Система предупреждения пожаров на сельскохозяйственных полях

Одной из наиболее актуальных и остро стоящих проблем современного сельского хозяйства является проблема пожаров на посевных площадях в периоды созревания сельскохозяйственных культур. Данный тип пожаров возникает спонтанно, из-за отсутствия постоянного наблюдения, определяется, как правило, уже на терминальной стадии и наносит существенный ущерб хозяйствам, уничтожая тысячи гектаров посевов ежегодно. За 2018 год в Ставропольском крае было зарегистрировано 767 случаев возгорания на полях с уничтожением более 78000 Га посевов с общим ущербом 1,2 млрд руб. А статистические данные за несколько последних лет свидетельствуют о росте количества пожаров и увеличении наносимого ими материального ущерба.

Для решения данной задачи коллективом НОЦ «Транспорт» разработан программно-аппаратный комплекс детектирования очагов возгорания, состоящий из распределенной сети наблюдательных модулей и осуществляющий видеоконтроль территории. Каждый наблюдательный модуль представляет собой автономный комплекс видеонаблюдения с интеллектуальной обработкой собираемых данных, предназначенный для выполнения задач определения очагов возгорания в местах с отсутствующей инфраструктурой связи и электропитания. Каждый наблюдательный модуль размещается на высотной мачте, стоящей на границе посевных площадей, и осуществляет сбор и анализ видеоданных. При возникновении очага возгорания модуль распознает его, координирует свои действия с соседними терминалами, верифицируя результат анализа и уточняя координаты очага, и передает отчет о возникновении внештатной ситуации ответственному лицу или в службу быстрого реагирования.

В состав каждого наблюдательного модуля входит силовая рама для монтажа оборудования, система технического зрения, предназначенная для получения периферического видеопотока, система солнечной рекуперации (рис. 1). Выявление очага возгорания производится на основе анализа видеоданных, получаемых с трех периферийных камер. Алгоритмы, применяемые в процессе обработки видеоданных, являются авторской разработкой и позволяют осуществлять поиск очагов возгорания при значительном их удалении от точки наблюдения и различных оптических помехах. В процессе своей работы наблюдательный модуль не передает видеопоток, а производит его анализ на месте, в качестве результата передавая только координаты очага возгорания и параметры, характеризующие течение процесса. Данное усовершенствование позволяет применять наблюдательные модули в местах с неразвитой или отсутствующей инфраструктурой связи и снять основную часть процесса анализа видеоданных с человека-оператора.

Наблюдательный модуль оснащен системой солнечной рекуперации, позволяющей обеспечивать бесперебойную работу оборудования без использования внешних источников электропитания. Рекуперативная система включает в себя комплект солнечных батарей и буферных АКБ. Дневного запаса энергии хватает для обеспечения работы оборудования наблюдательного модуля в ночное время, позволяя осуществлять круглосуточное наблюдение за посевными площадями.

Наблюдательные модули могут использоваться как автономные наблюдательные посты или объединяться в наблюдательную сеть. При этом наблюдательные терминалы способны обмениваться данными с соседними терминалами, повышая точность определения координат очага возгорания и снижая вероятность ложных срабатываний. Сетевая архитектура позволяет передавать данные между наблюдательными модулями на значительные расстояния, используя принципы mesh-сетей, когда каждый модуль может выступать не только как принимающий узел, но и как ретранслятор сигнала. Дальность передачи данных при этом ограничивается только протяженностью сети наблюдательных модулей.

По сравнению с существующими аналогами предлагаемое решение имеет ряд существенных преимуществ:

• высокая автономность, что позволяет исключить из процесса наблюдения человека;
• отсутствие необходимости инфраструктур связи и питания;
• низкая стоимость и простота эксплуатации;
• высокая гибкость и реконфигурируемость решения;
• возможность использования существующих высотных объектов для монтажа комплекса;
• высокая скорость оповещения ответственного лица.

На основании перечисленных выше преимуществ можно сказать, что применение предлагаемого решения позволит значительно сократить ущерб от пожаров на посевных площадях, позволяя отслеживать их возникновение на самом раннем этапе. А высокая автономность и защищенное исполнение позволит использовать его повсеместно без разворачивания дополнительной инфраструктуры и привлечения обслуживающего персонала.

Кстати, у НОЦ «Транспорт» имеется множество проектов, связанных с сельскохозяйственной тематикой; особое место занимают два: проект системы автопилотирования сельскохозяйственной техники и проект восстановления рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Автопилот для сельскохозяйственных машин

В рамках данного проекта предлагается унифицированная система беспилотного управления, представляющая собой модульный комплекс технических средств для выполнения задачи беспилотного управления сельскохозяйственной машиной по одной из заданных программ. Центральным элементом системы является вычислительный модуль со специальным программным обеспечением, способным управлять широким перечнем сельскохозяйственных машин с помощью унифицированных соединительных элементов и механизмов.

Восстановление рабочих органов

Данный проект посвящен разработке технологии, позволяющей повысить абразивную износостойкость рабочих органов машин. Предлагаемое комплексное решение, включающее в себя наплавку, напыление и термоупрочнение, позволяет существенно увеличить ресурс почвообрабатывающих органов. Создание защитного слоя повышает срок эксплуатации до 3-х раз, при увеличении стоимости на 30-40%. Таким образом, модернизированные рабочие органы имеют повышенный ресурс и снижают расходы на проведение с/х работ.