УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ФОТО- И ВИДЕОФИКСАЦИИ ТРАСС МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ И НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДОВ С БОРТА ПИЛОТИРУЕМОГО ВОЗДУШНОГО СУДНА

Полезная модель предназначена для аэровизуального обследования местности, и относится, в частности, к устройствам для выполнения фото- и видеофиксации коридора трасс магистральных нефтепроводов (МН) и нефтепродуктопроводов (МНПП) с борта пилотируемого воздушного судна (ВС). Полезная модель позволяет выявлять и документировать факты несанкционированной деятельности в охранной зоне МН и МНПП с определением их геодезического положения, обнаруживать и определять характер и границы опасных геологических процессов, осуществлять контроль соблюдения требований к содержанию и эксплуатации МН и МНПП.
Известно устройство для получения изображения земной поверхности с движущегося носителя [патент на изобретение RU 2498378 C1, опубл. 10.11.2013, МПК: G03B 37/04, G01C 11/02], которое включает фиксирующее приспособление, в котором закреплены не менее двух оптико-электронных фотоприемников таким образом, что проекции их оптических осей на вертикальную плоскость находятся под углом к вертикали, однонаправленно изменяющимся от фотоприемника к фотоприемнику на величину меньше проекции угла поля зрения фотоприемника на указанную плоскость. При этом проекции оптических осей указанных фотоприемников на другую вертикальную плоскость, перпендикулярную первой, составляют между собой угол не более 50% от проекции угла поля зрения фотоприемника на эту плоскость.
Известна подвижная автоматизированная система аэровизуального обследования территорий [патент на полезную модель RU 107856 U1, опубл. 27.08.2011, МПК: G01C 7/04], которая включает в себя, установленные на подвижном объекте и соединенные линиями связи, не менее четырех средств для фотосъемки, предназначенных для съемки объектов на местности, не менее одного средства для фотосъемки, предназначенного для идентификации типа снятого объекта, по меньшей мере, одно средство для видеосъемки, предназначенное для непрерывной съемки местности, блок навигационного оборудования, блок вычислительного оборудования и блок визуализации. Блок вычислительного оборудования выполнен с возможностью синхронизации всех средств и блоков системы, а также с возможностью отображения текущей информации об аэровизуальном обследовании. Блок визуализации предназначен для отображения сигнала о приближающемся объекте на местности.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является бортовой комплекс для локального аэромониторинга геотехнических систем [патент на изобретение RU 2227271 C1, опубл. 20.04.2004, МПК: G01C 11/00], который включает блок аэровизуального наблюдения объекта съемки на базе курсовой и съемочной камер, блок управления полетом по плану местности, снабженный бортовыми компьютерами и системой определения навигационных данных на базе GPS-приемника, датчиков углов поворота камер. Блок аэровизуального наблюдения соединен с блоком управления полетом с возможностью синхронного позиционирования на видеомониторах информации от обеих камер. Блок аэровизуального наблюдения выполнен в виде горизонтально размещенной по продольной оси летательного аппарата демпфирующей платформы. Платформа содержит коаксиально расположенные неподвижное и поворотное кольцо с установленной на нем с возможностью вращения в вертикальной плоскости курсовой камеры. Съемочная камера - TV камера высокого разрешения - установлена с возможностью перемещения на любое из колец. В штатном режиме съемки съемочная камера установлена на неподвижном кольце так, что оптические оси обеих камер лежат в плоскости, проходящей через продольную ось летательного аппарата и линию съемочного галса. При режиме ветрового воздействия съемочная камера установлена на поворотном кольце и развернута на угол компенсации угла ветрового скольжения.
Недостатками известных аналогов является низкая виброзащищенность, недостаточные перекрытие данных съемки и отсутствие возможности настройки съемочного оборудования в процессе съемки.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в исключении передачи вибрации от ВС, обеспечении перекрытия данных фото- и видеофиксации, непрерывного контроля и настройки работы съемочной аппаратуры.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности и качества данных, получаемых в процессе фото- и видеофиксации.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что заявленное устройство для выполнения фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП с борта пилотируемого воздушного судна (ВС) содержит устанавливаемую на борт ВС посредством узлов крепления демпфирующую платформу с размещенной на ней съемочной аппаратурой, состоящей из по меньшей мере одной цифровой фотокамеры, измерительного тепловизионного модуля и системы автоматического управления съемочной аппаратурой (САУ СА) с приемником глобальной навигационной системы (ГНС), выполненным с возможностью записи пройденного маршрута и регистрации маркера события приемника ГНС; гиростабилизированный подвес с установленными в нем цифровой видеокамерой и тепловизионной камерой; оборудование глобальной навигационной системы, включающее приемник и по меньшей мере одну антенну; программно-аппаратные средства оператора съемочной аппаратуры для контроля процессов фото- и видеофиксации; систему автономного электропитания съемочной аппаратуры; причем съемочная аппаратура подключена к системе автономного электропитания, а САУ СА содержит память САУ СА с загруженной программой полетного задания и съемочным маршрутом; при этом САУ СА выполнена с возможностью предварительного анализа результатов фото- и видеофиксации трасс МН и корректировки программы полетного задания, загруженной в САУ СА; автоматического запуска процесса фото- и видеофиксации при входе на съемочный маршрут и завершения процесса при завершении маршрута; регистрации моментов срабатывания затвора цифровой фотокамеры при входе маркера события приемника ГНС; сопоставления данных фото- и видеофиксации с данными приемника ГНС и оборудования глобальной навигационной системы с учетом траектории полета ВС; при этом программно-аппаратные средства оператора съемочной аппаратуры для контроля процессов фото- и видеофиксации выполнены с возможностью отображения навигационной карты, съемочного маршрута, траектории движения ВС и его текущего положения; отображения данных фото- и видеофиксации, данных оборудования глобальной навигационной системы и данных САУ СА; настройки и контроля работы съемочной аппаратуры.
Кроме того, заявленное устройство может содержать две и более цифровых фотокамеры, работающих поочередно, для обеспечения необходимого перекрытия данных фотофиксации трасс МН и МНПП.
Дополнительно в заявленном устройстве САУ СА может быть выполнена с возможностью подачи команды на срабатывание затвора цифровой фотокамеры на основе вычисленного пройденного расстояния по данным приемника ГНС и высоты съемки для обеспечения продольного перекрытия данных фотофиксации трасс МН и МНПП.
Кроме того, в заявленном устройстве система автономного электропитания может быть выполнена с возможностью подключения к бортовой сети ВС.
Дополнительно в заявленном устройстве измерительный тепловизионный модуль может представлять собой тепловизор.
Кроме того, в заявленном устройстве оборудование глобальной навигационной системы может быть выполнено в виде двухчастотного ГЛОНАСС-GPS приемника.
Дополнительно в заявленном устройстве демпфирующая платформа содержит демпфирующий элемент, который может быть выполнен в виде листа вспененного полиуретана.
Заявленная полезная модель поясняется чертежом:
Фиг. - схема установки устройства для выполнения фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП с борта пилотируемого ВС.
1 - система автоматического управления съемочной аппаратурой;
2 - узел крепления;
3 - цифровая фотокамера;
4 - измерительный тепловизионный модуль;
5 - гиростабилизированный подвес;
6 - оборудование глобальной навигационной системы;
7 - система автономного электропитания съемочной аппаратуры;
8 - демпфирующая платформа.
Задачами проведения фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП является выявление следующих опасных ситуаций: признаки истечения нефти из нефтепровода (нефтепродуктов из продуктопровода), нарушение теплоизоляционного покрова трубопровода, протекание опасных геологических процессов, отсутствие или разрушение по трассе МН и МНПП предупредительных и указательных знаков, реперов, створных знаков, нарушение состояния берегоукрепительных и ледозащитных устройств, воздушных переходов трубопровода, береговых и промежуточных опор, металлоконструкций, мачт, тросов, вант, изоляционных покрытий, мест пересечений нефтепроводом железных и автомобильных дорог, смотровых и отводных колодцев, отводных канав, нарушение формы водоотливных канав и защитных сооружений от разливов нефти.
Кроме того, в процессе проведения фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП могут быть выявлены случаи незаконной врезки или приготовления к ней, а именно: наличие технических приспособлений для врезки и откачки нефти (нефтепродуктов), транспортных средств и их следов, людей, следов проведения земляных работ, нарушения почвенного и растительного покрова, характерные для работ по врезкам и т.п.
Устройство для выполнения фото- и видеофиксации трасс магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов (МН и МНПП) с борта пилотируемого воздушного судна (ВС) смонтировано на демпфирующей платформе 8, устанавливаемой при помощи узлов крепления 2 на борт ВС. На демпфирующей платформе 8 размещена съемочная аппаратура, в состав которой входит цифровая фотокамера 3, измерительный тепловизионный модуль 4 и система 1 автоматического управления съемочной аппаратурой (САУ СА), цифровая видеокамера и тепловизионная камера (не показаны). Цифровая видеокамера и тепловизионная камера установлены внутри гиростабилизированного подвеса 5.
Цифровая фотокамера 3 позволяет производить непрерывную покадровую фотосъемку с пространственным разрешением 1 см/пиксел и продольным перекрытием 80% при максимально допустимой скорости воздушного судна 180 км/ч. При недостаточном быстродействии одной камеры при плановой съемке допускается использование двух, работающих поочередно, для обеспечения необходимого перекрытия данных фотофиксации трасс МН и МНПП. Также может быть использована многокамерная система (две и более цифровых фотокамеры) для выполнения одновременно плановой и перспективной съемки местности.
Заявленное устройство содержит оборудование глобальной навигационной системы 6, включающее приемник и по меньшей мере одну антенну, которое выполнено с возможностью контроля выполнения полета ВС по заданному маршруту и выдерживания необходимого режима полета и параметров фото- и видеофиксации. Заявленное устройство содержит также программно-аппаратные средства оператора съемочной аппаратуры (не показаны) для контроля процессов фото- и видеофиксации и систему автономного электропитания 7 съемочной аппаратуры, выполненную с возможностью подключения к бортовой сети ВС.
САУ СА 1 снабжена приемником глобальной навигационной системы (ГНС), позволяющим производить запись пройденного маршрута и регистрацию маркера события приемника ГНС, и содержит память САУ СА с загруженной программой полетного задания и съемочным маршрутом. САУ СА 1 позволяет проводить предварительный анализ результатов фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП и корректировку программы полетного задания, загруженной в память САУ СА. Кроме того, САУ СА 1 выполнена с возможностью автоматического запуска процесса фото- и видеофиксации при входе на съемочный маршрут и завершения процесса при завершении маршрута, регистрации моментов срабатывания затвора цифровой фотокамеры при входе маркера события приемника ГНС и сопоставления данных фото- и видеофиксации с данными приемника ГНС и оборудования глобальной навигационной системы с учетом траектории полета ВС.
Кроме того, САУ СА 1 имеет возможность подачи команды на срабатывание затвора цифровой фотокамеры 3 на основе вычисленного пройденного расстояния по данным приемника ГНС и высоты съемки для обеспечения продольного перекрытия данных фотофиксации трасс МН и МНПП.
При использовании нескольких цифровых фотокамер в составе съемочной аппаратуры САУ СА 1 обладает возможностью управления процессов фотофиксации каждой фотокамеры. САУ С А 1 выполнена с возможностью:
- отображения траектории полета ВС и линии фото- и видеофиксации, заданного курса (курса линии фото- и видеофиксации), текущего курса и курса корректировки;
- отображения горизонтального и вертикального отклонений от линии фото- и видеофиксации и направления корректировки возникшего отклонения;
- отображения текущей скороподъемности и заданной скороподъемности, необходимой для приближения к заданной высоте;
- отображения критерия покрытия полосы съемки заданной ширины.
Программно-аппаратные средства оператора съемочной аппаратуры для контроля процессов фото- и видеофиксации позволяют отображать навигационную карту, съемочный маршрут, траекторию движения ВС и его текущее положение. Кроме того, программно-аппаратные средства оператора съемочной аппаратуры выполнены с возможностью отображения данных фото-и видеофиксации, данных оборудования глобальной навигационной системы 6 и данных САУ СА 1, настройки и контроля работы съемочной аппаратуры, контроля качества данных, получаемых в процессе фото- и видеофиксации, а также планирования маршрутов полета ВС и создания программ полетного задания для САУ СА.
Измерительный тепловизионный модуль 4 может представлять собой тепловизор.
Оборудование глобальной навигационной системы 6 может быть выполнено в виде двухчастотного ГЛОНАСС-GPS приемника.
Демпфирующая платформа 8 содержит демпфирующий элемент, который может представлять собой лист вспененного полиуретана.
Для хранения и передачи данных фото- и видеофиксации предусмотрены переносные накопители, устройство для чтения карт памяти и набор интерфейсных кабелей, используемые для подключения к оборудованию съемочной аппаратуры.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Перед началом работы на борт пилотируемого воздушного судна устанавливают посредством узлов крепления 2 демпфирующую платформу 8 с размещенной на ней съемочной аппаратурой. Затем съемочную аппаратуру посредством кабелей подключают к системе 1 автоматического управления съемочной аппаратурой и системе автономного электропитания 7 съемочной аппаратуры. В память САУ СА оператор съемочной аппаратуры загружает программу полетного задания и съемочный маршрут.
При выходе ВС на съемочный маршрут САУ СА 1 автоматически запускает работу аппаратуры. В процессе фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП производится запись на съемные носители данных, полученных от цифровой фотокамеры 3, измерительного тепловизионного модуля 4, цифровой видеокамеры, тепловизионной камеры и оборудования глобальной навигационной системы 6. Приемник ГНС, подключенный к САУ СА 1, выполняет запись пройденного маршрута и регистрирует маркеры событий, после вхождения которых производится срабатывание затвора цифровой фотокамеры 3.
Программно-аппаратные средства во время полета ВС отображают навигационную карту, съемочный маршрут, траекторию движения ВС и его текущее положение. Кроме того, программно-аппаратные средства отображают данные фото- и видеофиксации, данные оборудования глобальной навигационной системы и данные САУ СА 1. Оператор съемочной аппаратуры посредством программно-аппаратных средств контролирует выполнение фото- и видеофиксации и, при необходимости, осуществляет настройку аппаратуры. Также оператор съемочной аппаратуры посредством САУ СА осуществляет предварительный анализ результатов фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП и, при необходимости, выполняет корректировку программы полетного задания, загруженной в САУ СА, сопоставляет данные фото- и видеофиксации с данными приемника ГНС и оборудования глобальной навигационной системы 6 с учетом траектории полета ВС.
Демпфирующая платформа 8 и гиростабилизированный подвес 5 снижают передачу вибрации ВС на съемочную аппаратуру. При завершении съемочного маршрута САУ СА 1 автоматически завершает работу съемочной аппаратуры.
Пример.
Экспериментальное устройство для выполнения фото- и видеофиксации трасс МН и МНПП с борта пилотируемого ВС для апробации методики аэровизуального обследования состояло из следующего оборудования:
- цифровой фотокамеры Nikon D800 с объективом Nikon AF Nikkor и измерительного тепловизионного модуля на основе тепловизора InfraTec VarioCAM;
- гиростабилизированного подвеса с цифровой видеокамерой формата HD и тепловизионной камерой;
- системы автоматического управления съемочной аппаратурой с вспомогательными устройствами, проводкой и приемником ГНС, включающим логгер и навигационный GPS приемник;
- двухчастотного ГЛОНАСС/GPS приемника на основе платы NovAtel OEM615 с антенной Antcom G5Ant-42ATl;
- системы автономного электропитания оборудования съемочной аппаратуры (без подключения к бортовой сети воздушного судна) и программно-аппаратных средств оператора съемочной аппаратуры для контроля процессов фото- и видеофиксации (ноутбук с программным обеспечением).
Цифровая фотокамера, гиростабилизированный подвес и тепловизор были смонтированы на специальной демпфирующей платформе, установленной над люком тросовой подвески вертолета Ми-8Т. Платформа монтировалась внутри фюзеляжа вертолета при помощи 4 болтов, устанавливаемых в штатные швартовочные узлы. Для удобства монтажа оборудования внешняя крышка люка тросовой подвески была снята.
В качестве демпфирующего элемента был использован лист изолона (вспененный полиуретан) толщиной 50 мм, к которому непосредственно крепилась съемочная аппаратура для уменьшения передачи вибраций с фюзеляжа вертолета.
Оптические оси цифровой фотокамеры и тепловизора были направлены в надир. Гиростабилизированная платформа крепилась таким образом, чтобы оптические оси цифровой видеокамеры и тепловизора были направлены по продольной оси вертолета и отклонены от вертикали на 40-45°. В процессе полета направление обзора не изменялось, гиростабилизированный подвес выполнял демпфирующую и стабилизирующую функцию.
Процессом съемки цифровой фотокамеры и тепловизора управляла САУ СА. Съемочная аппаратура осуществляла запись в течение всего полета. Видео записывалось на переносной SSD диск емкостью 120 Гб, тепловизионное изображение записывалось на переносной HDD диск операторского ноутбука.
Электропитание всей съемочной аппаратуры осуществлялось от собственного аккумулятора (без подключения к бортовой сети ВС). Контроль выполнения полетного задания осуществлялся при помощи операторского ноутбука.
Система автоматического управления съемочной аппаратурой с вспомогательными устройствами, аккумуляторная батарея, коммутационный блок, геодезический приемник ГНС, блок питания 12/220 V, блок видеозахвата для гиростабилизированной платформы устанавливались на специальном столике над платформой для съемочных систем.