Ράδιο -ακουστικό σύστημα ήχου για τη συνεχή παρακολούθηση και την έγκαιρη ανίχνευση των δασικών πυρκαγιών

Σε αυτή τη μελέτη, προτείνεται ένα ράδιο-ακουστικό σύστημα ήχου με καλές δυνατότητες ανάλυσης χώρου και χρόνου για τη συνεχή παρακολούθηση και την έγκαιρη ανίχνευση των δασικών πυρκαγιών. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι οι εξ αποστάσεως θερμική χαρτογράφηση μιας συγκεκριμένης δασικής περιοχής από το προτεινόμενο σύστημα θα μπορούσε να αποτελεί μια πιθανή λύση στο πρόβλημα της έγκαιρης ανίχνευσης των δασικών πυρκαγιών.

Εισαγωγή

Οι δασικές πυρκαγιές αποτελούν έναν από τους πιο σημαντικούς και διαδεδομένους τύπους καταστροφών και μπορούν να δημιουργήσουν μεγάλα περιβαλλοντικά προβλήματα στην Φύση. Είναι γνωστό ότι είναι ανιχνεύσιμες και είναι εύκολο να προληφθούν. Όταν μια πυρκαγιά τίθεται εκτός ελέγχου, το μέγεθος των ζημιών που μπορεί να επιφέρει είναι σχεδόν ανυπολόγιστο.
Μία και ίσως η πιο σημαντική μέθοδος για την προστασία των δασών από τις πυρκαγιές είναι η έγκαιρη διάγνωσή τους. Η πρώιμη ανίχνευση και η ταχεία αντίδραση για την ελαχιστοποίηση της εξάπλωσης. Επιπλέον, οι πληροφορίες σχετικά με την εστία της φωτιάς είναι εξίσου πολύτιμες για την ταχεία επέμβαση των πυροσβεστών. Ως εκ τούτου, έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι έγκαιρης ανίχνευσης δασικών πυρκαγιών με την χρήση διαφόρων συστημάτων τηλεπισκόπησης τα οποία βασίζονται στην απεικόνιση από υπέρυθρες θερμικές κάμερες (therma- cam), εναέριες ή επίγειες τεχνικές απεικόνισης Lidar και σε δορυφορικές τεχνικές απεικόνισης τύπου Synthetic Aperture Radar (SAR) [ 1-3 ] .
Τα συστήματα ανίχνευσης δασικών πυρκαγιών μπορούν να διαιρεθούν σε τρεις κύριες κατηγορίες: στα συστήματα επεξεργασίας εικόνας, στα θερμικά συστήματα και σε άλλες εφαρμογές. Η μελέτη αυτή παρουσιάζει μια πρόταση για τη χρήση του ραδιο-ακουστικού ήχο στην δημιουργία θερμικών χαρτών των δασικών περιοχών για την ανίχνευση πιθανών πυρκαγιών. Η κύρια βάση είναι το γεγονός ότι η τεχνική του ραδιο-ακουστικού ήχου έχει πολύ υψηλότερη ευαισθησία στις αλλαγές της θερμοκρασίας και μπορεί να παρέχει εξ αποστάσεως πιο ακριβή μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για την έγκαιρη ανίχνευση, από ό,τι οποιοδήποτε από τα άλλα συστήματα τηλεπισκόπησης. Επιπλέον, το προτεινόμενο σύστημα, το οποίο είναι σε θέση να παρακολουθεί συνεχώς και ταυτόχρονα πολλαπλές εκτάσεις με λεπτή χωρική και χρονική ανάλυση, αποτελεί μία αποτελεσματική και οικονομικά αποδοτική λύση από ότι ένα κατανεμημένο δίκτυο πολλαπλών στατικών αισθητήρων.
Η χρήση της ραδιο-ακουστικής τεχνικής τηλεπισκόπησης επιτρέπει την παρακολούθηση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας σε δασικές περιοχές. Συγκεκριμένα, με τηλεμέτρηση των μεταβολών της θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας το RASS, ο διαρκής θερμικός χαρακτηρισμός μιας δασικής έκτασης θα ήταν δυνατός και θα επέτρεπε σχεδόν την πυρανίχνευση σε πραγματικό χρόνο.
Το σύστημα απλά βασίζεται στον κανόνα ότι ο θερμός αέρας ανεβαίνει πιο γρήγορα και αν δημιουργείται περιοδικά ένας χάρτης της θερμοκρασίας του αέρα που βρίσκεται αμέσως πάνω από τα δέντρα, τότε μπορεί να προσδιοριστούν αμέσως οι απότομες αλλαγές της θερμοκρασίας. 
Το σύστημα αποτελείται από δύο κύριους τύπους συσκευών: τα ραντάρ με παρατηρητήριο φωτιάς και τις ακουστικές πηγές. Το σύστημα αρχίζει να παρακολουθεί την περιοχή, συγκρίνοντας τις ανωμαλίες της θερμοκρασίας με βάσει τις εποχιακές θερμικές νόρμες, οι οποίες έχουν προηγουμένως αποθηκευτεί στο σύστημα. Όταν εντοπίζεται μια ανωμαλία σε μια συγκεκριμένη περιοχή, το σύστημα πραγματοποιεί την σχετική εστίαση του ραντάρ σε εκείνη την περιοχή για να δημιουργήσει έναν εκλεπτυσμένο θερμικό χάρτη. 
 




[[ Εικόνα: SAHIN_1.JPG‎ |thumb | right |Εικόνα 1. προτεινόμενο σύστημα υποδομής]]



Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης έδειξαν ότι το RASS μπορεί να παρέχει δεδομένα με ακρίβεια μέχρι και σε ποσοστό 80% σε πυρκαγιές στις κορυφές των δέντρων και στην επιφάνεια. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, το προτεινόμενο σύστημα ωστόσο, δεν θα μπορούσε να δώσει λογικά αποτελέσματα για τις πυρκαγιές στο έδαφος λόγω της συμπεριφοράς της διάδοσης.




[[ Εικόνα: SAHIN_2.JPG‎ |thumb | right | Εικόνα 2. Προσομοίωση θερμικού χάρτη δάσους]]





Αποτελεσματικότητα και οικονομική απόδοση του Συστήματος Ανίχνευσης Δασικών Πυρκαγιών

Η μέτρηση της αποτελεσματικότητας του συστήματος ανίχνευσης και το συνολικό κόστος εξαρτάται από πολλές σχετικές παραμέτρους. Ο υπολογισμός του συνολικού κόστους και της αποτελεσματικότητας του συστήματος είναι, ως εκ τούτου, σχετικός. Οι Marteel και McAlpine έθεσαν ορισμένες πτυχές για την αξιολόγηση του κόστους και της αποτελεσματικότητας των συστημάτων ανίχνευσης, όπως το κόστος ανά μονάδα επιφάνειας προστασίας, το κόστος ανά ανίχνευση πυρκαγιάς, τις ώρες πτήσης ανά ανίχνευση πυρκαγιάς, το ποσοστό των πυρκαγιών που ανιχνεύονται από αερομεταφερόμενους παρατηρητές, το μέσο μέγεθος κατά την ανίχνευση, κ.λπ. [4].
Επιπλέον, κάποιες άλλες παράμετροι θα πρέπει επίσης να συμπεριληφθούν στον παραπάνω κατάλογο, όπως η κατανάλωση ενέργειας, η βιωσιμότητα του συστήματος, το κόστος συντήρησης ενός πολιτικού συστήματος, κλπ. Συνεπώς, είναι πολύ δύσκολο να καθοριστεί ποιο σύστημα είναι πιο αποδοτικό και πιο αποτελεσματικό στην ανίχνευση των δασικών πυρκαγιών. Η δομή των δασών, οι κυβερνητικές στρατηγικές στη διαχείριση πυρκαγιών, η υφιστάμενη τεχνολογία, όλα πρέπει να ληφθούν υπόψη στον καθορισμό του είδους του συστήματος ανίχνευσης δασικών πυρκαγιών ως το πιο κατάλληλο για τη συγκεκριμένη χρήση. 

[[ Εικόνα: SAHIN_3.JPG‎ |thumb | right |Εικόνα 3. Εκλεπτυσμένος θερμικός χάρτης μιας θερμής  περιοχής]]


ΠΗΓΗ : http://www.mdpi.com/1424-8220/9/3/1485



 [[category:Δασικές Πυρκαγιές]]