Bestrijding van bosbranden met het IoT

Een nieuw soort op IoT gebaseerde vroegtijdige waarschuwingssystemen voor natuurbranden, aangeboden door startups zoals Dryad-netwerken, komt op de markt. Zullen ze het verschil maken in een wereld die steeds meer wordt geteisterd door vlammen?

Vlammen schieten aan de horizon en verspreiden zich ongecontroleerd naar de vallei beneden. De brand maakt een cluster van bijgebouwen met de grond gelijk, scheurt vervolgens een groep gezinswoningen binnen en laat in zijn kielzog smeulende huizen, verkoolde bezittingen en verwoeste levens achter.

Dit was in de zomer van 2021 een veel voorkomend tafereel in het westen van de Verenigde Staten. De gevolgen voor de luchtkwaliteit van branden in het westen van de Verenigde Staten zijn verstrekkend, met rook van de branden die tot aan Chicago en New York drijven en die in die regio's grote luchtverontreiniging veroorzaken. Brand voorkomen valt waarschijnlijk buiten het bestek van de technologie, maar de ernst ervan verminderen? Dat is heel goed mogelijk. Er is een klein maar groeiend aantal IoT-bedrijven dat probeert het punt te bewijzen.

De Bootleg-bosbrand die momenteel brandt in de buurt van Bly, Oregon. Het vuur is zo intens dat het zijn eigen weer maakt, inclusief bliksem.

Een groter aantal meer hevige bosbranden is een probleem dat geenszins beperkt is tot de VS. De afgelopen jaren hebben ook hevige bosbranden gewoed in de Amazone en Australië.

Mensen debatteren over de redenen voor de toename van bosbranden en noemen alles, van de voor de hand liggende oorzaak van klimaatverandering tot lokale oorzaken, zoals 5G-celtorenbranden in Colorado of schietoefeningen in Nevada.

Ongeacht de oorzaken, de gevolgen van bosbranden zijn verwoestend, en ze komen veel vaker voor naarmate we het tweede kwart van de 21e eeuw ingaan. Het National Interagency Fire Center zegt dat op 20 juli van dit jaar 83 grote branden in de Verenigde Staten zijn afgebrand en dat tot nu toe meer dan 2.585.492 hectare in rook is opgegaan. Verontrustend is dat experts zeggen dat bosbranden verantwoordelijk zijn voor ongeveer 20% van de jaarlijkse wereldwijde CO2-uitstoot.

The Bootleg Fire is de wildlandbrand du jour in de VS, waarbij meer dan 400.000 hectare bos in Oregon wordt verbrand. Tegelijkertijd heeft de Dixie Fire in Californië meer dan 197.000 acres over drie provincies in de Golden State geveegd en is volgens CalFire op maandag 26 juli slechts 22% ingeperkt.

"Gemiddeld branden bosbranden elk jaar twee keer zoveel landoppervlak als 40 jaar geleden", zegt Climate Central, een onafhankelijke organisatie van wetenschappers en journalisten die onderzoek doen naar en verslag uitbrengen over de opwarming van de aarde.

Dus wat kunnen we doen om natuurbranden te voorkomen, vraagt ​​Smokey The Bear?

Hoe eerder een natuurbrand wordt ontdekt, hoe gemakkelijker het is om te stoppen of te beheersen. Wanneer gevaarlijke omstandigheden worden gedetecteerd voordat er brand uitbreekt, kunnen autoriteiten een ramp voorkomen voordat deze begint. Vroege detectie van branden in beboste gebieden is echter uiterst moeilijk. Vóór de komst van vliegtuigmonitoring en satellietgebaseerde GPS-technologie waren gebieden die vatbaar waren voor bosbranden afhankelijk van weerberichten, een leger van seizoensgebonden brandwachten en veel geluk om bosbranden te bestrijden.

IoT-oplossingen?

Een paar startups en andere bedrijven ontwikkelen IoT-systemen met behulp van draadloze sensoren om vroegtijdig te waarschuwen voor natuurbrandactiviteit. Bedrijven die deze systemen leveren, zijn onder meer Dryad, LADsensors en Seidor.

EE Times sprak met Carsten Brinkschulte, mede-oprichter en CEO van Dryad Networks over hoe zijn bedrijf een op zonne-energie aangedreven LoRaWAN-gebaseerd sensorsysteem introduceert voor vroege detectie. "Een belangrijk onderdeel van onze innovatie ... is dat we ... een mesh-netwerkinfrastructuur hebben toegevoegd aan LoRaWAN. We hebben in feite de mogelijkheid toegevoegd voor de basisstations om met elkaar te praten en een soort Chinees gefluister te doen, de een ontvangt het bericht, het geeft het door aan de volgende en de volgende totdat het een gateway bereikt die met internet is verbonden ... Hiermee willen we kan uitgestrekte gebieden bestrijken, zoals duizenden vierkante kilometers, zonder dat elk basisstation met internet is verbonden”, vertelde Brinkschulte ons.

De sensoren kunnen verbinding maken met grensgateways die via LTE-M met internet zijn verbonden, of Ethernet-connectiviteit om een ​​Starlink-satellietschotel toe te voegen. "Elke grensgateway is ook geschikt voor Swarm", voegde Brinkschulte eraan toe.

De sensoren zijn batterijloos en hebben geen onderdelen die door de gebruiker kunnen worden onderhouden. "Ze hangen gewoon aan een boom", merkte Brinkschulte op. Dryad heeft zelfs het Internet of Trees als slogan gebruikt in sommige van zijn persmateriaal.

(Bron:Dryad Networks)

De sensoren integreren een Bosch BME688 gassensorchip die de gassamenstelling van de lucht detecteert - het kijkt naar waterstof, kooldioxide, koolmonoxide. Vervolgens gebruikt de Dryad-sensor machine learning en edge-verwerking om de combinatie van gassen te detecteren die typisch zijn voor een natuurbrand. "We krijgen een hoge nauwkeurigheid en lage uitvalpercentages", beweert Brinkschulte.

Vang een vuur

Dryad streeft naar detectie van bosbranden van minder dan een uur. "Als je naar vuur kijkt, hoe eerder je het kunt opvangen, hoe beter, toch? Zo simpel is het. En we kunnen [brand] detecteren voordat het een brand is, wanneer het nog in de smeulende fase is”, zegt Brinkschulte. Dit maakt het voor de brandweer veel gemakkelijker om een ​​probleem aan te pakken voordat het een natuurbrandramp wordt.

In een wildland-stedelijk interfacegebied met zowel wegen als bossen, zou je ongeveer 500 sensoren nodig hebben om 10 vierkante mijl af te leggen, zegt Brinkschulte. Als je eenmaal in wilde bosgebieden komt, zou het aantal benodigde sensoren dalen tot ongeveer 250.

De standaardprijs - vóór eventuele volumekortingen - is momenteel ongeveer $ 50 per sensor, zegt de CEO. Dit vertaalt zich naar ongeveer $ 25.000 voor sensoren om een ​​wildland-stedelijk interfacegebied te bestrijken.

“Natuurlijk geven we volumekortingen”, merkt Brinkschulte op. Hij verwacht dat de prijs van een sensor zal dalen tot ongeveer $ 20 per stuk, zodra Dryad overgaat tot grootschalige productie, waarbij miljoenen eenheden worden geproduceerd.

De startup brengt ook een jaarlijkse abonnementskosten in rekening voor de service, die ongeveer 10 tot 15% van de hardwarekosten uitmaken. Dit is dus geen IoT-product dat is ontworpen voor de gemiddelde consument (of zelfs een boer) aan de rand van de wildernis. De CEO zegt dat Dryad heeft gesproken met regeringen, energiebedrijven en particuliere bosbouwbedrijven (dat wil zeggen, houtkapbedrijven) terwijl het zijn product introduceert.

De CEO merkt op dat Dryad andere soorten sensoren aan het netwerk kan toevoegen wanneer het wordt uitgerold. Dit, zegt hij, zal vooral interessant zijn voor de houtkapbedrijven, omdat ze ook kunnen kijken naar bodemmonitoring en boomgroei.

Het is nog erg vroeg voor op IoT gebaseerde systemen voor vroegtijdige waarschuwing voor natuurbranden. Ze zijn niet echt getest in de hitte van de vlam. Deze nieuwe IoT-systemen kunnen mogelijk een nieuw niveau van verdediging bieden tegen bosbranden, in een tijd waarin de wereld het hard nodig heeft.

"Het gaat het probleem niet in zijn eentje oplossen, maar we denken dat het een zeer belangrijke toevoeging is aan de puzzel die buitengewoon complementair is aan satelliet- of cameragebaseerde oplossingen, omdat we deze ultravroege detectiecapaciteit hebben", zegt Brinkschulte.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Tijden.