IoT benutten voor vroege bosbranddetectie en -preventie

Een nieuwe generatie IoT-gebaseerde vroege-waarschuwingsystemen voor bosbranden, aangeboden door startups zoals Dryad Networks, komt op de markt. Zullen deze technologieën een meetbaar verschil maken in een wereld waar bosbranden steeds gemeener worden?

Vlammen knipperen op de horizon en verspreiden oncontroleerbaar in de dalen daarbeneden. De brand verwoest een cluster uitbouw, scheurt daarna in een groep gezinshuizen, en laat in haar kielzog smolderende huizen, verbrande bezittingen en vernielde levens achter.

Dit scène werd al te bekend over de westelijke Verenigde Staten tijdens de zomer van 2021. De resulterende rook dwaalde tot Chicago en New York, wat ernstige luchtkwaliteitsproblemen creëerde. Hoewel het volledig voorkomen van branden buiten bereik van technologie kan zijn, is het verminderen van hun hevigheid haalbaar. Een groeiend aantal IoT-bedrijven bewijst dit punt.

Intense bosbranden zijn niet beperkt tot de VS; de Amazone en Australië hebben in de afgelopen jaren ook verwoestende branden geleden.

Debatten over de oorzaken van deze toename varen van klimaatverandering tot lokale factoren zoals 5G-torenbranden in Colorado of schietincidenten in Nevada.

Ongeacht de oorzaak, is de impact van bosbranden catastrofaal en de frequentie stijgt. Het National Interagency Fire Center rapporteerde dat, per 20 juli, 83 grote branden in de Verenigde Staten hebben gebrand, met een totaal van meer dan 2.585.492 acre. Experts schatten dat bosbranden ongeveer 20% van de wereldwijde jaarlijkse CO₂-uitstoot bijdragen.

De Bootleg Fire is momenteel de meest uitgebreide wildland-brand in de VS, met meer dan 400.000 acre verbrand in Oregon. Ondertussen heeft de Dixie Fire in California meer dan 197.000 acre over drie counties verbrand en was per 26 juli slechts 22% onder controle.

Climate Central rapporteert dat, gemiddeld, bosbrandovervlakte in de afgelopen vier decennia verdubbeld is.

Hoe kunnen we bosbranden voorkomen?

Vroege detectie is de sleutel. Hoe eerder een brand geïdentificeerd wordt, hoe makkelijker het is om de verspreiding te stoppen. Vóór vliegtuig- en satellietmonitoring, vertrouwden brandgevoelige gebieden op weerrapporten, seizoensgebonden uitkijkposten en pure geluk.

Startups zoals Dryad Networks, LADsensors en Seidor ontwikkelen draadloze sensornetwerken die realtime vroege waarschuwing van bosbrandactiviteit leveren.

EE Times sprak met Carsten Brinkschulte, co-oprichter en CEO van Dryad Networks, over het zonne-energie-gebaseerde LoRaWAN-gebaseerde sensorsysteem van zijn bedrijf. "Onze innovatie voegt een mesh-netwerk toe aan LoRaWAN, wat basestations in staat stelt berichten onder elkaar te relayen tot ze een internet-verbonden gateway bereiken," legde Brinkschulte uit. "Deze architectuur laat ons duizenden vierkante kilometers dekken zonder dat elke basestation een directe internetlink nodig heeft."

De sensoren verbinden met border-gateways die data verzenden via LTE-M, Ethernet of een Starlink-satellietschotel. Alle gateways zijn swarm-enabled, wat collaboratieve datadeling mogelijk maakt.

De batterij-vrije sensoren zijn ontworpen om simpelweg aan een boom te hangen, zonder onderhoud. Dryad heeft het concept zelfs gepromoot als 'Internet of Trees' in hun marketing.

Elke sensor integreert een Bosch BME688 gas-sensing chip die waterstof, koolstofdioxide en koolstofmonoxide monitort. Met behulp van edge-verwerking en machine-learning algoritmen, identificeert de sensor de gashandtekening kenmerkend voor een vroege brand, wat hoge nauwkeurigheid en lage valse-alarmsnelheden oplevert.

Dryad streeft naar sub-uur detectie van bosbrandactiviteit. "Ho eerder een brand wordt opgemerkt—ideaal tijdens de smolderende fase—hoe effectiever de reactie," zei Brinkschulte. Deze capaciteit stelt brandweerdiensten in staat in te grijpen voordat een brand escaladeert.

In een wildland-urbane interfacezone met zowel wegen als bos, zou een dekking van 10 vierkante mijl ruwweg 500 sensoren vereisen. In dicht bos daalt de dichtheid tot ongeveer 250 sensoren per 10 vierkante mijl.

De basisprijs voor een sensor is momenteel ongeveer $50, wat een 10-mijl interface-installatie ongeveer $25.000 kost. Volumediskonten worden verwacht, en Brinkschulte projecteert dat eenheidsprijzen naar $20 kunnen dalen zodra Dryad de productie opschaalt.

Naast hardware rekent het bedrijf een jaarlijkse abonnementskost die 10-15% van de hardwarekost bedraagt. De oplossing is afgestemd op overheden, nutsbedrijven en grote bosbouwbedrijven, niet op individuele consumenten.

Dryad plannet ook om andere sensortypen—zoals grondvochtigheid en boomgroei-monitors—in het netwerk te integreren, wat met name waardevol kan zijn voor houthakkersbedrijven.

Deze IoT-gebaseerde vroege-waarschuwingsystemen zijn nog in de vroege fasen en hebben nog geen volledige veldproeven tijdens actieve branden ondergaan. Niettemin vertegenwoordigen ze een veelbelovende nieuwe beschermingslaag die satelliet- en camera-gebaseerde monitoring complementeert.

Hoewel ze geen panacee zijn, zegt Brinkschulte dat de technologie een cruciale, ultra-vroege detectiemogelijkheid biedt die netjes past in de bredere bosbrandbeheers-toolkit.

>> Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Times.