Источник - журнал "Лесной Бюллетень" (№1 (39), декабрь 2010 г.).

"Лесной Дозор" - эффективная система раннего обнаружения лесных пожаров


Современное развитие систем управления и техники позволяет тушить пожары достаточно эффективно на ранней стадии в любой точке. Тушение пожара на ранней стадии делает возможным воздействие на него «точечными» средствами с максимальной эффективностью.

 

Последствия пожароопасного сезона 2010, экономический ущерб от которого составил сотни миллионов рублей, как никогда показали необходимость раннего обнаружения и точного определения местоположения очага возгорания. Каждый год в нашей стране тратится финансовых средств на тушение действующих пожаров намного больше, чем требовалось бы на их предотвращение при соблюдении «технологии раннего обнаружения и подавления».

 

Причиной большинства лесных пожаров становится человек, а как следствие основное количество лесных пожаров возникает вблизи населенных пунктов либо в местах пребывания человека. Возможность непрерывного контроля и мониторинга различными средствами таких территорий позволяет обеспечить обнаружение пожаров на ранней стадии.

 

«Лесной Дозор» - разработка нижегородских учёных (компания ООО «ДСК»), представляющая собой систему распределенного видеонаблюдения для решения задачи раннего обнаружения лесных пожаров. Это сложный информационный (аппаратно-программый) комплекс, созданный на основе современных технологий: IP видеонаблюдение, технологии ГИС, клиент-серверные Интернет-технологии, компьютерное зрение, мобильные приложения, беспроводная высокоскоростная связь.

 

В общем случае система состоит из двух частей: аппаратной и программной части.

 

Аппаратная часть – это все, что необходимо для организации непосредственно видеонаблюдения на высотных сооружениях, организации каналов связи и технического обеспечения работы системы.

 

«Лесной Дозор» работает следующим образом. На неспециализированных высотных сооружениях (вышках операторов сотовой связи, провайдеров связи, телевизионных, радиовещательных, вышках наземного мониторинга) размещаются управляемые видеокамеры с широким диапазоном приближения изображения и возможностью дистанционного управления через сеть Интернет (вращение, приближение удаление, запись). В любом удобном месте размещается центр контроля (с возможностью высокоскоростного подключения в сеть Интернет), в котором находится оператор и с помощью специального программного обеспечения управляет системой камер и обнаруживает пожар. Кроме того, система позволяет распределять нагрузку по нескольким операторам, что позволяет повысить качество обнаружения. Система легко расширяется, и пригодна как для задач обнаружения лесных пожаров на небольших территориях, так и для задач мониторинга обширных областей.

 

Система включает следующие элементы

  • Распределенная система управляемых видеокамер.
  • Каналы связи, соединяющие видеокамеры с сетью Интернет.
  • Сервер системы «Лесной Дозор».
  • Оборудование автоматизированного рабочего места оператора (обычный ПК с выходом в Интернет).
  • Программное обеспечение «Лесной Дозор» автоматизированного рабочего места.

 

Основные преимущества системы

  • Использование существующей инфраструктуры вышек операторов связи, каналов связи и широкого спектра камер наблюдения различных производителей.
  • Автоматизированное определение точных координат очага возгорания.
  • Доступ одного оператора к нескольким камерам из любого удобного места, централизованный мониторинг больших площадей.
  • Возможность интеграции в систему данных спутникового мониторинга, метеоданных, данных с любых информационных систем.
  • Многопользовательский доступ к системе.

 

Характеристики системы:

  • Радиус обзора одной точки мониторинга: ~ 30км.
  • Точность определения направления на объект: ~ 0,5 градуса.
  • Точность определения местоположения очага возгорания: + - 250 м.
  • Время, требуемое на обзор одной точки мониторинга: ~ 10 мин.
  • Количество точек мониторинга на одного оператора: до 15 шт. (в перспективе до 50-ти шт.).
  • Количество точек в системе: не ограничено.


Отдельно стоит отметить возможности компьютерного зрения, позволяющего автоматически определять потенциально опасные объекты (дым, огонь) на видеоизображении и оповещать оператора о возможной опасности. В свою очередь, человек уже сам принимает решение о необходимости принимать действия для тушения пожара. С помощью программы можно определить точные координаты очага возгорания и рассчитать оптимальный маршрут к источнику пожара.

 

Основные функциональные возможности системы

 

  1. Доступ к системе из любого центра контроля, при наличии подключения в сеть Интернет на требуемой скорости с достаточным количеством трафика.
  2. Дистанционное управление видеокамерами, изменение их ориентации по азимуту, и высоте, изменение зума, разрешения и качества видеоизображения.
  3. Выделение на видеоизображении потенциально важных объектов.
  4. Работа с картой: отображение на карте квартального слоя, а также различных объектов, предназначенных для выполнения процедур по мониторингу леса; представление информации о местоположении видеокамер и их текущей ориентации; определение направления на видимый пожар с одной камеры и координат очага возгорания с нескольких камер.
  5. Определение наиболее пожароопасных территорий по показателям пожарной опасности леса (по условиям погоды).
  6. Создание маршрутов патрулирования леса для автоматического сканирования заданной территории. Запуск до четырех маршрутов патрулирования в одном окне. Возможность зацикливания маршрута патрулирования.
  7. Автоматическое обнаружение очагов возгорания и сигнализация оператору при просмотре маршрутов патрулирования, а также при выполнении мониторинга в ручном режиме.
  8. Сохранение текущего изображения с камеры (в виде картинки и видеофайла) для дальнейшего просмотра и анализа.
  9. Управление доступа пользователей к камере, статистика и контроль работы пользователей.
  10. Обмен оперативными сообщениями о сложившейся ситуации с другими операторами и группами операторов в рамках выполнения задач по обнаружению и ликвидации пожаров.
  11. Получение уведомлений, указаний, рекомендаций от администраторов системы по вопросам функционирования компонентов продукта.
  12. Представление информации о текущей пожарной обстановке на мобильный телефон.
  13. Автоматическое обновление программы с минимальным участием пользователя для добавления новой функциональности и устранения программных ошибок.
  14. Автоматическое отключение приложения при долгосрочном отсутствии активности пользователя

и другие.

 

Для удобства заказчика данная система предлагается в виде доступа к программному обеспечению (ПО) «Лесной Дозор» как услуге SaaS (Software as a service - «программное обеспечение как услуга», «программное обеспечение по требованию») на период пожароопасного сезона за ежемесячную плату. В рамках такой модели заказчики платят не за владение ПО как таковым, а за его аренду (то есть за использование специального клиентского ПО). Таким образом, экономятся существенные средства и сравнительно небольшие периодические затраты, так как не требуется инвестировать значительные средства в приобретение ПО и аппаратной платформы для развертывания системы, а затем поддерживать его работоспособность. Таким образом, предлагая не готовое решение, а доступ к системе, и прислушиваясь к мнению заказчика – в программное обеспечение вносятся коррективы, идет процесс постоянного обновления. Исходя из требований конечных потребителей, возникла необходимость и в другом варианте сотрудничества, когда ООО «ДСК» занимается проектированием системы, а также ее техническим оснащением и дальнейшим обслуживанием.

 

 При реализации программы защиты лесов от пожаров можно использовать следующие варианты

 

  1. Система "Лесной Дозор" с неограниченным количеством точек мониторинга и центров контроля.
  2. Телеустановка "Лесной Дозор" для работы одного оператора с одной установкой без подключения к сети Интернет.
  3. Бесплатный доступ к системе "Лесной Дозор" (без подключения датчиков наблюдения) всем департаментам лесного комплекса РФ для организации работ по обнаружению и тушению лесных пожаров.

 

Компания «ДСК» имеет большой опыт внедрения проектов в различных регионах и готовы предложить наиболее удобную схему сотрудничества при реализации системы.

 

В удаленных регионах свои услуги по разворачиванию «Лесного Дозора» могут предложить системные интеграторы и монтажные организации, но без доступа к уникальному программному обеспечению и наработанному опыту в реализации подобных систем такое решение не будет являться эффективным.

 

В настоящее время система «Лесной Дозор» уже внедрена в нескольких регионах России. Первоначально, в июне 2008 года был реализован пилотный (тестовый) проект в Уренском районе Нижегородской области, затем в регионе были запущены 7 камер наблюдения, стали поступать запросы из других регионов России. Стоит отметить, что для эффективного мониторинга леса и полного контроля за его состоянием, в каждом регионе должно быть определенное количество точек, покрывающих лесную территорию вблизи населенных пунктов. Например, в Нижегородской области – около 30-ти. Но даже, в условиях засухи и нехватки нужного количества точек «жарким» летом 2010 система на деле показала достаточную эффективность на отдельных территориях тех регионов, где была установлена. Отечественными разработками уже заинтересовались и в других странах, что подтверждает высокий технический уровень и потенциал.

 

Проект «Лесной Дозор» является победителем различных программ регионального и федерального уровня, например «Приволжье – территория безопасности» Приволжского регионального центра МЧС России.

 

Приложение 1: способы мониторинга

 

Для обнаружения пожаров традиционно использовались различные методы, которые условно можно разделить на 3 больших класса: наземный, авиационный и спутниковый мониторинг. Требование раннего обнаружения делает недостаточным использование авиа и космического наблюдения. Эти методы предназначены для определения крупных лесных пожаров, либо пожаров на больших территориях, удаленных от населенных пунктов, кроме этого стоимость одного летного часа очень высока, а информация со спутника поступает лишь несколько раз в сутки.

 

Для решения задачи раннего обнаружения остается наземный мониторинг, который дает возможность осуществлять непрерывный контроль за лесными территориями и выявлять пожары на ранней стадии. Такой метод может включать в себя: наземное патрулирование транспортными средствами, наблюдение с вышек и использование различных систем датчиков для контроля.

 

Наиболее распространенным является мониторинг с наблюдательных вышек. Раньше, на специальном наблюдательном пункте находился человек и осуществлял мониторинг лесных территорий в радиусе до 30 км вокруг вышки. Методом триангуляции определялись координаты с нескольких точек или направление на пожар с одной точки мониторинга. В настоящее время стационарные наблюдательные вышки сильно обветшали, и отсутствует достаточное количество специалистов на местах. В качестве примера можно привести Тверскую область, где в 1980-х гг. для оперативного обнаружения пожаров работало около 6000 лесничих, теперь их менее 600 человек. Сейчас этот метод практически нереализуем, но необходимость обеспечивать надежную охрану лесов от пожаров и своевременное их обнаружение, - осталась.

 

Ещё с середины 80-х начали пытаться использовать видеонаблюдение для решения задачи обнаружения лесных пожаров. Традиционная система наблюдения с помощью видеокамеры представляла собой телеустановку, в состав которой входили управляемая камера, размещаемая на высотном сооружении, пульт управления и телевизионное устройство, располагаемые около вышки. Непосредственно рядом с вышкой должен был находиться оператор, который просматривал территорию (радиус обзора до 30 км) с помощью камер слежения, управлял ими и анализировал поступающую видеоинформацию. Эти установки не предоставляли возможность автоматизировать процесс обнаружения пожаров. Такие системы до сих пор работают, например, в Ленинградской области, Алтайском крае, Ростовской и Самарской областях. Стоимость подобных установок достаточно велика, для работы системы необходимо наличие питания и охраны вышки, а при осуществлении мониторинга огромных площадей с большим количеством точек остро встает кадровый вопрос.

 

Сегодня своевременное обнаружение пожаров стало возможным с применением современных технологий и новейших систем, которые позволяют избежать возникновения критических ситуаций, сократить ущерб, наносимый пожарами и снизить затраты на их ликвидацию. Это является эффективным решением проблемы не только для государственных структур, но и частных арендаторов леса, которые также несут ответственность за обнаружение и тушение лесных пожаров на территориях лесного фонда.

 

Возможности,которые предоставляет современный уровень развития науки и техники совместно с передовыми программными разработками, позволяют создавать действительно эффективные системы для решения задач мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров. В возможности таких систем уже на первом этапе необходимо закладывать все современные наработки.

 

  1. Возможность дистанционной мгновенной установки приложения на любом ПК, подключенном в сеть Интернет с последующим автоматическим обновлением.
  2. Возможность многопользовательской работы с системой, доступа всех заинтересованных пользователей.
  3. Возможность создания одной централизованной базы необходимых объектов и доступ к этой базе из любого удобного места.
  4. Возможность организации общения пользователей системы с помощью текстовых сообщений и голосового сервиса.
  5. Возможность доступа к системе заинтересованного круга пользователей через мобильный телефон.
  6. Возможность автоматического доступа всех заинтересованных пользователей системы к единой базе данных объектов и событий.
  7. Возможность интеграции системы с любыми информационными системами (метеорологические системы, системы информирования о грозовых разрядах, системы управления транспортными средствами) и др.
  8. Возможность использования опыта, получаемого в каждом регионе при работе системы.

 

Всё это существенно упрощает и увеличивает эффективность работы системы мониторинга леса.

 

Приложение 2: общее развитие инфраструктуры и технологий, открывающее новые возможности для разработки и внедрения систем

 

Основными факторами, сделавшими данные системы экономически эффективными стали:

 

  1. Повсеместное распространение мобильной связи, а как следствие развитие инфраструктуры необходимых для этого высотных сооружений. Вышки базовых станций операторов мобильной связи наиболее приспособлены для размещения оборудования видеонаблюдения с максимальным визуальным охватом. Само предназначение таких высотных сооружения для размещения оборудования связи предполагает разворачивание соответствующей инфраструктуры: силовой (наличие непрерывного питания), коммуникационной (наличие каналов связи высокой скорости для обеспечения возможности голосовой связи и подключения в сеть Интернет (GSM\GPRS\3G)), антивандальной защиты.
  2. Развитие сети Интернет. Последние несколько лет развитие сети Интернет в России и в других странах мира вышло на достаточный уровень, при котором высокоскоростной Интернет доступен не только в крупных городах, но и почти во всех населенных пунктах. Этому способствует, в том числе программа интернетизации школ, пунктов почтовой связи и т.д. Сеть Интернет является наиболее низкозатратным и дешевым способом обмена информацией на большие расстояния, а именно такие задачи необходимо решать в случае разворачивания распределенных систем видеонаблюдения на большой территории и обеспечения непрерывного мониторинга леса.
  3. Развитие систем видеонаблюдения. В последние несколько лет наблюдается массовый переход от средств физического контроля к техническим средствам мониторинга. Оборудование становится более дешевым и производительным. Появился целый ряд технических новинок, которые могут быть использованы для задач мониторинга леса (высокое качество, возможность дистанционного управления, возможность подключения по IP).
  4. Увеличение мощности и производительности вычислительной техники. Для эффективного ведения мониторинга леса и обнаружения лесных пожаров необходимо разрабатывать и внедрять программные комплексы с широкой функциональностью (компьютерное зрение, ГИС-системы, потоковое видео и др.). На выполнение всех этих задач в реальном времени необходимы вычислительные мощности, которые стали доступны на обычных ПК в последние 2-3 года, а именно многопроцессорные системы с большим объемом оперативной памяти.