Лесные дроны: обнаруживайте, координируйте и сдерживайте распространение лесных пожаров

Лесные пожары вспыхивают чаще, сохраняются в течение длительного времени и горят с большей интенсивностью. От Северной и Южной Америки, по всей Европе до Индонезии, Австралии и других стран картина та же. Сезон лесных пожаров становится длиннее, а в некоторых местах это явление почти круглогодичное. Что же можно сделать для защиты сообществ, сохранения экосистем и спасения жизней  ?

В Канада к июню 2023 года  побила все  рекорды по площади, сожженной лесными пожарами за один год. Это было еще до того, как сезон достиг своего пика. В Европе в этом году уже произошло почти в четыре раза больше лесных пожаров, чем в среднем.

По данным Программы ООН по окружающей среде, глобальная ситуация быстро обостряется: прогнозируется, что к 2030 году число экстремальных пожаров во всем мире увеличится на 14, а к 2050 году на 30 процентов.

На многих территориях основными причинами пожаров являются молнии, люди или плохо обслуживаемые линии электропередачи. В то время как пожары, вызванные деятельностью человека, вызывают серьезные проблемы в густо населенных регионах, в трудно доступных бореальных лесах и лесных массивах около 90 процентов общей площади, уничтоженной лесными пожарами, возникают в результате ударов молний.

Как можно улучшить ситуацию на этом тревожном фоне? Могут ли дроны обеспечить преимущества при тушении лесных пожаров? Как они могут помочь в их обнаружении, оценке и локализации?  Чтобы понять текущую ситуацию, недостатки и возможности в области выявления, сдерживания  и тушения пожаров мы  поговорили с экспертами по лесным пожарам со всего мира.

«Огонь играет экологическую и историческую роль во многих канадских экосистемах», — сказал нам Джон Дэвис, старший специалист по лесным пожарам в Британской Колумбии. «Наши луга и леса эволюционировали благодаря огню как естественному средству восстановления. Но эти крупные разрушительные пожары не являются естественными и могут негативно повлиять на экосистемы. Характер лесных пожаров меняется, и это вызывает у нас беспокойство. Нам необходимо обнаружить их на ранней стадии, быстро потушить их или постараться сделать так, чтобы они были небольшими. Предоставляя в режиме реального времени постоянную и полезную информацию об инцидентах, мы повышаем эффективность и безопасность нашей деятельности».

РАННЕЕ ОБНАРУЖЕНИЕ ПОЖАРОВ

Скорость обнаружения лесных пожаров и то, насколько быстро они могут быть затушены, имеют решающее значение для успешного результата. Арну Бютинг, директор программы оперативной подготовки и пожарной безопасности в Нидерландах, поделился информацией о современных методах обнаружения, сказав: «Наблюдение за  лесной зоной осуществляется с помощью самолетов, но их эксплуатация и обслуживание дороги.  Кроме того, люди  часто сообщают о лесных пожарах через мобильные сети, однако невозможность присутствовать везде одновременно представляет собой серьезную проблему. Более того, проверка обнаруженных изображений пожара и определение точных мест — это элементы, отсутствующие в принятой схеме реагирования».

В некоторых  местах на обширных географических территориях развернуты непрерывные сети камер, использующие искусственный интеллект для обнаружения дыма и оповещения органов власти. Но у них ограниченная зона покрытия. Спутниковые снимки — еще один путь к обнаружению, однако, поскольку скорость передачи данных составляет всего один – четыре  раза в день, этот метод является  менее эффективным. Кроме того, к тому времени, когда люди, стационарные камеры или спутники смогут распознать дым, пожар уже разразился.

Дроны обеспечивают быстрое воздушное наблюдение и передачу данных в режиме реального времени, повышая ситуационную осведомленность и позволяя быстрее реагировать на лесные пожары, что приводит к улучшению обнаружения и координации между агентствами по управлению пожарами.

Одним из примеров использования инновационных технологий для раннего обнаружения лесных пожаров с помощью дронов является Fire Neural Network. Молнии ответственны за большую часть выжженной территории на западе США, однако только небольшая  часть (5%) ударов молний способна вызвать пожары. Их относят к ударам молний высокого риска ( High-Risk-Lightning -HRL). Fire Neural Network разработала систему, которая быстро и точно предупреждает о возникновении удара HRL. Детекторы фиксируют удары таких молний  в сочетании с местными характеристиками окружающей среды и топлива. Алгоритм искусственного интеллекта объединяет эти данные и генерирует оповещения HRL.

Как только опасная точка удара определена, дрон может вылететь и проверить место возгорания. Эта информация в режиме реального времени позволяет службам быстрого реагирования сосредоточить свои ресурсы на действительно важных участках   вместо того, чтобы патрулировать большие территории, не зная, где искать. Эта технология была внедрена в США (Флорида), Австралийской столичной территории (включает Канберру, а также небольшую сельскохозяйственную зону и Национальный парк Намаджи) и бразильской Амазонии.

ЭФФЕКТИВНАЯ КООРДИНАЦИЯ И СДЕРЖИВАНИЕ

Обнаружение — это лишь часть задачи на ранней стадии. После обнаружения пожара бригады должны быть размещены на земле в нужном месте с максимально возможной осведомленностью о ситуации. Это может отнять драгоценное время.

«Когда мы знаем, что есть возгорание от молнии, нам нужно прибыть туда, как только позволят условия», — говорит Дэвис, — «но когда гроза приходит поздно вечером или ночью, дневного света может не хватить, чтобы отправить самолеты или вертолеты на поиски возникающего пожара, из-за ограничений на полеты в ночное время. Таким образом, пожары могут гореть восемь или десять часов, прежде чем их обнаружат».

«Все может быстро измениться. Даже в течение часа на месте возгорания может возникнуть крупный лесной пожар, требующий значительно больше сил и средств для тушения, чем было необходимо изначально. Время решает все. Возможность дополнить или заменить использование самолетов дронами во время напряженного пожароопасного сезона может дать ключевое преимущество».

После обнаружения лесного пожара дроны могут действовать как разведчики, прибывая раньше служб быстрого реагирования и позволяя удаленным командам оценить ситуацию по мере ее развития. По словам Кихана Гарсиа, инженера-механика, специализирующегося на дистанционно пилотируемых системах из Вуллонгонга, Австралия, дроны должны взаимодействовать с пилотируемыми самолетами во время реагирования на лесные пожары. Они могут сыграть решающую роль в обеспечении осведомленности о ситуации, собирая данные в режиме реального времени и передавая ценную информацию об оптимальных местах для самолетов и вертолетов для эффективного сброса воды.

Работая в тандеме с самолетами, дроны улучшают координацию и эффективность операций по тушению пожаров с воздуха, обеспечивая более целенаправленный и стратегический подход к сдерживанию лесных пожаров.

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ПОЖАРНЫХ ЭКИПАЖЕЙ

Когда возникают лесные пожары, бригады стремятся потушить их к 10 часам утра следующего дня, прежде чем относительная влажность начнет снижаться, вызывая распространение огня. Но это не всегда возможно, и к полудню пожар может усилиться, особенно под воздействием ветра, который играет решающую роль в распространении огня. Он может быстро распространять пламя, выбрасывая угли за пределы фронта огня, и создавая тем самым непредсказуемое поведение пожара. В такой динамичной системе дроны обеспечивают важную ситуационную осведомленность, обеспечивая безопасность и полную информацию пожарных.

«Очень важно, чтобы мы предоставляли информацию в реальном времени службам быстрого реагирования», — говорит Джош Уилкинс, опытный офицер пожарной охраны и консультант по технологиям лесных пожаров, работающий в Хейли, штат Айдахо. «Это главная цель. Каждый должен полностью осознавать свою личную ситуацию, и это большой вопрос, когда вы сталкиваетесь с непредсказуемым поведением лесного пожара. Мы хотим иметь возможность спасать жизни, не подвергая их риску, и именно здесь дроны могут сыграть определяющую роль».

Дроны также могут искать точечные возгорания, сканируя линию пожара на наличие углей, выброшенных впереди основного лесного пожара. Эта информация в режиме реального времени предотвращает попадание экипажей в ловушку, а также позволяет оценить безопасные зоны во время быстро обостряющихся ситуаций. Весь этот сбор данных также учитывается в Плане действий при инцидентах ( Incident Action Plan -IAP), обеспечивая основу для разработки гибких стратегий и достижения целей на ежедневной и ежечасной основе.

РАСШИРЕННЫЙ МОНИТОРИНГ И СИТУАЦИОННАЯ ОСВЕДОМЛЕННОСТЬ

Иногда горячий уголь тлеет на земле, не производя много дыма, в течение нескольких дней. Тепловизионную камеру дрона можно настроить на обнаружение горячей точки до того, как она вспыхнет. Помимо того, что дроны оснащены оборудованием для предоставления информации в режиме реального времени путем сканирования периметров и линий огня, дроны также могут картировать растительность в высоком разрешении с использованием многоспектральной визуализации и фотограмметрических полезных нагрузок. Это позволяет делать точные прогнозы для моделей поведения топлива и пожара.

Кроме того, информация, полученная из изображений, сделанных дронами, включает точное местоположение по GPS координатам и временные метки, что повышает актуальность визуальных данных. По словам Гарсиа: «Образы без контекста — это просто красивые картинки. Сочетая высококачественные изображения с точной геопространственной информацией, дроны предоставляют значимую и полезную информацию, которая помогает принимать решения».

УСПЕШНАЯ БОРЬБА С ПРИРОДНЫМИ ПОЖАРАМИ С МЕНЬШИМИ ЗАТРАТАМИ

Поскольку дроны продолжают развиваться, их возможности спасать жизни расширяются. Они предлагают экономически эффективные решения с меньшими затратами на приобретение и обслуживание по сравнению с пилотируемыми самолетами.

Однако некоторые проблемы все еще остаются. Полеты за пределами прямой видимости (Beyond Visual Line of Sight – BVLOS у нас – “полёты по приборам”) действительно вызывают проблемы местного регулирования и логистики. Тем не менее, по словам Энди Олесена, консультанта по эксплуатации роботов экстренного реагирования из Канады, ожидается, что новые правила принесут прогресс. Тем временем в США правила также меняются. Уилкинс сообщил нам: «Новый законопроект в Конгрессе касается правил ФАУ и необходимости быстрого внедрения дронов в условиях лесных пожаров», а Гарсия добавляет: «Полеты BVLOS в Австралии недавно стали более доступными. Теперь для этого требуется сертификат эксплуатации, полученный на экзамене по оценке навыков пилота в полетах по приборам. Благодаря этому сертификату операторы могут выполнять операции как днем, так и ночью».

ДЕЛЬТАКВАД ЭВО

DeltaQuad Evo — это надежная, универсальная и перспективная платформа, предлагающая ряд существенных преимуществ для обнаружения и контроля лесных пожаров. Благодаря времени полета более 4 часов и удобной универсальной полезной нагрузке он может покрывать обширные территории и использоваться для выполнения различных задач, таких как сбор изображений с высоким разрешением, тепловых данных и другой информации, важной для эффективного обнаружения и анализа лесных пожаров. . Поскольку смена полезной нагрузки выполняется просто и быстро, вы можете использовать один дрон для дополнительных задач, таких как картографирование растительности, или выполнения конкретной поисково-спасательной операции.

Он может работать на больших расстояниях, что делает его идеальным для наблюдения за удаленными или труднодоступными регионами, подверженными пожарам, или для сканирования периметра. Созданный для стабильности и долговечности, Evo может противостоять суровым условиям окружающей среды, часто возникающим во время лесных пожаров. Более того, его функция автономной работы позволяет заранее запрограммировать траектории полета и систематически выполнять поиск по координатной сетке, оптимизируя эффективность съемки больших территорий.

Используя эти возможности, DeltaQuad Evo служит мощным инструментом для эффективного и точного обнаружения и мониторинга лесных пожаров, значительно улучшая управление лесными пожарами и усилия по реагированию на них.