14/05/2012 - Mobile Sensoren zur Verhütung von Waldbränden

Menéame

Forscher der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) haben ein Modell entwickelt, um das Risiko von Waldbränden durch drahtlose Netze mit mobilen Sensoren zu überwachen.

Trotz der zahlreichen Forschungsarbeiten über drahtlose Sensornetze und die Risikoüberwachung von Waldbränden hat bisher keiner von ihnen die Möglichkeiten der Mobilität einiger Sensoren im Netz genutzt.

Aber das haben diese Forscher der UPM angesprochen, insbesondere die Möglichkeit, die räumliche Abdeckung der Sensoren an die Dynamik des Brandrisikos anzupassen.

Die Überwachung des Waldbrandrisikos zielt darauf ab, die Ort und der wahrscheinlichste Moment bei denen ein Waldbrand auftritt. Aus diesem Grund ist die Überwachung sowohl zur Verhütung von Bränden als auch zur Vermeidung möglicher Schäden an der Umwelt und an Menschen wichtig.

In diesem Bereich wurden weit verbreitete Techniken verwendet, die auf entfernten Sensoren basieren. die Verwendung von Sensoren vor Ort unerlässlich ist.

Wireless-Sensornetze sind Beobachtungssysteme, die eine solche Überwachung in Echtzeit und in unabhängiger Weise durchführen können. Diese Netze bestehen aus geografisch lokalisierten Sensoren, die dem Phänomen des Interesses sehr nahe kommen. Die Sensoren sind unabhängig, selbstkonfigurierbar, klein, leicht und mit einer begrenzten Energie- und Kommunikationskapazität. Diese haben die Fähigkeit, mobile Sensoren zu werden, wenn sie an bewegliche Objekte wie Roboter, Menschen und Fahrräder angeschlossen werden.

Die Forschung hat sich auf die Entwicklung eines Modells konzentriert, das es ermöglicht, das Verhalten der mobilen Sensoren in Echtzeit zu bestimmen, d. h. zu entscheiden, ob der Sensor seinen Standort ändern soll, ob er in Betrieb genommen werden soll oder ob er verschlafen muss. Diese Verhaltensweisen zielen darauf ab, die geografische/space Abdeckung, die die mobilen Sensoren dem dynamischen Beobachtungsphänomen bieten, anzupassen, wobei der derzeitige Zustand dieses Phänomens als Zustand des Sensornetzes zu betrachten ist.

Ein kanadischer Index

Zur Überprüfung des Modells wurde der Einsatz eines drahtlosen mobilen Sensornetzes simuliert. Die Überwachung erfolgte auf der Grundlage des Fine Fuel Moisture Code (FFMC) Canadian Forest fire weather index  als Indikator für die relative Leichtigkeit, mit der ein Brand beginnen kann. Zwei Szenarien wurden simuliert, um das Modell zu bewerten und das Verhalten der mobilen Sensoren zu erfassen. Die erste mit geringem Brandrisiko, vor allem um zu überprüfen, ob das Modell das Verhalten "Schlafsensoren" bezeichnet, wenn mehr Sensoren als nötig eingesetzt werden.

Das zweite Szenario simuliert ein hohes Brandrisiko, um zu überprüfen, wie das Modell das Mobilitätsverhalten beeinflusst. Beide Szenarien nahmen die gleiche anfängliche räumliche Verteilung der Sensoren an, obwohl sie verschiedene Zustände des Phänomens beobachteten. Die Ergebnisse der Simulationen zeigten, dass das Modell das Verhalten erfolgreich beeinflusste: "Sensoren schlafen," "SenSoren bewegen" oder "mehr Sensoren aufsetzen," um die räumliche Reichweite entsprechend dem aktuellen Zustand des Phänomens und des Sensornetzes zu verbessern.

Die Ergebnisse der Arbeit können sowohl für die wissenschaftliche Gemeinschaft als auch für Experten im Bereich Geo-Information und Umweltüberwachung von Interesse sein, die mobile Sensoren unabhängig und effizient implementieren und verwalten möchten. Obwohl dieses Modell für die Überwachung des Waldbrandrisikos entwickelt wurde, kann es leicht an andere Arten von Umweltüberwachung angepasst werden, wie Luftverschmutzung, Lärmbelastung oder Bodenfeuchte unter anderem.

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Bibliographische Referenz:

Ballari, D; Wachowicz, M; Bregt, AK; Manso-Callejo, M. "A mobility constraint model to infer sensor behaviour in forest fire risk monitoring". COMPUTERS ENVIRONMENT AND URBAN SYSTEMS 36 (1): 81-95, enero de 2012. DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2011.06.004.

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