Una nuova ricerca sui droni fa avanzare il monitoraggio degli incendi boschivi

In genere, l’indicatore principale di un crescente incendio in California è un pennacchio di fumo nebbioso e grigio che si diffonde nell’aria, visto dai satelliti o dalle telecamere. Il Dipartimento forestale e antincendio della California, o CalFire, viene allertato e ne conseguono gli sforzi di mitigazione e contenimento.

Ma Zhaodan Kong, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell'Università della California, Davis, ritiene che vivere secondo l'idea "dove c'è fumo, c'è fuoco", porta i vigili del fuoco a risolvere il problema troppo tardi, dopo che si è già diffuso. ed è difficile da contenere.

"In questo momento, il modo in cui funziona è che vedi un incendio e poi rispondi", ha detto Kong. "È molto passivo, molto reattivo."

Kong, invece, la cui ricerca nel campo dell’intelligenza artificiale e dell’autonomia comprende veicoli aerei senza pilota, o UAV, ritiene che un sistema integrato di tecnologie per rilevare gli incendi prima che raggiungano un punto in cui si fuma potrebbe cambiare le regole del gioco, prevenendo potenzialmente danni diffusi da incendi.

Il rilevamento inizierebbe sul campo con sensori connessi a Internet posizionati in posizioni strategiche in cui si sono verificati o potrebbero verificarsi eventi di incendio (determinati da CalFire). Questi sensori grandi come un palmo, sviluppati da Anthony Wexler, illustre professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale e direttore del Centro di ricerca sulla qualità dell'aria della UC Davis, misurano la temperatura, l'umidità e la velocità del vento per determinare quali aree potrebbero essere a maggior rischio di un evento di incendio.

“Le cose che causano una situazione ad alto rischio di incendi sono l’alta temperatura, la bassa umidità e l’elevata velocità del vento”, ha affermato Wexler, che ha lavorato su questi sensori per quasi un decennio. “La temperatura e l’umidità sono relativamente uniformi su vaste aree geografiche, ma la velocità del vento cambia drasticamente da un luogo all’altro della California a causa della topografia”.

Una volta rilevata la tripla minaccia – terreno super secco, alta temperatura e forte vento – gli UAV verrebbero inviati con carichi utili di telecamere e sensori chimici per spazzare l’area per ulteriori indicazioni di un incendio, compresi tassi elevati di particolato e carbonio. diossido nell'aria, quindi segnalare eventuali risultati alla CalFire.

"Il rilevamento chimico è più sensibile del rilevamento visivo", ha affermato Wexler. "Se cammini per il tuo quartiere e qualcuno brucia legna nel caminetto, non vedi nulla, ma ne senti l'odore."

Per queste missioni di ricognizione, il laboratorio di Kong sta costruendo velivoli dotati di sistemi di navigazione, sensori e telecamere. Mentre uno dei vantaggi derivanti dall’utilizzo di velivoli ad ala rotante è che possono atterrare e decollare da qualsiasi luogo, una delle sfide principali è la durata massima del volo di circa 30 minuti. Per combattere questo problema, il laboratorio di Kong sta sviluppando un velivolo ibrido che può atterrare e decollare verticalmente come un velivolo ad ala rotante, ma ha anche le qualità di un velivolo ad ala fissa che può volare ad alta quota per ore.

Sebbene molti vigili del fuoco utilizzino i droni per rilasciare acqua e ritardanti di fiamma sugli incendi ardenti, potrebbero esitare ad accettare l’uso degli UAV come strumento di rilevamento degli incendi. Telecamere, satelliti e aerei con equipaggio sono già fondamentali per monitorare la diffusione degli incendi e determinare la direzione e la velocità con cui potrebbero muoversi. Perché aggiungere UAV?

L’attuale sistema di rilevamento, affermano Kong e Wexler, presenta lacune da colmare. Le 1.000 telecamere installate sulle torri in tutto lo stato e gestite da AlertCalifornia possono vedere un incendio solo quando è nel loro campo visivo. Inoltre, gli algoritmi di rilevamento degli incendi della NASA rilevano gli incendi provenienti dai satelliti a più di 500 miglia sopra la Terra, rendendo difficile determinare l’esatta posizione e dimensione di un incendio.

Nel momento in cui l’incendio viene rilevato da questi sensori visivi e l’informazione viene trasmessa alle autorità competenti, è probabile che si sia diffuso a un punto in cui potrebbe essere difficile da contenere. Un aereo con equipaggio deve comunque sorvolare l’incendio e valutare la situazione prima che venga intrapresa un’azione.