Существующие технологии мониторинга леса

Наиболее традиционный метод обнаружения пожаров – это визуальное обнаружение людьми со специализированных конструкций – вышек. Настоящий метод используется более ста лет с небольшими усовершенствованиями, связанными с использованием средств связи (рации, сотовая связь и др.) и оптическими устройствами визуального контроля (бинокли, подзорные трубы и др.).

 

В идеальном варианте обнаружение пожара происходит следующим образом: на специализированной вышке (предназначенной для продолжительного нахождения на ней человека) на специальной площадке находится человек.

 

Дополнительно на площадку наносят азимутальный круг для определения направления. При визуальном обнаружении пожара наблюдатель с помощью азимутального круга определяет направление на пожар, и сообщает это направление в центр контроля с помощью средств связи. Из центра контроля определяют, с какой ещё вышки может быть обнаружен этот пожар и связываются с другим наблюдателем, который так же обнаруживает пожар и определяет направление на него. После чего в центре контроля, используя известные направления с вышек на пожар, определяют местонахождение предполагаемого пожара и предпринимают меры для его ликвидации.

 

К преимуществам данного метода можно отнести сохранившуюся до сегодняшних дней инфраструктуру вышек, которая может быть использована, простоту самого метода и достаточно высокую оперативность (при наличии благоприятных погодных условий).

 

Подробней стоит остановиться на недостатках метода. Основными недостатком данного способа обнаружения является необходимость постоянного использования человеческого труда в каждой точке расположения вышки, в течение всего времени пожароопасного сезона (для обеспечения оперативности) и ограничение территории мониторинга количеством установленных вышек. В настоящее время этот метод практически не реализуем из-за отсутствия достаточного количества специалистов на местах. Для примера можно привести Тверскую область, в которой в 80-х годах прошлого века для оперативного обнаружения пожаров работало около 6000 лесничих, сейчас их менее 600 человек. Кроме того, на точность и своевременность обнаружения пожара сильно влияет человеческий фактор (человек может устать, заснуть), контролировать такое большое количество людей на огромной территории практически невозможно. В описанном методе так же невозможно автоматизировать процесс обнаружения и доставки информации.

 

Существенным недостатком является высокая стоимость вышки, т.к. вышка должна быть специально оборудована для постоянного нахождения на ней человека. Для примера стоимость вышки предназначенной только для размещения оборудования составляет 11000 руб. за метр высоты, стоимость пожарной вышки составляет более 50000 руб. за метр. По этой причине пожарные вышки не обновлялись уже более 15-20 лет, и большинство из них уже не могут быть использованы из-за аварийного технического состояния.

 

Не стоит забывать и о немаловажном способе обнаружения пожара при помощи местного населения, что при настоящем развитии мобильной связи достаточно часто может быть эффективно.

 

Рассмотрим следующий метод обнаружения пожаров – обнаружение пожаров с воздуха, с летательных аппаратов.

 

Пилот на летательном аппарате (легкий самолет, вертолет) с определенной периодичностью облетают пожароопасную территорию, при визуальном обнаружении пожара штурман определяет его координаты и передает в центр контроля информацию об обнаруженном пожаре.

 

Основным преимуществом данного метода является возможность мониторинга любой даже самой удаленной и дикой территории. Основным недостатком является ОЧЕНЬ высокая стоимость летного часа, для примера летный час самолета Ан-2 (основной самолет, используемый для обнаружения лесных пожаров) около 27000 руб. данный самолет уже давно снят с производства и его на этой задаче все чаще заменяют вертолетом Ми, стоимость летного часа которого составляет более 75000 руб. Кроме того, необходим специально обученный персонал (штурманы), которые непосредственно и определяют маршрут полета, визуально обнаруживают места возгорания и определяют координаты. Невозможно так же вести непрерывный мониторинг большой территории, что может являться причиной позднего обнаружения пожара.

 

Некоторую популярность сейчас набирают беспилотные летательные аппараты, использование которых может несколько снизить стоимость летного часа, но не избавляет от проблемы несвоевременного обнаружения. Кроме того, если самолеты и вертолеты общего назначения могут использоваться для других целей (с/х, пассажиро- и грузоперевозки), то «беспилотники» не могут быть использованы для чего-либо другого, что перекладывает все расходы (приобретение, обслуживание, ремонт, ГСМ) на службы занимающееся мониторингом лесных пожаров. Для примера только стоимость беспилотного самолета импортного производства составляют ~$1000000.

 

В России вот уже много лет существует государственная структура "Авиалесохрана", в задачи которой входит обнаружение и тушение лесных пожаров. Но анализ их сайта http://www.aviales.ru показывает, что даже для них основным способом обнаружения является именно спутниковый мониторинг.

 

Система спутникового мониторинга работает следующим образом, специализированные спутники, находящиеся на негеостационарных орбитах производят снимки земной поверхности в ИК-диапазоне (с последующей передачей на наземную станцию). На основе разности температуры поверхности земли и температуры пожара, возможно, определить его местоположение. Картинка передается в специальные центры, откуда заинтересованные пользователи могут получать все данные через сеть Интернет. К преимуществам данного способа стоит отнести автоматизацию процесса получения данных, дистанционность способа, возможность мониторировать любые участки местности, легкий доступ к информации через сеть Интернет.

 

В качестве недостатков спутникового мониторинга необходимо отметить большую площадь минимально обнаруживаемого очага возгорания, которая колеблется от 1-го до 50 га, невысокую периодичность получения данных (несколько раз в сутки) и сильное влияние погодных условий. В условиях ветреной погоды задержка (4-6 часов) обнаружения даже небольшого пожара может привести к серьезным последствиям и увеличить стоимость его ликвидации.

 

Но при всех недостатках спутниковый мониторинг необходим в случае больших лесных территорий и отсутствии возможности мониторинга другими способами (стоимость спутникового мониторинга также невысока)

 

В последние несколько лет начинают появляться системы видеомониторинга предназначенные для обнаружения лесных пожаров, первые системы в России появились в начале 2000-х годов. Основной особенностью видеосистемы мониторинга является высокая степень автоматизации и возможность использовать дешевые и простые вышки. Существующие системы представляют собой поворотные камеры, устанавливаемые на вышках с выводом видеоизображения на пульт оператору, который должен находиться рядом с постом видеомониторинга, данный подход не позволяет определять координаты пожара (невозможность определения направления с двух достаточно разнесенных точек). Масштабировать такую систему также не представляется возможным, заказчику фактически в каждой точке мониторинга необходимо держать человека, который будет осуществлять визуальный контроль. Особенностью представленных систем является невозможность предварительной обработки видеоизображения.

 

Существенными недостатками используемых в настоящее время методов обнаружения является невозможность раннего обнаружения, автоматизации процесса обнаружения и определения местоположения очага возгорания.
Группой, представляющей настоящий проект, был предложен метод обнаружения пожаров с помощью программно аппаратного комплекса основанного на видеонаблюдении. Кроме того, было предложена концепция информационной платформы системы облегчающей управление процессом пожаротушения.

 

В основу системы положена концепция клиент серверного приложения. Основным элементом системы является сеть дистанционно управляемых видеокамер соединенных различными каналами связи с сервером.

 

Система «Лесной Дозор» использует такое преимущество метода визуального мониторинга как раннее обнаружение и исключает его недостатки, благодаря чему имеет возможность использования любых вышек, автоматизации и минимизации количества людей, участвующих в процессе мониторинга. Кроме того, система «Лесной Дозор» - это информационная система, в которую легко могут быть интегрированы данные, поступающие из различных источников (систем спутникового мониторинга, от населения и др.) В отличие от космического авиамониторинга, система «Лесной Дозор» позволяет осуществлять мониторинг в реальном времени 24 часа в сутки 7 дней в неделю. К тому её эксплуатация существенно дешевле использования авиации и оперативнее спутникового мониторинга. А отличием её от существующих систем видеонаблюдения за лесами является масштабируемость и использование систем «компьютерного зрения».