Bekämpfung von Waldbränden mit dem IoT

Eine neue Art von IoT-basierten Frühwarnsystemen für Waldbrände, die von Start-ups wie Dryad Networks, kommt auf den Markt. Werden sie in einer Welt, die zunehmend von Flammen heimgesucht wird, einen Unterschied machen?

Flammen schlagen am Horizont zu und breiten sich unkontrolliert in das darunter liegende Tal aus. Das Feuer zerstört eine Ansammlung von Nebengebäuden, reißt dann in eine Gruppe von Einfamilienhäusern ein und hinterlässt schwelende Häuser, verkohlte Besitztümer und ruinierte Leben.

Dies war im Sommer 2021 im Westen der Vereinigten Staaten eine allzu häufige Szene. Die Folgen von Bränden in den westlichen Staaten sind weitreichend, wobei der Rauch der Flammen bis nach Chicago und New York weht und in diesen Regionen erhebliche Luftverschmutzung verursachen. Die Verhütung von Bränden liegt wahrscheinlich außerhalb des Rahmens der Technologie, aber die Schwere zu mildern? Das ist durchaus möglich. Es gibt eine kleine, aber wachsende Zahl von IoT-Unternehmen, die versuchen, dies zu beweisen.

Der Waldbrand von Bootleg brennt derzeit in der Nähe von Bly, Oregon. Das Feuer ist so intensiv, dass es sein eigenes Wetter erzeugt, einschließlich der Blitze.

Eine größere Zahl intensiverer Waldbrände ist ein Problem, das keineswegs auf die USA beschränkt ist. Auch im Amazonasgebiet und in Australien wüteten in den letzten Jahren intensive Brände.

Die Leute diskutieren über die Gründe für die Zunahme von Waldbränden und führen alles an, von der offensichtlichen Ursache des Klimawandels bis hin zu lokalen Ursprüngen wie 5G-Funkturmbränden in Colorado oder Zielschüssen in Nevada.

Unabhängig von den Ursachen sind die Auswirkungen von Waldbränden verheerend und treten im zweiten Viertel des 21. Jahrhunderts viel häufiger auf. Das National Interagency Fire Center sagt, dass bis zum 20. Juli dieses Jahres in den Vereinigten Staaten 83 Großbrände gebrannt und bisher über 2.585.492 Hektar in Rauch aufgegangen sind. Erschreckenderweise sagen Experten, dass Waldbrände für etwa 20 % der jährlichen globalen CO2-Emissionen verantwortlich sind.

Das Bootleg Fire ist das wilde Feuer du jour in den USA, wo in Oregon über 400.000 Morgen Wald verbrannt wurden. Gleichzeitig hat das Dixie Fire in Kalifornien mehr als 197.000 Acres in drei Landkreisen im Golden State erfasst und ist laut CalFire am Montag, dem 26. Juli, nur zu 22 % eingedämmt.

„Im Durchschnitt verbrennen Waldbrände jedes Jahr doppelt so viel Landfläche wie vor 40 Jahren“, sagt Climate Central, eine unabhängige Organisation von Wissenschaftlern und Journalisten, die über die globale Erwärmung recherchieren und darüber berichten.

Was können wir also tun, um Flächenbrände zu verhindern, fragt Smokey The Bear?

Je früher ein Lauffeuer entdeckt wird, desto einfacher ist es, es zu stoppen oder einzudämmen. Wenn gefährliche Zustände erkannt werden, bevor ein Feuer ausbricht, können Behörden eine Katastrophe verhindern, bevor sie beginnt. Die Früherkennung von Bränden in Waldgebieten ist jedoch äußerst schwierig. Vor dem Aufkommen der Flugzeugüberwachung und der satellitengestützten GPS-Technologie waren Gebiete, die anfällig für Waldbrände waren, von Wetterberichten, einer Armee saisonaler Feuerwache und viel Glück bei der Bekämpfung von Waldbränden abhängig.

IoT-Lösungen?

Einige Start-ups sowie andere Firmen entwickeln IoT-Systeme, die drahtlose Sensoren verwenden, um frühzeitig vor Waldbränden zu warnen. Zu den Unternehmen, die diese Systeme liefern, gehören derzeit Dryad, LADsensors und Seidor.

EE Times sprach mit Carsten Brinkschulte, Mitbegründer und CEO von Dryad Networks, darüber, wie sein Unternehmen ein solarbetriebenes LoRaWAN-basiertes Sensorsystem zur Früherkennung einführt. „Ein wichtiger Teil unserer Innovation ist, dass wir LoRaWAN um eine Mesh-Netzwerkinfrastruktur erweitert haben. Wir haben im Grunde die Möglichkeit für die Basisstationen hinzugefügt, miteinander zu sprechen und eine Art chinesisches Flüstern zu machen, eine empfängt die Nachricht, sie leitet sie an die nächste weiter und die nächste, bis sie ein Gateway erreicht, das mit dem Internet verbunden ist… Damit haben wir große Gebiete wie Tausende von Quadratkilometern abdecken können, ohne dass jede Basisstation mit dem Internet verbunden ist“, sagte uns Brinkschulte.

Die Sensoren können sich mit Border-Gateways verbinden, die über LTE-M mit dem Internet verbunden sind, oder Ethernet-Konnektivität, um eine Starlink-Satellitenschüssel hinzuzufügen. „Jeder Grenzübergang ist auch Schwarm-fähig“, fügte Brinkschulte hinzu.

Die Sensoren sind batterielos und haben keine vom Benutzer zu wartenden Teile. „Sie hängen einfach an einem Baum“, bemerkte Brinkschulte. Tatsächlich hat Dryad das Internet der Bäume sogar als Slogan in einigen seiner Pressematerialien verwendet.

(Quelle:Dryad Networks)

Die Sensoren integrieren einen Bosch BME688-Gassensorchip, der die Gaszusammensetzung der Luft erkennt – er betrachtet Wasserstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid. Dann nutzt der Dryad-Sensor maschinelles Lernen und Edge-Processing, um die für ein Lauffeuer typische Kombination von Gasen zu erkennen. „Wir erhalten eine hohe Genauigkeit und niedrige Fehlerraten“, behauptet Brinkschulte.

Feuer fangen

Dryad strebt eine Waldbranderkennung unter einer Stunde an. „Wenn du Feuer betrachtest, ist es umso besser, je früher du es fangen kannst, oder? So einfach ist das. Und wir können [ein Feuer] erkennen, bevor es ein Feuer wird, wenn es sich noch in der Schwelphase befindet“, sagt Brinkschulte. Dies macht es für Feuerwehren viel einfacher, ein Problem zu lösen, bevor es zu einer Waldbrandkatastrophe wird.

In einem Grenzgebiet zwischen Wildnis und Stadt, das sowohl Straßen als auch Wälder umfasst, würden etwa 500 Sensoren benötigt, um 10 Quadratmeilen abzudecken, sagt Brinkschulte. Sobald Sie in wilde Waldgebiete geraten, würde die Anzahl der benötigten Sensoren auf etwa 250 sinken.

Der Standardpreis – vor Mengenrabatten – beträgt derzeit etwa 50 US-Dollar pro Sensor, sagt der CEO. Dies entspricht etwa 25.000 US-Dollar für Sensoren, um ein Wildland-Stadt-Schnittstellengebiet abzudecken.

„Natürlich geben wir Mengenrabatte“, sagt Brinkschulte. Er geht davon aus, dass der Preis eines Sensors auf etwa 20 US-Dollar pro Stück sinken wird, sobald Dryad auf die Massenproduktion hochgefahren ist und Millionen von Einheiten produziert.

Für den Dienst erhebt das Startup zudem eine jährliche Abonnementgebühr, die etwa 10 bis 15 % der Hardwarekosten ausmacht. Dies ist also kein IoT-Produkt, das für Ihren durchschnittlichen Verbraucher (oder sogar einen Landwirt) am Rande der Wildnis und der Stadt entwickelt wurde. Der CEO sagt, dass Dryad bei der Einführung seines Produkts mit Regierungen, Energieunternehmen und privaten Forstunternehmen (d. h. Holzunternehmen) gesprochen hat.

Der CEO stellt fest, dass Dryad dem Netzwerk bei der Einführung andere Arten von Sensoren hinzufügen kann. Dies sei besonders für Holzfäller interessant, da sie sich auch mit der Bodenüberwachung und dem Baumwachstum befassen können.

IoT-basierte Frühwarnsysteme für Waldbrände stehen noch am Anfang. Sie wurden nicht wirklich in der Hitze der Flamme getestet. Diese neuen IoT-Systeme könnten möglicherweise eine neue Ebene der Abwehr von Waldbränden bieten, zu einer Zeit, in der die Welt sie dringend braucht.

„Es wird das Problem nicht im Alleingang lösen, aber wir denken, dass es eine sehr wichtige Ergänzung des Puzzles ist, die sich hervorragend zu satelliten- oder kamerabasierten Lösungen ergänzt, da wir über diese ultrafrühe Erkennungsfähigkeit verfügen“, sagt Brinkschulte.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE veröffentlicht Zeiten.