I. Основная цель проекта по мониторингу вулканов

Основное внимание при мониторинге в районе кратера должно уделяться не простой установке нескольких видеокамер, а созданию комплексной системы наблюдения, способной работать в долгосрочной перспективе, сочетать удалённый и ближний контроль, обеспечивать чёткое видеоизображение, выявлять термальные аномалии и функционировать в условиях отсутствия электроснабжения и сетевой инфраструктуры.

Настоящее решение предусматривает поэтапное размещение оборудования в двух зонах: в радиусе 5 км и в радиусе 15 км от кратера. В пределах 5‑километровой зоны, прилегающей к кратеру, устанавливаются устройства ближнего видеонаблюдения и термомониторинга для мониторинга кратера, трещин, фумарол, участков с высокими температурами и изменений в близлежащей активности; в зоне радиусом 15 км размещаются стационарные камеры удалённого видеонаблюдения, позволяющие на расстоянии отслеживать общую форму вулкана, изменения дымового шлейфа, аномалии на поверхности склона и состояние окружающей среды; в временных точках или в районах, где невозможно организовать стационарное оборудование, для дополнительного наблюдения применяются мобильные видеокамеры с поддержкой сети 4G.

Результатом применения данной схемы стало переход от «ручного периодического обхода» к непрерывному режиму мониторинга, основанному на сочетании удалённых и локальных методов, использовании термографической идентификации, видеозаписи, беспроводной передаче данных и платформенному предупреждению.

II. Видеонаблюдение вблизи: детали вокруг кратера остаются постоянно видимыми

В радиусе 5 километров от кратера ближние стационарные видеокамеры предназначены главным образом для наблюдения за краем кратера, фумаролами, трещинами, изменениями поверхности склона и рисками проникновения людей в опасные зоны.

В приближённых к вулканическому жерлу применениях его эффективность проявляется главным образом в следующем:

Можно осуществлять непрерывное видеонаблюдение за стационарными пунктами в окрестностях кратера;
В ночное время или в условиях низкой освещённости можно использовать лазерную подсветку для повышения удобства восприятия изображения;
Можно осуществлять круговой обход по заранее заданным позициям, охватывая несколько разрывов, сопел и точек наблюдения;
Можно передавать изображения с отклонениями на платформу, что позволяет дежурному персоналу оперативно провести повторную проверку.

3. Мониторинг местных тепловых аномалий: выявление кратеров, трещин и прилегающих зон с повышенной температурой

Изменения температуры в кратерах, трещинах, фумаролах и прилегающих горных породах являются важной информацией для мониторинга вулканической активности. Обычное видеонаблюдение позволяет лишь фиксировать изменения изображения, но не обеспечивает точного выявления температурных аномалий. Для непрерывного термографического измерения температуры в зонах высоких температур кратеров, в районе трещин и у фумарол используются стационарно установленные тепловизионные системы.

В рамках мониторинга вулканической тепловой активности он позволяет:

Проводится непрерывное измерение температуры в кратерах, трещинах и фумаролах;
Обнаружено локальное резкое повышение температуры, его распространение или появление нового очага нагрева;
Установить правила измерения температуры в зонах повышенной температуры по точкам, линиям и рамкам;
Срабатывает сигнализация при превышении порогового значения температуры источника;
Совмещение данных о термических аномалиях с видеокадрами помогает оценивать изменения в вулканической активности.

4. Дистанционное стационарное видеонаблюдение: в пределах 15 километров осуществляется наблюдение за общей обстановкой.

Мониторинг вулкана нельзя ограничивать лишь наблюдением за его кратером. Выбросы газов, распространение дымовых шлейфов, изменения на поверхности склона, а также движение транспорта и перемещения людей в прилегающих районах требуют удалённого наблюдения. Стационарные видеокамеры для удалённого мониторинга целесообразно устанавливать на возвышенностях, в наблюдательных пунктах, на стационарных вышках или в отдалённых безопасных зонах, чтобы обеспечить широкомасштабный контроль за вулканической территорией.

В вулканической сцене это позволяет добиться:

Дистанционное наблюдение за общим состоянием активности кратера;
Наблюдение за направлением, цветом, размерами и тенденцией распространения дымового шлейфа;
Проводится визуальная проверка удалённых горных массивов, дорог, патрульных сотрудников и транспортных средств;
Под воздействием тумана, водяного пара и вулканической пыли оптическая система улучшения прозрачности позволяет повысить пригодность изображений на больших расстояниях.
С помощью тепловизионного контроля выявляются аномальные источники тепла или очаги возгорания.

5. Быстродействующая PTZ‑камера 4G: дополнение временных наблюдательных пунктов и удовлетворение потребностей в мобильном видеонаблюдении

Точки мониторинга вулканов нередко сталкиваются с такими проблемами, как сложный рельеф местности, нестабильное электроснабжение, недостаточное покрытие сетью и короткие сроки выполнения работ. Стационарные устройства подходят для долгосрочных точек наблюдения, тогда как компактные камеры с поддержкой 4G — для временных пунктов, дополнительных объектов в чрезвычайных ситуациях, мобильного развертывания инспекционных бригад и проведения наблюдений на месте внезапных происшествий.

В рамках проекта по мониторингу вулканов его эффективность проявляется следующим образом:

Временное дополнительное обеспечение стационарного видеонаблюдения в зонах слепого обзора;
При проведении экстренной инспекции оперативно возводить наблюдательные пункты;
При отсутствии стационарной сети осуществляется передача изображения посредством 4G;
Определяет местоположение устройства с помощью GPS/Бэйдоу;
Персонал на месте может подключить смартфон или планшет к точке доступа Wi‑Fi, чтобы просматривать изображение и управлять поворотной головкой.

VI. Проектирование электроснабжения и передачи в условиях отсутствия электроэнергии и сетевой связи

Вокруг вулканических кратеров обычно нецелесообразно прокладывать кабели и оптоволоконные линии большими участками, а агрессивные газы, горный рельеф и климатические изменения дополнительно усложняют строительство и эксплуатацию. Поэтому в данном проекте применяется солнечное энергоснабжение и беспроводная микроволновая передача данных, что снижает зависимость от сетей электроснабжения и проводных сетей.

Электроснабжение оборудования осуществляется преимущественно за счёт солнечной энергии; в комплекте предусмотрены аккумуляторы бесперебойного питания, обеспечивающие удовлетворение суточных энергопотребностей видеокамер. Сетевое соединение реализовано с использованием устройств самоорганизующейся сети и беспроводной микроволновой передачи, что позволяет передавать на мониторинговую платформу изображения с ближних и дальних камер, данные тепловизионной сигнализации, а также видеопотоки с временно развернутых купольных камер. Таким образом, даже при отсутствии электропитания и сетевой инфраструктуры удаётся обеспечить непрерывную работу ключевых объектов.

В то же время вблизи кратера присутствуют сильно коррозионно‑активные газы, поэтому опоры видеокамер, горизонтальные кронштейны и корпуса оборудования должны быть обработаны антикоррозионными покрытиями. Для удалённого стационарного видеонаблюдения применяются специальные алюминиевые сплавы с покрытием, обеспечивающие защиту от соляных туманов, кислотных дождей и агрессивных газов; для ближнего теплового видеонаблюдения используются корпуса из нержавеющей стали 316L, соответствующие степеням защиты IP67 и взрывозащищённости.

VII. Применительные результаты, достигнутые в результате внедрения системы

После ввода в эксплуатацию системы видеонаблюдения и теплового мониторинга вулкана можно будет добиться следующих результатов:

Во‑первых, визуализация в непосредственной близости от кратера.
Посредством непрерывного наблюдения за кратером, трещинами, фумаролами и прилегающими районами с помощью видеокамер, установленных вблизи, удаётся снизить частоту выходов специалистов в опасные зоны.

Во‑вторых, визуализация ситуации на больших расстояниях.
С помощью удалённых стационарных видеокамер осуществляется наблюдение за общим состоянием вулкана, изменениями дымового шлейфа и ситуацией в прилегающих районах с безопасного расстояния.

В‑третьих, горячие точки можно предупреждать заранее.
С помощью термометрического оборудования осуществляется точечное, линейное и площадное измерение температуры в зонах повышенной температуры у кратеров и трещин; при превышении установленного порогового значения срабатывает сигнализация.

В‑четвёртых, может работать без электричества и сети.
За счёт питания от солнечной энергии, резервных аккумуляторов, самоорганизующейся сети и микроволновой передачи обеспечивается удовлетворение потребностей в развертывании удалённых станций мониторинга вулканов.

В‑пятых, на месте можно дополнительно усилить меры реагирования.
С помощью 4G‑камер быстрого развертывания на временных наблюдательных пунктах повышается гибкость системы экстренного мониторинга.

В‑шестых, единое управление платформой.
Передаваемые с переднего плана видео, тепловизионные данные, сигналы тревоги, информация о состоянии оборудования, данные о местоположении и параметры транспортной линии объединяются на платформе, что облегчает центру мониторинга проведение единообразной аналитической оценки.

Итоги

Основное достоинство системы видеонаблюдения и теплового мониторинга с функцией раннего предупреждения на вулканическом жерле заключается в интеграции локального и удалённого видеонаблюдения, термографического измерения температуры, временного развертывания сетевой инфраструктуры по технологии 4G, солнечного энергоснабжения и беспроводной микроволновой передачи данных в единый комплекс, способный обеспечивать долгосрочный мониторинг вулканической активности. Данная система позволяет снизить частоту выходов персонала в опасные зоны, повысить уровень оперативного восприятия ситуации у жерла, в трещинах, в очагах высоких температур и в прилегающих районах, а также предоставить непрерывную, наглядную и отслеживаемую информационную базу для предупреждения стихийных бедствий, оперативного управления на месте и проведения экстренных мероприятий.

Соответствующее направление устройства (важно)

В зависимости от конкретных сценариев применения наиболее распространённые направления соответствующего оборудования включают:

• Камера видеонаблюдения с фиксированным положением вблизи, высококачественная купольная камера с функцией ночного видения: SSK/NW-QL2000

https://www.settall.com/products_details/170.html

• Удалённое стационарное видеонаблюдение: высококачественная двудиапазонная система ночного видения SSK/NW-2WR6000

https://www.settall.com/products_details/69.html

• В непосредственной близости установлено стационарное оборудование для теплового мониторинга — специализированная взрывозащищённая высокотемпературная термокамера: SSK/NW-TH35

https://www.settall.com/products_details/171.html