Inteligentna detekcja

Aby skutecznie ograniczyć straty spowodowane pożarami, kluczowe jest nie tylko błyskawiczne wykrycie ognia, ale również synergia rozwiązań technicznych z działaniami edukacyjnymi kształtującymi postawy ludzkie.

Ogień trzeba dławić w zarodku. Znana reguła mówi, że 1-minutowy pożar można ugasić kubkiem wody, 2-minutowy wymaga już 10 litrów, a ten trwający 10 minut – aż 1 000 litrów wody. Idąc dalej, pożary obejmujące stuhektarowe powierzchnie – odnotowywane przecież niemal codziennie – wymagają co najmniej 450 000 litrów wody, czyli tyle, ile czteroosobowa rodzina zużywa w ciągu dwóch lat.

Czas reakcji jest więc kluczowy. To on, wraz z precyzyjną lokalizacją i sprawną komunikacją, decyduje o zapanowaniu nad żywiołem. Jak wykrywa się pożary lasów?

Inteligentne czujniki w lesie
Na całym świecie trwają intensywne prace nad skutecznymi systemami wczesnej detekcji pożarów. Innowacyjne rozwiązania opierają się na trzech filarach: bezprzewodowych sieciach sensorowych Internetu Rzeczy, monitoringu wizyjnym oraz zaawansowanej teledetekcji satelitarnej.

Technologie te pozwalają na sprawniejszą detekcję i potwierdzenie wystąpienia pożaru, a następnie – w trybie automatycznym lub pod nadzorem operatora – przekazanie alertu do służb ratunkowych.
Detekcja początkowej fazy pożaru, zanim pojawią się płomienie lub widoczny dym, możliwa jest dzięki sieci czujników Internetu Rzeczy (IoT).

Technologia IoT pozwala na gromadzenie danych  dotyczących m.in. temperatury, wilgotności i stężenia gazów z rozległej sieci czujników rozmieszczonych w terenie oraz kamer z systemami analizy obrazu.

Znanym przykładem są wielosensorowe czujniki zastosowane np. w niemieckim systemie Dryad Silvanet. Montuje się je bezpośrednio na pniach drzew, a ich rozmieszczenie – od 100 do 500 m – zależy od poziomu aktywności człowieka w danym obszarze. Ich działanie polega na wykrywaniu nawet śladowych stężeń wodoru, tlenku węgla oraz lotnych związków organicznych.

Monitorują one również warunki mikroklimatyczne, mierząc temperaturę, wilgotność i ciśnienie powietrza. 
Dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji (Edge AI) sensory potrafią odróżnić sygnaturę chemiczną pożaru od spalin maszyn czy naturalnych procesów rozkładu. Umożliwia to wykrycie pożaru nawet w ciągu 3 minut od jego zapłonu.

Pomiar z czujnika wraz z jego lokalizacją przesyłany jest do centrum sterowania z wykorzystaniem energooszczędnej, łączności dalekiego zasięgu LoRaWAN, która umożliwia transmisję danych również w warunkach leśnych, przy zasięgu sięgającym w sprzyjających warunkach kilkunastu kilometrów.

Największą zaletą czujników jest ich skuteczność w tzw. martwych strefach obserwacji – gdzie zawodzą kamery – oraz zdolność do działania w niekorzystnych warunkach atmosferycznych, takich jak duże zachmurzenie.

Monitoring wizyjny
Gdy pożar wychodzi poza fazę inicjalną, kluczową rolę zaczynają odgrywać inteligentne systemy wizyjne. Montowane na wysokich masztach, systemy takie jak niemiecki  IQ FireWatch, czy polski SmokeD skanują horyzont w promieniu od 15 do nawet 80 km.

Wykorzystują one algorytmy analizy obrazu do wykrywania charakterystycznego ruchu dymu w dzień oraz obecności płomieni w nocy. Dodatkowo kamery w podczerwieni wspierają detekcję w warunkach ograniczonej widoczności, takich jak pora nocna lub dym.

Polski SmokeD odnosi na tym polu znaczące sukcesy – został wdrożony w wielu nadleśnictwach w Polsce i z powodzeniem zdobywa rynki zagraniczne. Jego przewagą jest możliwość automatycznego przekazywania operatorowi obrazu potencjalnego dymu wykrytego przez system AI oraz szybka weryfikacja podejrzanego obszaru, co umożliwia sprawną identyfikację zdarzenia i wykrycie pożaru średnio w ciągu około 10 minut.

Czas ten zależy jednak od warunków atmosferycznych i terenowych.
Tam, gdzie brakuje infrastruktury stacjonarnej, wykorzystywane są drony. Przykładem rozwijanego narzędzia jest francuski Fire Eagle, wyposażony w kamery termowizyjne i optyczne oraz zestaw czujników wilgotnościowych do przewidywania stref ryzyka.

Według zapewnień twórców technologii – startupu MENAPS – flota tych dronów będzie skanować ponad 700 hektarów w ciągu 30 sekund i wykryć pożar o powierzchni zaledwie 1 m² z odległości 1,5 km i to z dokładnością około 95 proc. Słabym punktem systemu jest jednak ograniczony czas lotu.

Rozwiązaniem tego problemu mogą być tzw. maszty powietrzne – drony podłączone przewodem do stałego źródła zasilania, dzięki któremu mogą prowadzić ciągły monitoring zagrożonego obszaru.

W połączeniu z siecią czujników tworzą one zintegrowany system: czujniki wykrywają zagrożenie, a drony w ciągu kilku minut docierają na miejsce potencjalnego pożaru, potwierdzają go i przekazują jego lokalizację oraz obraz odpowiednim służbom. Prowadzone są również prace nad wykorzystaniem dronów do prowadzenia akcji gaśniczych z użyciem fal dźwiękowych o niskiej częstotliwości.

Technologia ta ma na obecnym etapie jednak wciąż charakter eksperymentalny i ogranicza się do gaszenia małych płomieni, a jej skuteczność zależy od wielu czynników, takich jak częstotliwość i natężenie fal akustycznych czy też odległość od płomienia.

(...)

To jedynie fragment tekstu. Chcesz czytać całe teksty?  Zamów prenumeratę "Nowej Gazety Leśnej"!

WIĘCEJ