года, но программа была закрыта в пользу баллистических ракет КБ Королёва. Созданная же конструкция нашла применение в качестве мишени, а также при создании беспилотных самолётов разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-143 «Рейс» и Ту-141 «Стриж», стоявших на вооружении ВВС СССР с 1964 по 1979 год. Ту-143 «Рейс» на 38 протяжении 70-х годов поставлялся в африканские и ближневосточные страны, в том числе и в Ирак. Ту-141 «Стриж» состоит на вооружении ВВС Украины и поныне. Комплексы «Рейс» с БРЛА Ту-143 эксплуатируются до настоящего времени, поставлялись в Чехословакию (1984), Румынию, Ирак и Сирию (1982), использовались в боевых действиях во время Ливанской войны. В Чехословакии в 1984 г. были сформированы две эскадрильи, одна из которых в настоящее время находится в Чехии, другая — в Словакии. СССР ещё в 70-е — 80-е годы был лидером по производству БПЛА — только Ту-143 было выпущено около 950 штук. В начале 1960-х годов дистанционно-пилотируемые летательные аппараты использовались США для слежения за размещениями ракет на Кубе и в Советском Союзе — после того, как были сбиты RB-47 и два U-2, для выполнения разведывательных работ была начата разработка высотного беспилотного разведчика Red Wadon. БПЛА имел высоко расположенные крылья и малую радиолокационную и инфракрасную заметность. Во время войны во Вьетнаме, с ростом потерь американской авиации от ракет вьетнамских ЗРК, возросло использование БПЛА. В основном они использовались для ведения фоторазведки, иногда для целей РЭБ. В частности, для ведения радиотехнической разведки применялись БПЛА 147E. Несмотря на то, что, в конечном счёте, беспилотник был сбит, он передавал на наземный пункт характеристики советского ЗРК С-75 в течение всего своего полёта, и ценность этой информации была соизмерима с полной стоимостью программы разработки беспилотного летательного аппарата. Она также позволила сохранить жизнь многим американским лётчикам, а также самолёты в течение последующих 15 лет, вплоть до 1973 г. В ходе войны американские БПЛА совершили почти 3500 полётов, причём потери составили около четырёх процентов. Аппараты применялись для ведения фоторазведки, ретрансляции сигнала, разведки радиоэлектронных средств, РЭБ и в качестве ложных целей для усложнения воздушной обстановки. Но полная программа БПЛА была окутана тайной настолько, что её успех, который должен 39 был стимулировать развитие БПЛА после конца военных действий, в значительной степени остался незамеченным. Рисунок 2.10 - Пуск AGM-114 Hellfire с ударного БПЛА «Predator». Беспилотные летательные аппараты применялись Израилем во время арабо- израильского конфликта в 1973 г. Они использовались для наблюдений и разведки, а также в качестве ложных целей. В 1982 г. БПЛА использовались во время боевых действий в долине Бекаа в Ливане. Израильский БПЛА IAI Scout и малоразмерные дистанционно-пилотируемые летательные аппараты Mastiff провели разведку и наблюдение сирийских аэродромов, позиций ЗРК и передвижений войск. По информации, получаемой с помощью БПЛА, отвлекающая группа израильской авиации перед ударом главных сил вызвала включение радиолокационных станций сирийских ЗРК, по которым был нанесён удар с помощью самонаводящихся противорадиолокационных ракет, а те средства, которые не были уничтожены, были подавлены помехами. Успех израильской авиации был впечатляющим — Сирия потеряла 18 батарей ЗРК. Дистанционно-пилотируемые летательные аппараты и автономные БПЛА использовались обеими сторонами в течение войны в Персидском заливе 1991 года (операция «Буря в пустыне»), прежде всего, как платформы наблюдения и разведки. США, Великобритания, и Франция развернули и эффективно использовали системы типа Pioneer, Pointer, Exdrone, Midge, Alpilles Mart, CL-89. Ирак использовал Al Yamamah, Makareb-1000, Sahreb-1 и Sahreb-2. Во 40 время этой операции БПЛА тактической разведки коалиции совершили более 530 вылетов, налёт составил около 1700 часов. При этом 28 аппаратов были повреждены, включая 12, которые были сбиты. Из 40 БПЛА Pioneer, используемых США, 60% были повреждены, но 75% оказались ремонтопригодными. Из всех потерянных БПЛА только 2 относились к боевым потерям. Низкий коэффициент потерь обусловлен, вероятнее всего, небольшими размерами БПЛА, в силу чего иракская армия сочла, что они не представляют большой угрозы. БПЛА также использовались и в операциях по поддержанию мира силами ООН в бывшей Югославии. В 1992 году Организация Объединённых Наций санкционировала использование военно-воздушных сил НАТО, чтобы обеспечить прикрытие Боснии с воздуха, поддерживать наземные войска, размещённые по всей стране. Для выполнения этой задачи требовалось ведение круглосуточной разведки. [3] 2.3 Беспилотные авиационные системы Необходимо различать понятия беспилотной авиационной системы (БАС) и беспилотного авиационного комплекса (БАК). Разница между ними заключается в том, что БАС является более широким понятием. БАК – это только совокупность материально-технических средств, необходимых для выполнения определенных функций. БАК включает один или несколько беспилотных JIA, управляющее, транспортное оборудование, технические устройства, формирующие каналы связи и передачи информации, устройства обработки информации и др. Беспилотная авиационная система (БАС) включает в себя не только авиационный комплекс, но и дополнительные компоненты, формирующие связи различного вида между его элементами (рис. 2.11). Прежде всего это технический персонал и необходимое программное обеспечение (ПО). Еще один важный элемент БАС – средства интеграции с другими системами, позволяющие объединять несколько БАК в систему с единым управлением. Также в систему следует включить совокупность необходимой технической и регламентирующей документации. Как правило, БАК 41 поставляется с предприятия-изготовителя заказчику в виде законченного комплекса, полностью готового к применению. Но при необходимости этот комплекс может расширяться и интегрироваться в другие системы за счет дополнительных аппаратных и программных средств. Например, в состав поставляемого тактического БАК могут входить: БПЛА, специальный тягач с установленной на нем стартовой катапультой, мобильный командный пункт, выносимые антенно- фидерные устройства, включая ретрансляторы сигналов. Но этот комплекс может использовать не входящие в него: спутниковую систему глобального позиционирования, вспомогательный транспорт для перевозки людей и материальных ресурсов, ангары для хранения техники, инфраструктуру аэродромов включая радиолокационные средства и т.д. (рис.2.12). БПЛА, входящие в состав БАС и оснащенные соответствующей целевой нагрузкой, определяют ее специализацию. Среди гражданских систем наиболее распространены информационные, получающие в полете видео и фото данные, и передающие их на наземное оборудование для обработки. Для этого необходимо специализированное ПО, реализующее соответствующие алгоритмы. Стартовые и посадочные средства могут включать в свой состав транспортные машины, пусковые установки, а также аппаратуру и оборудование для пред- и послеполетного контроля БПЛА. Эта часть комплекса обслуживается техническими расчетами, входящими в состав персонала БАС. Пункты управления, объединяющие в себе аппаратуру и оборудование для разработки программ полетов БПЛА, полетного контроля их технического состояния, радиокомандного управления выполнением полетных заданий, а также для сбора, обработки и передачи информации, функционируют с помощью расчетов управления, включающих в себя командира расчета и операторов соответствующих специализаций. 42 Рисунок 2.11 - Обобщенная структура БАС Пункты управления в зависимости от масштаба возложенных на систему задач различаются по организации и исполнению. Так, для управления БПЛА стратегического и тактического назначения чаще всего применяют стационарные пункты управления (рис. 2.13). Для управления БПЛА оперативного назначения целесообразно размещать пункты управления на мобильных платформах – на автомобилях (рис. 2.14) или кораблях, а для управления легкими аппаратами небольшого радиуса действия вообще чаще всего используют носимые портативные комплекты, быстро разворачиваемые и собираемые в полевых условиях. 43 Рисунок 2.12 - Взаимодействие различных элементов БАС Рисунок 2.13 - Пример организации рабочих мест операторов на стационарных пунктах управления БАС 44 Рисунок 2.14 - А - пункт управления с развернутой антенно-фидерной системой; Б - рабочее место пилота-оператора. 45 2.4 Программная реализация мониторинга при помощи БПЛА БПЛА могут сыграть очень большую роль в мониторинге водной поверхности. Большим преимуществом БПЛА является дешевизна использования и простота запуска. БПЛА, оснащенные мониторинговым оборудованием, смогут быстро и качественно определить места, где экологическая обстановка не соответствует норме (например, разливы нефтепродуктов). Для этого фотографии, полученные с БПЛА, необходимо обработать при помощи программного обеспечения. Далее будет рассмотрен и разобран метод, который может быть использован для обработки изображений, полученных с БПЛА. Метод SURF (Speeded Up Robust Features) состоит в следующем: метод применяет точечные характерные черты изображения, а никак не все имеющиеся точки (метод гистограмм и усреднённых цветов). SURF разрешает 2 проблемы – отбор специальных точек изображения и формирование их дескрипторов, инвариантных к масштабу и вращению. Это означает, то что представление ключевой точки будет идентично, в том числе если образец поменяет размер или станет повернут. Помимо этого, непосредственно поиск основных точек также обязан обладать инвариантностью, таким образом, чтобы повернутый объект обладал тем же комплектом ключевых точек, то что и образец. Метод находит специальные точки с помощью матрицы Гессе. Детерминант матрицы Гессе (т.н. гессиан) доходит до экстремума в местах наибольшего изменения градиента яркости. Он хорошо детектирует пятна, углы и края линий. Гессиан инвариантен касательно вращения. Однако никак не инвариантен к масштабу. По этой причине SURF применяет разномасштабные фильтры с целью нахождения гессианов. Для каждой ключевой точки считается направление наибольшей перемены яркости (градиента) и масштаб, взятый из масштабного коэффициента матрицы Гессе. Градиент в точке рассчитывается с при помощи фильтров Хаара. После нахождения ключевых точек, SURF создает их дескрипторы. Дескриптор предполагает собой комплект из 64 (или 128) чисел для каждой ключевой точки. 46 Данные числа показывают флуктуации градиента около ключевой точки. Так как ключевая точка предполагает собою наибольшее значение гессиана, то это гарантирует, то что вокруг точки должны быть зоны с различными градиентами. Таким образом, обеспечивается дисперсия (отличие) дескрипторов для разных ключевых точек. Флуктуации градиента окружностей ключевой точки считаются относительно направления градиента около точки в целом (по всей окрестности ключевой точки). Таким образом, достигается инвариантность дескриптора касательно вращения. Размер области, в которой считается дескриптор, обусловливается масштабом матрицы Гессе, что гарантирует инвариантность касательно масштаба. Флуктуации градиента считаются с помощью фильтра Хаара. 2.5 Выводы главы 2 Задачи мониторинга в сельском и лесном хозяйстве связаны с объектами большой площади, оценка состояния которых контактными методами является трудоемкой и дорогостоящей. Применение БПЛА позволяет исследовать эти объекты намного быстрее, что позволит увеличить производительность сельскохозяйственных работ. Использование комплексов БПЛА позволяет решать широкий спектр задач: - инвентаризация с/х угодий; - прогнозирование всходов и урожайности; - построение карт вегетационных индексов; - химический анализ почв на предмет наличия удобрений и пестицидов. Использование камер с возможностью съемки в ближнем инфракрасном диапазоне позволяет получать карты вегетационного индекса NDVI. Этот индекс дает возможность оценки состояния сельскохозяйственных культур и прогнозирования урожайности. [10] БПЛА позволяет осуществлять мониторинг лесных пожаров, устанавливая воздушное наблюдение за очагом возгорания до момента полной его ликвидации. 47 Во время осмотра действующих лесных пожаров определяются основные направления распространения огня, наличие угрозы распространения пожара к населенным пунктам, наличие отдельных очагов горения и по возможности выявляет местонахождения людей и техники, занятых на тушении пожара с целью определения правильности их расстановки на кромке пожара. Одновременно с получением видеоинформации представителями лесной службы принимаются решения о тактических способах тушения. Проведение детального осмотра действующего лесного пожара производится с высоты 200-400 м. При осмотре локализованных пожаров основное внимание уделяется дымовым точкам по периферии пожара, оценивается степень их опасности с точки зрения возможности возобновления и распространения огня. Для обнаружения скрытых очагов горения применяются тепловизоры. Полеты для обнаружения скрытых очагов горения производятся в ранние утренние или поздние вечерние часы, когда влияние солнечной радиации минимально. 48 3 Планируемые мероприятия по прогнозированию и предупреждению лесных пожаров 3.1 Методы прогнозирования лесных пожаров Методы долгосрочного прогнозирования до настоящего времени не получили практического подтверждения. Как показывает мировой опыт реальное прогнозирование возникновения и развития пожарной обстановки возможно только с заблаговременностью не более 5 дней, но достоверность даже таких краткосрочных прогнозов не превышает 50%. Существующие методики оценки лесопожарной обстановки позволяют определить площадь и периметр зоны возможных пожаров в регионе (области, районе). Исходными данными являются значение лесопожарного коэффициента и время развития пожара. Значение лесопожарного коэффициента зависит от природных и погодных условий региона и времени года. Какая-либо достоверная оценка пожароопасного сезона может быть дана не ранее марта на основании данных Воронежгидромета об основных составляющих водного баланса на начало снеготаяния, сроках снеготаяния и предположительного метеорологического прогноза температурного и осадочного режимов. Однако на территории областей есть традиционно опасные регионы, пожарный сезон в которых каждый год бывает напряженным. Как обычно сложная пожарная обстановка ожидается преимущественно в южных районах. Основные весенние пожары пройдут как обычно в апреле-мае. С точки зрения вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций наибольшую опасность могут представлять летне-осенние пожары. Основной причиной возгораний остается в основном антропогенный фактор - порядка 90%. Достаточно высока вероятность развития торфяных пожаров, чему также способствует свертывание профилактических мероприятий на объектах 49 торфодобывающей отрасли. Время развития пожаров определяется временем прибытия сил и средств ликвидации пожара в лесопожарную зону. 3.2 Прогнозирование и оценка обстановки при пожарах Лесной пожар – это неуправляемое (стихийное) горение, распространяющееся по лесной площади. Лесные пожары делятся на низовые, верховые и подземные (почвенные). Низовые и верховые пожары могут быть устойчивыми и беглыми. Устойчивый низовой пожар распространяется по нижнему ярусу леса (горит напочвенный покров, подлесок, валежник) с малой скоростью (до 0,5 м/мин), охватывая нижние части стволов и выступающие на поверхность корни. При беглом низовом пожаре сгорает живой и мёртвый напочвенный покров, валежник, самосев леса, хвойный подрост и подлесок. Такой пожар распространяется со скоростью более 1 м/мин, обходя места с повышенной влажностью покрова. Для низового пожара характерна вытянутая форма пожарища с неровной кромкой. Цвет дыма светло-серый, скорость распространения низовых пожаров против ветра в 6-10 раз меньше, чем по ветру. При изменении направления ветра усложняется определение формы пожара и его основных элементов: фронта, тыла, флангов. Ориентироваться в обстановке при крупных пожарах можно только с помощью авиации. Верховой устойчивый пожар является следующей стадией низового, пламя низового пожара поджигает кроны деревьев, при этом сгорает хвоя, листья, мелкие и более крупные ветви. Переход низового пожара на полог древостоя происходит при сильном ветре, а также в насаждениях с низко опущенными кронами, в разновозрастных насаждениях или при обильном хвойном подросте (особенно на горных склонах при распространении огня вверх). Древостой после верхового 50 пожара, как правило, полностью погибает, остаются только обугленные остатки стволов. При верховом устойчивом пожаре огонь распространяется по кронам по мере продвижения кромки низового пожара. При верховом беглом пожаре, который возникает только при сильном ветре, огонь распространяется по кронам деревьев «скачками», опережая фронт низового пожара. Ветер разносит мелкие горящие объекты и искры, которые создают новые очаги низовых пожаров впереди основного очага. В ряде случаев огонь «перебрасывается» таким способом через реки, широкие дороги, безлесные участки и другие рубежи локализации пожара. Верховые пожары, выделяя большое количество теплоты, вызывают восходящие потоки продуктов горения и нагретого воздуха и образуют конвективные колонки диаметром в несколько сотен метров. Их поступательное движение совпадает с направлением продвижения фронта пожара. Пламя в середине колонки пожара может подниматься на высоту 100-120 м. Конвективная колонка увеличивает приток воздуха в зону пожара и порождает ветер, который усиливает горение. Форма площади при беглом верховом пожаре вытянутая по направлению ветра. Дым верхового пожара тёмный. Подземные (почвенные) пожары возникают на хорошо просохших участках с торфяными почвами или с мощным слоем лесной подстилки (до 20 см и более). Пожар по слою торфа распространяется медленно – до нескольких метров в сутки. Торф и лесная подстилка сгорают на всю глубину сухого слоя или до минеральной (земляной) почвы. Чаще всего почвенные лесные пожары представляют собой дальнейшую стадию развития низовых. На первой стадии пожара более сухой торфянистый выгорает только под деревьями, которые беспорядочно падают и лесной участок, повреждённый пожаром, выглядит как изрытый. Затем продолжается почвенное воронкообразное горение в глубь торфяного слоя. При ветре горячие частицы торфа и лесной подстилки перебрасываются на соседние участки, способствуя развитию 51 пожара по площади торфяника и возникновению низовых пожаров. К крупным лесным пожарам относят пожары площадью более 200 га в Азиатской части РФ и более 25 га в Европейской части РФ. Крупные пожары чаще всего бывают смешанными – низовыми и верховыми одновременно. Для возникновения крупных лесных пожаров с переходом в верховые необходимо большое количество действующих очагов (участков) низовых пожаров, сухая жаркая погода (III – V классов пожарной опасности), усиление ветра от умеренного до сильного или штормового. В таких условиях может происходить слияние многочисленных очагов пожара и образование обширных зон массовых пожаров площадью до сотен тысяч гектаров, создаваться угроза уничтожения огнём населённых пунктов и объектов различного назначения, расположенных в лесных массивах или вблизи них. Почти все крупные пожары возникают в экстремальных погодных условиях в засуху. Засуха – это бездождевой период, достаточно продолжительный для того, чтобы усваиваемая растениями влага в корнеобитаемом слое почвы была исчерпана. Например, критическим условием возникновения крупных пожаров в лесах Сибири и Дальнего Востока являются весной – 10 дневный период без дождя, летом – 20 дневный, осенью 30…40 дневный. Основными поражающими факторами лесных пожаров являются: - теплофизический, проявляющийся в виде пламени, нагрева тепловым потоком, теплового удара, помутнения воздуха; - химический, проявляющийся в виде загрязнения атмосферы, почвы, грунтов, гидросферы. Критериями чрезвычайной лесопожарной ситуации служат: - наличие крупных лесных пожаров; - количество возникающих в один день одновременно действующих лесных пожаров, превышающее средний многолетний уровень; - наличие лесных пожаров, вышедших из-под контроля. 52 В лесной пирологии принято определение пожарной опасности – угроза возникновения пожара, выражаемая его вероятностью. Предпосылками чрезвычайной ситуации являются: - малоснежная зима, длительный бездождевой период (15-20) дней с высокой (выше средней многолетней) среднесуточной температурой воздуха и малой относительной влажностью в начале пожароопасного сезона, когда степень пожарной опасности в лесу по условиям погоды характеризуется IV, V классами пожарной опасности; - атмосферная засуха в любое время пожароопасного сезона; - наличие в лесном фонде бесконтрольных источников огня и частые грозовые разряды при высокой степени пожарной опасности в лесу по условиям погоды. Степень пожарной опасности в лесу по условиям погоды определяется по комплексному показателю (К), который вычисляется на основе данных о температуре воздуха, температуре точки росы, количестве выпавших осадков по формуле: К = (t воз – t росы ) ∙ t воз , (1) где, t воз – температура воздуха в 12 часов по местному времени, 0 С; t росы – точка росы в 12 часов по местному времени, 0 С, n – число дне после дождя. Примечание: |