География и геология/ 6.Продопользование и экологический мониторинг.

магистрант Третьяк Т.А.

Новосибирский государственный технический университет, Россия

Методы обнаружения очагов возгорания на местности

Значительную площадь на территории Новосибирской области занимают лесные массивы, торфянники, поля. В летнее время эти территории подвержены высокому риску возгорания. В большинстве случаев очаг возгорания не удается зафиксировать на ранних стадиях, поэтому пожар распространяется до населенных пунктов, дорог, где может причинить серьезный ущерб. Для сохранения природы области и обеспечения безопасности населения необходима система обнаружения очагов возгорания, которая сможет обнаруживать точки возрастания температуры на местности.

В настоящее время во многих странах для обнаружения очагов возгорания применяются спутниковые снимки в инфракрасном диапазоне, позволяющие зафиксировать тепловое излучения с поверхности земли. Этот подход не требует крупных вложений на первоначальном этапе внедрения, однако в дальнейшем обработка информации является довольно трудоемким процессом. Альтернативой снимкам являются наземные системы мониторинга, представляющие собой распределенную сеть телеметрических датчиков, покрывающую всю территорию наблюдения. Рассмотрим каждый подход подробнее.

Программа по спутниковому мониторингу Земли позволяет собирать и использовать по необходимости данные оперативной съемки, осуществляемой со спутника. Данные, поступающие с камер спутников, отправляются на автоматическую обработку и подготовку для дальнейшего использования. С их помощью собираются данные для тематических продуктов, таких как маски облачности, температура поверхности, тепловые аномалии и пожары. В зависимости от разницы температуры поверхности и очага пожара изменяется яркость пикселей. Важно, что данные мониторинга очагов возгорания со спутника являются вероятностной оценкой, так как на ее точность влияет множество различных факторов, таких как облачность, размер очага, температура поверхности и т.д.

В случае обнаружения пожара сигнал от спутника передается на УТП (универсальная телеметрическая платформа), расположенную на телевизионной башне ( или другом сооружении от 140м), откуда поступает на компьютеры региональной ЕДДС МЧС. В развитых странах, где снимки со спутника обрабатываются в режиме реального времени, такой подход позволяет полностью автоматизировать процесс мониторинга при минимальном вторжении в дикую природу. Однако в России получение снимков со спутника возможно лишь два раза в сутки – днем и ночью, что не позволяет оперативно устранять возможные угрозы, поэтому подобным системам обнаружения пожаров не достаточно доверяют. Кроме того, у спутниковых систем отслеживания пожаров существует ряд серьезных недостатков. Высокая вероятность потери пожара из-за облачности, несмотря на тот факт, что площадь пикселя в инфракрасном канале около 1 км.кв и в среднем спутниковая система фиксирует пожары и очаги возгорания на площади от 1/10 гектара, в реальности минимальная площадь фиксации очагов намного больше.

Второй способ обнаружения очагов возгорания – это сеть телеметрических датчиков. Она может состоять из видео- или инфракрасных камер, информация с которых поступает в специальное программное обеспечение для обнаружения очагов возгорания. Датчики располагаются на некотором расстоянии (зависит от технических характеристик, рельефа местности, характера растительности и типа датчиков) и покрывают всю площадь подведомственной территории. Следует отметить, что на равнинной территории Новосибирской области использование инфракрасных камер является более выгодным решением, поскольку радиус действия у них значительно превышает «поле зрения» видеокамеры, что позволит минимизировать влияние на природу, снизить затраты на приобретение аппаратуры, проведение монтажных работ и сократит сроки внедрения. На основе полученных данных очаги возгорания выявляются по разнице температур (в случае использования видеокамер необходимо специализированное ПО, позволяющее обнаружить признаки возгорания на видео в автоматическом режиме). Существует вероятность обнаружения очага на предпожарной стадии, что даст возможность предупредить ЧС и начать предупредительные меры.

Для правильного и эффективного функционирования системы датчиков используется инфраструктура мобильных операторов, что позволяет своевременно среагировать службам и оптимизировать процесс. Некоторые модели оборудования могут передавать данные с помощью радиоканалов связи, однако для обеспечения приема радиосигнала на всей территории области необходимо размещение высотных конструкций на каждые 100 км.кв. так как датчики размещаются на высотных сооружениях, таких как вышки провайдеров связи, мобильные и телевизионные вышки и т.д. Такая система может использоваться так на больших, так и на маленьких территориях и единственным ограничением является целесообразность покрытия больших площадей сетью дорогостоящей аппаратуры, когда возможно более выгодным решением будет использование спутниковых снимков.

Минусом использования распределенной сети датчиков является возможность неточного определения координат возникновения пожара (погрешность порядка 200-250 м). Кроме того, любое обнаруженное небольшое возгорание может являться костром туриста или сезонным сожжением трав на полях, поэтому возникает необходимость проверки зафиксированных очагов. Поскольку обработка данных производится специализированным ПО на серверах, для корректировки данных лесничим необходимы планшеты, навигаторы или другие гаджеты, с помощью которых они смогут отмечать реальные очаги возгорания и ложные. Но у этого метода есть свои плюсы. Координаты и прочие данные будут собираться в единую базу данных и в случае ЧС, данные передаются в центры МЧС и МВД, что поможет оперативно среагировать на ситуацию и решить с меньшими затратами.

Таким образом, очевидными становятся следующие преимущества сети телеметрических датчиков перед спутниковыми снимками в инфракрасном диапазоне:

- небольшое время для получения и обработки данных;

- мониторинг территории происходит в режиме реального времени, очаги возгорания фиксируются сразу. Отсутствует задержка, вызванная ожиданием обновленного снимка местности;

- при неблагоприятных метеорологических условиях работоспособность системы снижается незначительно и только в случае использования видеокамер;

- возможность быстрого масштабирования системы путем расширения сети датчиков.