Pożary lasów – jak ostatnio się przekonaliśmy – należą do najgroźniejszych katastrof naturalnych, a ich szybkie wykrywanie często decyduje o skali zniszczeń. Dotychczas służby korzystały z dronów, kamer i wież obserwacyjnych, jednak każda z tych metod ma swoje ograniczenia. Naukowcy z Korei Południowej przekonują, że rozwiązaniem może być zaskakująco prosta technologia.
Badacze opracowali niewielkie czujniki w formie naklejki, które można umieścić bezpośrednio na drzewach, a nawet liściach. Urządzenia mają wykrywać pożar na bardzo wczesnym etapie i natychmiast przekazywać ostrzeżenie. Co ważne, ich działanie nie wymaga zewnętrznego źródła zasilania.
Ogień zdradza niewidzialny sygnał
Zespół z Uniwersytetu Hanyang opracował sensor zdolny do wykrywania promieniowania ultrafioletowego o długości fali od 200 do 280 nanometrów. To tak zwane pasmo „ślepe na słońce”, ponieważ promieniowanie tego typu jest niemal całkowicie pochłaniane przez atmosferę i nie dociera do powierzchni Ziemi.
W praktyce oznacza to, że jeśli czujnik zarejestruje taki sygnał, jego źródłem jest proces spalania. Dzięki temu urządzenie nie reaguje na światło słoneczne ani inne zakłócenia występujące w naturalnym środowisku. Twórcy rozwiązania twierdzą, że pozwala to wykryć zagrożenie szybciej niż tradycyjne systemy monitoringu oparte na kamerach lub obserwacji dymu.
Naklejka, która działa samodzielnie
Sercem urządzenia jest fotodetektor wykorzystujący nanokompozyt tlenku cynku i tlenku cyny. Po wykryciu charakterystycznego promieniowania generuje sygnał elektryczny i przesyła alarm za pomocą łączności Bluetooth.
Według wyników testów czujnik zachowuje wysoką trwałość nawet podczas długotrwałej pracy w terenie. Sensor jest elastyczny, dzięki czemu może poruszać się wraz z liśćmi i gałęziami bez utraty funkcjonalności. Badacze podają, że po sześciu miesiącach działania w zmiennych warunkach atmosferycznych urządzenie zachowało ponad 96 proc. pierwotnej skuteczności.
Sztuczna inteligencja rozpoznaje rodzaj pożaru
Projekt nie ogranicza się jedynie do wykrywania ognia. Naukowcy odkryli, że różne źródła płomieni emitują odmienne wzorce promieniowania ultrafioletowego. W czasie badań porównano między innymi płomienie z palnika gazowego, paliwa stałego oraz innych źródeł ognia. Wykorzystując algorytmy uczenia maszynowego, system nauczył się rozpoznawać te różnice. Dzięki temu może nie tylko potwierdzić obecność pożaru, ale również określić rodzaj płomienia i oszacować jego odległość od czujnika. Dla służb ratunkowych mogłoby to oznaczać dostęp do znacznie dokładniejszych informacji jeszcze przed przybyciem na miejsce zdarzenia.
Czy technologia trafi do lasów?
Twórcy rozwiązania przekonują, że sieć takich sensorów mogłaby stworzyć rozproszony system wczesnego ostrzegania. Szczególnie cenne byłoby to na terenach trudno dostępnych, gdzie tradycyjne metody monitorowania bywają zawodne lub kosztowne. Projekt znajduje się jednak na wczesnym etapie rozwoju. Jednym z wyzwań pozostaje ograniczony zasięg technologii Bluetooth, który wymagałby budowy dodatkowej infrastruktury przekazującej dane dalej do centrów monitoringu. Nasuwa się również pytanie o baterie – w końcu popularne li-onki po przebiciu lub nagrzaniu do 60-70 stopni same stwarzają zagrożenie pożarowe.
Mimo to w obliczu coraz częstszych i bardziej niszczycielskich pożarów lasów podobne rozwiązania mogą w przyszłości stać się ważnym elementem ochrony środowiska.
Źródło: DongA Science