Разработка программного модуля для решения комплекса задач планирования мониторинга лесных пожаров беспилотными авиационными системами

Чрезвычайная ситуация, сложившаяся в результате ландшафтных пожаров на европейской части России в III квартале 2010 г., со всей остротой показала важность проблемы оперативного мониторинга лесопожарной обстановки. Природные пожары и вызванные ими чрезвычайные ситуации наносят существенный ущерб экономическому и социальному благополучию России. В пожароопасные периоды по результатам мониторинга существенная часть муниципальных образований находится в категории повышенного риска возникновения и развития природных пожаров, которые являются потенциальными причинами крупномасштабных чрезвычайных ситуаций. Одним из решений, позволяющих снизить материальные потери от ландшафтных пожаров, является проведение оперативного и качественного мониторинга обстановки, обеспечивающего информационную и методическую поддержку руководителей структурных подразделений МЧС России при организации борьбы с ландшафтными пожарами. Анализ аспектов управления в условиях ЧС показал, что система управления должна функционировать в четырех режимах: повседневной деятельности, повышенной готовности, чрезвычайный режим, постчрезвычайный режим. В работе рассматриваются режимы повседневной деятельности и повышенной готовности, на которых реализуются мероприятия по планированию проведения мониторинга. Не умаляя важности всей совокупности решаемых вопросов планирования мониторинга, авторы отчета ограничиваются двумя взаимосвязанными задачами, носящими основополагающий характер, - это задачи определения необходимого количество средств мониторинга и оценки времени их качественного использования на основе знаний о необходимом уровне надежности используемых средств мониторинга и уровне воздействия внешних факторов природной среды. В общей совокупности подходов и реализующих их способов существует многочисленный набор средств мониторинга ландшафтных пожаров, транспортировка которых в зоне ответственности осуществляется с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Теоретическая составляющая применения БПЛА при мониторинге природных пожаров в настоящее время развита отечественными и зарубежными учеными. В части решения задачи резервирования средств мониторинга данный вопрос проработан недостаточно для формирования единого подхода и конкретных рекомендаций по оценке качества и продолжительности мониторинга. В свою очередь, технический отказ хотя бы одного из средств мониторинга может привести к неполноте и противоречивости, получаемой в режиме реального времени информации. Цель исследования - разработка программного модуля для решения комплекса задач планирования мониторинга лесных пожаров и управления беспилотными авиационными системами (БАС) для создания методики оценки и прогнозирования вероятности отказа средств мониторинга при их практическом использовании в режиме реального времени. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: реализовать модели и алгоритмы в виде отдельного программного модуля, предназначенного для решения вычислительных задач; разработать комплекс алгоритмов для решения задач мониторинга лесных пожаров с применением БАС; разработать модели оценки качества мониторинга для резервирования средств мониторинга на основе БАС. Разработана модель многопараметрического дистанционного мониторинга крупных лесных пожаров. Разработанная модель отличается от аналогичных тем, что в ее алгоритмическую структуру внесены алгоритмы, позволяющие осуществлять ранжирование и теоретико-множественный анализ вариантов действий по ликвидации крупных лесных пожаров на основе результатов мониторинга, для поддержки принятия управленческих решений. Разработана методика оценки качества дистанционного мониторинга лестных пожаров беспилотными авиационными системами. Отличительной особенностью методики является возможность рассмотрения качества работы как отдельно взятого средства мониторинга, так и системы мониторинга в целом. Предложена архитектура программного модуля, позволяющая увязать разработанные модели и их реализующие алгоритмы в виде системы для возможности реализации в виде программного комплекса.Практическая значимость результатов работы обусловлена возможностью использования ее для проверки эффективности системы управления тушением крупного природного пожара на территории субъекта РФ, отражённой в документации предварительного планирования тушения природных пожаров; возможность применения её для разработки системы поддержки принятия решений при оперативно-тактическом планировании, для выявления недостатков существующей системы тушения природных пожаров субъекта РФ и, как следствие, создания более эффективной структуры системы; возможность тестирования различных вариантов сил и средств для различных территорий без финансовых затрат.