DOI 10.24411/2413-046Х-2019-10173

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА РАННЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

MONITORING SYSTEM FOR EARLY PREVENTION OF FORMATION OF FOREST FIRES

Борисов Алексей Иванович, старший преподаватель Горного института, кафедра «Техносферная безопасность», Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова

Borisov A.I., tbbai@mail.ru

Аннотация: В статье рассматривается современная система мониторинга раннего предупреждения возникновения лесных пожаров. Определено, что лесные пожары причиняют большой ущерб экономике и природе, уничтожают имущество и угрожают жизни людей. Показана современная система мониторинга лесов, обеспечивающая раннее предупреждение возникновения пожаров. Система распознает дым, т.е. самую раннюю фазу лесного пожара с автоматическим определением координат его возникновения. Даны рекомендации по активному применению современных технологий, направленных на устранение лесных пожаров, что в дальнейшем будет способствовать стабилизации экологической и экономической ситуации на пострадавшей от лесных пожаров территории.

Summary: The article discusses a modern monitoring system for early warning of forest fires. It was determined that forest fires cause great damage to the economy and nature, destroy property and threaten people’s lives. A modern forest monitoring system is shown that provides early warning of fires. The system recognizes smoke, i.e. the earliest phase of a forest fire with automatic determination of the coordinates of its occurrence. Recommendations are given on the active use of modern technologies aimed at eliminating forest fires, which will further contribute to stabilizing the environmental and economic situation in the area affected by forest fires.

Ключевые слова: лесные пожары, экономика, экология, предупреждение.

Keywords: forest fires, economics, ecology, warning.

Лесные пожары причиняют серьезный ущерб экономике и природе, уничтожают имущество и угрожают жизнедеятельности людей. В связи с лесными пожарами в атмосферу выбрасывается количество двуокиси углерода, которое соответствует 18 процентам общего количества эмиссий СО2. Следовательно, лесные пожары считаются самыми крупными источниками образования СО2 на Земле.

К этому фактору присоединяются угроза безопасности стратегических объектов народного хозяйства – атомных электростанций, инфраструктурных и иных объектов. Следствием лесных пожаров считается также загрязнение окружающей среды. Это должно прекратиться при помощи возможностей системы раннего обнаружения лесных пожаров, которые предлагаются к внедрению.

Сегодняшняя система мониторинга лесов обеспечивает раннее предупреждение возникновения пожаров. Система определяет дым, т.е. самую раннюю фазу лесного пожара с автоматическим определением координат его формирования [1].

Система может определять даже самые маленькие облака дыма на огромных расстояниях. На расстоянии 10 км достаточным для распознавания считается облако дыма размером 10х10 м. Определение дыма на расстоянии 15 км на равнинах также не является сложным. При этом площадь наблюдения составляет до 700 км2.

Специальная оптическая камера, которая установлена на мачте или башне регулярно сканирует по кругу контролируемую территорию и определяет мельчайшие признаки дыма. При помощи сравнения последовательности изображений с помощью логики обработки изображений система в течение нескольких секунд распознает дым и посылает сигнал тревоги диспетчеру пожарной части, диспетчеру Центра управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) субъекта или ситуационного центра администрации субъекта.

В состав системы входят: оптическая сенсорная система (ОСС), автоматизированные рабочие места операторов, система передачи данных (отдельно организованная радиосеть на выделенных для нужд МЧС России радиочастотах).

Сенсор или так называемая (вышеуказанная) оптическая сенсорная система устанавливается на господствующей высоте (наблюдательные вышки или башни мобильной связи, вершины высоких деревьев и т.д.). В частности, ОСС устанавливаются в наблюдаемой зоне на вышках с интервалами в среднем 12 км. При этом, достигается хорошее перекрытие зон охвата датчиков. Если сенсор обнаруживает облако дыма, система по проводным или беспроводным каналам связи передает информацию о событии в центр мониторинга и управления (ситуационный центр администрации или ЦУКС субъекта), где информация обрабатывается оператором и принимается управленческое решение о принятии необходимых мер по ликвидации очага загорания [2, 3].

Установленные на вышках датчики вращаются с 10-кратным периодическим шагом. Система анализирует изображения в автоматическом режиме и передает их в случае выявления дыма в центр управления. После полного оборота видеокамеры датчик вновь начинает свою работу. Датчики должны устанавливаться на высоте не менее 10 метров выше уровня крон деревьев.

Полный охват наблюдаемой площади обеспечивается оптимальным размещением (ОСС), которое определяется непосредственно на месте господствующей высоты с учетом результатов анализа рельефа местности и защищаемой территории (рисунок 1).

Система мониторинга может снабжаться электроэнергией как от стационарной сети, так и от автономного источника электроснабжения. Автономный источник представляет собой комбинацию солнечной панели, топливного элемента и буферного аккумулятора, питающего оборудование системы. При солнечной погоде большую долю электроэнергии поставляет солнечная панель. При недостаточной инсоляции доля солнечной панели в электроснабжении снижается, напряжение буферного аккумулятора падает, автоматически включается топливный элемент, который заряжает аккумулятор до нормального уровня, после чего снова отключается. Все процессы зарядки-разрядки контролируются встроенной автоматикой. Процесс выработки электроэнергии не сопровождается движением каких-либо частей или сжиганием чего-либо, при этом выделяется только углекислый газ и вода в очень ограниченном количестве.

Топливный элемент производит электроэнергию до тех пор, пока имеется топливо, круглосуточно и при любой погоде. Энергии, содержащейся в 28-литровом картридже EFOY Pro, достаточно для того, чтобы питать видеокамеру наблюдения за пожарами в течение более трех месяцев без необходимости какого-либо вмешательства извне. Единственное, что потребуется позднее, это простая замена картриджа, которая осуществляется в течение несколько минут.

При правильной эксплуатации топливный элемент EFOY Pro безопасен для окружающей среды и может быть использован в национальных парках и на охраняемых территориях.

Аппаратура EFOY Pro излучает очень маленький шум интенсивностью всего 23 дБ на расстоянии 7 метров, что делает ее неслышимой. Это уменьшает вероятность для скрытой камеры быть обнаруженной пешеходами и посторонними людьми.

Контроль за работой EFOY Pro может осуществляться дистанционно при помощи сотовой или иной связи, а управление – с помощью СМС-сообщений. Это снижает вероятность обнаружения и сокращает расходы [4].

Система работает днем и ночью по тому же самому методу (т.е. что ночью, что днем) распознавания дыма. Ночью дым распознается, освещенный пламенем загорания. Систему можно дополнять отдельной цветной ССТV – камерой. Эта камера, управляемая при помощи джойстика, может применяться для дополнительного наблюдения за очагом огня.

Исследуемая система мониторинга нашла эффективное применение в соответствующих службах Германии. Начиная с 2001 г., осуществлено внедрение систем мониторинга в особо пожароопасных областях Бранденбурга. После успешного тестирования внедрение системы продолжалось, и сегодня число комплектов системы пожарного мониторинга лесных массивов достигла 179 в пяти землях Германии, которые охраняют лесную территорию, площадью 1,9 млн. га. На данный момент в целом в Германии осуществляется мониторинг подобными системами лесных массивов, суммарной площадью порядка 4,5 млн. га.

В основу разработки исследуемой системы положен опыт, который накоплен специалистами Академии Государственной противопожарной службы МЧС России, а также разработки других отечественных и зарубежных специалистов, в частности, фирмы ООО «Виллендорфф Технолоджи» при участии IQ Wireless GmbH. Предлагаемая к внедрению комплексная система мониторинга раннего обнаружения лесных пожаров может применяться на территорий лесов Российской Федерации с целью предупреждения лесных пожаров и экономий бюджетных средств, которые направлены на ликвидацию лесных пожаров.

Известные на данный момент отечественные системы имеют ряд серьезных ограничений по сравнению с предлагаемой системой [5]. Прежде всего, они привязаны к промышленной сети электропитания, поэтому оборудование системы мониторинга устанавливается, как правило, на имеющихся вышках операторов сотовой связи, по каналам которой и передается оперативная информация о загораниях на защищаемой территории. Однако вышки операторов сотовой связи не везде установлены, а на территории лесных массивов зачастую вообще нет никаких источников электроэнергии [6].

Кроме того применение коммерческих каналов связи, которые принадлежат операторам сотовой связи, на территориях, охваченных крупными пожарами, чаще всего не обеспечивает срочную передачу оперативной информации о масштабах бедствий и количестве пострадавших, что только ухудшает ситуацию в плане экономической эффективности данных аппаратов. Только использование ведомственных радиосетей МЧС России обеспечивает возможность надежной и оперативной передачи необходимой информации непосредственно в центр управления кризисными ситуациями [3].

Несомненно, что совместно разработанная специалистами Академии Государственной противопожарной службы МЧС России и зарубежными специалистами (фирм ООО «Виллендорфф Технолоджи» при участии IQ Wireless GmbH) комплексная система мониторинга лесных пожаров, позволит обнаружить загорание на ранней стадии его развития и своевременно принять необходимые меры по ликвидации пожаров на территории лесных массивов в условиях практически всех субъектов Российской Федерации. Следовательно, не нужно будет применять дополнительные меры мониторинга лесных пожаров, что способствует экономий государственного бюджета.

Литература

1. Зыков В.И. Пожарный мониторинг – взгляд МЧС России // Системы безопасности. – 2013. – № 5. – С. 136-139.

2. Зыков В.И., Поляков Ю.А., Федоров А.В., Кокшин В.В. Беспроводные системы мониторинга и оповещения населения о пожарах и чрезвычайных ситуациях // Безопасность. – 2016. – Т. 25. – № 10. – С.67-73 ( DOI: 10.18322/PVB/2016.25.10.67-73).

3. Зыков В.И., Иванников А.П., Левчук М.С Функционирование системы мониторинга безопасности объектов в составе ЕДДС / Безопасность. – 2016. -Т.19. – № 6. – С.30-38.

4. Антонов С.В., Зыков В.И Подсистема обработки текстовых сообщений в системе -112 // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. – 2013.–No2.–С.30-33.

5. Зыков В.И., Левчук М.С., Иванников А.М. Математическое моделирование системы приема и обслуживания сообщений о пожарах и ЧС // Вестник Академии Государственной противопожарной службы МЧС России. – 2015. – № 7. – С. 90-102.

6. Зыков В.И., Грачев В.А., Велинг Д. Комплексная система мониторинга лесов и раннего обнаружения лесных пожаров // Стратегия инновационного развития агропромышленного комплекса: материалы международной научно- практической конференции. – Курган: Изд-во Курганской ГСХА, 2013. – С. 507-511.