Обеспечение безопасности и помощь в чрезвычайных ситуациях с помощью дронов

По спутниковым данным оперативно обнаруживают очаги возгорания, совместно с другими данными предсказывают развитие процесса, с архивными снимками оценивают последствия пожаров, а с помощью специальных сенсоров оценивают выбросы CO2 и других газов в атмосферу (Sannigrahi et al, 2020; Barmpoutis et al, 2020; Efosa et al, 2020).  Представьте теперь, что мониторинг ведётся не из космоса, а на высоте 100–200 метров, и видео, кадры с места происшествия передаются вам в режиме реального времени с точностью и детализацией будто вы находитесь в самом очаге происшествия – это возможности беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Особо-опасные природные явления, техногенные катастрофы

В марте 2011 года в Японии произошло сокрушительное землетрясение, повредившее атомную электростанцию в Фукусиме. Несколько реакторов были в разной степени повреждены, они стали источником радиоактивных выбросов. Всё население было эвакуировано, и именно тогда БПЛА стали главным источником информации о ситуации на загрязненной территории. Установленные на них датчики мониторили уровень радиационного загрязнения, помогали рабочим на восстановительных и ремонтных работах, снизив нагрузку за счёт предоставления точных и оперативных данных о том, где и что разрушено, в каком состоянии находится, и где в первую очередь необходимы люди (Drones for Disaster Response and Relief Operations, 2015). 

Беспилотные летательные аппараты более манёврены, чем пилотируемые самолеты, они могут летать значительно ниже, а во время полета не подвергать опасности пилота. Такие катастрофы, к счастью, редкость, но дроны незаменимы и на более частых стихийных бедствиях: пожары, наводнения, ураганы, сходы лавин. После торнадо в Уичито, штат Канзас, когда скорость ветра превысила 419 км/ч, дроны были использованы, чтобы обнаружить наиболее пострадавшие участки инфраструктуры. Несколько моделей были дополнительно оснащены датчиками метана, что позволяло сразу обнаруживать бреши в газовых трубах и предотвращать взрыв.

В России наиболее опасными считаются гидрологические явления, наводнения в частности: они занимают первое место по количеству пострадавшего населения. Меньше человеческих жертв, но огромныйэкономический ущерб, приносят лесные пожары (National report of the Russian Federation at the World conference on disaster reduction, 2005). По данным МЧС в 2020 году в России техногенные катастрофы с наибольшим экономическим ущербом стали аварии с выбросом (угрозой выброса) АХОВ – 148 млрд рублей. Сейчас у подразделений МЧС в сумме более 1500 беспилотников, к их основным задачам относится контроль зон ЧС, определение точных координат границ района ЧС и объектов поиск; Мониторинг пожароопасной, паводковой и ледовой обстановки, разведка путей движения; Воздушное патрулирование заданных районов, контроль надводной обстановки, а также выполнение задач воздушной разведки; Аэрофотосъемка заданных районов с последующей топографической привязкой фотоснимков, а также видео- фотодокументирование объектов контроля для получения обзорных и детальных изображений (Применение и развитие беспилотной авиации МЧС России, 2018).

https://www.mchs.gov.ru

Поисково-спасательные операции, сектор правопорядка

Однако, БПЛА способны не только передавать видео в реальном времени или снимать показания с помощью специальных датчиков. Существуют специальные модели, которые способны перемещать грузы или даже людей. Зачастую их используют, чтобы доставить продукты и воду людям в труднодоступных местах. Но даже самое простое использование беспилотника для передачи видео в реальном времени может спасти человеческие жизни или помочь найти браконьеров и зафиксировать нарушение.

В вопросах обеспечения правопорядка наибольшее значение имеет текущая ситуация, поэтому получение самых свежих и полных данных, покрытие слепых зон позволяет принимать взвешенные решения. Трансляция видео с места происшествия в несколько управляющих центров синхронизирует работу разных подразделений, сокращая время на передачу информации, а функция слежения за движущимся объектом дает актуальную информации о его местоположении и дает возможность спланировать и скоординировать действия по перехвату. Создание 3D модели поможет восстановить ситуацию на месте происшествия со всеми деталями, без упущения какой-либо информации. В Америке с помощью беспилотников обследуют неблагополучные районы и выявляют признаки беспорядков, обнаруживают новые места заселения бездомными (How Drones Can Contribute to Fighting COVID-19 in the US, 2020). БПЛА используются и в повседневной жизни правопорядка. Их всё чаще используют для мониторинга транспортного потока, фиксирования нарушений скоростного режима или других правил дорожного движения (Госавтоинспекция Адыгеи с использованием беспилотников контролирует ситуацию на дорогах, 2021).

В последнее время особое внимание уделяется беспилотникам как средствам гуманитарной помощи. Им не нужна специальная инфраструктура, они менее подвержены радиации и другим опасностям, их маневренность, предустановленные инструменты и датчики в некоторых условиях делают беспилотники эффективнее команды спасателей (Rejeb et al, 2021).

Альпинисты одни из первых оценили пользу использования беспилотников в поисково-спасательных операциях. На сегодняшний день они спасли уже не одну жизнь. Причем беспилотники могут быть использованы и для предотвращения спасательных операций, сейчас многие альпинисты берут с собой небольшие дроны для разведки маршрута и погодных условий (Изменят ли дроны подход к альпинизму и фрирайду? 2020). В ситуации, когда спасательная операция проводится при плохой видимости, ночью, особенно эффективно использовать БПЛА с тепловизором – устройство, которое фиксирует тепловое излучение – человек будет сильно выделяться на фоне холодного снега или земли. А этим детом на побережье Краснодарского края дрон впервые спас утопающего (В Анапе дрон впервые в России спас тонувшего в море человека, 2021). На сайте DJI опубликована карта с известными случаями спасения людей с помощью беспилотников – уже более 750 человек (https://enterprise.dji.com/drone-rescue-map/).

Обеспечение безопасности на особо-опасных объектах

Помимо обеспечения безопасности во внештатных ситуациях, БПЛА становятся незаменимым инструментом на ежедневных строительных работах или мониторинге особо-важных объектов. Начиная с обследования строительной площадки до начала строительства, заканчивая мониторингом смещений на уже построенном объекте, беспилотные летательные аппараты внедрены как основной инструмент во многие процессы. На самом начале строительства БПЛА соберёт актуальную информацию о готовности площадки к началу работ: расположение материалов, техники, рабочих, распознавание потенциально опасных участков и сравнение реальной ситуации с планом – с помощью БПЛА такая работа проводится безопасно, без привлечения человека на строительную площадку, и значительно быстрее (Drones Are Improving ConstructionSite Safety And Here’s How, 2020).

С помощью специальных нейросетей и программного обеспечения обработки изображений и видео они также могут предсказывать появление опасной ситуации или обнаруживать нарушения (Shen et al, 2020). Во время строительных работ беспилотники следят за соблюдением правил безопасности на строительной площадке: они могут отслеживать ношение касок, расположение и передвижение строительной техники, перемещение рабочих, использование необходимых материалов на текущем этапе работ. В связке с BIMбеспилотники могут обеспечить также соблюдение сроков и этапов работ, предупреждать о любых нестыковках или задержках в процессе строительства. Самое важное, что такие работы позволяют не привлекать дополнительных людей на строительную площадку и своевременно обнаруживать любую потенциальную опасность (Alizadehsalehi et al, 2018).

Выбор БПЛА для обеспечения безопасности

В зависимости от стоящей задачи необходимо правильно выбрать модель или несколько разных моделей беспилотника. Так, для оперативного мониторинга или слежения за движущимся объектом подойдет небольшой беспилотник вертолетного типа с высокой манёвренностью. При проведении масштабных мониторинговых работ при наводнении или пожарах лучше подойдет БПЛА самолетного типа, так как они устойчивее и обычно рассчитаны на большее время полёта. На работах по обследованию последствий крупных природных катастроф больше подойдут крупные коптеры, которые могут заниматься доставкой продовольствия и воды или нести на себе дополнительные датчики, которые будут фиксировать радиацию, концентрацию различных газов или другие необходимые параметры. Для ночного слежения за браконьерами или при поисково-спасательных операциях ночью и особенно в условиях плохой видимости подойдет беспилотник с тепловизионной камерой на борту или с мощным прожектором.

Спасательные операции в сложных условиях гор, непогоды, при наводнениях и пожарах, после мощных ураганов и торнадо, доставка гуманитарной помощи, слежение за правопорядком, предотвращение опасных ситуаций на строительных площадках – беспилотные летательные аппараты выполняют опасную работу, спасая жизни.

Srikanta Sannigrahi, Francesco Pilla, Bidroha Basu, Arunima Sarkar Basu, Konika Sarkar, Suman Chakraborti, Pawan Kumar Joshi, Qi Zhang, Ying Wang, Sandeep Bhatt, Anand Bhatt, Shouvik Jha, Saskia Keesstra, P.S. Roy, «Examining the effects of forest fire on terrestrial carbon emission and ecosystem production in India using remote sensing approaches», Science of The Total Environment, Volume 725, 2020, 138331, ISSN 0048-9697

Barmpoutis, P., Papaioannou, P., Dimitropoulos, K., & Grammalidis, N. (2020). A review on early forest fire detection systems using optical remote sensing. Sensors, 20(22), 6442

Efosa. G. Adagbasa, Samuel. A. Adelabu, Tom. W. Okello “Development of post-fire vegetation response-ability model in grassland mountainous ecosystem using GIS and remote sensing”, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Volume 164, 2020, Pages 173-183, ISSN 0924-2716.

Drones for Disaster Response and Relief Operations, 2015 (https://www.issuelab.org/resources/21683/21683.pdf)

National report of the Russian Federation at the World conference on disaster reduction, 2005 (https://www.unisdr.org/2005/mdgs-drr/national-reports/Russia-report.pdf)

Применение и развитие беспилотной авиации МЧС России, 2018 (https://static.mchs.ru/uploads/resource/03.09.2019/f195b575aeb8d28675e6a380c9fa16ff.pdf)

How Drones Can Contribute to Fighting COVID-19 in the US, 2020 (https://enterprise-insights.dji.com/blog/how-drones-can-contribute-to-fighting-covid-19-in-the-us)

Госавтоинспекция Адыгеи с использованием беспилотников контролирует ситуацию на дорогах, 2021 (https://xn--90adear.xn--p1ai/r/01/news/item/24336481)

Abderahman Rejeb, Karim Rejeb, Steve Simske, Horst Treiblmaier, «Humanitarian Drones: A Review and Research Agenda», Internet of Things,  Volume 16, 2021, 100434, ISSN 2542-6605

Изменят ли дроны подход к альпинизму и фрирайду? 2020 (https://www.redbull.com/ru-ru/drone-mountaineering-rescue)

Карта спасений с помощью дронов https://enterprise.dji.com/drone-rescue-map/

Drones Are Improving Construction Site Safety And Here’s How, 2020 (https://www.measure.com/blog/drones-are-improving-construction-site-safety-how)

В Анапе дрон впервые в России спас тонувшего в море человека, 2021 (https://rg.ru/2021/08/08/reg-ufo/na-kubani-dron-vpervye-v-rossii-spas-tonuvshego-v-more-cheloveka.html)

Shen, T., Nagai, Y. & Gao, C. Design of building construction safety prediction model based on optimized BP neural network algorithm. Soft Comput 24, 7839–7850 (2020). https://doi.org/10.1007/s00500-019-03917-4

Sepehr Alizadehsalehi, Ibrahim Yitmen, Tolga Celik & David Arditi (2018): The effectiveness of an integrated BIM/UAV model in managing safety on construction sites, International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, DOI: 10.1080/10803548.2018.1504487