Использование IoT для раннего обнаружения и предотвращения лесных пожаров

Новый род IoT-систем раннего предупреждения о лесных пожарах, предлагаемых стартапами вроде Dryad Networks, выходит на рынок. Сделают ли эти технологии измеримую разницу в мире, где лесные пожары становятся все более частыми?

Огонь вспыхивает на горизонте и неконтролируемо распространяется в долину ниже. Пожар сжигает кластер хозяйственных построек, рвется в группу жилых домов, оставляя в своем следе тлеющие дома, обугленные имущества и разрушенные жизни.

Эта сцена стала слишком знакомой по всему западному США летом 2021 года. Полученный дым дрейфовал до Чикаго и Нью-Йорка, создавая серьезные проблемы с качеством воздуха. Хотя полное предотвращение пожаров может быть вне досягаемости технологий, смягчение их тяжести достижимо. Растущее число IoT-фирм доказывает этот пункт.

Лесной пожар Bootleg сейчас горит у Блай, Орегон. Пожар настолько интенсивный, что создает свою погоду, включая молнии.

Интенсивные лесные пожары не ограничены США; Амазонка и Австралия также пострадали от разрушительных пожаров в последние годы.

Споры о причинах этого скачка варьируются от изменения климата до локальных факторов, таких как пожары от 5G-башен в Колорадо или инциденты со стрельбой по мишеням в Неваде.

Независимо от причины, влияние лесных пожаров катастрофично и частота растет. Национальный межведомственный центр пожаров сообщил, что по состоянию на 20 июля 83 крупных пожара сгорели по США, всего более 2 585 492 акров. Эксперты оценивают, что лесные пожары вносят примерно 20 % глобальных годовых выбросов CO₂.

Пожар Bootleg сейчас самый обширный лесной пожар в США, сожжавший более 400 000 акров в Орегоне. Тем временем пожар Dixie в Калифорнии сжег более 197 000 акров по трем округам и был сдержан только на 22 % по состоянию на 26 июля.

Climate Central сообщает, что в среднем площадь лесных пожаров удвоилась за последние четыре десятилетия.

Так как же нам предотвратить лесные пожары?

Раннее обнаружение — ключ. Чем раньше пожар идентифицирован, тем легче остановить его распространение. До авиации и спутникового мониторинга, пожароопасные районы полагались на погодные отчеты, сезонные смотровые посты и чистую удачу.

IoT-решения

Стартапы вроде Dryad Networks, LADsensors и Seidor разрабатывают беспроводные сенсорные сети, доставляющие раннее предупреждение о лесных пожарах в реальном времени.

EE Times поговорил с Карстеном Бринкшюльте, сооснователем и CEO Dryad Networks, о солнечной LoRaWAN-базированной сенсорной системе его компании. «Наша инновация добавляет mesh-сеть к LoRaWAN, позволяя базовым станциям ретранслировать сообщения между собой, пока они не достигнут интернет-подключенного шлюза», — объяснил Бринкшюльте. «Эта архитектура позволяет нам покрывать тысячи квадратных километров без требования каждому базовому узлу иметь прямой интернет-канал».

Сенсоры подключаются к граничным шлюзам, передающим данные через LTE-M, Ethernet или спутниковую тарелку Starlink. Все шлюзы swarm-enabled, обеспечивая совместное обмен данными.

Безбатарейные сенсоры спроектированы просто висеть на дереве, не требуя обслуживания. Dryad даже продвигала концепцию как «Интернет деревьев» в своем маркетинге.

Каждый сенсор интегрирует газочувствительный чип Bosch BME688, мониторящий водород, углекислый газ и угарный газ. Используя пограничную обработку и алгоритмы машинного обучения, сенсор идентифицирует газовую сигнатуру, характерную для раннего пожара, давая высокую точность и низкие ложные срабатывания.

Раннее обнаружение пожаров

Dryad нацелена на суб-часовое обнаружение лесного пожара. «Чем раньше пойман пожар — идеально во время фазы тления — тем эффективнее реагирование», — сказал Бринкшюльте. Эта способность позволяет пожарным службам вмешаться до того, как пожар эскалирует.

В зоне лес-город с дорогами и лесом покрытие 10 квадратных миль потребовало бы примерно 500 сенсоров. В густом лесе плотность падает до около 250 сенсоров на 10 квадратных миль.

Базовая цена сенсора сейчас около $50, делая установку 10-мильного интерфейса примерно $25 000. Ожидаются объемные скидки, и Бринкшюльте проецирует, что цены за единицу могут упасть до $20, когда Dryad масштабирует производство.

Помимо оборудования, компания взимает ежегодную подписку, составляющую 10–15 % от стоимости оборудования. Решение ориентировано на правительства, утилити и крупные лесхозяйственные предприятия, а не на отдельных потребителей.

Dryad также планирует интегрировать другие типы сенсоров — такие как влажность почвы и мониторы роста деревьев — в свою сеть, что может быть особенно ценным для лесозаготовительных компаний.

Эти IoT-базированные системы раннего предупреждения все еще на ранних стадиях и еще не прошли полные полевые испытания во время активных пожаров. Тем не менее, они представляют перспективный новый слой защиты, дополняющий спутниковое и камерное мониторинг.

Хотя они не панацея, Бринкшюльте говорит, что технология предлагает критическую, ультра-раннюю способность обнаружения, которая аккуратно вписывается в более широкий инструментарий управления лесными пожарами.

>> Эта статья изначально публиковалась на нашем партнерском сайте EE Times.