Методика использования беспилотных авиационных систем при анализе крупных пожаров на объектах нефтегазового комплекса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Давиденко Антон Сергеевич

• Давиденко Антон Сергеевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Давиденко Антон Сергеевич

Введение

Глава 1 Современное состояние и особенности управления рисками

1.1 Современное состояние и перспективы развития систем прогнозирования и предотвращения возникновения чрезвычайных ситуаций

1.2 Актуальное состояние и особенности управления рисками в нефтегазовой отрасли Российской Федерации

1.3 Особенности применения робототехнических комплексов в интересах аварийно-спасательных и пожарных технологий

1.4 Современные аспекты использования беспилотных авиационных систем

1.5 Выводы по главе

Глава 2 Применение беспилотных авиационных систем при экспертном анализе пожаров

2.1 Организационно-правовое обеспечение использования беспилотных авиационных систем при фиксации информации

2.2 Сравнительный анализ возможностей беспилотной авиации при мониторинге объектов

2.3 Особенности проведения осмотра места пожара в рамках осуществления экспертного анализа

2.4 Оценка возможности применения беспилотных авиационных систем при анализе пожаров

2.5 Выводы по главе

Глава 3 Моделирование полетов беспилотных авиационных систем при

анализе места пожара

3.1 Особенности планирования траектории полета беспилотного воздушного судна беспилотной авиационной системы

3.2 Алгоритмизация управления маршрутом полета беспилотного воздушного судна на основе систем физического моделирования

3.3 Планирование и задание траектории полета беспилотному воздушному судну, входящего в беспилотную авиационную систему

3.4 Алгоритм распознавания области горения на основе изображений, полученных с борта беспилотного воздушного судна

3.5 Выводы по главе

Глава 4 Производство пожарно-технических экспертиз с использованием беспилотных авиационных систем

4.1 Структура функционирования беспилотной авиационной систем

при анализе пожаров

4.2 Обоснование выбора перспективных вариантов технической реализации функциональных сервисов при анализе пожаров с применением беспилотных авиационных систем

4.3 Методика применения комплекса проблемно-ориентированных программ при производстве пожарно -технических экспертиз

4.4 Выводы по главе

Заключение

Список используемых источников информации

Приложение А. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

Список основных принятых сокращений

БАС - беспилотная авиационная система; БВС - беспилотное воздушное судно; НСУ - наземная станция управления; НГК - нефтегазовый комплекс; ОНК - объект нефтегазового комплекса;

ЦУКС - Центр управления в кризисных ситуациях МЧС России;

ЕС ОрВД - Единая система организации воздушного движения Российской

Федерации;

МОЕА - многокритериальные эволюционные алгоритмы;

АСР - аварийно-спасательные работы;

иТС - всемирное скоординированное время;

ЛВЖ и ГЖ - легковоспламеняющиеся и горючие жидкости;

ЧС - чрезвычайная ситуация;

ТЭК - топливно-энергетический комплекс;

ФИПС - ФГБУ «Федеральный институт промышленной собственности».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика использования беспилотных авиационных систем при анализе крупных пожаров на объектах нефтегазового комплекса»

Введение

Актуальность темы исследования. С развитием точной механики, программирования, электроники в настоящее время производители все чаще прибегают к использованию интеллектуальных роботизированных систем в различных сферах деятельности человека. Роботизированные системы позволяют увеличить скорость и точность выполнения различных операций, сократить человеческое влияние на производстве, а также позволяют заменить человека в опасных и вредных условиях. Необходимо отметить, что в последние годы такие системы стали использовать в мониторинге объектов окружающей среды.

В таких сложных многоуровневых системах, позволяющих проводить оперативный мониторинг, анализировать и классифицировать данные о потенциальных источниках опасности, прогнозирование чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера широко используют беспилотные авиационные системы (БАС) различного типа.

Однако необходимо отметить, что существует проблема методического обоснования использования БАС для оперативного и безопасного сбора, обработки информации о ЧС и проводимых мероприятиях на заданной территории в режиме реального масштаба времени, необходимой и достаточной для поддержки принятия соответствующих мер с целью обеспечения защиты населения и территорий.

Таким образом, актуальным направлением исследования является разработка методического обоснования реализации мониторинга ЧС и проводимых мероприятиях на заданной территории, анализа пожаров на объектах нефтегазовой отрасли с применением БАС.

Степень разработанности темы. Вклад в теоретические основы использования робототехнических средств в системах мониторинга различных объектов внесли исследования Яцуна С.Ф. [1], Мальчикова А.В. [2], Шевцова М.В. [3], Дурнева Р.А. [4], Матвеева А.В. [5] и др.

Вопросам организации, особенностям применения и эксплуатации БАС в решении задач аэросъемки, инспектирования, картографии и доставки грузов посвящены исследования Аникаевой А.Д. [6], Гайнутдинова В.Г. [7], Захлебина А.С. [8], Земенковой М.Ю. [9], Калача А.В. [10], Сысоевой Т.П. [11], Цветкова В.Я. [12], Королева Н.В. [13], Шарафутдинова А.А. [14], Am-arasigram N. [15], Capitan J. [16], Howard J.A. [17], Bhardwaj A. [18], Luukkonen T. [19], Cicek C. T. [20] и др.

Разработке эффективных методов прогнозирования возникновения и ликвидации последствий ЧС посвящены исследования Акимова В.А. [21], Арефьевой Е.В. [22], Олтян И.Ю. [23], Махутова Н.А. [24], Муравьевой Е.В. [25], Рыбакова А.В. [26], Чирковой А.Г. [27] и др.

Вопросам изучения особенностей проведения экспертного анализа пожаров посвящены труды Чешко И.Д. [28], Шарапова С.В. [29], Моторыгина Ю.Д. [30] и др.

Необходимо отметить, что одним из путей решения задачи мониторинга объектов, связанных с возникновением, прогнозированием и ликвидацией последствий ЧС природного и техногенного характера, с применением БАС является применение сквозных цифровых технологий.

Кроме того, в настоящее время отсутствует эффективная методика использования БАС при анализе пожаров на ОНК, позволяющая осуществлять поддержку принятия соответствующих мер с целью обеспечения защиты населения и территорий.

Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи, заключающейся в разработке методических средств реализации мониторинга возникновения и анализа ЧС (крупных пожаров) на объектах нефтегазовой отрасли с применением БАС.

Объект исследования - система мониторинга возникновения, анализа причин, прогнозирования, ликвидации последствий ЧС на ОНК с использованием данных, получаемых БАС.

Предмет исследования - методические средства системы мониторинга возникновения и анализа ЧС (крупных пожаров) на ОНК с применением БАС.

Цель исследования - разработка методики анализа обстановки и мониторинга ЧС (крупных пожаров) на ОНК с использованием БАС.

Для достижения цели диссертационной работы были поставлены следующие задачи исследования:

1. Провести анализ и обобщение существующих возможностей БАС, методических средств мониторинга возникновения и анализа ЧС на ОНК.

2. Разработать модель полета БАС при анализе места пожара (пункт 25 «Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации, новых информационных технологий для решения задач управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях» паспорта специальности 3.2.6.).

3. Разработать алгоритм мониторинга и управления маршрутом полета беспилотного воздушного судна (БВС) в интересах защиты населения и территорий от ЧС, ликвидации последствий ЧС и стихийных бедствий (пункт 25 «Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации, новых информационных технологий для решения задач управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях» паспорта специальности 3.2.6.).

4. Разработать методику использования БАС при анализе крупных пожаров на ОНК (пункт 6 «Разработка научных основ создания и совершенствования систем и методов прогнозирования и мониторинга источников чрезвычайных ситуаций» паспорта специальности 3.2.6.).

Научная новизна результатов исследования:

- разработанная модель полета БАС, отличается от известных построением траектории маршрута от исходного местоположения до желаемого пункта назначения с учетом заданных ограничивающих условий (препятствия, маневренность, скорость и время полета) для анализа места крупного пожара на ОНК (пункт 25 «Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации, новых информационных технологий для решения задач

управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях» паспорта специальности 3.2.6.);

- разработанный алгоритм мониторинга и управления маршрутом полета БВС, отличается от известных использованием гетерогенных блоков данных, описывающих обстановку и факторы риска в условиях анализируемой ЧС (пункт 25 «Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации, новых информационных технологий для решения задач управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях» паспорта специальности 3.2.6.);

- предложенная методика использования БАС при авариях и ЧС на ОНК, позволяет, в отличие от известных, оперативно оценивать и прогнозировать обстановку на мониторируемой территории, проводить анализ и реконструкцию событий пожара за счет использования разработанного авторского алгоритма мониторинга и управления маршрутом полета БВС (пункт 6 «Разработка научных основ создания и совершенствования систем и методов прогнозирования и мониторинга источников чрезвычайных ситуаций» паспорта специальности 3.2.6.).

Теоретическая значимость результатов диссертационного исследования заключается в развитии научного подхода к выявлению и фиксации ЧС на ОНК, отличающегося от известных усовершенствованным алгоритмом распознавания области горения на основе анализа электромагнитного излучения и его программная реализация, позволяющим строить маршрут полета БВС, избегая воздействия на него опасных факторов пожара, строить кратчайший маршрут по алгоритму Дейкстры, который позволяет анализировать данные, получаемые в режиме реального масштаба времени.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования:

- созданные модель полета и алгоритм управления позволяют осуществлять мониторинг безопасности ОНК с использованием данных, получаемых с БАС;

- разработанная методика применения БАС в мониторинге позволяет повысить результативность обеспечения защиты населения и территорий от ЧС, ликвидации последствий ЧС и стихийных бедствий, ЧС (пожаров) на объектах нефтегазовой отрасли.

Методы исследования: в диссертации использовались методы системного анализа, сценарного моделирования развития ЧС (пожара) на ОНК.

Разработка компьютерной программы осуществлялась средствами объектно-ориентированного программирования.

Положения, вынесенные на защиту:

1. Модель полета БАС позволяет осуществлять экспертный анализ места пожара.

2. Алгоритм мониторинга и управления маршрутом полета БВС обеспечивает мониторинг обстановки и оценку факторов риска в условиях исследуемой ЧС.

3. Методика использования БАС позволяет проводить реконструкцию событий при экспертном анализе крупных пожаров на ОНК.

Достоверность результатов исследования обеспечивается надежными исходными данными, адекватностью выбранного математического аппарата и корректностью применения указанных методов исследования.

Достоверность подтверждается апробацией и внедрением полученных результатов в практическую деятельность территориальных органов МЧС России и иных организаций.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практическую деятельность Центра управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) Главного управления МЧС России по Приморскому краю, которые повышают оперативность доставки данных с места ЧС, в практическую деятельность Главного управления МЧС России по Ростовской области, которые способствуют увеличению объема и качества данных, получаемых с места пожара для последующих работ по его анализу, в практическую деятельность

ООО «ФРИЗ», которые позволяют выявлять возможные очаги возгораний на нефтегазовых объектах предприятия.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на: XI Международной научно-практической конференции «Пожарная и аварийная безопасность» (Иваново, 2016 - 2019); Международной научно-практической конференции «Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях» (Екатеринбург, 2016); Международной научно -практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности. Кампания «Мой город готовится»: задачи, проблемы, перспективы» (г. Воронеж, 2020); Международной научно-практической конференции «Предотвращение. Спасение. Помощь» (г. Химки, 2020); Международной научно-практической конференции «Обеспечение безопасности жизнедеятельности: проблемы и перспективы» (Республика Беларусь, г. Минск, 2020); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы обеспечения безопасности в Российской Федерации» (г. Екатеринбург, 2020); Международной научно-практической конференции «Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации» (г. Москва, 2020); Международной научно-практической конференции «Мониторинг, моделирование и прогнозирование опасных природных явлений и чрезвычайных ситуаций» (г. Красноярск, 2021); Международной научно-практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности. Научный и практический подходы к развитию и реализации технологий безопасности» (г. Воронеж, 2021).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 34 научные работы, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ и 10 в материалах конференций.

Личный вклад автора. В совместных публикациях основные научные результаты исследования получены автором лично. Автором предложены модель полета БАС при анализе места пожара, алгоритм мониторинга и управления маршрутом полета БВС в интересах защиты населения и территорий от

ЧС, ликвидации последствий ЧС и стихийных бедствий, обеспечения пожарной безопасности на объектах нефтегазовой отрасли и методика использования БАС при анализе крупных пожаров на ОНК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из списка основных принятых сокращений, введения, четырех глав и заключения, списка использованных источников информации (205 наименований) и приложений.

Диссертация содержит 127 страниц основного текста, включающего 3 таблицы и 34 рисунка, а также приложение.

Глава 1. Современное состояние и особенности управления рисками

1.1 Современное состояние и перспективы развития систем прогнозирования и предотвращения возникновения чрезвычайных ситуаций

Как показывает практика, ЧС, в большинстве случаев, весьма затруднительно полностью предотвратить, однако возможно уменьшить ущерб и успешно контролировать их возникновение с помощью различных современных высокоэффективных методов и средств [31 - 33].

Следует отметить тот факт, что современные БАС доказали свою эффективность при мониторинге, управлении и контроле мероприятий, направленных на ликвидацию стихийных бедствий.

Статистика по всему миру показывает ежегодное всевозрастающее количество ЧС природного (землетрясения, наводнения, пожары и т.д.), антропогенного характера и ущерб от их последствий [34].

В качестве примера на Рисунке 1.1 приведены данные о ежегодном количестве людей, пострадавших от стихийных бедствий.

° 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Data source: Our World in Data based ori EM-DAT, CRED / UCLouvaln, Brussels, Belgium - www.emdat.be (D. Guha-Sapir)

Рисунок 1.1 - Статистика пострадавших от стихийных бедствий, чел/год [34]

Из рисунка следует, что в двадцать первом веке миллионы людей погибли вследствие различных типов стихийных бедствий по всему миру.

В качестве примера на Рисунке 1.2 приведены сведения о мировом экономическом ущербе от природных ЧС, выраженном по отношению к величине мирового ВВП.

Рисунок 1.2 - Среднегодовой экономический ущерб от стихийных бедствий в мире, процент от ВВП/год [34]

Ежегодно регистрируется множество стихийных бедствий и аварий антропогенного и природного характера. Всего за 2001-2020 г.г. зарегистрировано 357 различных крупных ЧС. В то время как в 2021 году было зарегистрировано 432 крупных стихийных бедствий, что является значительным увеличением этих стихийных бедствий [34].

При этом стоит отметить, что количество жертв, в следствии этих стихийных бедствий во всем мире, в целом, имеет отрицательную динамику (Рисунок 1.3).

При этом убытки от ЧС обычно включают разрушение зданий, дорог и коммуникаций, а также другие экономические потери, которые негативно влияют на весь регион.

Рисунок 1.3 - Среднегодовые значения смертности в результате стихийных бедствий, чел/год [34]

На Рисунках 1.4 - 1.7 приведены исчерпывающие данные о людях, которые нуждались в немедленной помощи в результате произошедших ЧС и сведения о гибели среди мирного населения в результате ЧС.

Рисунок 1.4 - Количество погибших от стихийных бедствий в мире чел/год [34]

Рисунок 1.5 - Количество людей, нуждающихся в немедленной помощи во время ЧС (Евросоюз), чел/год [34]

Рисунок 1.6 - Количество людей, нуждающихся в немедленной помощи во время ЧС (Российская Федерация), чел/год [34]

Рисунок 1.7 - Сведения о гибели людей в мире в результате ЧС природного характера за период 1900 - 2020 г.г. [34]

1.2 Актуальное состояние и особенности управления рисками в нефтегазовой отрасли Российской Федерации

В рамках государственного экономического и инфраструктурного развития потребление энергии в мире неуклонно росло в течение последних нескольких десятилетий, что привело к ежегодному увеличению количества потребляемых энергоносителей.

В современном мире роль основных энергоносителей принадлежит нефти и газу. По данным «ВНИИЗарубежгеологии» современные запасы нефти в мире (вместе с газоконденсатными жидкостями) по состоянию на начало 2020 года оценивались в 234,1 млрд тонн [35].

Необходимо отметить, что основной объем национальной нефтедобычи (84,1 % от общероссийского показателя) формируется за счет крупнейших вертикально-интегрированных компаний. Программа развития добычи нефти и газового конденсата в России предусматривает целевые показатели, приведенные на Рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Целевые показатели добычи нефти и газового конденсата в России, год/млн.т

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) государства является основой современной экономики, а уровень его развития отражает состояние социального и научно-технического прогресса в стране. Однако необходимо отме-

тить, что использование полезных ископаемых (в частности, нефти, газа) оказывает существенное влияние на риск возникновения ЧС (например, аварий и пожаров).

Следует отметить, что в России с 2017 по 2021 г. зафиксировано более 260 аварийных ситуаций на ОНК, из них: 27 пожаров, 39 выбросов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ), 36 нарушений целостности зданий и сооружений, 75 частичных или полных физических разрушений технологических установок и устройств, более 35 случаев дефлаграционного горения.

Одной из современных проблем аналитики рисков является отсутствие обоснованных универсальных моделей прогнозирования возникновения и развития ЧС. Необходимо отметить, что высокий уровень рисков (например, риски при геологоразведке полезных ископаемых, добычи нефти и газа, пожарный риск и волатильные цены на нефть и газ) на объектах нефтегазовой отрасли, зачастую, требуют создание решений, готовых к использованию в виде эффективных интеллектуальных алгоритмов, моделей и их программных реализаций [36 - 38].

Необходимо отметить, что алгоритмическое обеспечение таких интеллектуальных систем должно обеспечивать реализуемость и функционирование проблемно-ориентированных программ в масштабе реального времени с учётом доступных вычислительных ресурсов и возможности унифицированного использования [39, 40].

Отечественными и зарубежными исследователями опубликованы обзорные статьи, посвященные оценке и управлению рисками с учетом идентификации опасных факторов пожара, результатов сценарного моделирования аварий и катастроф. Однако, такое моделирование, как правило, не предусматривает совместный учет результатов построения дерева отказов, сценариев возникновения и развития пожаров и оценки рисков с целью формирования общей картины аварии [41 - 48].

Хотя, в настоящее время обстоятельно изучены сценарии аварий (пожаров) различной природы. Кроме того, зачастую, при моделировании аварий (пожаров) исследователи рассматривают опасные ситуации в состояниях, при которых возгорание уже произошло, и активная стадия пожара наступила, поскольку информация, используемая для создания таких моделей, в основном, включает эмпирические зависимости, полученные в результате натурных экспериментов. Также существуют аналитические и численные модели, основанные на понятии идеализированного пожара. Необходимо отметить, что современной тенденцией в инженерных расчетах пожарных рисков является усложнение представлений о пожарах с учетом задания реалистичных параметров пожарной нагрузки и граничных условий. Данный подход предполагает расширение возможностей использования вычислительных моделей аварий (пожаров) [49 - 51].

Таким образом, следует отметить, что умелое применение актуальных концепций риска позволяет разработать новые или совершенствовать существующие стратегии смягчения последствий аварий и катастроф, которые, как правило, представляют собой серию взаимосвязанных событий, приводящих к порче (разрушению) имущества и ущербу объектам окружающей среды и здоровью людей. Проведенный анализ и обобщение сведений из литературных источников позволил установить, что современные методы анализа и оценки рисков подразделяются на три основные категории: качественные, количественные и гибридные методы (качественно -количественные, полуколичественные).

Качественные методы основаны на аналитических моделях и экспертных суждениях в сфере пожарной безопасности. Количественные методы позволяют вычислить величину риска на основании статистических данных о реальных пожарах по математическим соотношениям. Гибридные методы используют комбинированное использование экспертных оценок и методов моделирования. Статистический анализ показывает, что количественные методы

используют в 65,63 % случаев, в то время как качественные - 27, 68 %, а гибридные лишь на уровне 6,70 %.

Необходимо отметить, что несмотря на широкие возможности и состояние эволюции современных моделей пожаров, не существует универсальных моделей, применимых для различных пожаров.

Для построения таких моделей необходимы данные о результатах исследований огнезащитных свойств и поведении материалов и конструкций в условиях пожара, анализа взаимодействия между огнем и конструктивными элементами, а также установления реальных условий и причин возникновения, развития пожаров и особенностей их протекания.

Получение таких данных возможно за счет использования различных автономных робототехнических комплексов в сочетании с методами (методиками) производства пожарно-технических и пожарно-тактических экспертиз.

1.3 Особенности применения робототехнических комплексов в интересах аварийно-спасательных и пожарных технологий

Быстрый ежегодный прирост населения в городах в сочетании со значительным промышленным развитием технологий привели к постоянному увеличению числа пожаров и гибели людей во всем мире. Согласно статистическим данным, в настоящее время в мире ежегодно происходит гибель порядка 300 тыс. людей, связанных с пожарами, причем более 95 % этих смертей приходится на группы населения со средним и низким уровнем дохода.

Анализ статистики пожаров показывает, что практический интерес представляет расширение возможностей использования автономных робото-технических систем в интересах авиационно-спасательных и пожарных технологиях.

В настоящее время во всем мире, отмечается стремительное развитие робототехники в интересах совершенствования аппаратного управления и улучшения интерпретации результатов с использованием специализированного программного обеспечения. Ожидается, что рынок робототехнических систем будет расти ежегодно на 15 %.

Следует отметить, что современные требования к параметрам автономных робототехнических систем, используемых в мониторинге состояния инфраструктуры, существенно возросли. Одним из преимуществ автономных ро-бототехнических систем является возможность их адаптации к условиям окружающей среды. Выбор конкретной робототехнической платформы обусловлен, как правило, выбранной целью и параметрами окружающей среды. Например, для контроля состояния инфраструктуры применяют робототехни-ческие системы наземного, воздушного и подводного типов. Такие системы, как БАС получили широкое распространение среди робототехнических средств за счет своей высокой маневренности [52 - 61].

Беспилотная авиация способна обеспечить оперативное и эффективное реагирование на возникшие природные и техногенные ЧС [62 - 82]. Например на страже МЧС России уже поставлены и успешно функционируют БАС вертолетного и самолетного типов, в количестве 1688 и 38 единиц соответственно [205].

Современные разработки в сфере компоновки фюзеляжей БВС, уровня разработанности их конструкций, как правило, делятся на следующие типы: самолетный, вертолетный и комбинированный (Рисунок 1.9).

Необходимо отметить, что в составе БАС может состоять одно или несколько БВС, которое представляет собой основной составной элемент системы, выполняющий транспортную функцию.

При этом дополнительно необходимо отметить, что за последние 20 лет уровень развития и возможности робототехнических комплексов существенно возросли. Например, БАС в настоящее время используются в широ-

ком спектре отраслей промышленности и народного хозяйства, включая киноиндустрию, военные технологии, архитектуру и строительство, поисково-спасательные работы, ОНК, сельское хозяйство, энергетику и аэрокосмическую отрасль. При проведении аэрофотосъемки рельефа местности робототехниче-ские комплексы и БАС показали себя незаменимым инструментом для повышения эффективности, точности и оперативности проведения измерений. Различные робототехнические системы зарекомендовали себя с положительной стороны при мониторинге объектов гражданской инфраструктуры [83 - 96].

%

(С) (с!)

Рисунок 1.9 - Типы современных БАС: а) вертолетного типа; Ь) мультиротор-ного типа; с) самолетного типа; ё) комбинированного типа

В настоящее время сферы применения БАС неуклонно расширяются во всем мире, поскольку такие устройства используются для эффективного решения множества различных задач во всех сферах деятельности человека [97, 98], которые включают, помимо прочего, управление чрезвычайными и кри-

зисными ситуациями [99 - 101], поисково-спасательные операции в катастрофических условиях [102 - 103], мониторинг сельскохозяйственных полей [104], при стихийных бедствиях [105], дистанционное зондирование [106, 107], мониторинг лесных пожаров [108], оперативное обнаружение и спасение при лесных пожарах [109, 110] мониторинг дорожного движения [111], грузовые перевозки [112] и ретрансляционные сети [113 - 115].

Состав БАС схематично приведен на Рисунке 1.10 из него следует, что обеспечение надежной работы БАС невозможно без эффективной системы подготовки операторов, специального программного и алгоритмического обеспечения.

В настоящее время БАС широко используются в условиях эпидемий вирусов и пандемии для обеспечения социального дистанцирования [116], распространения дезинфицирующих средств в зараженных районах [117], переноса наборов для тестирования и других медицинских принадлежностей [118] и многого другого [119].

На Рисунке 1.11 приведены данные о количестве опубликованных статей по вопросам применения БАС по раннему обнаружению пожаров (по информации базы данных Scopus) [120].

Из Рисунка 1.11 следует, что лидируют исследователи из США с более чем 194 научными статьями, за ними следует Китай с 146 публикациями.

Таким образом, проведенный анализ литературных источников отечественных и зарубежных авторов по теме БАС и обобщение возможностей беспилотных систем позволили сформулировать следующие перспективные направления их развития:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Давиденко Антон Сергеевич, 2024 год

- 48 с.

144. Бродский, Е.С. Идентификация нефтепродуктов в объектах окружающей среды с помощью газовой хроматографии и хроматомасс спектрометрии / Е.С. Бродский, И.М. Лукашенко, Г.А. Калинкевич, С.А. Савчук // Журнал аналитической химии. - 2002. - Т. 57, № 6. - С. 592 - 596.

145. Бродский, Е.С. Определение нефтепродуктов в объектах окружающей среды / Е.С. Бродский, С.А. Савчук // Журнал аналитической химии. -1998. - Т. 53, № 12. - С. 1238 - 1251.

146. Бродский, Е.С. Системный подход к идентификации органических соединений в сложных смесях загрязнителей окружающей среды / Е.С. Бродский //Журнал аналитической химии. - 2002. - Т. 57, № 6. - С. 585 - 591.

147. Дедученко, Ф.М. Единая система противодействия развитию аварий на природно-техногенных объектах нефтегазового комплекса России / Ф.М. Дедученко, Н.А. Махутов // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2022. - № 1. - С. 74 - 81.

148. Денисов, М.С. Распознавание источников открытого огня на ранних стадиях пожара с помощью видеодетектора / М.С. Денисов, А.С. Кожевин, // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. - 2014. - № 1(5). - С. 93 - 94.

149. Биард, Р.У. Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика / Р.У. Биард, Т.У. МакЛэйн. - М.: Техносфера, 2015. - 312 с.

150. Аралбаев, Т.З. Оптимизация защиты беспилотного летательного аппарата в задаче мониторинга распределенных объектов нефтедобычи / Т.З. Аралбаев // Polish Journal of Science. - 2021. - № 39. - С. 36 - 40.

151. Тихонов, А.И. Импортозамещение БПЛА и экономическая эффективность их использования для патрулирования наземных объектов / А.И. Тихонов, Н.В. Просвирина // СТИН. - 2024. - № 2. - С. 70 - 73.

152. Черняков, Г.В. Производство аэрофотосъемки с использованием беспилотного летательного аппарата для создания цифровой модели рельефа / Г.В. Черняков, А.П. Романкевич // ГИС-технологии в науках о Земле: международная научно-техническая конференция 2017 г. Минск, - 2017. - С. 17 - 22.

153. Бельский, С.Г. Требования к технологиям цифрового моделирования при проектировании и эксплуатации трубопроводного транспорта нефти и газа / С.Г. Бельский, А.Н. Халин, М.Ю. Земенкова // Нефтегазовый терминал. Материалы Международной научно-технической конференции. - 2023. -С. 27 - 30.

154. Чижевская, Е.Л. Кластеризация при анализе комплексной безопасности и эффективности управленческих решений на различных стадиях

жизненного цикла систем трубопроводного транспорта / Е.Л. Чижевская, А.М. Обухова, М.Ю. Земенкова, Ю.Д. Земенков // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2023. - № 6 (146). - С. 101 - 111.

155. Вытовтов, А.В. Мониторинг источников чрезвычайных ситуаций на основе данных дистанционного зондирования земли / А.В. Вытовтов, А.В. Касторных, П.С. Куприенко // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Пожарная и экологическая безопасность зданий в России и ЕАЭС. - 2023. - С. 11 - 13.

156. Вытовтов, А.В. Методика автоматизированного мониторинга линейных объектов нефтегазового комплекса с беспилотного воздушного судна / А.В. Вытовтов, А.В. Калач, В.Я Трофимец // Пожаровзрывобезопасность. -2018. - Т. 27. - № 4. - С. 50 - 57.

157. Rogova, N. АррНсайоп of non-metric digital cameras to control the volume of soil displaced when performing earthworks / Rogova N. // E3 S Web of Conferences. Topical Problems of Green Architecture, Civil and Environmental Engineering, TPACEE 2019. - 2020. - С. 02025.

158. Рогова, Н.С. Мониторинг нефтесборных сетей и прилегающих территорий с применением беспилотных летательных аппаратов / Н.С. Рогова // Естественные и технические науки. - 2023. - № 5 (180). - С. 227 - 231.

159. Рогова, Н.С. Обоснование применения фотограмметрии при ликвидации загрязненных участков местности / Н.С. Рогова // Инновации и инвестиции. - 2021. - № 3. - С. 172 - 174.

160. Dalamagkidis, K. Current status and future perspectives for unmanned aircraft system operations / К. Dalamagkidis, K. P. Valavanis, L. A. Piegl // US Journal of Intelligent and Robotic Systems. - 2008. - № 52 (2). -P. 313 - 327. DOI: 10.1007/s10846-008-9213-x

161. Ким, Н.В. Авиационный поиск наземных объектов в сложных условиях наблюдения / Н.В. Ким, Н.А. Михайлов, М.И. Мокрова // Научно-технический журнал СТИН. - 2020. - № 2. - С. 14 - 17.

162. Коровецкий, Д.А. Способ обнаружения загрязнений прибрежных вод и береговой полосы нефтью или нефтепродуктами с использованием беспилотного летательного аппарата / Д.А. Коровецкий, О.А. Букин, Д.Ю. Про-щенко, В.Т. Матецкий // Патент на изобретение RU 2720050 О, 23.04.2020. Заявка № 2019100236 от 09.01.2019.

163. Коровецкий, Д.А. Способ разведки ледовой обстановки с использованием телеуправляемых беспилотных летательных аппаратов / Д.А. Коровецкий, В.Т. Матецкий, Д.В. Буров, О.А. Букин // Патент на изобретение RU 2631966 С, 29.09.2017. Заявка № 2016141238 от 19.10.2016.

164. Жарова, В.Н. Применение беспилотных летательных аппаратов в ходе осмотра места происшествия / В.Н. Жарова, Д.В. Сычева // Студенческий.

- 2023. - № 20-11 (232). - С. 53 - 56.

165. Варданян, А.В. Беспилотные летательные аппараты как сегмент цифровых технологий в преступной и посткриминальной действительности /

A.В. Варданян, А.С. Андреев // Всероссийский криминологический журнал. -2018. - Т. 12. - № 6. - С. 785 - 794.

166. Савельева, М.В. Беспилотный летательный аппарат как специальное технико-криминалистическое средство и объект криминалистического исследования / М.В. Савельева, А.Б. Смушкин // Вестник Томского государственного университета. - 2020. - № 461. - С. 235 - 241.

167. Кубасов, И.А. О концептуальном подходе к развитию и применению беспилотных авиационных систем специального назначения / И.А. Кубасов, В.И. Сушков //Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2023. -№ 4. - С. 86 - 95.

168. Кубасов, И.А. О перспективах применения привязных беспилотных авиационных систем в правоохранительной деятельности / И.А. Кубасов,

B.И. Сушков // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2023. - № 4.

- С. 96 - 103.

169. Кубасов, И.А. О расширении функциональных возможностей беспилотных авиационных систем на основе искусственного интеллекта /

И.А. Кубасов, В.И. Сушков // Беспилотные воздушные суда в практической деятельности правоохранительных органов: сборник докладов научно -практической специальной конференции в рамках Международного военно-технического форума. Москва: Научно-производственное объединение "Специальная техника и связь" Министерства внутренних дел Российской Федерации, -2022. - С. 30 - 32.

170. Константинов, М.С. Анализ эффективности использования беспилотных летательных аппаратов для оптимизации привлечения сил и средств для ликвидации ЧС / М.С. Константинов // Экономика и социум. - 2021. -№ 3-2 (82). - С. 45 - 49.

171. Шеврикуко, Ю.Ф. Перспективы развития аппаратно-программной платформы управления БПЛА с комплексной навигационной системой в условиях горных территорий / Ю.Ф. Шеврикуко, К.А. Базаева, З.А. Тигиев, М.А. Ковалева, М.М. Бузаров // Молодежный научный форум: технические и математические науки. - 2016. - № 7 (36). - С. 26 - 32.

172. Минаков, Е.П. Мониторинг чрезвычайных ситуаций с использованием дистанционного зондирования земли / Е.П. Минаков, Е.Ф. Чичкова // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2009. - Т. 52. - №2 4. - С. 23 - 27.

173. Гаврилов, С.Л. Опыт использования беспилотных летательных аппаратов для проведения аэрогаммасъемки территорий / С.Л. Гаврилов, А.Е. Пименов, А.М. Шведов, С.А. Шикин, В.Ю. Яковлев, Ю.Н. Мартынюк, А.Н. Пугачев // АНРИ. - 2022. - № 3 (110). - С. 3 - 11.

174. Игайкина, И.И. Анализ эффективности беспилотных летательных аппаратов для мониторинга пожаров сельхозугодий / И.И. Игайкина, И.Н. Даськин // Сельский механизатор. - 2023. - № 1-2. - С. 5 - 7.

175. Антропов, И.А. Совершенствование мероприятий по обеспечению промышленной безопасности с помощью беспилотной летающей аппаратуры // Актуальные исследования. - 2023. - № 23-1 (153). - С. 24 - 26.

176. Волокитина, А.В. Прогноз чрезвычайных ситуаций при пожарах растительности вблизи населенных пунктов / А.В. Волокитина, Л.Ф. Ножен-кова, М.А. Софронов, // Сопряженные задачи механики и экологии: Мат. межд. конф. Томск: Изд-во Томского университета, - 2000. - С. 39 - 48.

177. Попов, Е.В. Эффективность автоматизированных систем мониторинга при информировании населения и оптимизации мероприятий по реагированию на чрезвычайную ситуацию с радиационным фактором / Е.В. Попов, С.Л. Гаврилов, В.А. Пантелеев, А.Е. Пименов, М.Д. Сегаль // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2023. - № 5. - С. 78 - 88.

178. Погорелов, В.А. Перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в строительстве / В.А. Погорелов // Инженерный вестник Дона. - 2016. - № 1 (40). - С. 58.

179. Мурсалов, Н.З. Новый метод определения мест утечек из газовых трубопроводов с использованием беспилотных летательных аппаратов / Н.З. Мурсалов // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2019. № 1. С. 180 - 189.

180. Добрынин, Д.А. Комплекс для локального мониторинга объектов окружающей среды на основе малых БПЛА / Д.А. Добрынин // Робототехника и техническая кибернетика. - 2014. - № 3 (4). - С. 69 - 72.

181. Gomez, C. Small Unmanned Airborne Systems to Support Oil and Gas Pipeline Monitoring and Mapping / C . Gomez, D. R. Green // Arabian Journal of Geosciences. May, - 2017. - № 10. - P. 202 - 214.

182. Титович, М.В. Беспилотный мультироторный летательный аппарат для мониторинга состояния растительности / М.В. Титович, Я.Ю. Петров, А.Г. Усынина, М.В. Таргонская // Патент на полезную модель RU 197822 U1, 01.06.2020. Заявка № 2019102284 от 28.01.2019.

183. Лоскутова, Е.С. Внедрение инновационных беспилотных технологий при реализации стратегических изменений на предприятиях нефтегазовой отрасли / Е.С. Лоскутова // Контентус. - 2019. - № S11. - С. 38 - 44.

184. Давиденко, А.С. Методика использования беспилотных авиационных систем по установлению очагов возгораний на объектах нефтегазового комплекса / А. С. Давиденко // Проблемы управления рисками в техносфере. - 2022. - № 3 (63). - С. 112 - 121.

185. Гольдзон, И.А. Апробация автоматизированной системы технического диагностирования газопроводов с использованием беспилотных летательных аппаратов / И.А. Гольдзон, А.П. Завьялов, А.С. Лопатин // Автоматизация и информатизация ТЭК. - 2023. - № 3 (596). - С. 38 - 44.

186. Разаков, М.А. Возможности применения беспилотных летательных аппаратов для развития территорий / М.А. Разаков, В.В. Евдокимов, Ю.С. Иванова, Д.В. Калинкин, А.А. Целищева // Промышленность и сельское хозяйство. - 2021. - № 5 (34). - С. 22 - 28.

187. Никитенко, Ю.В. Применение авиации для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций / Ю.В. Никитенко, Д.Ю. Тарасенко, А.Е. Кова-леров //Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. - 2015. - № 1-1 (4). - С. 382 - 387.

188. Кривичев, А.И. Развитие технологий социо-эколого-экономиче-ского мониторинга арктической зоны России, с применением беспилотных летательных аппаратов / А.И. Кривичев, А.В. Залецкий // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2016. - № 2. - С. 77 - 82.

189. Добрынин, Д.А. Применение малых БПЛА мультикоптерного типа для локального мониторинга объектов окружающей среды / Д.А. Добрынин // Экстремальная робототехника. - 2013. - Т. 1. - № 1. - С. 297 -3 02.

190. Кузнеченков, Е.О. Коптеры: новые конструкции и возможности / Е.О. Кузнеченков // Синергия наук. - 2017. - № 18. - С. 935 - 942.

191. БПЛА, дистанционное зондирование земли [Электронный ресурс] / Применение, история, экология; ред. Р.Т. Плоскова; Web-мастер Э.Д. Корня-ков. Электрон. дан. М.: Справочно-информационный интернет-портал, 2017. http://www.fly-photo.ru/primenenie-bpla.html, свободный. Загл. с экрана

192. Варламов, А.С. Обобщенный анализ существующих тенденций и достижений в области перспектив развития систем и средств беспилотных летательных аппаратов / А.С. Варламов, А.В. Седых, Д.С. Бачурин // Молодой ученый. - 2023. - № 47 (494). - С. 27 - 31.

193. Викулов, О. В Беспилотные аэромобильные комплексы экологического мониторинга и геофизической разведки / О.В. Викулов, С.А. Качанов, Ю.В. Капральный, Ю.В. Маркин, В.Л. Семиков // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2022. - № 6. - С. 62 - 70.

194. Тебуева, Ф.Б., Алгоритм мониторинга динамической зоны распространения лесных пожаров группой беспилотных летательных аппаратов / Ф.Б. Тебуева, В.О. Антонов, М.Ю. Кабиняков, Н.Ю. Свистунов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - 2023. - Т. 50(1). - С. 140 - 151. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2023-50-1-140-151.

195. Интернет-ресурс https://russiandrone.ru/publications/2-analiz-sushchestvuyushchego-sostoyaniya-otechestvennogo-rynka-primeneniy-bas-grazhdanskogo-naznach/?.

196. Интернет-ресурс https://droneii.com/product/drone-market-report.

197. Интернет-ресурс https://www.csr.ru/upload/iblock/bb5/ kwsro7xx10x3qdt4yyiowl7letsumt04.pdf.

198. Zhao Y., Zheng Zh., Liu Y. Survey on computational-intelligence-based UAV path planning / Y. Zhao, Zh. Zheng, Y. Liu // Knowledge-Based Systems. - 2018. - V. 158. - P. 54 - 64, https://doi.org/10.1016/j.knosys.2018.05.033.

199. Vicenet L.N., Calamai P.H. Bilevel and multilevel programming: a bibliography review / L.N. Vicenet, P.H. Calamai // J Global Optim. - 1994. - 5 (3). -P. 291 - 306.

200. Liu, W. Adaptive path planning for unmanned aerial vehicles based on bi-level programming and variable planning time interval / W. Liu, Zh. Zheng, K.

Cai // Chinese Journal of Aeronautics. - 2013. - V. 26. - Issue 3. - P. 646 - 660, https://doi.org/10.1016/j.cja.2013.04.041.

201. Besada-Portas, E. Evolutionary trajectory planner for multiple UAVs in realistic scenarios / E. Besada-Portas, L.d.l. Torre, J.M.d.l. Cruz, B.d. Andrés-Toro // IEEE Trans. Robot. - 2010. -26. - P. 619 - 634.

202. Dong, Z. Research on grid connected control method of single phase inverter based on wireless sensor network / Z. Dong // Int J Wireless Inf Networks.

- 2022. - 29 (2). - P. 193 - 202.

203. Guo, J. Wireless communication system throughput maximization based on UAV path planning / J. Guo, S. Yang, D. Lu, C. Zhang // J Phys Conf Ser,

- 2022. - 2216 (1). - P. 012008.

204. Xu, Zh. Research on precise route control of unmanned aerial vehicles based on physical simulation systems / Zh. Xu, Yu. Zhang, H. Chen, Hu Yanlin, L. Wang // Results in Physics. - 2024. - V. 56. 107200, https ://doi.org/10.1016/j .rinp.2023.107200.

205. Интернет-ресурс https://mchs.gov.ru/ministerstvo/uchrezhdeniya-mchs-rossii/spasatelnye-podrazdeleniya/aviaciya/bespilotniki

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель начальника Главного управления МЧС России по Ростовской области (по фажда^а^й^брроне и защите населения) -управления фажданской/^^н^^^цихы населения полковник

Дегтярев ti

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования Давиденко Антона Сергеевича «Методика использования беспилотных авиационных систем при расследовании крупных пожаров на объектах

нефтегазового комплекса»

Комиссия в составе:

Председатель комиссии:

Начальник отдела координации пожарной охраны управления организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ подполковник внутренней службы Д.В. Чемоданов;

Члены комиссии:

главный специалист отдела координации пожарной охраны управления организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ майор внутренней службы Я.В. Дорохов;

главный специалист отдела организации пожаротушения управления организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ майор внутренней службы Д.И. Нестеров;

старший инженер отдела организации пожаротушения управления организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ старший лейтенант внутренней службы Д.В. Кузьминов;

Разработанная Давиденко A.C. методика использования беспилотных авиационных систем при расследовании крупных пожаров на объектах нефтегазового комплекса используется, в рамках внедрения полученных результатов научно-технической деятельности, при организации подготовительных мероприятий по авиационному обеспечению экстренного реагирования на возникающие чрезвычайные ситуации, проведении аварийно-спасательных, пожарных и других видов работ.

Председатель комиссии:

Начальник отдела координации пожарной охраны управления организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ подполковник внутренней службы

Д.В. Чемоданов

УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель начальника

^лавнрго управления МУС России

//

4о, Приморском/<раю

}ц/к!/¡///иу//

1 и *'лл ^ Шпеньков

/ 2023 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования

Давиденко Антона Сергеевича на тему: «Методика использования беспилотных авиационных систем при расследовании крупных пожаров на

объектах нефтегазового комплекса»

Комиссия в составе:

председателя - начальника ЦУКС Главного управления МЧС России по Приморскому краю полковника внутренней службы Голубева Р.В.,

членов комиссии:

- заместителя начальника центра (старший оперативный дежурный) ЦУКС Главного управления МЧС России по Приморскому краю подполковника внутренней службы Ситникова Д.Н.,

- начальника отдела мониторинга и прогнозирования ЦУКС Главного управления МЧС России по Приморскому краю лейтенанта внутренней службы Михайловой Т.В.,.

Настоящий акт составлен о том, что результаты диссертационного исследования Давиденко А.С. внедрены в деятельность отдела мониторинга и прогнозирования Центра управления в кризисных ситуациях Главного управления МЧС России по Приморскому краю, для выявления событий возникновения пожара на объектах нефтегазового комплекса, оперативной

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования (работы) на тему: «Методика использования беспилотных авиационных систем при расследовании крупных пожаров на объектах нефтегазового комплекса» Комиссия в составе:

председателя - директор Кременной Д.В. членов комиссии:

- главный инженер - Юнусов Р.В.,

- зам. директора по ПБ и ПК - Куламбетова И.А.

настоящим подтверждает, что осуществлено внедрение в технологический процесс ООО «ФРИЗ» методики использования беспилотных авиационных систем при расследовании крупных пожаров, полученных Давиденко Антоном Сергеевичем, с помощью которой повышается эффективность осмотра места пожара на объектах нефтегазовой отрасли при проведении пожарно-технических экспертиз.

Председатель: Члены комиссии:

Кременной Д.В.

(ученая степень, ученое звание, инициалы, фамилия)

Юнусов Р.В. ___

(подпись)

(ученая степень, ученое звание, инициалы, фамилия)

Куламбетова И.А.__

(ученая степень, ученое звание, инициалы, фамилия)

(подпись)

(ученая степень, ученое звание, инициалы, фамилия)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ