Новые исследования дронов улучшают мониторинг лесных пожаров

Обычно основным индикатором растущего лесного пожара в Калифорнии является шлейф туманного серого дыма, поднимающийся в воздух, видимый спутниками или камерами. Калифорнийский департамент лесного хозяйства и противопожарной защиты (CalFire) получает предупреждение, после чего принимаются меры по смягчению последствий и сдерживанию.

Но Чжаодань Конг, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Калифорнийского университета в Дэвисе, считает, что, следуя идее «где дым, там и огонь», пожарные слишком поздно обращаются к проблеме, когда она уже распространилась. и его трудно сдержать.

«Сейчас это работает так: вы видите огонь, а затем реагируете», — сказал Конг. «Это очень пассивно, очень реактивно».

Вместо этого Конг, чьи исследования в области искусственного интеллекта и автономности включают в себя беспилотные летательные аппараты или БПЛА, считает, что интегрированная система технологий для обнаружения пожаров до того, как они достигнут точки дымления, может изменить правила игры, потенциально предотвращая широкомасштабный ущерб от лесных пожаров.

Обнаружение начнется на земле с помощью подключенных к Интернету датчиков, размещенных в стратегических местах, где произошли или могут произойти лесные пожары (определяемые CalFire). Эти датчики размером с ладонь, разработанные Энтони Векслером, выдающимся профессором кафедры машиностроения и аэрокосмической техники и директором Исследовательского центра качества воздуха Калифорнийского университета в Дэвисе, измеряют температуру, влажность и скорость ветра, чтобы определить, какие районы могут подвергаться более высокому риску заражения. событие лесного пожара.

«Вещи, которые вызывают высокий риск возникновения лесных пожаров, — это высокая температура, низкая влажность и высокая скорость ветра», — сказал Векслер, который работал над этими датчиками почти десять лет. «Температура и влажность относительно однородны на больших географических территориях, но скорость ветра резко меняется от места к месту в Калифорнии из-за топографии».

Как только тройная угроза — сверхсухая почва, высокая температура и сильный ветер — будет обнаружена, БПЛА будут отправлены с полезной нагрузкой камер и химических датчиков для проверки территории на предмет дальнейших признаков пожара, включая повышенное содержание твердых частиц и углерода. диоксида углерода в воздухе, а затем сообщать о любых результатах в CalFire.

«Химическое зондирование более чувствительно, чем визуальное», — сказал Векслер. «Если вы гуляете по району и видите, что кто-то жжет дрова в камине, вы ничего не видите, но чувствуете запах».

Для этих разведывательных миссий лаборатория Конга строит винтокрылые машины, оснащенные навигационными системами, датчиками и камерами. Хотя одним из преимуществ использования винтокрылых аппаратов является то, что они могут приземляться и взлетать где угодно, одной из основных проблем является максимальная продолжительность полета около 30 минут. Чтобы решить эту проблему, лаборатория Конга разрабатывает гибридный самолет, который может приземляться и взлетать вертикально, как винтокрылый летательный аппарат, но также обладает качествами самолета, который может часами летать на больших высотах.

Хотя многие пожарные службы используют дроны для сброса воды и антипиренов на горящие пожары, они могут колебаться, соглашаясь на использование БПЛА в качестве инструмента обнаружения пожара. Камеры, спутники и пилотируемые самолеты уже имеют решающее значение для отслеживания распространения лесных пожаров и определения направления и скорости, с которой они могут распространяться. Зачем добавлять БПЛА?

По словам Конга и Векслера, в нынешней системе обнаружения есть пробелы, которые необходимо заполнить. 1000 камер, установленных на башнях по всему штату и управляемых AlertCalifornia, могут видеть огонь только тогда, когда он находится в их поле зрения. Кроме того, алгоритмы НАСА по обнаружению пожаров сканируют спутники на высоте более 500 миль над Землей, что затрудняет определение точного местоположения и размера пожара.

К тому времени, когда эти визуальные датчики улавливают пожар и информация передается соответствующим органам, он, скорее всего, распространится до такой степени, что его будет трудно сдержать. Пилотируемый самолет все равно должен пролететь над огнем и оценить ситуацию, прежде чем принять меры.