Сферы применения БПЛА

Пожаротушение

Технологии тушения пожаров выходят за рамки человеческого труда. Беспилотные летательные аппараты вместе с людьми находят и тушат пожары. Этот прорыв помогает сохранить многие жизни, в том числе – пожарных. Обсудим несколько вариантов использования беспилотников в этих целях.

Возгорание труднодоступной электропроводки – щитовых, опор воздушных линий электропередач — можно тушить только специальными средствами из-за опасности поражения током. Вода и пенные составы применяют только в случае видимого обрыва кабельной линии, питающей электрооборудование, или после отключения от источника питания и только с разрешения диспетчера участка. Более безопасные способы – тушение порошком (напряжение до 1кВ) или углекислотой (до 10кВ). В любом случае, добраться до высотных возгораний всегда непросто, беспилотник же легко решает эту проблему. Поднимая порошок или углекислоту к месту возгорания, дрон точечно сбрасывает смесь и локально тушит пламя. При этом территория вокруг не страдает от загрязнения, а также нет риска для жизни людей.

Во время пожаров в зданиях беспилотник могут проявить себя сразу в нескольких ролях. Во-первых, облетая здание и передавая оператору видео с обычной камеры, он помогает найти загоревшиеся участки и людей внутри здания. Бортовой тепловизор выявляет очаги возгорания и находит людей даже в задымлённых помещениях.

Лесные пожары – проще находить с воздуха. Как и в предыдущем случае, телевизионная камера помогает найти огонь и задымление с высоты, а тепловизионная – определить очаг. Привязка видео и фото к географическим координатам даёт возможность сразу направить пожарные бригады в нужное место.

Итак, задуматься о повсеместном использовании беспилотников в пожаротушении стоит по нескольким причинам:

• снижается риск для жизни пожарных;
• увеличивается вероятность нахождения и спасения людей;
• благодаря поиску очагов возгорания тушение огня требует меньше времени и средств – это наносит меньше ущерба;
• расход материалов значительно ниже при тушении электрических линий дронами, чем при тушении с земли пожарными;
• облёт лесов для поиска пожаров гораздо дешевле, если использовать беспилотник, а не вертолёт.

Мониторинг зоны ЧС

Одной из основных проблем при мониторинге зон ЧС является ограниченная эффективность пилотируемой авиации в силу высоких финансовых затрат как на сами воздушные суда, так и на летный и обслуживающий их персонал и инфраструктуру. Кроме того, значительным ограничением также служит и человеческий фактор: уязвимость организма пилота к агрессивным воздействиям внешней среды: радиация, токсичные и взрывоопасные вещества, патогенные организмы и шум.

В качестве замены авиационного наблюдения стал использоваться спутниковый мониторинг земных поверхностей, однако, несмотря на перспективность метода, он так и не смог стать полноценной альтернативой. В виду низкой разрешающей способности спутников небольшие возгорания могут остаться незамеченными, а обновление информации только 4 раза в сутки не обеспечивает необходимой оперативности.

В свете перечисленных обстоятельств наиболее успешным направлением для решения проблем мониторинга ЧС является применение БПЛА. В зависимости от технического оснащения, БПЛА могут выполнять следующие задачи:

• получение аэрографических снимков местности, 3D-визуализация;
• обеспечение непрерывного мониторинга и прогнозирования развития чрезвычайных ситуаций (фото/видео);
• координация между командами спасателей и штабом для более эффективного управления спасательной операцией и снижения потерь;
• автоматический мониторинг территории без участия оператора на предмет возникновения ЧС (возгорания/наводнения, неисправности на энергетических объектах – ЛЭП, газопровод);
• поиск людей и животных с помощью тепловизора;
• обеспечение проведения работ на объектах с повышенной опасностью для жизни и здоровья людей (высокие концентрации токсичных веществ, радиация, неустойчивые строительные конструкции);
• доставка спасательных средств, медикаментов и средств жизнеобеспечения (вода, еда) в районы ЧС;
• информирование населения о возникновении ЧС с помощью громкоговорителя;
• пеленгация сигналов мобильных телефонов пострадавших в ЧС и обеспечение с ними связи в условиях отсутствия покрытия сотовой сети;
• ретрансляция радио- и телесигналов при отсутствии прямой радиовидимости;
• проведение спектрального анализа земной поверхности для предупреждения экологических бедствий и катастроф;
• обеспечение контроля и безопасности движения спасательных транспортных средств.

Перечисленные задачи становятся осуществимыми за счет очевидных преимуществ БПЛА перед другими пилотируемыми воздушными силами, в частности, большой скорости и эффективности реагирования, маневренности, возможности полета на сверхмалых высотах и полной безопасности для пилота.

Примерными требованиями для спасательного дрона, в зависимости от его назначения, являются:

• цифровая видеокамера;
• тепловизионная инфракрасная камера;
• цифровой̆ фотоаппарат;
• детектор гамма-излучения;
• фара/громкоговоритель;
• газоанализатор;
• пылемер;
• дистанционный детектор метана;
• лазерный дальномер;
• лазерный сканер земной поверхности;
• устройство сбора-дозатор;
• подвесной контейнер, манипулятор;
• магнитометрическое оборудование;
• прожектор.

Сельское хозяйство

Мультиспектральная камера, установленная на БПЛА, позволяет контролировать здоровье растений на сельскохозяйственных территориях. Чем больше диапазонов длин волн охватывает камера, тем больше информации мы можем получить. Увеличивать количество регистрируемых длин волн можно двумя способами: либо устанавливать несколько разных камер, либо объединять несколько диапазонов в одной камере. Рассмотрим пример такой многоспектральной камеры, применяемой в сельском хозяйстве, разведке полезных ископаемых и военных операциях.

Мультиспектральная камера, установленная на беспилотном летательном аппарате, полезна для наблюдения за состоянием полей и здоровьем посевов. Такая система помогает фермеру определить участки, нуждающиеся в удобрении, поливе или чрезмерно увлажненные. Объединяет в себе камеру видимого изображения и камеры различных цветов: красного, зелёного, ближнего инфракрасного (невидимого глазу человека) и граничного цвета между видимым красным и инфракрасным. Специальный датчик солнечного света учитывает степень освещенности, чтобы оценка состояния растений не зависела от погоды.

Применение мультиспектрального мониторинга с воздуха полезно для сектора органического сельского хозяйства. Поскольку органическое сельское хозяйство осваивает не использовавшиеся ранее, «не уставшие» почвы, необходимо оценить толщину гумуса на больших площадях. Эта задача может быть решена с помощью осмотра тепловизором с воздуха. Составление тепловизионной карты также позволяет отслеживать равномерность внесения биоорганических удобрений и распределение температур под слоем мульчи. Другой пример мониторинга — отслеживание динамики изменения концентрации химических веществ в почве с помощью мультиспектральной камеры. Пример — чередование посевов сои и риса на одном поле. Соя насыщает почву азотом, который необходим рису. Для оценки содержания азота в растительном покрове используется агрономический индекс, рассчитываемый на основе отражения на двух длинах волн. При использовании капельного орошения можно оценить увлажненность растений с воздуха, рассчитывая индекс содержания влаги для каждой точки посевов.

Осмотр строительных объектов

Со времени своего создания БПЛА использовались, в основном, для фото- и видеосъемки с воздуха, однако с развитием науки и техники появляются новые модели, которые, благодаря расширению линейки полезных функций, находят применение также и в процессах строительства.

Основные преимущества применения дронов для строительства – их возможность попасть в удаленные, труднодоступные и опасные места.

Что касается программного обеспечения таких дронов, оно изначально учитывает нюансы строительного процесса. Например, траекторию облета строящегося объекта можно задавать разными способами: как выделением области на карте, так и введением точных координат полета. Для автоматизации и повышения эффективности процессов мониторинга строительства дроны не требуют постоянного контроля и управления со стороны пилота – облет, взлет и посадка происходят в автоматическом режиме, а маршрут дрона строится его программой по заданной территории объекта строительства.

Дроны производят быстрый облет строительной площадки с фото- и видео фиксацией, строя карту местности и производя трехмерную реконструкцию возводимого объекта. Современное ПО БПЛА имеет высокую совместимость с существующими системами моделирования и картографирования, что позволяет оперативно проверить полноту отснятого материала «в поле» и создать 3D-модель объекта.

Программное обеспечение (ПО) строительного дрона позволяет:

• Построить точную 3D-модель объекта без больших временных затрат.
• Экспортировать модель для ее обработки и планирования строительства в ином ПО.
• Обработать результаты, снятые в любом спектре.
• Получить и обработать не только фото-, но и видеоматериалы.
• Наглядно продемонстрировать модель постройки заказчику.
• Уточнить модель, добавляя высоты для различных точек.
• Удалить объекты с модели.

Полученные на разных стадиях возведения 3D-модели объекта сравниваются с запланированными темпами строительства, чтобы выявить замедления в графике и конкретные слабые места.

Таким образом, дроны анализируют строительство в режиме реального времени, упрощая процессы мониторинга и координации работ на объекте, и тем самым помогая в дальнейшем распределить человеческие и строительные ресурсы и оптимизировать затраты времени на сооружение объекта.

Аэрофотосъемка

Фотографирование территорий с высоты давно и успешно применяется на практике для многочисленных и разнообразных целей: составления карт, определения границ землевладений, получения геодезических и археологических данных, разведки и создания фильмов и рекламных роликов.

Аэрофотосъемка может производиться как с пилотируемых летательных аппаратов, так и с беспилотников, использование которых, в определенных ситуациях, является наиболее эффективным и выгодным вариантом. Так, например, спутниковая (космическая) съемка дает снимки с максимальным разрешением около 0,5 метров, что делает ее неактуальной для крупномасштабного картирования. Также к негативным факторам спутниковой съемки относятся невозможность оперативного заказа, получения снимков и их высокая стоимость. Если говорить о традиционной аэрофотосъемке с помощью самолета, то здесь сразу же на первый план выходят большие денежные затраты на обслуживание и заправку летательных аппаратов.

Беспилотники могут летать на высоте от 100 метров, а мультикоптеры – еще ниже, что автоматически делает их применение удобным для съемок небольших участков местности, позволяет избежать облачности на снимках и использовать доступную по стоимости фотоаппаратуру. Отсутствие пилота в кабине летательного аппарата делает возможной съемку объектов повышенной опасности. Кроме того, БПЛА просто и легко доставить к месту съемки обычным наземным транспортом.

Беспилотник для аэрофотосъемки осуществляет полет на заданной территории в автоматическом или полуавтоматическом режиме, делая снимки территории с привязкой к географическим координатам, что в дальнейшем дает возможность использовать их для получения точных топографических карт. Благодаря усовершенствованным электромагнитным подвесам, гарантирующим стабилизацию положения камеры вне зависимости от метеоусловий и других воздействующих факторов, современные БПЛА получают точные и качественные снимки. После обработки в специализированном ПО, снимки становятся базой для создания матриц высот местности, плоских, рельефных и объемных карт и глобусов, ортофотопланов.

Таким образом, преимущества беспилотной аэрофотосъёмки перед традиционными пилотируемыми методами ясны и очевидны: ввиду упрощения проведения съемочных работ, оперативного получения результатов высокого качества и развитой технологии постобработки, применение БПЛА сокращает затраты времени и средств на всех этапах, повышая рентабельность и эффективность процесса.

Применение БПЛА для аэрофотосъемки рационально в следующих случаях:

• съемка малых по площади объектов и территорий;
• съемка в целях регулярного мониторинга объектов наподобие ЛЭП, трубопроводов и транспортных магистралей;
• получение снимков высокого разрешения;
• необходимость получения оперативной информации;
• съемка в зонах ЧС для исключения угроз жизни и здоровья пилотов.

Радиометрия

Нефтегазопроводы, тепломагистрали, канализации, дымовые трубы и другие протяженные объекты инфраструктуры нуждаются в регулярном осмотре.

Мониторинг нефтегазопровода позволяет предотвратить износ и выход из строя оборудования, который может привести к простою, финансовым и экологическим проблемам. Высокочувствительный тепловизор, установленный на беспилотную лётную платформу, способен просканировать больше расстояния и определить точки теплопотери и утечки газа из трубопровода. Актуален также контроль заполнения нефтегазовых труб и резервуаров.

Важным звеном энергетической цепи являются дымовые трубы. Зачастую их срок службы превышает несколько десятков лет, за это время механические и химические воздействия приводят к появлению трещин, отслоению и химической коррозии кирпича и бетона, что приводит к обрушению трубы. При облёте трубы телекамера передаёт изображение самых труднодоступных точек, что позволяет судить о наличии разрушения. Тепловизионный контроль позволяет найти скрытые дефекты в оболочке трубы — точки перегрева на месте плохой теплоизоляции и переохлаждения из-за протечки конденсата, оценить соответствие степени охлаждения газов расчетной. Все эти меры помогают спрогнозировать масштабы ремонтных работ и период до следующей проверки.

Надземные теплотрассы легко поддаются тепловизионному анализу. Наиболее сложным представляется мониторинг подземных трубопроводов. В этом случае распределение тепла на поверхности трубы оценивается не непосредственно, а по нагреву грунта над трубой. Такие исследования проводят в осенний или весенний период, когда тепловая сеть работает, но не находится под покровом снега. Использование беспилотных летательных аппаратов обеспечивает оптимальное расстояние для съёмки тепловизионной протяженных трубопроводов, в отличие от наземной съемки или с самолёта/вертолёта. Аномальные места на теплограмме свидетельствуют о разрушении теплоизоляционного слоя и утечке теплоносителя. Аналогичным образом выявляются засоры канализации и дефекты оболочки. 

Экомониторинг

Функциональные возможности экологического мониторинга с помощью беспилотного летательного аппарата:

• Контроль УФ индекса и обнаружение фронта грозы, качества воздуха.
• Защищенная передача данных телеметрии по каналам связи любых операторов, интеграция с ЭРА-Глонасс.
• Запись/передача данных метеоусловий (освещенность, давление, влажность, температура) совместно с пространственными и временными метками в бортовую память и в реальном времени в облачную службу или АРМ мониторинга.

Геологическая разведка

Разведка полезных ископаемых требует простых средств поиска и обнаружения залежей, а также постоянного мониторинга работ. Многие задачи можно решить с воздуха с помощью телевизионных, тепловизионных и мультиспектральных камер, аэромагнитных сканеров, установленных на беспилотном летательном аппарате.

Съемка с беспилотника делает доступными самые удалённые участки местности, а также устраняет необходимость подвергать риску персонал при поиске и разведке ископаемых в опасных районах.

Незаменимыми будут БПЛА для оценки устойчивости уклонов, контроля хода взрывных работ, при составлении подробных карт стен карьеров. Съемка с воздуха позволяет определить оптимальные пути подъезда тяжелой техники к месту разведки и добычи. Кроме того, важной экологической проблемой является мониторинг рекультивации рудников и земель в зоне геологоразведочной деятельности, оценка ущерба, нанесённого разработками. Это возможно с использованием мультиспектральной камеры.

Один из перспективных методов поиска полезных ископаемых – мультиспектральный анализ отражательных свойств почвы и растений, растущих над залежами. Он позволяет оценить форму и размер месторождения. Подобная технология традиционно использует съемку со спутника, однако небольшая высота полёта дрона обеспечивает лучшую разрешающую способность.

Мы рассмотрели лишь часть перспективных сфер применения беспилотных летательных аппаратов. Ознакомиться с беспилотными летательными аппаратами вы можете у нас на сайте, перейдя в раздел «Национальный проект БАС». 

Методические рекомендации по оснащению специализированных классов БПЛА в образовательных учреждениях представлены здесь. 

Со стратегией развития беспилотной авиации Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года, утвержденных Правительством РФ, можно ознакомиться в документе, перейдя по ссылке.

Компания «М-АйТи НАО» уже 12 лет оснащает образовательные учреждения.
Наш проект iparta.ru предлагает комплексные решения для оснащения образовательных учреждений (ДОУ, школы, колледжи, ВУЗы).

• Гарантируем высокое качество оборудования.
• Поможем выбрать нужные товары.
• Выбираем проверенные транспортные компании и максимально выгодные условия доставки в ваш город.
• Подготовим проект Технического задания и подберем 3-5 КП.

Если у вас остались вопросы, свяжитесь с нами:

 +7 (81853) 4-53-25 
   8 (800) 350-62-75 

info@Iparta.ru