Дроны-помощники: как беспилотники из военной техники превратились в доставщиков и спасателей

Изначально дроны были военной разработкой. Но эти устройства настолько оригинальны, что их используют везде — от спасения людей до доставки продуктов. Артур Хасиятуллин, CEO компании TraceAir, рассказывает о том, в каких сферах применяются беспилотники, о потенциале развития беспилотных аппаратов в недалеком будущем и том, как лояльное законодательство позволило бы рынку сделать шаг вперед.

Агро-, нефтяные и строительные проекты становятся более открытыми к использованию современных технологий. Дроны для бизнеса вызвали устойчивый спрос на анализ видео, построение 3D-моделей и карт местности. В свою очередь, производители беспилотников уверены, что это не предел, и в будущем беспилотные аппараты помогут выполнять более рутинные операции и тонкую работу.

Туз в рукаве: игроки рынка промышленных БПЛА

Мировой объем рынка дронов в 2020 году составил $22,5 млрд. В России потенциал использования промышленных беспилотников оценивается более чем в $1 млрд в год. Но, согласно «Дайджесту по робототехнике» Университета Иннополис, который опирался на исследование ReportLinker, до сих пор большая часть выручки от поставок приходится на оборонные беспилотники.

Дрон — это удобный, относительно недорогой сенсор, который может получать информацию. По оценкам специалистов, «в 2035 году в небе постоянно могут находиться не менее 100 тыс. беспилотных воздушных судов и космических аппаратов <…> для удовлетворения различных постоянно возрастающих потребностей экономики». Но реализация такого прогноза зависит от готовности стран и секторов экономики подстроить законы, регулирующие воздушное движение, под беспилотники.

Крупные игроки на рынке беспилотных летающих аппаратов — это США и Азиатско-Тихоокеанский регион во главе с Китаем. В Китае производится до 80% коммерческих устройств мира; число компаний, вовлеченных в дрон-индустрию, доходит до 70 тыс. В США тоже сосредоточено много компаний по производству беспилотных летательных аппаратов. Из известных: Boeing, Lockheed Martin, FLIR System, General Atomics, General Dynamics и другие. В TraceAir в России используются дроны компании «Геоскан», а в США — Wingtra. «Геоскан» — это российская компания, которая вошла в рейтинг KPMG о перспективных разработках в сфере инноваций в строительстве.

Устройство беспилотников

У таких устройств несколько составных частей, каждая из которых влияет на качество полета. Основные детали дрона — это двигатели, регуляторы оборотов, пропеллер, рама и полетный контроллер.

На раму крепятся все основные агрегаты и электропроводка. Сердце всей системы — это полетный контроллер. Он управляет процессом полета и передачи информации на подстанцию и может идти в комплекте с дроном для выполнения определенного списка задач, но они также продаются отдельно.

К дрону с помощью специальных подвесов с шарнирами крепится видеооборудование. Так камера будет надежно зафиксирована, а дрожание при съемке будет исключено. Видеокамера передает изображения на пульт управления, планшет или другое устройство вывода через сеть WI-FI с помощью технологии FPV (First Person View).

Движением БПЛА обычно управляет оператор: с помощью пульта он передает сигнал на бортовое устройство. При коммерческом использовании важно обращать внимание на мощность аккумулятора. Чем он мощнее, тем дольше дрон сможет находиться в воздухе.

От боевых маневров к гражданскому применению

Беспилотные технологии — военное изобретение. Боевые дроны разрабатывались группами ученых в США, Германии и Великобритании во время Первой мировой войны, но на практике их проекты не применялись.

Первая операция с полномасштабным боевым применением беспилотников — «Арцав-19», которую осуществлял Израиль во время Первой ливанской войны в 1982 году. Тогда в ход пошли разведывательные дроны AQM-34, «Мастиф» и «Скаут». В дальнейшем БПЛА использовались в операциях в бывшей Югославии, в Косово в 1999 году, в Афганистане (2001) и Ираке (2003).

У крупных армий мира есть целые полки беспилотников. Россия создала первый экспериментальный полк в составе Северного флота в 2011 году. Сейчас армия беспилотных летательных аппаратов в РФ составляет более 2 тыс. единиц, среди них есть разведывательные дроны типа «Орланов» и «Орионов» и тяжелые ударные машины. Пример последних — это 7-тонный беспилотник «Гром», презентованный на выставке «Армии-2020». Боевые дроны своей разработки есть и у США, Китая, Израиля, Турции.

Но в начале XXI века технология постепенно заняла место и в гражданском секторе: бизнесе и сфере развлечений. Количество зарегистрированных дронов в США приближается к миллиону: к концу года их стало 865 тыс., из них 338 тыс. для коммерческого пользования, а 523 тыс. — для гражданского.

В Европе, согласно прогнозам SESAR, Европейского механизма для исследования организации воздушного движения, более 200 тыс. дронов к 2025 году будут заняты в социальном и коммерческом секторе. В России до начала пандемии 70% продаж дронов составляли любительские модели до 250 грамм. Вероятно, такая популярность объясняется нашим законодательством: более тяжелые беспилотники по закону предписано регистрировать.

Всего же, как предсказывает Insider Intelligence, объем рынка дронов коммерческого использования по миру составит 2,4 млн аппаратов к 2023 году. Видимо, потенциал рынка выше, чем количество предпринимаемых инициатив.

Как БПЛА используют в строительстве

Строительство — консервативная область. Но, несмотря на это, здесь востребованы услуги компаний, которые с помощью программного обеспечения анализируют ход строительства крупных объектов. Ведь наглядность помогает избежать ошибок в строительстве и завершить стройку вовремя без дополнительных вложений.

Например, компания TraceAir дает клиенту доступ к электронной платформе, где клиент может увидеть, все ли идет по плану. Платформа совмещает изображения съемки объекта с воздуха и план из проектной документации. С помощью платформы Traceir Capital Group проводил анализ инвестиционной привлекательности, а компания «Эталон» — заказывала мониторинг стройплощадок и подсчет объемов предстоящих работ.

После постановления Правительства РФ, которое вменяет компаниям с 2022 года иметь информационную модель строительного объекта, выбор дронов для контроля строительства становится еще логичнее. Теперь есть только два варианта — этим занимается или геодезист, или дрон.

Как беспилотники помогают в нефтехимии

В «Газпром нефти» есть отдел, отвечающий за работу с беспилотниками — Центр технологий беспилотных авиационных систем. Он управляет геофизическими съемками, с помощью дронов доставляет пробы нефти, мониторит трубопроводы и строительные площадки.

Например, на арктическом месторождении в Восточно-Мессояхском нефтяники использовали беспилотный аппарат KAGU-150 для перевозки крупного груза. Он выдерживает температуру до –30 °C и перемещается со скоростью до 190 км/ч.

Компания TraceAir работает на строительстве крупных нефтехимических объектов. Благодаря верным расчетам цифровой платформы вовремя завершилось строительство Западно-Сибирского нефтехимического комбината. Также TraceAir вовлечена в «стройку века» — Балтийский СПГ.

Как дроны применяют в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство — лидер по использованию беспилотников. Ежегодный опрос производителя американской компании DroneDeploy показывал, что сельскохозяйственный сектор всех стран инициировал во втором квартале 2021 года на 84% больше полетов беспилотников, чем в первом квартале.

Сельскохозяйственные беспилотники помогает фермерам мониторить изменения цвета почвы и внешнего вида растений, прогнозировать урожайность. С помощью дронов можно создавать 3D-изображения полей и охранять угодья от непрошеных гостей, передавая информацию на пост. Небольшие летательные аппараты способны автоматизировать посадку семян.

В августе 2021 года агробизнес более 100 стран мира получил возможность закупить сельскохозяйственные дроны DJI Agras T30 и T10 частной китайской компании- производителя мультикоптеров SZ DJI Technology.

В Сакраменто (США) беспилотные аппараты уже задействованы лесной службой для озеленения территории. Беспилотники рассыпают семена над участками леса, которые пострадали при пожарах.

На сельское хозяйство ориентируются такие стартапы, как HummingBird Technologies из Великобритании, Gamaya из Швейцарии. Дроны производителя XAG используются на полях в 42 странах мира, в том числе в России. XAG — визионеры модели «Сельское хозяйство 4.0», их цель — создать экосистему беспилотных решений для аграрных предприятий.

Беспилотники в небе: как достигается функциональная безопасность

Пилотирование дронов — это безопасный и распланированный процесс. Работа над беспилотниками идет с середины XX века, поэтому технологии уже отработаны.

Опрос EY в РФ показал, что дроны в небе ассоциируются у людей со следующими рисками: шпионаж и нарушение безопасности данных, терроризм. Часть респондентов также отметили, что опасаются помех для авиации и риск столкновения дронов с прохожими.

Компании-производители понимают, что самое опасное, что может подстерегать дрон в небе — это другие летающие объекты, неблагоприятная погода и низкий уровень заряда. Современные устройства оснащены системами обнаружения препятствий. Конструкторы дополняют систему средствами ограничения высоты, чтобы дрон не смог попасть в запретную зону. Также беспилотники умеют принимать сигналы ADS-B от пассажирских самолетов.

Чтобы дрон был устойчив к потокам ветра и мог успешно маневрировать, у него должна быть подходящая форма пропеллеров. Найти эффективную форму — первоочередная задача инженеров-конструкторов.

Что касается заряда, время полета коптеров на одном аккумуляторе составляет до 40 минут. Потом дроны возвращаются для подзарядки на станцию, но для больших индустрий инженеры сейчас разрабатывают беспилотники с длительным зарядом. Если нужно заснять комплекс зданий или участок скоростной трассы, такая техника будет более эффективной.

Преступники могут использовать дроны в своих целях. Но министерства обороны многих стран уже выстроили системы защиты — зачастую довольно радикальные. Так, силовые ведомства РФ получили право сбивать беспилотные средства, которые находятся в воздушном пространстве без разрешения. В Эстонии правительство нанимает подрядчиков, которые отслеживают и уничтожают беспилотники. Одна из таких компаний — Marduk Technologies. Как утверждает CEO Marduk Technologies Мартин Симон, они «убивают плохие дроны», то есть те, которые используются для перевозки нелегальных веществ или шпионажа.

Законодательная база: легко ли запустить дрон в РФ?

В Германии и Франции запрещают использовать БПЛА над скоплением людей, а для профессиональных полетов нужна страховка. Обязательная регистрация беспилотных летательных аппаратов весом более 250 грамм введена в Великобритании. Выделяется своим мягким подходом к законодательству Норвегия: там пилоты БПЛА не нуждаются в специальном разрешении.

В России законы одни из самых строгих на европейском пространстве. Для разрешения на полет дрона компании нужно передать набор документов в органы исполнительной власти или местного самоуправления. Если дрон требуется запустить над запретной зоной, нужно обращаться в региональный оперативный штаб. Причем закон требует это делать перед каждым полетом. Подобное авиационное регулирование не учитывает особенности полетов БВС и делает использование экономически неэффективным, а порой — невозможным.

Это очень контрастирует с США, где «открыть» и «закрыть» небо можно по нажатию кнопки в мобильном приложении. А регистрация в реестре занимает 30 секунд после заполнения формы на сайте Федерального управления гражданской авиации США.

На что будут способны беспилотные технологии в будущем

Когда государства и бизнес примут тот факт, что дроны — это эргономично, тогда устройства придут не только в большой бизнес, но и в социальные проекты. Станет проще проводить спасательные операции в лесу, на болотах и в городах с плотной застройкой. Для съемки территорий, охваченных стихийными бедствиями, также можно будет привлекать летающих роботов. В городах, известных транспортными пробками, — Москва, Нью-Йорк, Лондон, Дели, — будут пользоваться популярностью услуги доставки по воздуху и, очень вероятно, воздушное такси. Сельское хозяйство передаст обработку полей от насекомых коптерам. С течением времени появится инфраструктура и городская аэромобильность. Если коммерческим беспилотникам позволить развиваться, не оказывая на них давления свыше, российские проекты постепенно достигнут успеха на зарубежных рынках и поднимут международные инвестиции.

С привлечением инвестиций платформы смогут развиваться активнее. Они будут взаимодействовать с нейросетями и смогут самостоятельно выполнять рутинную работу для автоматического построения 3D-моделей: классифицировать виды оборудования на строительной площадке: где бульдозер, где самосвал, а где бетономешалка.

Из необычных путей развития в будущем станет более распространенным групповое децентрализованное управление дронами. То есть одновременно в рамках одной задачи будет работать несколько десятков и сотен БПЛА. Траектория полета будет запрограммирована, но каждое устройство, анализируя окружение, сможет перепланировать свой маршрут. Пока самый яркий пример децентрализованного управления — это световые шоу. В России световыми представлениями занимается компания «Геоскан». В ходе некоторых шоу задействованы сразу 500 беспилотников.

Просторы для воображения

Беспилотные технологии решают много технологических задач в разных областях: от строительства до медицины, от сельского хозяйства до развлечений. Беспрерывное развитие цифровых технологий и тренировка нейросетки приведут нас через десять лет к абсолютной автоматизации производств и внедрению БПЛА во многие сервисы.

Поддайтесь воображению: 2032 год — во всех крупных странах устройства следят за дорожным движением и безопасностью в публичных пространствах, доставляют посылки, сопровождают геологов в экспедициях. Данные съемки с дронов используются в сложных подсчетах и принятии технических решений на Земле и не только. Потенциал применения беспилотников очевиден, дело за устранением административных и законодательных барьеров.