Использование БПЛА
в природной местности
с целью предотвращения ЧС и стихийных бедствий
Разработчики проекта
  • Лемешев Владимир
    Автор идеи и разработчик
    Работал над созданием проекта: создавал схемы, программировал, собирал дрон
  • Кибизов Давид
    Наставник
    Помогал со всеми трудностями, обучал многим техническим приемам

Проблематика проекта




Для определения чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий, необходим своевременный контроль окружающей среды с воздуха. В связи с этим для мониторинга окружающей среды используется аэрофотосъемка с помощью БПЛА. Подобное наблюдение требуется также в условиях горной местности. В частности после затяжных осадков в виде дождя, существует риск схода селей, кроме того на территории Северной Осетии частыми являются сходы лавин и лесные пожары в засушливые сезоны. Такие случаи не являются редкостью.

Рассмотрим статистику данных по Алагирскому ущелью (транскавказская магистраль). По данным Северо - Кавказской военизированной службы в нашем регионе за 2021 год произошло 100 сходов лавин, сошел 1 сель. Во всей Северной Осетии выявлено около 300 очагов возгорания. Данные о лавинах получены при общении с сотрудниками Северо - Кавказской военизированной службы. Нельзя забывать, что Северная Осетия малолесная республика и здесь потеря даже одного-двух гектаров леса грозит серьезным уроном лесохозяйственному комплексу. Тушение природных пожаров на территории республики осложняется тем, что довольно большая часть лесного массива расположена в горной местности. Зачастую к очагам пожара нет проезда техники и бороться с огнем приходится практически вручную, ведь в условиях узких горных ущелий сложно привлечь к работе и авиацию.

Поводом задуматься об отслеживании участков природной местности стал сход селя в селении Бурон в 2018 году. Данный сель нанес большой ущерб природе и человеку. Как выяснилось позже, сильное загрязнение р. Лабагом изменило ее русло, после этого река стала размывать горные породы, и как следствие этого сошел сель. Он разрушил питомник,котельную и автопарк военного городка находящегося в данной местности. По счастливойслучайности люди и жилые дома не пострадали. Подобного исхода можно было избежать, при своевременном обнаружении загрязнения и затора реки.

Актуальность




В нынешнее время дронов для обнаружения и мониторинга различных происшествий небольшое количество. Большинство бюджетных версий созданы для видео и фотосъемки. Но для решения обозначенных проблем, необходимы БПЛА, оборудованные камерой с хорошим разрешением и системой автоматического распознавания ЧС и стихийных бедствий, расположенной на дроне или же у оператора, получающего информацию в реальном времени.

На рынке существует много дронов с различными типами подвесов, среди которых тепловизоры и камеры высокого разрешения. Цена профессиональных дронов, оборудованных такими подвесами может варьироваться от 450000, если говорить о коптерах DJI Mavic и от 1,5 миллионов, если говорить о DJI Matrice 300, который позиционируется как дрон предназначенный для специальных служб. Сравнение в первую очередь будет проводиться с дронами компании DJI в связи с тем, что коптеры именно этой компании используются МЧС.

В открытых источниках имеется информация о наличии у служб МЧС на вооружении дронов мультикоптерного и самолетного типов, количество БПЛА составляет около 1600, в основном это квадрокоптеры. В нашей республике информации по использованию дронов в ведомстве МЧС нет. Если вернуться к наиболее часто используемым моделям дронов, то согласно информации МЧС Архангельской области коптеры компании DJI предпочтительнее других компаний. Так МЧС данного региона использует DJI Phantom 4 PRO, DJI Inspire 1 и DJI Phantom 3Advanced, последние три сняты с производства на данный момент. В нынешний момент на территории нашей страны активно ведется развитие импортозамещения. Данный проект может обеспечить замену всем тем коптерам, которые были убраны с нашего рынка. Дроны DJI официально перестали функционировать в Российской Федерации, но закупка БПЛА происходит с помощью третьих лиц. Данная процедура не является безопасной и эффективной. Поэтому официальная продажа этой разработки сможет потеснить конкурентов, учитывая все выгодные факторы октокоптера.

Также имеются дроны самолетного типа, однако от БПЛА часто требуется способность зависнуть в одной точке для съемки или проведения координации действий отдельных групп людей и техники, что для беспилотников самолетного типа представляется невозможным. Самолеты не могут приземлиться в случае необходимости при отсутствии подходящих условий. Там, где дрону хватит небольшого участка земли, самолету понадобится десятки метров. Но данный тип чаще всего имеет преимущества в виде большей продолжительности полета. Поэтому, в связи со многими факторами нужен дрон с 8 двигателями.
Таблица сравнения компонентов дронов различных производителей
Цель проекта
Создание системы для помощи МЧС, поисковым отрядам и военизированной службе в определения чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий в природной местности.

Задачи
  • Проанализировать рынок товаров
  • Собрать дрон для проверки выдвинутых гипотез
  • Программирование:
1) Полетный контроллер

2) Микрокомпьютер «Raspberry Pi»

а) Автономный полет

б) Распознавания изображений (предпосылок ЧС)

  • Тестирование
  • Испытание в горной местности (пробный мониторинг)
  • Сделать выводы о возможности предотвращения ЧС с помощью октокоптера
  • Ввод в эксплуатацию в случае доказанной эффективности.
Потенциальные заказчики
  • МЧС
    Ведется активный диалог
  • Военизированные (противолавинные) службы
    Ведется активный диалог
  • Поисковые отряды
    Потенциальные клиенты
План работы
  • Сравнить цены на рынке
  • Подготовить коптер к первому полету
  • Запрограммировать дрон:
1) Автономный полет
2) Распознавание ЧС
  • Произвести все необходимые тестирования
  • Испытать дрон в мониторинге природной местности

Результаты

Итогом моей работы стала собранная модель октокоптера, способная летать в ручном полете. А в данный момент ведется работа над автономным полетом.


Я считаю, что моя разработка сможет помочь в выявлении ЧС и стихийных бедствий. Автономный полет и автоматическое распознавание стихийных бедствий помогут сделать это гораздо быстрее, чем это бы сделал пилот. В нашем регионе этот проект очень актуален, так как в горной местности, чаще чем на равнине возможны ЧС и стихийные бедствия. Также проект актуален с точки зрения импортозамещения.


В дальнейшем планируется полностью завершить работу над автономным полетом. После исправления всех недочетов в дроне, я буду внедрять свой дрон в военизированные службы, поисковые отряды и МЧС. В случае необходимости коптер может модернизироваться, в зависимости от нужд заказчика. Также для удобства использования октокоптера будет разработана модульная система. То есть, коптер будет разделен на некоторые части, при поломке которой, ее возможно легко заменить и снова отправиться на миссию. Это создаст максимально комфортные условия, даже в экстремальных ситуациях.

Альбом изображений октокоптера
Видео с тестированием полета дрона в ручном режиме