Привет, Хабр! 

Мы – Александр Просвирнин, руководитель проектного направления, и Иван Григорьев, старший менеджер, работаем в команде продукта «Видеонаблюдение» МТС. 

В этой статье мы расскажем о том, как современные технологии помогают бороться с лесными пожарами. Внутри команды мы придумали решение на базе видеоаналитики, которое существенно улучшает процесс мониторинга возгораний.

Немного вводных

Лесами покрыто почти две трети территории России — это больше 1 млрд Га. Ежегодно происходит от 9 000 до 35 000 лесных пожаров, охватывающих от 500 000 до нескольких млн Га. Приходится выделять значительные ресурсы на тушение возгораний и устранение последствий стихийных бедствий: по подсчетам Рослесхоза, в среднем размер ущерба от лесных пожаров в год составляет около 20 млрд рублей, из них от 3 млрд до 7 млрд рублей – потери древесины. 

Есть две причины пожаров: природный фактор и человеческий. Со вторым можно бороться различными мерами: запрещать посещение лесов в пожароопасные сезоны, пресекать выжигание травы, штрафовать за разведение костров. Но саму природу не оштрафуешь: удары молний, например, предотвратить невозможно, а это одна из самых частых причин возгораний.

Очевидно, что на 100% исключить оба фактора проблематично, равно как и предотвратить возгорания полностью. Что же тогда делать?

Если предотвратить причины невозможно – нужно вовремя заметить очаг возгорания и принять меры для его локализации. Причем, очень важно среагировать быстро, так как от этого зависит скорость развертывания служб реагирования и пожаротушения: небольшой пожар на ранней стадии потушить легче, можно обойтись меньшими ресурсами.

Какие средства обнаружения можно использовать?

• спутники;

• самолеты и вертолеты;

• беспилотные летательные аппараты (БПЛА);

• средства видеомониторинга.

У каждого способа мониторинга есть плюсы и минусы.

• спутники летают высоко, видят обширную площадь, но становятся бесполезными при облачности;

• самолеты и вертолеты удобны для мониторинга ввиду возможности охватить большую площадь, а также сразу с них локализовать источники пожара. Но есть нюансы: пожароопасный сезон в России – с мая по сентябрь, а в ряде регионов и вовсе с апреля по октябрь. Мониторинг должен быть постоянным, а если пожаров нет, то техника летает, по сути, вхолостую, тогда как один вылет может стоить несколько сотен тысяч рублей.

• Беспилотники, казалось бы, решают проблему бюджетов, но канал связи и емкость аккумулятора ограничивают дальность и время полета. Круглосуточно в воздухе БПЛА находиться не может, при сильном ветре использование осложняется, для управления нужен оператор, которому необходимо иногда отдыхать – в общем, эта история тоже не про 24/7/365.

Мы увидели выход в видеомониторинге. Если просто – мачты/башни оснащаются видеокамерами, которые в случае появления дыма или огня определяют источник возгорания с помощью систем видеоаналитики, а затем отправляют сигнал тревоги оператору и другим заинтересованным лицам. Лучше использовать камеры PTZ, которые умеют крутиться на 360 градусов и хорошо приближать картинку, например, такие:

Плюсы использования видеоаналитики

Во-первых, при наличии условного оператора (а можно обойтись и без него) самим мониторингом занимается не человек, а программное обеспечение. Это освобождает человека от рутинной работы: оператор не обязан день и ночь любоваться статичной однотипной картинкой. 

Медицинский факт – человек может наблюдать за мониторами без потери внимания не более 15 минут, после чего ему нужен отдых или замена. 

Видеоаналитика разгружает сотрудника и снижает риск человеческой ошибки, а при срабатывании детектора на дым или огонь система сама выдает свето-звуковое оповещение. 

Во-вторых, камера, а точнее программно-аппаратный комплекс (далее ПАК), может работать те самые 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. 

В-третьих, ПАК не требует заправки дорогущим авиационным керосином =) 

Недостаток методики и как мы его устранили

Есть ли хоть один недостаток у этого решения? Да, и заключается он в отсутствии качественного распознавания в темное время суток. Ночью лес тоже может загореться и выгореть на огромной площади. Можно ли что-то с этим недостатком сделать? Да! 

Наша команда придумала решение: использовать не только оптический канал (саму камеру), но и тепловизионный. Для этого необходимо использовать устройство, совмещающее в одном корпусе камеру и тепловизор, например:

А при чем тут тепловизор?

Тепловизор в нашем ПАКе наделяет систему качественно новыми возможностями в отличие от обычной камеры:

• возможность работать в полной темноте;

• дым, дымка, смог, засветка, тени, отражения, дождь, снег, туман – больше не помеха;

• работа алгоритма на длинных дистанциях;

• общее повышение точности определения места возгорания.

Повышение точности обнаружения

Мало увидеть дым или пожар и передать сигнал тревоги, нужно обеспечить диспетчера еще и конкретными координатами очага возгорания, куда и отправится пожарная команда. 

Наша технология 3D-позиционирования позволяет точно определить место возгорания (до 33 км) и путь до него для групп реагирования. Каждая платформа комплекса оснащена встроенным электронным компасом, а также системой задания координат и высоты установки. Эта информация автоматически синхронизируется с платформой.

Помимо этого, платформа запоминает до 20 (рекомендуется не менее 9) точек калибровки для повышения точности определения координат места возгорания.

Для отображения карты местности и точек возгорания, комплекс может использовать как офлайн векторные карты (на основе Open source-источников)  любой детализации, так и онлайн ГИС карты (требуется приобретение API-ключа доступа и доступ в интернет), а также свободно распространяемые офлайн DEM-карты высот (в текущей версии тип 30М).

Система поддерживает 3 режима сканирования: 

• предустановленное сканирование,

• линейное сканирование,

• сканирование по шаблону.

Например, можно настроить несколько предустановок, чтобы охватить всю площадь для обеспечения непрерывного патрулирования в любую погоду с выделением более приоритетных областей (детальное или более частое сканирование) или областей быстрого сканирования.

Хранить архив по желанию заказчика можно как на локальном регистраторе/сервере, так и в Cloud-хранилище. Рабочее место оператора может быть организовано как локально, непосредственно на месте монтажа, так и удаленно — в любой точке мира, достаточно канала интернета 4-5 Мбит/с. В одной системе количество самих оконечных устройств в виде биспектральных камер ограничено числом 2048 штук, на практике превысить это ограничение сложно. Такие характеристики позволяют строить территориально распределенные системы практически неограниченного масштаба.

К системе бесшовно могут подключаться и более привычные девайсы для обеспечения безопасности вроде других камер, носимых регистраторов, терминалов доступа, датчиков охраны и так далее. Соответственно, описываемый ПАК может быть элементом общей системы безопасности у заказчика. Это позволит получать необходимые уведомления и доступ к архиву на базе единой платформы.

Наша система подтвердила свою эффективность на практике — летом прошлого года мы успешно реализовали проект в Челябинской области. Там наш программно-аппаратный комплекс следит за территорией в 30 км, отслеживает возгорания и задымления в круглосуточном режиме, используя оптический и тепловизионный спектр с привязкой к координатам на местности и картам. Система работает штатно, зарекомендовала себя отлично.

Спасибо вам за уделенное статье время! Если у вас есть вопросы – с радостью ответим на них в комментариях.