Μελέτη και ανάπτυξη ΙοΤ συσκευής επιτήρησης πρόσφατα καμένης δασικής έκτασης
Design and development of an IoT device for monitoring recently burned forest area
Λέξεις-κλειδιά
Δασικές πυρκαγιές ; Φωτιά ; Αναζωπύρωση ; Συναγερμός ; Σταθμοί επιτήρησης ; Αισθητήρες ; IoT ; Arduino ; LoRa ; Λογιστική παλινδρόμηση ; Μηχανική μάθηση ; Python ; C++ ; Logistic regression ; Machine learningΠερίληψη
Οι δασικές πυρκαγιές είναι ένα συνεχώς αυξανόμενο φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής την οποία διανύουμε, και η αντιμετώπισή τους γίνεται ολοένα και πιο δύσκολη. Η επιστημονική κοινότητα, προσπαθώντας να δώσει λύσεις και να εμπλουτίσει τη φαρέτρα εργαλείων που χρησιμοποιούνται για την καταπολέμηση των πυρκαγιών, δημιουργεί ολοένα και καλύτερες συσκευές έγκαιρης αναγνώρισης και ενημέρωσης σε περίπτωση φωτιάς. Όταν, όμως, επέλθουν οι αναπόφευκτες καταστροφές, τα συστήματα αυτά, καθώς και το δίκτυο που χρησιμοποιούν για τη μεταφορά των δεδομένων τους, καταστρέφονται, αφήνοντας "τυφλούς" τους χειριστές και όσους επιχειρούν στο συμβάν. Αυτό σημαίνει ότι, σε περίπτωση αναζωπύρωσης ή κηλίδωσης της φωτιάς, η μόνη ενημέρωση έρχεται από αυτόπτες μάρτυρες. Η παρακάτω διπλωματική εργασία αναγνωρίζει το κενό που δημιουργείται στη διεθνή βιβλιογραφία και επιδιώκει να το καλύψει με τη μελέτη και την κατασκευή ενός σταθμού επιτήρησης πρόσφατα καμένης δασικής έκτασης. Η συσκευή αυτή φέρει αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας, μονοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται κατά τη μη τέλεια καύση, και αισθητήρα αναγνώρισης φλόγας, ο οποίος είναι ρυθμισμένος να αναγνωρίζει το μήκος κύματος φωτός που εκπέμπει η φωτιά. Ακόμα, γίνεται χρήση μιας επέκτασης LoRa, η οποία μας δίνει τη δυνατότητα τα δεδομένα να εκπέμπονται χωρίς να υπάρχει ανάγκη η περιοχή να καλύπτεται από δίκτυο τηλεφωνίας, το οποίο πιθανότατα να είναι κατεστραμμένο ή επιβαρυμένο. Τα δεδομένα που συλλέγονται από τον δέκτη LoRa τροφοδοτούνται σε ένα εκπαιδευμένο μοντέλο υπολογιστικής νοημοσύνης, βασισμένο στην τεχνική της λογιστικής παλινδρόμησης, το οποίο λειτουργεί ως συναγερμός αναζωπύρωσης. Τέλος, όλα τα δεδομένα, μαζί με τον συναγερμό, παρουσιάζονται σε μια διεπαφή στο διαδίκτυο για ενημέρωση και επίβλεψη της περιοχής. Από εκεί μπορούμε να δούμε τις συνθήκες που επικρατούν στο συμβάν σε πραγματικό χρόνο, καθώς και ό,τι άλλο έχει καταγράψει ο σταθμός από την τοποθέτησή του. Ο ιδανικός τρόπος αξιοποίησης του σταθμού θα είναι να προστεθεί στον βασικό εξοπλισμό του πεζοπόρου τμήματος ενός πυροσβεστικού σταθμού ή μιας εθελοντικής ομάδας δασοπροστασίας. Το πεζοπόρο τμήμα έχει ως αποστολή την περιπολία της περιμέτρου της πυρκαγιάς αφού έχει σβήσει το ενεργό μέτωπο, για να επιβεβαιώσει την κατάσβεση και να σβήσει πιθανές φλόγες που υπάρχουν στο πεδίο. Αυτή η ομάδα θα μπορεί να στήνει και να ενεργοποιεί αυτές τις συσκευές, ώστε να υπάρχει ενημέρωση τόσο στους ίδιους για τις περιοχές από τις οποίες έχουν περάσει, όσο και για την κεντρική διοίκηση της πυροσβεστικής, που μπορεί να έχει ανά πάσα στιγμή εικόνα του τομέα χωρίς να περιμένει ενημέρωση από κάθε τμήμα. Στο τέλος της επιχείρησης, οι συσκευές περισυλλέγονται και συσκευάζονται μαζί με τα υπόλοιπα εξαρτήματα των πυροσβεστών.
Είναι πολύ συχνό φαινόμενο στα δασικά συμβάντα να αξιοποιούνται εθελοντές με πιστοποίηση ως μέλη του πεζοπόρου τμήματος. Συνεπώς, η συσκευή αυτή θα μπορούσε να συμβάλλει και στην ασφάλεια των εθελοντών, αφού έτσι θα επιτηρούνται από το Πυροσβεστικό Σώμα σε πραγματικό χρόνο.
Περίληψη
Forest fires are an ever-increasing phenomenon of the climate change we are experiencing, and their management is becoming increasingly challenging. The scientific community, in its efforts to provide solutions and enhance the arsenal of tools used to combat fires, is developing increasingly advanced devices for early detection and notification in the event of a fire. However, when inevitable disasters occur, these systems, along with the network they use to transmit their data, are often destroyed, leaving operators and responders "blind" during the event. This means that, in the case of fire reignition or spotting, the only source of information comes from eyewitnesses. This thesis identifies the gap in the international literature and aims to address it by studying and constructing a station for monitoring recently burned forest areas. This device is equipped with sensors for temperature, humidity, carbon monoxide emitted during incomplete combustion, and a flame sensor calibrated to detect the wavelength of light emitted by fire. Additionally, a LoRa extension is used, enabling data transmission without requiring the area to be covered by a telephone network, which is likely to be damaged or overloaded. The data collected by the LoRa receiver is fed into a trained artificial intelligence model, based on the logistic regression technique, which acts as a reignition alarm.
Finally, all data, along with the alarm, is presented on a web interface for area monitoring and supervision. From this interface, users can view real-time conditions at the incident site, as well as any other information recorded by the station since its installation. The ideal way to utilize the station would be to include it as part of the standard equipment of the ground unit of a fire station or volunteers firefighters. The ground unit’s mission is to patrol the perimeter of the fire after the active front has been extinguished, to confirm extinguishment and put out any residual flames in the field. This team would be able to set up and activate these devices to provide information both to themselves about the areas they have patrolled, and to the central fire department command, which can maintain a real-time view of the area without waiting for updates from each team. At the end of the operation, the devices are retrieved and packed along with the other firefighting equipment. It is a very common occurrence in forest incidents for certified volunteers to be utilized as members of the ground unit. Consequently, this device could also contribute to the safety of the volunteers, as they would be monitored by the Fire Department in real time.
Αριθμός σελίδων
64Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών ΜηχανικώνΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές