Ανάπτυξη πλατφόρμας έγκαιρης προειδοποίησης δασικών πυρκαγιών βασισμένη σε τεχνολογία ΙοΤ

Μάντζιος, Παύλος

Development of an early warning platform for prevention of forest fires based on IoT technologies

Διπλωματική εργασία

Author

Μάντζιος, Παύλος

Date

2022-09

Advisor

Παπαγέωργας, Παναγιώτης

Διπλωματική Εργασία (5.286Mb)

Keywords

Φωτιά ; Πυρκαγιές ; LoRa ; Διαδίκτυο πραγμάτων ; Internet of things ; LoRa transmitter ; LoRa receiver ; Node-js

Abstract

Στην εργασία αυτή εξετάζεται η ανάπτυξη μιας πλατφόρμας έγκαιρης προειδοποίησης δασικών πυρκαγιών βασισμένη σε τεχνολογία ΙoΤ. Οι δασικές πυρκαγιές αποτελούν μια από τις πιο επικίνδυνες φυσικές καταστροφές που απειλούν το φυσικό περιβάλλον και την ανθρωπότητα. Οι αιτίες για τις οποίες δημιουργούνται εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες. Ανθρωπογενείς παράγοντες, όπως η παράνομη καύση νέκρας ύλης, ψησταριές, κάμπινγκ, δημόσια έργα και κακή πολεοδομία, καθώς και φυσικούς παράγοντες όπως η γεωγραφική τοποθεσία μιας περιοχής, τα καιρικά φαινόμενα, η βλάστηση και η μορφολογία του δάσους. Μια δασική πυρκαγιά είναι μια ανεξέλεγκτη φωτιά, άρα, για να προβλεφθεί η εμφάνιση της, θα πρέπει να ανιχνευθούν τα σημάδια που χαρακτηρίζουν μια φωτιά. Αυτά είναι ο καπνός, η μεγάλη θερμοκρασία, η μείωση της υγρασίας στο περιβάλλον, έντονη φωτεινή πηγή και μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα. Για να επιτευχθεί η πρόληψη μιας πυρκαγιάς, σχεδιάστηκε ένα σύστημα βασισμένο στην τεχνολογία του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) και την τεχνολογία LoRa. Η τεχνολογία του Διαδίκτυού των Πραγμάτων σε συνδυασμό με την τεχνολογία LoRa δίνει την δυνατότητα σε έναν χρήστη να λάβει δεδομένα από τους αισθητήρες ανίχνευσης της πυρκαγιάς σε μεγάλη απόσταση και να μπορεί να τα βλέπει από οποιοδήποτε σημείο και σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Το σύστημα αυτό ακολουθεί την αρχιτεκτονική LoRa, δηλαδή αποτελείται από κόμβους (nodes). Στη συγκεκριμένη κατασκευή υπάρχει ένας κόμβος. Αυτός αποτελείται από τέσσερις αισθητήρες που συλλέγουν δεδομένα θερμοκρασίας, υγρασίας, μονοξείδιου και διοξείδιο του άνθρακα από το περιβάλλον, ένα Arduino, το LoRa module (transmitter), κεραία και μια μπαταρία. Έπειτα, τα δεδομένα αυτά στέλνονται μέσω ενός κόμβου - δέκτη που έχει κατασκευαστεί από ένα δεύτερο Arduino, LoRa module (receiver) και κεραία σε μια βάση δεδομένων από την οποία ο χρήστης μέσα από ένα περιβάλλον-application server μπορεί να καλέσει τα δεδομένα, να τα επεξεργαστεί μέσα από την οθόνη του υπολογιστή του ή του κινητού του τηλεφώνου.

Abstract

This work examines the development of a forest fire early warning platform based on IoT technology. Forest fires are one of the most dangerous natural disasters that threaten the natural environment and humanity. The causes for which they are created depend on many factors. Anthropogenic factors such as illegal incineration, barbecues, campsites, public works and poor urban planning, and also natural factors such as the geographical location of an area, weather, vegetation and forest morphology. A forest fire is an uncontrollable fire, so in order to predict its appearance, the signs that characterize a fire must be detected. These are: smoke, high temperature and reduction of humidity in the environment. A system based on Internet of Things (IoT) technology and LoRa technology was designed to prevent a fire. Internet of Things technology combined with LoRa technology enables a user to receive data from fire detection sensors over long distances and to be able to see them from anywhere, at any time. This system follows the LoRa architecture, it consists of nodes. In this project there is only one node. It consists of four sensors that collect temperature data, humidity data, monoxide and carbon dioxide data from the environment, an Arduino, a LoRa module, an antenna and a battery. This data is then sent via a receiver built from a second Arduino, LoRa module and antenna to a database from which the user -through an application server environment- can call the data, process it through a computer screen or mobile phone.