Jak zabránit lesním požárům díky technologiím a IoT

Škody za miliardy korun i dolarů

Lesní požáry nás loni pořádně potrápily. A nejen nás. Naposledy důkladně potrápily Austrálii nebo Kalifornii, kde v létě shořelo 1 618 400 hektarů lesního porostu a zahynulo 31 lidí. Pokud se budeme bavit o finančních ztrátách, dosáhly škody na víc než 12 miliard dolarů.

Požáry přitom začínají velmi nenápadně. Na začátku jde o mini ohýnek, který byste klidně udusali botou. Oheň ale rychle sílí a brzo je prakticky nemožné ho zvládnout. Na hašení požáru se vynakládají obrovské prostředky, pomáhají armády lidí, a přesto se s ohněm vede velmi nevyrovnaný souboj. Škody vznikají nejenom kvůli hoření lesa, ale také kvůli samotnému hašení.

Požár může vzniknout kvůli odhozenému nedopalku, ale také kvůli pohozené lahvi, která působí na sluníčku jako lupa a může zapálit suché chrastí. Častěji hoří lesy v nížinách, na horách je půda vlhčí (průběžně lze i průměrnou vlhkost sledovat pomocí senzorů), což zamezuje tomu, aby se snadno vznítil.

Monitoring teploty a oxidu uhličitého

To, co začíná nenápadně, má dalekosáhlé následky, kterým by šlo předejít, pokud bychom se o požáru dozvěděli včas. Oheň ale často vzniká v hůře přístupných a odlehlých místech, kterými někdo projde jen zřídka kdy.

Ilustrační foto

Oblast tedy nebývá běžně pod kontrolou a o požáru se dozví hasiči až v pokročilé fázi. V lese lze také těžko počítat s nějakou kabeláží a rozvody. Naštěstí existují spolehlivá a bezdrátová řešení, jak se o lesním požáru dozvědět včas. Využívá se moderních technologií, které neustále monitorují jednak teplotu v lese, dále úroveň oxidu uhličitého, jak stoupající teplota, tak stoupající oxid uhličitý v ovzduší totiž detekují požár. Pokud les hoří, vzniká obrovské množství oxidu uhličitého. Doposud se ke zjišťování lesního požáru využívaly například snímky ze satelitu, což mívá několik nevýhod – výsledky nemusí být vypovídající kvůli mrakům, které satelitů, „brání ve výhledu“ a hlavně nelze les monitorovat nepřetržitě.

Žádný požár neujde pozornosti

Projekt BurnMonitor, na kterém spolupracuje například Kalifornská univerzita, využívá zapojení moderních technologií, díky kterým se hlídá riziko požárů v oblasti Moraga-Orinda.

Systém poskytuje monitorování vysoce náchylných oblastí a varuje uživatele krátce poté, kdy začne hořet. Systém kombinuje pozemní senzory, nástroje na analýzu dat a satelitní zobrazování. Řešení pomocí internetu věcí je řešení levné a nenáročné na prostor či kabeláž. Ve sledované oblasti se vytvoří síť bezdrátových senzorů, které oblast spolehlivě pokryjí.

Jak to tedy funguje

Senzory jsou umístěné v nehořlavých schránkách, které odolají teplotě až 120°C. Dokážou naměřit i velmi vysokou teplotu, takže fungují i během požáru, ať je sebezuřivější. Senzory se umísťují na stožáry a rozmisťují se s padesátimetrovými rozestupy.

Tvoří tedy nízkoenergetickou síť, jejíž spolehlivost je 99,999 %, takže nehrozí, že by některý požár ušel pozornosti. Každý požár totiž začne uvnitř virtuálního plotu tvořeného senzory. Pokud vznikne požár, senzory ho včas odhalí a informaci předají vstupní bráně. Pokud by se senzor poškodil, převezmou jeho funkci jiné senzory, neboť každý senzor je propojen kromě vstupní jednotky s několika dalšími senzory. Vstupní brána pak informaci předá dále, např. do cloudu.

Dalším krokem je pořízení fotografie ze satelitu díky Planet constallation, službě, u které je možné si vyžádat snímkování požadované oblasti. Díky tomuto snímku mohou hasiči požár dostatečně prostudovat, pochopit, jak se požár vyvíjí, a posoudit, kolik hasičských posádek bude pro uhašení třeba.

Následně se pomocí služby ZoneHaven, která zanalyzuje terén a pomocí umělé inteligence a strojového učení, předpoví, jak se bude požár dále chovat. Hasiči se tak mohou včas rozhodnout, kde napřou své síly a také jakou techniku mají použít.

Inteligentní kapsle s přesnou polohou

I další řešení využívá internet věcí a umělou inteligenci. Společnost Forest Capsule ukládá senzory do speciálních kapslí, které rozmístí (např. pomocí vrtulníku) v lese. Takto je možné umístit senzory i do nehostinných oblastí, kam je těžké se dostat. Kapsle jsou napájené sluncem, takže není třeba řešit výměnu baterií.

Zdroj: NetOP Technology

Kapsle neustále měří teplotu, hodnoty oxidu uhličitého, vlhkost, směr větru a jeho rychlost. Díky internetu věcí předávají tyto informace do cloudu, kde se data vyhodnotí a případně se spustí alarm. Kapsle jsou také opatřené GPS lokátorem, takže je možné si zobrazit jejich polohu. Aplikace upozorní odpovědné osoby také na to, že jsou ideální podmínky pro vznik požárů. Díky tomu je možné zavést správná preventivní opatření (např. zákaz rozdělávání ohňů ve vybraných oblastech nebo třeba i zákaz vstupu.

Drony pomáhají

Do hlídání lesa lze zapojit nejenom senzory připojené k internetu věcí, ale také např. drony.

Zcela nový vědecký projekt od IEEE, tedy neziskové organizace Institute of Electrical and Electronics Engineers, slibuje na základě simulace a testování, že takto lze zabránit rozšíření požáru až na 99 %!

Zdroj: ieeexplore.ieee.org

Simulace zahrnovala nasazení 420 senzorů na kilometr čtvereční simulovaného lesa a 18 dronů s termokamerou. Na základě simulace vědci odhadují skoro stoprocentní úspěšnost při hašení a monitoringu požáru. Právě tato kombinace je úspěšnější než předpovídání požáru pomocí satelitního snímkování. Navíc jde o metodu levnější. Podle vědců jde o ideální řešení například v národních parcích.

Poraďte se, jak ochránit les před požáry