Test drona Yuneec Typhoon H

O dronach w ratownictwie pisaliśmy już wcześniej. Artykuły możecie znaleźć tutaj http://www.ratownik.pro/2016/01/drony-w-ratownictwie.html i tutaj http://www.ratownik.pro/2016/01/drony-w-dziaaniach-poszukiwawczych.html. 

Dążymy do utworzenia specjalistycznego zespołu rozpoznania ratowniczego, współpracującego podczas różnorodnych działań z służbami takimi jak Państwowa Straż Pożarna czy Policja. Na drodze do realizacji tego celu nawiązaliśmy współpracę z Nelro Data S.A., firmą wielokrotnie nagradzaną za innowacyjność, będącą dystrybutorem marki Yuneec. Dzięki tej współpracy otrzymaliśmy do testów drona Yuneec Typhoon H wraz z kamerą termowizyjną.

UPRAWNIENIA

Zanim przejdziemy do samego drona należy zaznaczyć, że aby latać dronem w celach innych niż sportowe lub rekreacyjne, trzeba zdobyć świadectwo kwalifikacji operatora dronów UAVO z ang. UnmannedAerialVehicle Operator - „operator bezzałogowego statku powietrznego”. Chcąc realizować dronem czynności ratownicze, śledcze itp. należy zdobyć przynajmniej podstawowe uprawnienia tj. VLOS – Visual Line of Sight, czyli loty dronem w zasięgu wzroku a najlepiej BVLOS – Beyond Visual Line of Sight, czyli loty dronem poza zasięgiem wzroku. Wymogi takie zostały podyktowane art. 95 ust. 2 pkt. 5a Ustawy z dn. 3 lipca 2002 r. – Prawo lotnicze (Dz. U. z 2012 r. poz. 933, z późn. zm.), natomiast szczegółowe zasady uzyskiwania świadectw kwalifikacji zawarto w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 3 czerwca 2013 r. w sprawie świadectw kwalifikacji (Dz. U. poz. 664) oraz w najnowszym Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 19 września 2016 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie świadectw kwalifikacji (Dz. U. poz. 1630), które weszło w życie 6 listopada 2016r.

SPRZĘT I PRZYGOTOWANIE DO LOTU

Sprzęt, który do nas trafił, to YuneecTyphoon H wyposażony w kamerę 4k CGO3+ oraz kamera termowizyjna CGOET. Dron wraz z kompletem akcesoriów umieszczony jest w styropianowej wytłoczce o wymiarach 50 cm x 40 cm x 30 cm. Styropianowe pudło świetnie zabezpiecza wszystkie elementy przed ewentualnym przemieszczeniem czy uszkodzeniem, może posłużyć jako element zabudowy do transportu w samochodzie lub szczelnym kufrze quada. Przewidując potrzebę przemieszczania się pieszo w terenie należałoby się zaopatrzyć w specjalny plecak.

Dron wyposażony jest w sześć rozkładanych ramion z silnikami, do których montujemy śmigła. Pod korpusem podwieszona jest kamera na 3-osiowym gimbalu a całość stoi na dwóch ramionach podstawy, które można podnosić i opuszczać w trakcie lotu. Mimo wielu ruchomych elementów całość jest stabilna. Diody umieszczone pod silnikami są widoczne nawet z dużej odległości, co pozwala pilotowi ocenić pozycję i ustawienie maszyny.

Dołączona do zestawu aparatura sterująca ST16 jest solidnym kawałkiem sprzętu. Znaczne rozmiary, wyczuwalny ciężar, gumowane tworzywo i wyprofilowane uchwyty – sterownik na pewno nie jest nadmiernie delikatny. W ratownictwie delikatny sprzęt się nie sprawdza, podczas działań zawsze występuje presja czasu i operator nie może rozpraszać się obawą, że coś mu się np. ułamie. Solidność konstrukcji dodatkowo podnosi ergonomię pracy, wszystkie przełączniki działają precyzyjnie, a ich rozmieszczenie jest bardzo intuicyjne. Na środku ST16 znajduje się siedmiocalowy dotykowy wyświetlacz. Od razu zaznaczę, że to rozwiązanie odpowiada nam zdecydowanie bardziej od wpinania w sterownik tabletu – sprzęt stosowany w działaniach ratowniczych ma być możliwie prosty. Wokół ekranu umieszczone są cztery uchwyty służące do mocowania szelek, dzięki którym operator nie musi trzymać sterownika w rękach. Do tych samych uchwytów montowana jest osłona przeciwsłoneczna ekranu – rzecz bardzo przydatna podczas pracy w pełnym słońcu. Reasumując, aparatura sterująca zrobiła na nas bardzo pozytywne wrażenie.

Przygotowanie drona do startu polega na rozłożeniu jego ramion, zamontowaniu śmigieł i zdjęciu osłonki z kamery. Ramiona sygnalizują właściwą pozycję wyraźnym klikiem, a śmigła montuje się na tzw. szybkozłączki. Zdjęcia i filmy są zapisywane na karcie pamięci micro SD o pojemności od 8GB do 128 GB. Trzeba więc jeszcze pamiętać, by karta pamięci była wsunięta w gniazdo kamery. Kamera zapisuje duże ilości danych, w rozdzielczości 4K z prędkością 30 klatek na sekundę, a w FullHD (1080p) w 120 FPS (120 klatek na sekundę), dlatego karta pamięci powinna być odpowiednio pojemna i możliwie szybka. Przy wolniejszych kartach pamięci zaobserwowaliśmy zakłócenia w zapisanym materiale wideo.

O ile przygotowanie samego drona zajmie nam chwilkę, to większym problemem może okazać się znalezienie miejsca do startu. W instrukcji znajdujemy punkt „wybór miejsca do lotów”. W przypadku realnych działań to nie my będziemy wybierać czas i miejsce, mimo to należy dołożyć wszelkich starań, by zachować maksymalne bezpieczeństwo, co sprowadza się zwykle do znalezienia odpowiedniej przestrzeni do lotu, czyli powierzchni co najmniej 930 mkw i widoczności z kąta 100 stopni. Dronem nie można latać podczas deszczu i wiatru o prędkości przekraczającej 13-19 km/h czyli 3,6-5,3 m/s. Chcąc uniknąć wypadku warto zaopatrzyć się w miernik prędkości wiatru.

Uruchomienie sprzętu rozpoczynamy od włączenia stacji sterującej a następnie samego drona i oczekujemy na połączenie. Sterowanie uruchamia się dość szybko, natomiast na uzyskanie obrazu z kamery musimy poczekać nieco dłużej.

Duży ekran wyświetlacza pokazuje mnóstwo przydatnych informacji, takich jak: napięcie akumulatora, status GPS, liczbę satelit, pozycję, wysokość względną, prędkość,odległość, informacje o gotowości do lotu, informację dotyczącą statusu systemu antykolizyjnego, czy trybu lotu. Dostępne są też ustawienia kamery, godzina i poziom naładowania akumulatora stacji sterującej oraz na dole ekranu przyciski:

- Pad – przełączenie do trybu tabletu – uzyskujemy dostęp do systemu Android,

- System Settings – ustawienia systemowe–tutaj możemy sprawdzić ustawienia przełączników, wybrać tryb sterowania czy wskazać model zamontowanej kamery,

- Channel Settings – domyślnie nieaktywne ustawienia kanałów,

- Model Select – czyli wybieranie modeludrona, z którym będzie się łączyła aparatura ST16.

Kiedy chcemy przejść do funkcji wymagających wyjścia z trybu sterowania, pojawia się okno potwierdzenia. To nas zabezpiecza przed przypadkowym użyciemprzycisków w trakcie lotu. Uruchomienie silników wymaga wciśnięcia i przytrzymania jedynego czerwonego przycisku na ST16. Umiejscowienie przycisku, jego kolor i konieczność przytrzymania sprawiają, że nie może być mowy o przypadkowym włączeniu bądź wyłączeniu silników.

Przejrzysty i intuicyjny interfejs utwierdził nas w przekonaniu, że stacja sterująca została świetnie zaprojektowana zarówno pod względem konstrukcyjnym jak i programowym.

MOŻLIWOŚCI

Idea zastosowania dronów w ratownictwie polega na możliwości uzyskania bardzo precyzyjnej informacji,w możliwie krótkim czasie,bez konieczności narażania ratowników. Często uzyskanie takiej informacji w inny sposób trwałoby wielokrotnie dłużej lub byłoby niemożliwe.

Z punktu widzenia kierującego działaniami, mającego do dyspozycji drona z wykwalifikowaną obsługą zyskuje on zdalnie sterowaną kamerę z możliwością bieżącego śledzenia i rejestrowania obrazu. Bardzo ważną funkcjonalność daje wyjście HDMI zamontowane w stacji sterującej ST16. Pozwala ono połączyć stację z dowolnym monitorem. Dzięki temu rozwiązaniu obraz widoczny na stacji sterującej mogą obserwować inne osoby. Jest to wspaniałe narzędzie dla zespołu analiz pracującego w ramach sztabu akcji. Podczas działań prowadzonych na większych obszarach lub obiektach, dużą część uwagi kierującego działaniami oraz poszczególnych dowódców odcinków bojowych zajmuje pozyskiwanie informacji o bieżącej sytuacji. Informacja jest konieczna dla bieżącej koordynacji działań oraz podejmowania decyzji o kierunkach działań i stosowanych technikach. Obieg informacji zajmuje bezcenny czas oraz generuje znaczną ilość korespondencji radiowej. Zastosowanie drona da precyzyjne informacje, co może znacząco usprawnić proces wypracowywania i podejmowania decyzji, a w konsekwencji pozytywnie przełożyć się na osiągnięcie zamierzonego celu w krótszym czasie, jednocześnie ograniczając straty w mieniu a nawet ratując zdrowie i życie.

Podczas testów drona Yuneec Typhoon H lataliśmy w miejscach potencjalnych działań ratowniczych i analizowaliśmy co w danym przypadku mogą zyskać ratownicy stosując ten innowacyjny sprzęt.

Pierwszym przykładem niech będzie pożar lasu, czyli jedna z najczęstszych sytuacji z jakimi spotykają się strażacy. Oczywiście w przypadku pożarów o niewielkich rozmiarach dokonanie rozpoznania nie stanowi problemu. Kiedy jednak ogień zaczyna obejmować kilkanaście czy kilkadziesiąt hektarów coraz trudniej jest uzyskać pełną informację o kierunkach rozprzestrzeniania się ognia i zagrożonych obiektach. Ogień w połączeniu z silnym wiatrem nabiera prędkości, a dowodzący musi przewidywać potencjalnie najgorszy rozwój sytuacji i zapewnić obronę obiektów położonych na drodze pożaru. W trudnym leśnym terenie potrafią zawodzić terenowe samochody rozpoznania ratowniczego. Włączając drona do działania szybko zlokalizujemy zagrożone obiekty co pozwoli na wyprzedzające zorganizowanie i podjęcie obrony. 

Tyle lub jeszcze mniej widzą strażacy przyjeżdżający do pożaru lasu.

Budynki w lesie całkowicie niewidoczne z poziomu ziemi.

Łatwo wyobrazić sobie straty jakie mógłby wyrządzić ogień, jeśli strażacy nie uzyskaliby w porę informacji o zagrożonych budynkach.

Walka z wodą bywa jeszcze trudniejsza niż z ogniem, trudno przecież wymagać by doraźne działania zastąpiły budowę wałów przeciwpowodziowych. Niekiedy jednak występują sytuacje, które w porę zauważone mogą zapobiec wylaniu rzeki. Przykładem mogą być powalone drzewa blokujące przepływ i spiętrzające wodę. Brzegi rzek bywają bardzo niedostępne, co utrudnia lub wręcz uniemożliwia monitorowanie koryta rzeki. Z pomocą drona będziemy w stanie szybko zlokalizować zatory i skierować siły do likwidacji w konkretne miejsce.

Kiedy już dochodzi do wylania najważniejsze jest zlokalizowanie i dotarcie do osób odciętych przez wodę. Poruszanie się po rozlewisku w trakcie powodzi jest bardzo niebezpieczne zarówno dla sprzętu jak i ratowników. W takim przypadku dron pozwoli uniknąć zagrożeń i sprawdzić, czy w niedostępnych miejscach znajdują się ludzie. Przeprowadzone rozpoznanie pozwoli skierować zasoby ratownicze do konkretnego celu, nie tracąc czasu na powolne i niebezpieczne sprawdzanie obszaru z użyciem łodzi płaskodennych czy pojazdów amfibijnych.

Działania na wodzie to często poszukiwania osób w przypadku utonięć. Podczas tych działań czas ma szczególne znaczenie. Chociaż niekiedy udaje się uratować osoby, które przebywają pod wodą nawet kilkadziesiąt minut, to z każdą chwilą szanse na przeżycie poszkodowanego maleją. Do tego rodzaju działań dysponowane są zastępy ratownicze ze sprzętem pływającym. Zwykle, z uwagi na konieczność podpięcia przyczepy z łodzią czy pontonem, już sam wyjazd takiego zespołu trwa nieco dłużej. Dojazd na miejsce zdarzenia ciężarowego samochodu z przyczepą to kolejne minuty. Po przybyciu na miejsce zdarzenia trzeba jeszcze zwodować sprzęt. Wtedy dopiero zaczynają się poszukiwania. Należy jednak pamiętać, że pole widzenia obserwatora z poziomu łodzi jest mocno ograniczone. Zapewne znaczenie szybciej na miejscu zdarzenia znajdzie się samochód osobowy z dronem. W tym przypadku użycie drona w pierwszej fazie działań mogłoby pozwolić na szybkie zlokalizowanie poszkodowanego i określenie najbliższego miejsca nadającego się do zwodowania sprzętu. Zaoszczędzony czas zwiększa szanse na uratowanie tonącego.

Analogicznie można wykorzystać bezzałogowe statki powietrzne podczas działań ekologicznych związanych z przedostaniem się niebezpiecznych substancji do zbiorników i cieków wodnych.

Kolejnym polem dla działań z użyciem drona może być ocena sytuacji podczas katastrofy budowlanej. Takie działanie jest zasadne nawet przy niezbyt wysokich budynkach, przy których można byłoby zastosować drabinę mechaniczną. Pomijając trudności w rozstawieniu drabiny, stosując drona uzyskujemy dużo lepsze możliwości zbadania obiektu swobodnie zmieniając punkt obserwacji.Niebagatelne znaczenie ma w tym przypadku dbałość o sprzęt o bardzo wysokiej wartości. Z pewnością lepiej jest eksploatować i zużywać, a co za tym idzie narażać na awarię, sprzęt o niższej wartości. Dron Yuneec Typhoon H już z zamontowaną kamerą termowizyjną CGOET wart jest kilkanaście tysięcy złotych, natomiast drabina mechaniczna nawet kilka milionów. W przypadku badania obiektów z niewielkiej odległości przydaje się zainstalowany w testowanym urządzeniu system unikania przeszkód (OBSTACLE AVOID). Jest to sonar antykolizyjny wykrywający obiekty przed dronem. System działa niezależnie od warunków oświetleniowych, jest więc skuteczny także w nocy.

  

Szczególnie trudną dziedziną ratownictwa jest ratownictwo wysokościowe. Również tutaj odpowiednio przeprowadzone rozpoznanie pozwoli na właściwe przygotowanie działań i ograniczenie do minimum zagrożeń. Ratownicy mogą wcześniej zobaczyć wnętrze komina czy innego obiektu w którym przyjdzie im działać. Dzięki temu będą mogli jeszcze przed zastosowaniem technik wspinaczkowych zaplanować np. sposób dotarcia i ewakuacji poszkodowanego oraz przygotować niezbędny sprzęt. 

Rozpoznanie prowadzone przy użyciu drona może być przydatne praktycznie  w każdej dziedzinie ratowniczej, a niejednokrotnie będzie jedynym sposobem na uzyskanie pełnych informacji o zdarzeniu.  Szczególna przydatność drona zostanie z pewnością doceniona przy epizodach o znacznych rozmiarach takich jak np. osunięcia gruntu. 

KAMERA TERMOWIZYJNA CGOET

Wyżej wymienione przykłady użycia dronów podczas działań ratowniczych dotyczyły użycia zwykłej kamery. Jeszcze więcej możemy zdziałać stosując kamerę termowizyjną. Opcjonalna kamera jest zapakowana w niewielką walizkę wyłożoną odpowiednio wyprofilowaną gąbką. Kamera CGOET ma wymiary identyczne jak standardowa CGO3+. Demontaż i montaż kamery zajmuje chwilę. Całość montowana jest poprzez wsunięcie w gniazdo i zabezpieczona klipsem. Zbindowanie kamery, chociaż nie odbywa się automatycznie, jest łatwe i szybkie.

Kamery termowizyjne są wspaniałym narzędziem w pracy strażaka, szerzej pisaliśmy na ten temat tutaj: http://www.ratownik.pro/2016/04/kamery-termowizyjne-inne-spojrzenie-na.html. Technologia termowizyjna staje się coraz bardziej dostępna cenowo i kamerę termowizyjną kompatybilną z dronem Yuneec Typhoon H można kupić już za mniej niż dziesięć tysięcy złotych. Co bardzo ważne, otrzymujemy tak naprawdę dwie kamery, termowizyjną z sensorem o rozdzielczości 160x120, rozmiarze pixela12um, automatycznej kompensacji temperatury i zakresie wskazań od -10° do 180° oraz zwykłą kamerę full HD. Takie rozwiązanie pozwala na używanie jednej kamery do różnych zadań. Dwa sensory dają też możliwość nakładania na siebie obrazów z obu kamer w czasie rzeczywistym, pozwala to jeszcze lepiej interpretować wyświetlany obraz.

Kamera posiada szereg funkcji pozwalających niemal swobodnie konfigurować parametry wyświetlanego obrazu. Z prawej strony wyświetlacza widzimy pasek informujący nas o wyświetlanym zakresie temperatury i przypisanego do danej temperatury koloru. Mamy do wyboru kilka domyślnych palet. Na środku pojawia się dokładne wskazanie temperatury, przy czym pomiar może być punktowy lub obszarowy. Szczególnie przydatna jest wspomniana wcześniej możliwość nakładania na siebie obrazu z kamery dziennej i termowizyjnej.

Pomiar temperatury jest prowadzony również przy wyborze opcji Visible.

Test postanowiliśmy rozpocząć od porównania ze sprzętem używanym przez strażaków na co dzień. Sprzętem porównawczym był pirometr FLUS IR-822 oraz kamera termowizyjna Drager UCF 9000. Obiektem testowym został kubek z herbatą – względnie niskie i stabilne temperatury pozwolą na dokładniejsze porównanie wskazań temperatury.

Ten test kamera CGOET zdała celująco. Temperatura wskazywana przez wszystkie trzy urządzenia jest identyczna. Przy okazji możemy zauważyć, że obraz jaki uzyskujemy na stacji sterującej jest znacznie wyraźniejszy niż w czterokrotnie droższej kamerze ręcznej.

Dron z kamerą termowizyjną może znaleźć zastosowanie w ratownictwie na przykład przy pożarach torfowisk czy dozorowaniu pogorzeliska po wielkopowierzchniowych pożarach lasu. Wystarczy co wyznaczony odcinek czasu unieść drona i sprawdzić, czy nie dochodzi do ponownego rozpalenia.

Zdarzenia, przy których już taki sprzęt jest wykorzystywany to poszukiwania osób zaginionych. Tutaj daje o sobie znać niewielka rozdzielczość sensora. Zmusza to operatora do przelotów na niewielkiej wysokości, w przeciwnym wypadku łatwo można przeoczyć poszukiwaną osobę, szczególnie przy niewielkich różnicach temperatur poszukiwanego i otoczenia. Poważnym ograniczeniem, jak zresztą w przypadku wszystkich kamer termowizyjnych, jest również gęsta mgła.

Z pomocą drona przeszukamy teren nieporównywalnie szybciej niż pieszo czy nawet quadem. W obliczu ryzyka skrajnego wychłodzenia organizmu, znowu czas dotarcia do poszkodowanego jest kluczowy dla powodzenia całej akcji.

Obraz i możliwość sterowania kamerą uzyskujemy bez konieczności uruchamiania silników. To daje możliwości wykorzystania sprzętu nie tylko w czasie lotu. Przykładem takiego alternatywnego zastosowania mogą być działania pod ziemią. W przypadku szybów pionowych zwykle nie ma problemu z oceną sytuacji. Sytuacja się komplikuje, kiedy zachodzi konieczność sprawdzenia poziomego chodnika odchodzącego od pionowego szybu. Zamiast wprowadzać ratownika potencjalnie narażając jego życie i zdrowie można dokonać rozpoznania spuszczając kamerę termowizyjną w dół.

Zarówno w ratownictwie jaki i w toku czynności dochodzeniowo śledczych sporządzana jest szeroka dokumentacja. Używając drona, poza dokumentacją zdjęciową i filmową, zyskujemy łatwy dostęp do danych mapowych pozwalających na szczegółowe wyznaczenie przeszukanego obszaru czy dokładniejsze szacowanie skutków np. pożarów czy wichur. 

Testowany sprzęt, mimo relatywnie niskiej ceny, daje zupełnie nowe możliwości ratownikom i śledczym. Yuneec Typhoon H nawet bez kamery termowizyjnej pozwala bezpiecznie rozpoznać trudnodostępne obszary. Uzyskane filmy i zdjęcia mają naturalne kolory, a gimbal doskonale stabilizuje kamerę nawet podczas bardzo gwałtownych manewrów. Sześciosilnikowa konstrukcja pozwala na bezpieczne lądowanie nawet po awarii jednego z silników, a system unikania przeszkód stanowi wsparcie dla pilota pracującego pod silną presją czasu.

Czas lotu wyniósł średnio około dwudziestu minut, a ładowanie akumulatora trwa dwie godziny. Z prostej kalkulacji wynika, że w celu zachowania względnej ciągłości działań należałoby posiadać przynajmniej sześć dodatkowych akumulatorów oraz zapewnić możliwość ich ciągłego ładowania.

Drona można doposażyć w zwiększający bezpieczeństwo system Intel RealSense czy dodatkową stację sterującą, dzięki której pilot może skoncentrować się na sterowaniu dronem, a inna osoba steruje funkcjami kamery. Yuneec stale rozwija swój produkt udoskonalając i aktualizując oprogramowanie. Najbardziej pożądane ulepszenia z punktu widzenia ratownika, to optyczny zoom i większej rozdzielczości sensor termowizyjny. Oczywiście już można dostać doskonalsze rozwiązania, ale na zdecydowanie wyższym pułapie cenowym.

Przytoczone przykłady stanowią zapewne tylko wycinek zastosowań drona wraz z kamerą termowizyjną w ratownictwie. Tylko szersze korzystanie z możliwości dronów podczas działań pokaże ich realne możliwości i ograniczenia. Bez wątpienia jednak jest to technologia, która otwiera niedostępne do niedawna możliwości ratowania życia i mienia.

Za udostępnienie sprzętu dziękujemy firmie Nelro Data S.A.  

Autor: Dariusz Gieroń