Agrīna meža ugunsgrēku atklāšana: sensori, kameras un satelīti salīdzinājumā

Agrīna meža ugunsgrēku atklāšana nozīmē pamanīt uguni pirmajās minūtēs, kamēr tā vēl ir pietiekami maza, lai to ātri nodzēstu. Ir trīs galvenie veidi: satelīti, kas no kosmosa uztver karstumu, kameras novērošanas torņos, kas meklē dūmus, un sensori mežā, kas uz vietas mēra dūmus un gāzes. Katrs veids redz ko tādu, ko citi palaiž garām, tāpēc visuzticamākās sistēmas tos apvieno.

Kāpēc pirmās minūtes nosaka ugunsgrēka apmērus

2025. gads bija ES sliktākā ugunsgrēku sezona novērojumu vēsturē. Eiropas meža ugunsgrēku informācijas sistēma (EFFIS) ES kartēja 1 079 538 hektārus izdegušas platības — lielāko platību kopš uzskaites sākuma 2006. gadā un gandrīz divreiz vairāk nekā vidēji 2006.–2024. gadā. Ugunsgrēki tika kartēti 25 no 27 dalībvalstīm, un aptuveni 39 % izdegušās platības atradās Natura 2000 aizsargājamās teritorijās.

Laikapstākļi, degmateriāls un reljefs nosaka, cik ātri uguns izplatās, taču laiks līdz ugunsgrēka atklāšanai ir vienīgais faktors, ko meža īpašnieks var ietekmēt. Ugunsgrēku, par kuru ziņots, kamēr tas aizņem dažus kvadrātmetrus, bieži spēj nodzēst vietējā brigāde. Pētījumā par uz zemes izvietotām sensoru sistēmām norādīts, ka mierīgos laikapstākļos vēl var nodzēst ugunsgrēkus, kas nav lielāki par aptuveni 5 hektāriem, bet lielākiem ugunsgrēkiem dzēšanas darbs, izmaksas un postījumi strauji pieaug. Ja vēlaties saprast, kur ugunsgrēki rodas, izlasiet, kā meža ugunsgrēki izceļas un izplatās.

Satelīti: plašs pārklājums, maz detaļu

Satelīti ugunsgrēkus atklāj kā karstuma punktus infrasarkanajos attēlos. Eiropas jaunie ģeostacionārie meteoroloģiskie satelīti (MTG) novēro kontinentu bez pārtraukuma: saskaņā ar EUMETSAT datiem viens satelīts Eiropu noskenē ik pēc 2,5 minūtēm, bet otrs Eiropu un Āfriku — ik pēc 10 minūtēm. Problēma ir izšķirtspēja. Katrs to attēlu pikselis aptver 1–2 km lielu zemes laukumu, tāpēc ugunsgrēkam jākļūst pietiekami karstam un lielam, lai mainītu visa pikseļa signālu, pirms tas kļūst redzams.

Augstas izšķirtspējas satelīti, piemēram, Sentinel-2, saskata pat 10 metrus sīkas detaļas, taču virs tā paša meža pārlido tikai reizi dažās dienās: ar diviem satelītiem ik pēc 5 dienām vai vidējos platuma grādos ik pēc 2–3 dienām. Turklāt biezi mākoņi un dūmi aizsedz zemi optiskajiem sensoriem.

• Priekšrocības: aptver visas valstis bez jebkādas uzstādīšanas un lieliski noder lielu ugunsgrēku izsekošanai un izdegušo platību kartēšanai.
• Ierobežojumi: mazus, tikko izcēlušos ugunsgrēkus grūti pamanīt, augsta detalizācija un bieži novērojumi reti ir pieejami vienlaikus, turklāt traucē mākoņi.

Kameras novērošanas torņos: trenēta acs, kurai vajag skaidru skatu

Daudzi meža dienesti uzstāda kameras ugunsnovērošanas torņos, un dūmu stabus meklē programmatūra vai operatori. Latvijā Valsts meža dienests (VMD) pievieno savus ugunsnovērošanas torņus attālinātajai uguns atklāšanas un novērošanas sistēmai: 2024. gada septembrī tai bija pieslēgti 23 torņi, un kameras dūmus var pamanīt līdz 15 km attālumā un nosūtīt to koordinātas.

Kameras labi darbojas atklātās ainavās, taču tām nepieciešama tieša redzamība līdz dūmiem. Pauguri, blīvi koku vainagi, migla, lietus un tumsa pasliktina redzamību, turklāt dūmiem jāpaceļas virs kokiem, lai tos varētu ieraudzīt. Pārskatā par IoT ugunsgrēku atklāšanas sistēmām, kas publicēts žurnālā IEEE Access, minētas arī viltus trauksmes putekļu, mākoņu un kustīgu objektu dēļ, kā arī augstās izmaksas un lielais enerģijas patēriņš.

Sensori mežā: tuvu vietām, kur ugunsgrēki sākas

Uz zemes izvietotie sensori mēra gaisu turpat, kur tie piestiprināti: degošas koksnes izdalītās gāzes, dūmu daļiņas, temperatūru un mitrumu. Tiem nav vajadzīga tieša redzamība, tāpēc tie darbojas arī naktī, miglā un zem slēgta vainagu klāja. Mērījumi pa mazjaudas radiosakaru tīklu, piemēram, LoRaWAN, nonāk vārtejā un tālāk tiešsaistes platformā, kas nosūta brīdinājumu.

Gāzes parasti ir agrākā pazīme. Tajā pašā pārskatā aprakstītajā eksperimentā gāzu sensori 30 metru attālumā no testa ugunskura aptuveni 10 minūšu laikā pēc aizdedzināšanas uzrādīja skaidrus CO2 un gaistošo organisko savienojumu maksimumus, bet temperatūras un mitruma sensori 10 metru attālumā neko neparastu neuzrādīja. Tāpēc mūsdienu meža ugunsgrēku sensori galvenokārt nosaka dūmus un gāzes, nevis karstumu.

Šīs metodes ierobežojums ir pārklājums: katrs sensors uzrauga savu apkārtni, tāpēc izvietojums ir svarīgāks par skaitu. Sensori vislabāk darbojas tur, kur ugunsgrēki parasti sākas: pie ceļiem, meža takām, atpūtas vietām, dzelzceļa, elektrolīnijām un meža malām pie ciemiem. Saules enerģija un LoRaWAN vārteja ļauj tiem darboties tālu no elektrotīkla.

Agrīnas meža ugunsgrēku atklāšanas metodes salīdzinājumā

Kā tos apvienot praksē

1. Nosakiet, kur ugunsgrēki sākas. Izvērtējiet iepriekšējos ugunsgrēkus, ceļus, takas, atpūtas vietas, dzelzceļu, elektrolīnijas un kūdrāju malas.
2. Izvietojiet sensorus šajās riska vietās, bet plašākam pārskatam izmantojiet kameras un satelītus.
3. Apkopojiet visus brīdinājumus vienā kartē. Viena uzraudzības platforma ar lietotnes, e-pasta un SMS paziņojumiem nozīmē, ka nevienam nav jāpārbauda trīs sistēmas.
4. Vienojieties, kurš reaģē, un pirms sausā perioda sākuma pārbaudiet visu ķēdi — no brīdinājuma līdz ierašanās brīdim notikuma vietā.

Šo pieeju esam pārbaudījuši ar īstu uguni ugunsdzēsības dienestu un mežu apsaimniekotāju klātbūtnē Francijā, Spānijā un Portugālē. Pārskatos aprakstīts, kas notika katrā testā, piemēram, testā reāllaikā Meymac pilsētā Francijā un lauka testā Portugālē. Pilnu pārskatu par sistēmu atradīsiet lapā meža ugunsgrēku atklāšana.

Ko pajautāt pirms sistēmas izvēles

• Cik ilgs laiks paiet no pirmās uguns pazīmes līdz brīdim, kad brīdinājumu saņem cilvēks?
• Vai sistēma darbojas naktī, miglā un zem blīva vainagu klāja?
• Kā tiek nodrošināta barošana vietās, kur nav elektrības?
• Vai mežā ir mobilo sakaru pārklājums, vai arī sistēmai ir savs radiotīkls?
• Vai datus var integrēt jūsu programmatūrā, izmantojot API?
• Kas un cik bieži apkopj ierīces?