Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Ландшафтные (природные) пожары
• 1.1 Противопожарная профилактика и мониторинг
• 1.2 Противопожарное обустройство лесов
• 2. Средства пожаротушения природных пожаров
• 2.1 Тушение лесных пожаров
• 2.2 Тушение торфяных пожаров
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение А
• Приложение Б
• Приложение В


Введение

С каждым годом тема природных пожаров становится более актуальной.

Ежегодно на земле возникает до 400 тысяч лесных пожаров, повреждающих около 0,5 % общей площади лесов и выбрасывающих в атмосферу миллионы тонн продуктов сгорания. Некоторые из этих пожаров перерастают в катастрофические.

К сожалению, на Земле идет процесс обезлесения, имеющий долгую историю. Исторически сведение лесов тесно связано с ростом населения и преобразованием лесных территорий для различных нужд. Леса также подвержены влиянию природных факторов, таких как насекомые-вредители, болезни, пожары и экстремальные климатические явления. Процесс обезлесения планеты продолжается и в настоящее время.

Международным сообществом признано, что леса являются одним из главных резервуаров биологического разнообразия, стоком и резервуаром углерода, а также значительным источником возобновляемой энергии, особенно для развивающихся стран. Сохранение и устойчивое управление всеми видами лесов признается критическим фактором экономического и социального развития, защиты окружающей среды и в целом -- системы поддержания жизни на планете.

Всем странам-членам ООН рекомендовано разрабатывать координированные подходы к сохранению своих лесов и устойчивому лесному хозяйству для обеспечения устойчивого развития человечества.

Сохранение и разведение лесов стало рассматриваться как способ связывания (депонирования) атмосферного углерода, позволяющий хотя бы отчасти сбалансировать мощные выбросы углекислого газа в атмосферу при сжигании природного топлива. Лесам России принадлежит важнейшая роль в поглощении углекислого газа и в поддержании относительной стабильности газового состава атмосферы. Леса России являются огромным резервуаром углерода.

Таким образом, охрана лесов России, предупреждение и эффективная борьба с лесными пожарами приобретает глобальное значение. Глобальная значимость российских лесов неоднократно подчеркивалась в ключевых международных экологических документах, в том числе в рамочной Конвенции по климатическим изменениям, а также в Киотском протоколе.

Объект исследования - технические средства, по возможности автоматизированные, применяемые для тушения всех видов ландшафтных пожаров.

Предметом работы является рассмотрение и выявление оптимальных средств и способов их применения, а так их характеристики и технические данные.

Методологическую основу составляют различные методы научного познания, используемые в исследовании как теоретических, так и практических вопросов. В работе использованы методы сравнения и обобщения, анализ действия. Тема исследования отличается особой актуальностью в современном мире.

Цель дипломной работы заключается в том, чтобы выявить наиболее эффективные средства автоматического пожаротушения, а так же рассмотреть перспективные методы и способы ликвидации природных пожаров.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- рассмотреть основные способы тушения природных пожаров;

- рассмотреть возможные пути их автоматизации;

- охарактеризовать роль человека в настоящем состоянии средств автоматического пожаротушения, и возможность сведения этой роли к минимуму.

Теоретическую базу исследования составили труды Барталева С.А., Вишнякова Я.Д., Горячева С.А., Алтуниной А.Т.



1. Ландшафтные (природные) пожары

Лесные пожары.

Лесные пожары уничтожают деревья и кустарники, заготовленную в лесу древесину. В результате пожаров снижаются защитные, водоохранные и другие полезные свойства леса, уничтожается фауна, сооружения, а в отдельных случаях и населенные пункты. Кроме того, лесной пожар представляет серьезную опасность для людей и сельскохозяйственных животных.

Лесные пожары - горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории.

Лесные пожары уничтожают деревья и кустарники, заготовленную в лесу древесину. В результате пожаров снижаются защитные, водоохранные и другие полезные свойства леса, уничтожается фауна, сооружения, а в отдельных случаях и населенные пункты. Кроме того, лесной пожар представляет серьезную опасность для людей и сельскохозяйственных животных.

Основными причинами возникновения лесных пожаров является деятельность человека, грозовые разряды, самовозгорания торфяной крошки и сельскохозяйственные палы в условиях жаркой погоды или в так называемый пожароопасный сезон (период с момента таяния снегового покрова в лесу до появления полного зеленого покрова или наступления устойчивой дождливой осенней погоды). Сафронов М.А., Вакуров А. Д. Огонь в лесу. // -М.: Издательство «Наука», Новосибирск, 1989. С. 11

Естественные пожары (вызванные молниями), отличаются от антропогенных (вызванных людьми) пожаров. Так, молнии, как правило, попадают в деревья на возвышенностях, и огонь, спускаясь по склону, продвигается медленно. При этом теряется сила пламени, и огонь редко распространяется на большие площади. Антропогенные же пожары чаще начинаются в низинах и распадках, что определяет более быстрое и опасное развитие.

В зависимости от характера возгорания и состава леса лесные пожары подразделяются на низовые, при которых выгорает только лесная подстилка, мхи и лишайники, а деревья, в основном, остаются нетронутыми; верховые, при которых сгорает весь лес, и почвенные (подземные). В сухую погоду низовой пожар легко переходит в верховой, а верховой, в свою очередь, может распространиться на огромную площадь.

По интенсивности лесные пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и силы ветра.

По скорости распространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространения слабого низового пожара не превышает 1 м/мин, сильного - свыше 3 м/мин. Слабый верховой пожар имеет скорость до 3 м/мин, средний - до 100 м/мин, а сильный - свыше 100 м/мин.

Высота слабого низового пожара до 0,5 м, среднего - 1,5 м, сильного - свыше 1,5 м. Слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см, средним - 25 50 см, сильным - более 50 см.

Существующие методики оценки лесопожарной обстановки позволяют определить площадь и периметр зоны возможных пожаров в регионе (области, районе). Исходными данными являются значение лесопожарного коэффициента и время развития пожара. Значение лесопожарного коэффициента зависит от природных и погодных условий региона и времени года.

Время развития пожаров определяется временем прибытия сил и средств ликвидации пожара в лесопожарную зону.

Согласно прогнозу Всероссийского центра мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций МЧС России, в 2015 году в связи с малоснежной зимой, быстрым сходом снежного покрова и положительными аномалиями температур воздуха, которые будут способствовать возникновению многочисленных очагов лесных пожаров, большая опасность угрожает лесам на территории Дальневосточного (Приморский, Хабаровский края, Амурская область, Еврейская АО), Сибирского (Алтайский, Забайкальский, Красноярский края, Иркутская, Кемеровская, Новосибирская, Омская, Томская области, Алтай, Бурятия, Тыва, Хакасия), Уральского (Курганская, Свердловская, Тюменская, Челябинская области), Северо-Западного (Вологодская, Калининградская, Ленинградская, Новгородская, Псковская области) и на всей территории Приволжского, Центрального и Южного федеральных округов.

Решение лесопожарной проблемы связано с целым рядом организационных и технических проблем и в первую очередь с осуществлением противопожарных и профилактических работ, проводимых в плановом порядке и направленных на предупреждение возникновения, распространения и развития лесных пожаров.

Мероприятия по предупреждению распространения лесных пожаров предусматривают осуществление ряда лесоводческих мероприятий (санитарные рубки, очистка мест рубок леса и др.), а также проведение специальных мероприятий по созданию системы противопожарных барьеров в лесу и строительству различных противопожарных объектов.

Чтобы уменьшить опасность возгорания леса надо очистить его от сухости и валежника, устранить подлесок, проложить 2-3 минерализованных полосы с расстоянием между ними 50-60 м, а надпочвенный покров между ними периодически выжигать.

Работы по тушению крупного пожара можно разделить на следующие этапы: разведка пожара; локализация пожара, т.е. устранение возможностей нового распространения пожара; ликвидация пожара, т.е. дотушивание очагов горения; окарауливание пожарищ.

Разведка пожара включает в себя уточнение границ пожара, выявление вида и силы горения на кромке и ее отдельных частях в разное время суток. По результатам разведки прогнозируют возможное положение кромки пожара, ее характер и силу горения на требуемое время вперед. Гражданская оборона. // Под редакцией Алтунина А.Т. Воениздат, Москва, 1982. С. 7-9

На основании прогноза развития пожара с учетом лесопатологической характеристики участков, окружающих пожар, с учетом возможных опорных линий (рек, ручьев, лощин, дорог и пр.) составляется план остановки пожара, определяются приемы и способы остановки пожара.
Наиболее сложной и трудоемкой является локализация пожара. Как правило, локализация лесного пожара проводится в два этапа. На первом этапе осуществляется остановка распространения пожара путем непосредственного воздействия на его горящую кромку. На втором этапе производится прокладка заградительных полос и канав, обрабатываются периферийные области пожара с целью исключения возможности возобновления его распространения.

Локализованными считаются только те пожары, вокруг которых проложены заградительные полосы, либо когда имеется полная уверенность, что другие применявшиеся способы локализации пожаров не менее надежно исключают возможность их возобновления.

Дотушивание пожара заключается в ликвидации очагов горения, оставшихся на пройденной пожаром площади после его локализации.

Окарауливание пожарища состоит в непрерывном или периодическом осмотре пройденной пожаром площади и, в особенности, кромки пожара, с целью предотвратить возобновление распространения пожара. Окарауливание пожарищ производится путем систематических обходов по полосе локализации. Продолжительность окарауливания определяется в зависимости от погодных условий.

Торфяные пожары.

Торфяные пожары представляют собой возгорание торфяного болота, осушенного или естественного.

Торф - продукт неполного разложения растительной массы в условиях избыточной влажности и недостаточной аэрации. Торф обладает самой высокой из всех твердых топлив влагоемкостью.

Основными тепловыми характеристиками торфа являются его теплотворная способность, а также коэффициент теплопроводности. Основными горючими материалами у торфов являются углерод (52-56 % от общей массы) и водород (5-6 % от общей массы), кроме того, в составе торфа имеется от 30 до 40 % атомов кислорода, связанного в молекулах химических веществ, из которых состоит торф.

Причинами возникновения торфяных пожаров являются неправильное обращение с огнем, разряд молнии или самовозгорание, которое может происходить при температуре выше 50 градусов по Цельсию. Летом поверхность почвы в средней полосе может нагреваться до 52-54 градусов. Кроме того, достаточно часто почвенные торфяные пожары являются развитием низового лесного пожара. В слой торфа в этих случаях огонь заглубляется у стволов деревьев.

Торфяные пожары характерны для второй половины лета, когда в результате длительной засухи верхний слой торфа просыхает до относительной влажности 25-100 %. При таком содержании влаги он может загораться и поддерживать горение в нижних, менее сухих слоях. Глубина прогорания торфяной залежи определяется уровнем залегания грунтовых вод.

Горение обычно происходит в режиме «тления», то есть в беспламенной фазе как за счет кислорода, поступающего вместе с воздухом, так и за счет его выделения при термическом разложении сгораемого материала.

Процесс горения в нижней части происходит значительно интенсивней, чем вверху. Это объясняется тем, что свежий холодный воздух, как более тяжелый, поступает в нижнюю часть зоны горения, где реагирует с горящим торфом. Углекислый и угарный газы, а также продукты пиролиза (термическое разложение органических соединений без доступа воздуха) торфа в нагретом виде омывают верхнюю часть зоны горения, препятствуя доступу к ней кислорода. Также распространению горения на верхние слои почвы препятствует повышенная влажность в задернелом корнеобитаемом слое почвы, хорошо удерживающем влагу от выпадения осадков и капиллярного подъема грунтовых вод.

Заглубляясь в нижние слои торфа до минерального грунта или уровня грунтовых вод, горение может распространяться на десятки и сотни метров от входного отверстия, лишь местами выходя на поверхность. При заглублении очага горения происходит аккумуляция выделяющегося в слое торфа тепла и его распространение в направлении участков с повышенной влажностью, воспламеняющихся после испарения содержащейся в них влаги.

Хотя скорость продвижения кромки торфяного пожара составляет не более нескольких метров в сутки, они отличаются устойчивостью горения, которое при заглублении на 1,0 1,5 м не могут ликвидировать даже большие дожди.

При выпадении осадков битумированные частицы торфа не намокают, влага уходит между них в грунтовые воды, и торфяная залежь может гореть годами до полного выгорания месторождения.

Различают одноочаговые и многоочаговые торфяные пожары. Если пожар возник от загорания напочвенного покрова, то возможно заглубление огня в органический слой почвы сразу в нескольких местах. Когда пожар возник от костра, то это, как правило, одноочаговый пожар.

Очаг только что возникшего почвенно-торфяного пожара может быть быстро потушен проливкой водой участка горящего торфа, отделением его от краев образующейся воронки и складыванием на выгоревшей площади. Так как в верхних слоях торфа много корней деревьев и кустарников, эту работу следует выполнять топорами или очень острыми лопатками. Если имеется возможность, то края воронки следует обрабатывать водой со смачивателем или химикатами из ранцевых опрыскивателей.

В случаях многоочаговых торфяных пожаров, обычно возникающих на торфянистых почвах в результате низового пожара, тушение возможно лишь путем локализации всей площади, на которой находятся очаги. Такую локализацию производят с помощью канавокопателей или взрывов с подачей затем в проложенную канаву воды из местных водоисточников. Атаманюк В.Г., Ширшев Л.Г., Акимов Н.И. Гражданская оборона. // Издательство «Высшая Школа», Москва, 1986. С. 24

При проведении земляных работ широко используется специальная техника: канавокопатели, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры, другие машины, пригодные для этой работы.

Окапывание начинается со стороны объектов и населенных пунктов, которые могут загореться от горящего торфа. Сам пожар тушат путем перекапывания горящего торфа и заливки его очень большим количеством воды.

Торфяные пожары наносят огромный вред лесу, они уничтожают органику почвы, в огне сгорают корни деревьев, лес падает и полностью погибает.

Несмотря на отсутствие пламенного горения, торфяные пожары опасны для жизни человека. Коварство их заключается в том, что поверхностный слой почвы часто остается несгоревшим, а под ним располагается горящая пещера, куда в случае неосторожного захода может провалиться человек.

Над горящими торфяниками возможно образование «столбчатых завихрений» горячей золы и горящей торфяной пыли, которые при сильном ветре могут переноситься на большие расстояния и вызывать новые загорания или ожоги у людей и животных.

В результате горения торфа образуются продукты полного и неполного окисления, пиролиза торфа - метан, водород, сажа, дым.

Ухудшение экологической обстановки наиболее опасно для детей и людей, страдающих дыхательными заболеваниями. Тяжело переносят отравления окисью углерода курящие люди, страдающие бронхитом и астмой, сердечными заболеваниями, нарушением кровообращения, неврастенией, анемией, диабетом, заболеваниями почек. Сергеев В.С. Деятельность государственных органов Российской Федерации по организации защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. // Монография. Под ред. Семина В.П. С. 17

Степные пожары.

Подобные возгорания представляют собой возникновение одного или нескольких очагов, которые достаточно быстро распространяется на значительные территории. Такие природные катастрофы обладают высокой скоростью распространения, достигающей в определенные моменты 30 км/ч. Этот фактор обусловлен большим количеством сухой растительности, созревших злаков и прочих легковоспламеняющихся материалов. Как правило, степные пожары представляют огромную опасность не только для людей, но и для сельскохозяйственных животных. Огонь, который подступает со всех сторон, оказывает достаточно сильное психологическое давление. Тем самым может спровоцировать массовую панику, которая зачастую приводит к многочисленным жертвам.

Как уже говорилось ранее, даже небольшой очаг возгорания может за достаточно короткий срок привести к стихийному бедствию. Следовательно, подобные природные катастрофы необходимо ликвидировать как можно быстрее, чтобы максимально минимизировать величину причиненного ущерба. Тем не менее, перед тем, как узнавать алгоритм действий при тушении обнаруженного очага возгорания, необходимо выяснить основные причины возникновения пожаров.

Как правило, зачастую огонь в степи или лесу может появиться в результате неосторожных действий человека. К примеру, это может быть непотушенная сигарета, оставленный без присмотра костер, детские шалости и прочие антропогенные факторы. Помимо этого, лесные и степные пожары могут возникнуть в результате атмосферных явлений, таких как грозовые разряды. Однако не следует исключать из списка и следующий фактор. Степные и торфяные пожары могут возникать из-за самовозгораний сухостоя в жаркую летнюю пору.

Степные пожары обладают несколькими важными, но, к сожалению, негативными особенностями. Одной из них можно считать скоротечность процессов. Временной фактор играет огромную роль, поскольку, как уже говорилось ранее, скорость распространения степных пожаров достаточно велика. Это значит, что с момента обнаружения очага возгорания и до принятия каких-либо мер по его тушению должно быть затрачено минимальное время. При этом особое положение в подобных мероприятиях занимает непосредственная организация и подготовка средств по устранению пожара. Николаев Н.С., Дмитриев И.М. Гражданская оборона на объектах АПК. // Агропромиздат, Москва, 1990. С. 40

При возникновении подобных чрезвычайных ситуаций важно рассматривать не только способы тушения степных пожаров, но и всевозможные вспомогательные средства. К примеру, следует рассматривать локацию очага возгорания. Зная особенности местности, можно эффективно их использовать для предотвращения дальнейшего распространения огня. В качестве подобных преград могут выступать различные рубежи, противопожарные полосы, дороги. Помимо всего прочего, необходимо принимать во внимание степень горючести различных материалов, окружающих очаг возгорания.

В совокупности все мероприятия по ликвидации степных пожаров можно разделить на несколько основных категорий. К первой из них относятся так называемые разведывательные действия. Ко второй - локализация очага возгорания, к третьей - ликвидация пожара. К последней категории, в свою очередь, причисляют окарауливание опасной зоны. Рассмотрим каждый из представленных этапов подробнее.

Разведка. Степные пожары можно обнаружить с земли или с воздуха. Как правило, для подобных целей используются специальные наблюдательные пункты, а также авиационное патрулирование. Традиционно разведывательные мероприятия состоят из выявления вида очага возгорания, его силы. Следует помнить, что данные параметры исследуются на кромке огня, а также и на отдельных ее частях в разные моменты времени. Помимо этого, происходит периодическое уточнение границ пораженных пламенем участков. Исходя из полученных результатов, уполномоченные лица составляют прогноз, в котором указывается возможное распространение пожара, силу и характеристику горения в пределах заданного времени. Следовательно, на основании полученных данных можно сформировать план остановки и последующей ликвидации возгорания. Также определяются способы и приемы, посредством которых будут осуществляться подобные мероприятия.

Локализация. Пожалуй, это наиболее трудоемкий и сложный этап в тушении пожара. Зачастую состоит из двух фаз. В первую очередь предотвращается дальнейшее распространение огня. Это достигается за счет прямого и непосредственного воздействия на кромку пламени. Ко второй фазе, в свою очередь, относится прокладка так называемых заградительных сооружений. В качестве подобных средств могут выступать песчаные полосы, вырытые канавы и прочее. Помимо этого необходимо осуществить обработку периферийных областей пожара для того, чтобы максимально предотвратить возможность возобновления распространения огня. При этом важно помнить, что под определением «локализованный пожар» понимается тот, вокруг которого имеются заградительные полосы или же иные средства, обеспечивающие полную уверенность в том, что пламя не может вспыхнуть заново.

Ликвидация и окарауливание пожарищ. Пожалуй, это наиболее трудоемкий и сложный этап в тушении пожара. Зачастую состоит из двух фаз. В первую очередь предотвращается дальнейшее распространение огня. Это достигается за счет прямого и непосредственного воздействия на кромку пламени. Ко второй фазе, в свою очередь, относится прокладка так называемых заградительных сооружений. В качестве подобных средств могут выступать песчаные полосы, вырытые канавы и прочее. Помимо этого необходимо осуществить обработку периферийных областей пожара для того, чтобы максимально предотвратить возможность возобновления распространения огня. При этом важно помнить, что под определением «локализованный пожар» понимается тот, вокруг которого имеются заградительные полосы или же иные средства, обеспечивающие полную уверенность в том, что пламя не может вспыхнуть заново.

Подобные мероприятия предназначены для предотвращения возобновления процессов горения. Необходимые для этого действия заключаются в периодическом или непрерывном (в зависимости от сложности пожара) патрулировании пораженной огнем территории. Особое внимание при этом следует уделять кромке и так называемой полосе локализации. Длительность рассматриваемого этапа необходимо определять исходя из прогнозируемых и настоящих погодных условий.

Одним из наиболее часто применяемых способов тушения можно считать отжиг. Как ни странно, но для устранения неконтролируемого пламени используется контролируемое, которое направляется навстречу пожару. Подобные действия осуществляются следующим образом: от имеющихся природных и искусственных рубежей начинается пуск отжига при помощи специальных зажигательных аппаратов или же, если таковых нет, любых подручных средств. При этом важно помнить, что если вышеописанные мероприятия производятся при помощи особых средств, то необходимо участие квалифицированного персонала, специально обученного для работы с подобной техникой. Тем не менее, при проведении любых операций с огнем следует соблюдать правила техники безопасности. Вишняков Я.Д., В. И. Вагин В. В. Овчинников А. Н. Стародубец Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. // Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. - М .: Издательской центр «Академия», 2007. - 304 с. С. 43

1.1 Противопожарная профилактика и мониторинг

Еще в XX веке во многих странах с крупными лесными массивами действовала система наземного мониторинга, смысл которой состоял в создании специальных высотных сооружений, на которых мог располагаться человек и следить за состоянием лесных массивов. Такой способ позволял одному человеку осуществлять мониторинг лесной площади (около 30 км в радиусе вышки в зависимости от сопутствующих параметров, таких как высота сооружения, рельеф прилегающей местности и текущие метеоусловия), осуществлять обнаружение возгорания на ранней стадии и при определённых условиях вычислять его координаты посредством метода триангуляции.

Данный способ активно использовался как на территории России, так и за рубежом: в Канаде и странах Европы. Следует отметить, что при наличии вышеназванных положительных сторон, традиционный метод наземного мониторинга обладает и некоторыми минусами, одним из которых является высокая зависимость от человеческого фактора для непрерывного контроля за пожарной активностью во время всего пожароопасного сезона и ограничение территории наземного мониторинга существующим количеством пожарно-наблюдательных вышек (ПНВ). ГОСТ Р 22.1.09-99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров. Общие требования. // Госстандарт России от 25 мая 1999 г. № 181. С. 4

На данный момент в России традиционный метод мониторинга леса испытывает практические сложности с реализацией из-за дефицита рабочих кадров в лесном хозяйстве. Кроме того, даже при отсутствии кадрового дефицита, осуществление контроля деятельности большого количества людей на значительной территории дополнительно требует эффективной системы управления. Стоит также упомянуть о невозможности автоматизации процесса обнаружения пожара и эффективного обмена информацией между его участниками при подобном подходе к решению проблемы мониторинга леса.

С середины восьмидесятых годов прошлого века был предпринят ряд попыток использования видеонаблюдения в целях наземного мониторинга лесных массивов. Эксплуатируемые устройства являлись телеустановками, находящимися в составе PTZ-камеры и устанавливаемые на вышках, в комплекте с телевизионным устройством и пультом дистанционного управления, расположенных при этом в непосредственной близости от высотного сооружения. Рядом также располагался оператор, осуществлявший просмотр лесной территории в ручном режиме. Помимо собственно информации с видеокамер, оператор имел возможность получения направления на лесной пожар, обнаруженный при помощи PTZ-камер.

Использование видеонаблюдения для нужд мониторинга леса продемонстрировало высокие характеристики описанного метода как по дальности мониторинга (радиус обзора с одной точки составлял до тридцати километров), так и по временным параметрам (раннее обнаружение лесных пожаров).

Кроме того, так как высотное сооружение стало использоваться для установки видеооборудования, а не для присутствия человека на нём, новые технические требования к вышкам обусловили уменьшение стоимости их сооружения и относительную простоту в эксплуатации. За счёт этого оказалось возможным изменить другие параметры высотного сооружения, например, увеличить его высоту. Положительным образом использование видеонаблюдения сказалось и на рабочих условиях, в которых находился специалист: его помещение располагалось на земле и ему больше не требовалось подниматься на вышку для обзора территории. Также была уменьшена вероятность ложного обнаружения, поскольку функция трансфокатора видеокамеры позволяла осуществлять детальное рассмотрение удалённого объекта.

Однако в каждой точке мониторинга требовалось наличие как источника электропитания, так и специалиста. Тем не менее, даже при названных недостатках системы подобного рода продолжают существовать, в том числе в России, решая задачи мониторинга леса.

Начало XXI века отмечено динамичным распространением сети Интернет, электроники, связи и цифровых систем. Прогресс в области электроники и цифровой техники повлёк за собой широкое использование цифровых управляемых камер, что оказало влияние на уменьшение их стоимости при сохранении прежних технических характеристик. Что касается вычислительной техники то её регулярное совершенствование и быстрое распространение способствовало автоматизации определённого объёма работ, традиционно выполняемых человеком, которому была предоставлена возможность принятия только окончательного решения. Массовая потребность в мобильной связи и широкое распространение последней способствовало активному строительству сотовых вышек, подключенных к источнику электропитания и каналам связи как в крупных населённых пунктах, так и в сельской местности, в том числе на территории лесного фонда или землях, прилегающих к нему. Указанные факторы создали возможности для дальнейшего прогресса в области видеосистем мониторинга леса, заключающиеся в технической эксплуатации развитой инфраструктуры каналов связи и высотных сооружений операторов мобильной связи для размещения требуемого видеооборудования.

При подобном подходе практически целесообразным является объединение PTZ-IP-видеокамер в единую сеть посредством использования каналов операторов мобильной связи и Интернета. При этом контроль нескольких видеокамер возможен при участии только одного специалиста в центре контроля, а необходимость в создании традиционных пожарно-наблюдательных вышек отсутствует. Кроме того, новый тип системы видеонаблюдения обладает преимуществами, характерными для прежних систем наземного мониторинга леса в плане радиуса обзора, точности определения направления на пожар и точности определения местоположения очага возгорания. В связи с использованием IP-видеонаблюдения особую роль в обнаружении лесных пожаров стала играть практика применения компьютерного зрения, то есть систем, в автоматическом режиме относящих некоторые объекты к категории потенциально опасных. Применительно к задачам наземного мониторинга леса использование видеоаналитики целесообразно в условиях, при которых количество видеокамер на одного оператора достаточно велико (более пяти-семи штук) и существует необходимость в облегчении работы оператора центра контроля за счёт автоматизации опознавания таких визуальных объектов, как дым и пламя.

Инновационный мониторинг леса, совмещающий в себе использование высотных сооружений операторов мобильной связи, а также элементы IP-видеонаблюдения и видеоаналитики на базе целевого программного обеспечения, уже сейчас используется на практике. Что касается России, то внедрение систем наземного мониторинга нового поколения относится к направлению информационно-телекоммуникационных систем, которое расценивается государством в качестве одного из приоритетных в сфере развития науки, технологий и техники (проект инновационного центра «Сколково» «Лесной Дозор»). Барталев С.А. Информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства РФ (состояние и перспективы развития) // Материалы четвертой всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: Институт космических исследований РАН, т. 5, № II; 2008. С. 419-429.

Автоматические системы мониторинга пожароопасной обстановки. Система FIRMS.

FIRMS (Fire Information for Resource Management System -- Пожарная информационная система для целей управления природными ресурсами) представляет собой общедоступную систему мониторинга лесных пожаров, основанную на космических снимках MODIS, разработанную группой специалистов Университета штата Мэриленд в сотрудничестве с Национальным агентством США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Система охватывает весь мир и позволяет получать информацию о местоположении крупных и средних лесных пожаров за предшествующие 24 или 48 часов (по выбору пользователя).

Система основывается на тех же общедоступных спутниковых снимках, которые используются большинством существующих в мире систем оперативного спутникового мониторинга лесных пожаров. Те же самые снимки используются информационной системой дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства -- ИСДМ Рослесхоз. В отличие от ИСДМ Рослесхоз, система FIRMS является общедоступной, т.е. ее данными могут пользоваться не только специально уполномоченные организации, но и все люди и организации, которым нужна оперативная информация о лесных пожарах. Система FIRMS не позволяет выявлять мелкие или только начинающиеся лесные пожары, но о средних и крупных пожарах дает вполне качественную информацию.

В частности, система FIRMS может оказаться весьма полезной для специалистов органов управления лесами субъектов Российской Федерации, лесничеств, лесопарков, арендаторов лесных участков, органов местного самоуправления, научных и общественных организаций. Качество выявления лесных пожаров в системе FIRMS как минимум не ниже, чем в системе ИСДМ Рослесхоз. Вообще, Университет штата Мэриленд является одним из ведущих мировых научных центров в области дистанционного зондирования Земли, в том числе в области мониторинга пожаров на природных территориях.

Достоинством системы FIRMS является также то, что она позволяет просматривать данные о лесных пожарах в программе Google Earth, и сразу производить привязку пожара к ближайшим дорогам, населенным пунктам, водоисточникам, лесным или нелесным территориям, торфяникам и т.д. Система FIRMS не позволяет непосредственно осуществлять привязку выявленных пожаров к конкретным землепользователям, арендаторам, лесничествам, кварталам и другим хозяйственным единицам, но на местном уровне эта задача легко решается другими средствами.

Базовое разрешение системы FIRMS -- 1 км, т.е. оценка наличия или отсутствия пожара производится для ячейки размерами (на местности) 1 х 1 километр.

Предполагается, что система FIRMS со временем станет базовым инструментом Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO) для сбора данных о лесных пожарах.

Предполагается также, что в ближайшее время система FIRMS позволит получать информацию не только о текущих пожарах, но и о выгоревших площадях. Однако, пока эта функция в системе FIRMS не реализована.

Система ИСДМ-Рослехоз.

Что же представляет собой информационная система дистанционного мониторинга? На сегодняшний момент это целый комплекс оборудования, расположенного в 8 приемных центрах по всей территории России, специалисты которых в соответствии с заключенными договорами выполняют свою часть работы по обеспечению функционирования элементов системы. Управление всеми удаленными узлами системы, основная тематическая обработка происходит в Центральном узле ИСДМ-Рослесхоз (г. Пушкино, ФГУ «Авиалесоохрана). Сюда, кроме данных зондирования Земли (ДЗЗ), поступает также информация от субъектов Российской Федерации о лесных пожарах и ходе тушения, метеоинформация, данные грозопеленгации (система регистрации молниевых разрядов) и т.д.

Для обеспечения надежности и устойчивости системы имеется полнофункциональный управляющий сервер, расположенный в Москве (ИКИ РАН). Вся обработанная тематическая информация (за исключением ДЗЗ) дублируется на несколько информационных web-серверах, расположенных в каждом узловом центре ИСДМ Рослесхоз. Получение и оперативное распределение космических снимков среднего разрешения по территории Российской Федерации обеспечивается за счет функционирования узлов ИСДМ-Рослесхоз (Красноярск, Хабаровск, Иркутск, Ханты-Мансийск, Новосибирск, Саратов), которые также производят предварительную обработку ДЗЗ. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. // - М.: Эксмо. 2004. - 204 с. С. 67.

Вся информация (в том числе и обработанные ДЗЗ, поступающие в узлы ИСДМ-Рослесхоз) структурируется, каталогизируется и архивируется в банк данных и доступна из геоинформационной системы, интегрированной в web-интерфейс. Выходные продукты в виде табличных отчетов или географически привязанных композитных изображений в ГИС формате с атрибутивной информацией в любое время доступны зарегистрированным пользователям, например, руководителю команды тушения лесного пожара в любой точке Российской Федерации через сеть Интернет.

Основная информация, используемая в ИСДМ-Рослесхоз:

- ежедневные информационные оперативные продукты, полученные на основе данных спутников серии NOAA (прибор AVHRR) и спутников TERRA, AQUA (прибор MODIS);

- ежедекадные информационные продукты для оценки последствий действия пожаров, полученные на основе данных спутников TERRA, AQUA (прибор MODIS) и SPOT (прибор VEGE TATION);

- информационные продукты на основе данных высокого разрешения спутников SPOT, LANDSAT, Ресурс ДК (единственный российский) (1-2 раза в год).

Система SFMS.

ScanEx Fire Monitoring Service (SFMS). Сервис разработан в Инженерно-технологическом центре «СКАНЭКС» и в отличие от аналогичных систем (например, сервис NASA Rapid Fire, AFIS и др.) предоставляет доступ к данным нескольких спутников низкого, среднего и высокого пространственного разрешения.

Для задач проекта проводится ежедневная спутниковая съемка территории России с приемом информации на комплексы «УниСкан», расположенные в Москве, Иркутске и Магадане. На первом этапе тестирования сервиса, в июле, будут использоваться данные только на территорию Европейской части России (в пределах зоны радиовидимости станции «УниСкан», установленной в Москве).

Веб-сервис ScanEx Fire Monitoring Service предназначен для оперативного получения спутниковых данных о местоположении очагов пожаров на территории России и оценки площади гари и нанесенного ущерба. В веб-сервисе SFMS отображается информация за последние четверо суток с ежедневным обновлением данных по обстановке.

Очаги пожаров детектируются по данным спектрорадиометра MODIS, который является ключевым инструментом на борту американских спутников Terra и Aqua. Чувствительность приборов позволяет детектировать лесные и степные пожары площадью от 1 га и более. В результате обработки геопривязанных изображений можно локализовать положение горящих участков в пределах области размером 1 х 1 км. Сервис SFMS обеспечивает возможность просмотра в программе Google Earth растровых изображений, синтезированных в натуральных цветах из данных оптических каналов MODIS, что позволяет оценить положение облачного покрова и возможность обнаружения пожаров в интересующих районах мониторинга.

Для расширения возможностей мониторинга в проекте используются детальные мультиспектральные снимки со спутников SPOT 4 (разрешение 20 м/пиксел) и Landsat-5 (30 м/пиксел), которые позволяют наблюдать последствия пожаров и картировать территории выгоревших участков местности. Детальная информация на сервисе SFMS отображается в виде квиклуков всех пролетов SPOT 4 и Landsat-5, принимаемых станциями «УниСкан» сети ИТЦ «СКАНЭКС». Пользователь может выбрать и заказать средствами сервиса малооблачные детальные снимки районов мониторинга, на которых ранее датчиками MODIS были обнаружены очаги пожаров.

Данные сервиса SFMS могут использоваться не только для обнаружения и мониторинга пожаров, но и для наблюдения за другими «горячими» объектами, например, факелами на нефтяных и газовых месторождениях. Копылов В.Н. Космический мониторинг окружающей среды: монография. // Ханты-Мансийск: Полиграфист, 2008. - 216 с. С. 118

1.2 Противопожарное обустройство лесов

Противопожамрное устромйство в лесамх -- система организационных, технических и лесоводственных мероприятий, направленных на предупреждение лесных пожаров, снижение степени пожарной опасности, повышение пожароустойчивости лесов, обнаружение пожаров в начале их развития и их ликвидацию; разработка документов, обосновывающих уровень охраны лесов, виды и объемы профилактических мероприятий, потребность в службах обнаружения и тушения лесных пожаров, кадрах, материальных и финансовых затратах.

В соответствии с Лесным кодексом России, противопожарное обустройство лесов является одним из видов деятельности по предупреждению лесных пожаров. Согласно статье 53.1 Лесного кодекса (введена Федеральным законом от 29.12.2010 N 442-ФЗ), меры противопожарного обустройства лесов включают в себя:

- строительство, реконструкцию и эксплуатацию лесных дорог, предназначенных для охраны лесов от пожаров;

- строительство, реконструкцию и эксплуатацию посадочных площадок для самолетов, вертолетов, используемых в целях проведения авиационных работ по охране и защите лесов;

- прокладку просек, противопожарных разрывов, устройство противопожарных минерализованных полос;

- строительство, реконструкцию и эксплуатацию пожарных наблюдательных пунктов (вышек, мачт, павильонов и других наблюдательных пунктов), пунктов сосредоточения противопожарного инвентаря;

- устройство пожарных водоемов и подъездов к источникам противопожарного водоснабжения;

- проведение работ по гидромелиорации;

- снижение природной пожарной опасности лесов путем регулирования породного состава лесных насаждений и проведения санитарно-оздоровительных мероприятий;

- проведение профилактического контролируемого противопожарного выжигания хвороста, лесной подстилки, сухой травы и других лесных горючих материалов;

- иные определенные Правительством Российской Федерации меры.

Кроме того, согласно постановлению Правительства РФ от 16 апреля 2011 г. № 281 «О мерах противопожарного обустройства лесов» было определено, что к мерам противопожарного обустройства лесов, помимо мер, указанных в части 2 статьи 53.1 Лесного кодекса Российской Федерации, относятся:

- прочистка просек, прочистка противопожарных минерализованных полос и их обновление;

- эксплуатация пожарных водоемов и подъездов к источникам водоснабжения;

- благоустройство зон отдыха граждан, пребывающих в лесах в соответствии со статьей 11 Лесного кодекса Российской Федерации;

- установка и эксплуатация шлагбаумов, устройство преград, обеспечивающих ограничение пребывания граждан в лесах в целях обеспечения пожарной безопасности;

- создание и содержание противопожарных заслонов и устройство лиственных опушек;

- установка и размещение стендов и других знаков и указателей, содержащих информацию о мерах пожарной безопасности в лесах.

Нормативы противопожарного обустройства лесов установлены приказом Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоза) №174 г. от 27 апреля 2012 г.

Противопожарные барьеры.

В организации охраны лесов от пожаров одним из важнейших звеньев является противопожарное обустройство территории лесного фонда, включающее в себя целый комплекс организационно-хозяйственных и профилактических противопожарных мероприятий по предупреждению возникновения и ограничению распространения пожаров, оперативному обнаружению и ликвидации очагов возгорания.

В целях оптимизации противопожарного обустройства лесной территории учитываются прогнозируемое время доставки сил и средств пожаротушения к очагу возгорания, нормативные требования к каждому исходному месту базирования лесопожарных станций и служб ликвидации пожаров, а также вероятность возникновения и развития очагов крупных лесных пожаров. Сергеев В.С. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. // Учебное пособие для вузов - М.: Гриф, 2009. С. 55

К специфике пожарной профилактики в лесах, в первую очередь, относятся мероприятия по созданию в них системы противопожарных барьеров (естественные и искусственные преграды) в виде заслонов и разрывов, ограничивающих распространение пожаров в лесу, а также устройству сети дорог и водоемов для обеспечения оперативной ликвидации возникающих очагов горения.

Естественный противопожарный барьер представляет собой природный компонент ландшафта на территории лесного фонда в виде озер и рек (ширина русла не менее 20 м), пожароустойчивых участков леса.

Искусственными противопожарными барьерами в лесу служат минерализованные полосы, противопожарные разрывы и мелиоративные каналы, пожароустойчивые опушки из насаждений лиственных пород, а также разрывы, образующиеся за счет трасс железных и автомобильных дорог, линий электропередачи, нефтепроводов.

Все естественные и искусственные барьеры в лесах И. С. Мелехов подразделил на 4 группы:

1) практически не возгораемые противопожарные барьеры, на поверхности которых отсутствуют горючие материалы (реки, озёра, каналы, водохранилища, автомобильные и железные дороги, вспаханные сельскохозяйственные поля);

2) противопожарные барьеры с наличием запаса горючих материалов, недостаточного для поддержания интенсивного горения (лесные дороги, тропинки, минерализованные полосы, очищенные от сучьев трелёвочные волоки, просеки и другие лесные участки);

3) противопожарные барьеры с горючими материалами низкой пожарной опасности (участки лиственных и смешанных древостоев, полосы из люпина, картофеля, профилактические огнезащитные полосы, созданные при помощи химических веществ);

4) противопожарные барьеры комбинированные, включающие различные комбинации барьеров первых трёх групп (противопожарные разрывы с дорогами и минерализованными полосами, противопожарные канавы с дорогами, автомобильные шоссе с полосами люпина, пожароустойчивые лиственные древостои с минерализованными полосами, противопожарные заслоны различных конструкций вдоль рек, озер, каналов).

Из всего комплекса профилактических противопожарных мероприятий наиболее дискуссионным и спорным является разделение лесной территории различными противопожарными барьерами.

Российские исследователи Э.Н. Валендик, П.М. Матвеев, М.А. Софронов считают, что если лесной массив разделен барьерами на замкнутые блоки, то возникший внутри них пожар не распространяется в другие блоки в силу изолированности огня барьерами, лишенными горючих материалов. В то же время существует мнение В. Н. Сергеенко, что систему противопожарных барьеров следует рассматривать всего лишь как сеть опорных полос для активной борьбы с пожарами.

Создание системы противопожарных барьеров должно иметь целью разделение пожароопасных хвойных массивов на изолированные друг от друга блоки. Крупные массивы хвойных древостоев рекомендуется разделять на противопожарные блоки, в зависимости от степени их пожарной опасности и интенсивности ведения лесного хозяйства, площадью от 2 до 12 тыс. га. М.А. Софронов отмечает, что эта величина противопожарных блоков явно завышена, и считает, что в хвойных древостоях I-III классов природной пожарной опасности система противопожарных барьеров должна разделять лесные массивы на изолированные блоки площадью не более 2 тыс. га каждый. По мнению Ю.А. Беляева, Г.М. Зайцева, О.И. Рожкова и др., для отграничения основных противопожарных блоков целесообразно использовать 30-50-метровые противопожарные разрывы. Внутренние блоки второго порядка отграничиваются более узкими полосами, в том числе и минерализованными, однако при этом противопожарная сеть должна быть замкнутой и обеспечивать блокирование распространения горения за пределы блока.

Многолетняя практика борьбы с лесными пожарами показывает, что наиболее эффективными преградами для их распространения являются противопожарные заслоны и разрывы, функции которых могут выполнять дороги. В связи с этим в крупных лесных массивах необходимо устройство противопожарных разрывов в виде достаточно густой сети лесных дорог, которые могут быть также использованы для оперативной доставки сил и средств ликвидации пожаров. Например, в штате Миссисипи (США), противопожарные разрывы в виде дорог шириной 8 м устраиваются через 1-2 км и выполняют, в основном, две функции: 1) обеспечивают быстроту доступа к очагу горения участников пожаротушения; 2) служат опорными полосами при борьбе с пожарами. При этом вся система противопожарных разрывов устраивается таким образом, чтобы образовывалась устойчивая дорожная сеть, которая позволит быстро доставить силы и средства пожаротушения в любую часть лесного массива. В Шотландии на больших лесных территориях сеть противопожарных разрывов также представлена в виде дорог. Кроме этого, в хвойных пожароопасных массивах устраиваются межквартальные полосы из пожароустойчивых пород, а площадь квартала составляет не более 50 гектар.

Защитные пожароустойчивые полосы различного целевого назначения (разделение пожароопасных хвойных насаждений на блоки, окаймление по периметру пожароопасных хвойных культур, создание полос вдоль дорог и т. д.) рекомендуется создавать из лиственницы и тополя, обладающих высокой пирофитностью.

Противопожарные разрывы.

Противопожарные разрывы представляют собой просеки шириной не менее 20 м, по которым прокладывают грунтовые дороги или дороги с улучшенным покрытием, по обеим сторонам которых, на расстоянии 5-10 м, устраивают минерализованные полосы, которые через 75-100 м замыкают на дорогу. Устраивают противопожарные разрывы в насаждениях I-II классов природной пожарной опасности.

Система дорог вдоль противопожарных разрывов должна образовывать общую сеть, позволяющую оперативно доставить силы и средства пожаротушения в любую часть лесного массива.

Устройство противопожарных разрывов можно осуществлять путем их совмещения с квартальными просеками. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийны бедствий (МЧС России) Лесные пожары на территории России: состояние и проблемы / Ю. Л. Воробьев, В. А. Акимов, Ю. И. Соколов. // Под общей редакцией Ю.Л. Воробьева. С. 31-35

Эффективность и целесообразность создания противопожарных разрывов оценивались в различное время по-разному. Так, в 50-е годы XX столетия считали необходимой прокладку магистральных разрывов шириной 30-50 м, барьерных - 8-12 м, лесокультурных - 4-6 м.

Однако уже в 60-е годы все типы противопожарных разрывов рекомендовали устраивать шириной не более 20 м. Снижение ширины противопожарных разрывов обосновывалось их низкой эффективностью против верховых пожаров и непродуктивным использованием лесных земель.

И. В. Овсянников, Э. Н. Валендик считают, что противопожарные разрывы шириной 30-100 м усиливают ветер, раздувающий пожар, и далеко не всегда могут быть эффективным препятствием для верховых пожаров. При устойчивых верховых пожарах сильной интенсивности горящие частицы могут перебрасываться на расстояние до 500 м от его фронта. Сильные лесные пожары в 1972 г. в центральных районах европейской части бывшего СССР показали малую эффективность имеющихся противопожарных разрывов. Тогда и было предложено заменить их на заслоны в виде широких (100-300 м) пожароустойчивых полос леса.

...