Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Долгих Д.Н. 1 Мельникова А.С. 1 Нугуманов Р.Ф. 1 Семёнов С.И. 1 Кострюкова Н.В. 1

---

1 ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

В данной статье обозреваются основные преимущества интеграции беспилотных авиационных систем в воздушное пространство Российской Федерации. В тексте освещаются возможные перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в разрезе некоторых отраслевых ниш. Особое внимание уделено рассмотрению вопроса в сфере экологии и на примере службы экстренной помощи. В статье представлен перечень задач мониторинга, которые можно будет решить с помощью беспилотных летательных аппаратов, и указана возможность не только сбора данных и сопровождения групп спасателей, но и взаимодействия с окружающей средой. В сфере экологии приведен дополнительный список направлений, в которых можно применять данные технологии. В работе сравниваются ключевые параметры тактико-технических характеристик двух представителей воздушной и наземной техники, используемой при мониторинге определенной местности. Проанализирована статистическая выборка данных, показателей реагирования на вызов в сфере пожаротушения и спрогнозированы аналогичные показатели при интеграции беспилотной авиации. По результатам данного моделирования построены диаграммы и сделаны соответствующие заключения. Одной из самых важных характеристик для беспилотных авиационных систем указывается возможность интерактивного получения информации с заданной территории. Анализ представленных в статье данных позволяет сделать вывод о существенной рационализации процессов мониторинга местности, сбора данных и эффективности распределения сил и средств при проведении аварийно-спасательных работ. В выводе указано, что ключевым преимуществом такой интеграции станет высокая вероятность снижения процента человеческих потерь и экономических расходов.

Статья в формате PDF

309 KB

беспилотные авиационные системы

мониторинг местности

экология

пожаротушение

мобильная авиация

1. Федосеева Н.А., Загвоздкин М.В. Перспективные области применения беспилотных летательных аппаратов // Научный журнал. 2017. № 9 (22). С. 26–29.

2. Зосимович Н. Беспилотники для экологического мониторинга. M.: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. 484 c.

3. Вторый В.Ф., Вторый С.В. Перспективы экологического мониторинга сельскохозяйственных объектов с использованием беспилотных летательных аппаратов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 158–166.

4. Долгих Д.Н., Аксенов С.Г. Перспективы использования БЛА в сфере пожаротушения // Инновационные научные исследования. 2021. № 10–1 (12). С. 47–53.

5. Полехин П.В., Чебуханов М.А., Козлов А.А., Фирсов А.Г., Сибирко В.И., Гончаренко В.С., Чечетина Т.А. Пожары и пожарная безопасность в 2020 году: Cтатистический сборник. М.: ВНИИПО, 2021. 112 с.

6. Евдокимов В.И., Путин В.С., Ветошкин А.А., Артюхин В.В. Обстоятельства производственного травматизма и гибели личного состава федеральной противопожарной службы МЧС России (2010–2020 гг.) // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2021. № 4. С. 5–19.

В наши дни идея применения беспилотных авиационных систем (далее – БАС) в различных сферах жизни человечества обрела популярность и становится все более актуальной. Предполагается, что данные системы будут непрерывно проводить мониторинг заданных территорий, реализовывать сбор данных и обеспечивать интерактивную разведку с места, а также справляться с доставкой малогабаритных грузов в пункт назначения [1]. Рассмотрим задачи, которые способны решить БАС при их успешной интеграции в воздушное пространство (рис. 1).

Из вышеприведенной схемы становится понятно, что беспилотные авиасистемы способны не только наблюдать с воздуха, но и взаимодействовать с окружающей средой посредством оснащения летательного аппарата разнообразными устройствами сканирования местности и вывода различных звуковых и световых сигналов.

Рис. 1. Задачи беспилотных авиационных систем при интеграции в воздушное пространство

Выделим сферы, где БАС может оказать неоценимую поддержку с воздуха и существенно упростить жизнь персоналу, работающему в данных областях:

− службы экологического мониторинга;

− службы экстренной помощи.

Целью исследования является анализ эффективности внедрения беспилотных авиационных систем в данные отрасли.

Материалы и методы исследования

В экологическом мониторинге БАС используют в следующих направлениях [2]:

− учёт численности представителей фауны;

− картографирование и геодезия: спектральная и аэрофотосъемка;

− мониторинг состояния зон – эндемиков флоры;

− мониторинг рисков: проводится анализ зон, предрасположенных к стихийным бедствиям, экспресс-оценка чрезвычайных ситуаций и моделирование природных катаклизмов;

− контроль качества окружающей среды.

Беспилотные летательные аппараты применяют для оценки состояния посевных культур [3], выявления разливов экологически вредных веществ, целостности инфраструктуры определенной зоны, качества воздуха, несанкционированных свалок и других нарушений. Экологический мониторинг с помощью БАС имеет следующие преимущества:

− низкие экономические затраты;

− точность полученных результатов;

− свобода перемещения летательного аппарата;

− многоразовое применение;

− интерактивность получения информации.

Задача обнаружения и предотвращения чрезвычайной ситуации является одной из самых важных и заключается в том, чтобы достоверно установить факт наличия таковой и оперативно передать соответствующие координаты и данные с места происшествия [4]. Опыт проведения аварийно-спасательных работ, ликвидации последствий стихийных бедствий при участии БАС свидетельствует об их возрастающей роли и в структуре МЧС России.

На данный момент структура беспилотной авиации МЧС России представлена входящими в нее 80 организационно-контролирующими подразделениями и 170 подразделениями, эксплуатирующими БАС. Штатное количество специалистов составляет более 800 чел. В ведомственном авиапарке насчитывается около 400 единиц БАС.

Мониторинг местности с воздуха является неотъемлемой частью аварийно-спасательных работ и проводится в целях сбора информации об объекте чрезвычайной ситуации. Это позволяет оценить обстановку и принять решение о соответствующем применении сил и средств [5].

Рассмотрим сравнительную таблицу параметров БАС и автоцистерн (АЦ) (табл. 1), являющихся ключевыми в разрезе мониторинга и разведки местности при пожаротушении. В качестве примера были взяты технические характеристики экземпляров, наиболее часто представленных в парке техники МЧС России.

Из табл. 1 видно, что средняя скорость грузовика в плотном потоке городского движения значительно уступает скорости передвижения по воздуху, а также по труднопроходимой местности, к тому же при выезде к месту вызова в АЦ грузится весь экипаж, в то время как для запуска БАС достаточно максимум двух человек – пилота и водителя. Используя приведенные данные и статистические данные МЧС России за 2020 г. (табл. 2), можно наглядно увидеть преимущества использования БАС.

Принимаем во внимание, что скорость передвижения БАС по городу на 56 % выше, а по сельской местности на 25 %, и применяем данный коэффициент к числовым показателям обработки вызова.

Таблица 1

Ключевые параметры технических характеристик беспилотных авиационных систем и автоцистерн

Таблица 2

Числовые характеристики обработки вызова

Таблица 3

Причины гибели и травматизма личного состава при исполнении

При участии в тушении пожара ежегодно травмируется и гибнет личный состав МЧС России. В табл. 3 показаны основные причины гибели и травматизма людей при исполнении должностных обязанностей [6, с. 13].

Учитывая, что по статистике соотношение ложных вызовов и пожаров в городе 1:1, а эксплуатация беспилотной авиации может заменить выезд экипажа на проверку ложных вызовов при условии покрытия города достаточным количеством пожарных отделений, можно допустить уменьшение числа травмированных и погибших вдвое. Смерть от таких причин, как падение с высоты, обрушение конструкций, воздействие экстремальных температур и вредных веществ, а также отравление продуктами горения является следствием недостатка оборудования при разведке местности и поиске пострадавших. При оснащении беспилотной аппаратуры тепловизионными модулями можно сделать допущение, что уменьшение количества смертей и травм по данным причинам составит 90 %.

Результаты исследования и их обсуждение

Применив коэффициенты процентного соотношения к статистическим данным, можно построить диаграммы среднего времени прибытия (рис. 2) и среднего времени обслуживания вызова (рис. 3).

Данные на диаграммах наглядно показывают, что применение беспилотных систем в городских условиях окажется намного более эффективным, чем в сельской местности, из-за плотного дорожного движения. К тому же время прибытия первого пожарного подразделения на вызов является критически важным: от него зависит своевременность реагирования на чрезвычайную ситуацию, распределение сил и средств в дальнейшем и время обслуживания вызова в целом. Поэтому так важно максимально сокращать этот показатель всеми доступными средствами.

Согласно данным, представленным на рис. 2 и 3, можно заметить неоспоримое преимущество использования БАС. Беспилотные авиационные системы позволяют в короткие сроки прибыть и ликвидировать пожар, а значит, и снизить процент возможных пострадавших.

На рис. 4 наглядно представлено вероятностное улучшение статистики гибели и травм личного состава при проведении АСР с использованием беспилотных авиационных систем, оснащенных тепловизионными модулями.

Рис. 2. Среднее время прибытия первого пожарного подразделения

Рис. 3. Среднее время обслуживания вызова

Рис. 4. Количество смертей и травм личного состава

Данные рис. 4 свидетельствуют о заметном сокращении количества смертей и травм личного состава.

Заключение

Из всего вышеизложенного становится очевидным, что повсеместная интеграция беспилотной авиации в данную структуру жизнеобеспечения окажет колоссальное воздействие на скорость сбора и передачи информации в координационные центры, что позволит существенно рационализировать применение сил и средств, а также значительно сократить потери людских ресурсов.

Таким образом, по результатам опыта применения БАС можно сделать вывод, что они являются одним из самых эффективных инструментов дистанционной разведки для получения объективной информации в реальном масштабе времени. Такие системы позволяют грамотно организовывать мероприятия по разведке и сбору данных на местности, управлять распределением сил и средств в случае чрезвычайной ситуации, оповещать население, производить доставку малогабаритных грузов, а также проводить анализ экологического состояния заданной зоны.

Библиографическая ссылка