Ασύρματοι Αισθητήρες & Video

Η Τεχνολογία ArcFIRE™ συνεργάζεται με δίκτυα μετεωρολογικών και οπτικών αισθητήρων για τον έγκαιρο εντοπισμό της πυρκαγιάς. Για μικρές περιοχές υψηλού ρίσκου όπως η Περιαστική Δασική Ζώνη (wildland-urban-interface) κατάλληλο είναι ένα δίκτυο ασύρματων αισθητήρων (wireless sensor network). Το δίκτυο είναι αυτορυθμιζόμενο, ενεργειακά ανεξάρτητο (self-organized, energy-efficient)  και μεταφέρει μετρήσεις περιβαλλοντικών παραμέτρων με υψηλό ρυθμό μετάδοσης διαμέσου ασύρματων πρωτοκόλλων (IEEE 802.15.4) συνήθως στους 868MHz. Για τον έγκαιρο εντοπισμό σε ευρύτερες περιοχές, καταλληλότερη είναι η λύση του αυτόματου εντοπισμού από εικόνες υψηλής ανάλυσης από εικονολήπτες (purveyance cameras) διαμέσου επίγειου δικτύου.


Προσομοίωση Πυρκαγιάς

Το μοντέλο προσομοίωσης της δασικής πυρκαγιάς του ArcFIRE βασίζεται στην θεωρία των Rothermel & Andrews και στις εξισώσεις BEHAVE. Για το ArcFIRE βελτιωτικές προσθήκες έγιναν από το Polytechnic University of Madrid με την υποστήριξη του USDA Forest Service, Forest Fire Laboratory, California, ενσωματώθηκαν στην δομή της πλατφόρμας (με την ονομασία CARDIN) και δοκιμάστηκαν με επιτυχία σε πολλά ερευνητικά και εφαρμοσμένα έργα (real life conditions) τα οποία χρηματοδοτήθηκαν από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και ιδιωτικούς ή δημόσιους φορείς (πχ. FOMFIS, E-FIS, FORFAIT, AUTOHAZARD-PRO, ORCHESTRA, SCIER). Σε γενικές γραμμές το ArcFIRE προσομοιώνει την εξέλιξη του μετώπου της πυρκαγιάς εφαρμόζοντας επαναληπτικό μηχανισμό (cellular automata) και άλλες τεχνικές. Αφετηρία είναι οι πολλαπλές αρχικές εστίες πυρκαγιάς και η ελλειψοειδής (παραδοχή) διάδοση αυτής.


Μετεωρολογία

Η εκτίμηση της επικινδυνότητας και η προσομοίωση της πυρκαγιάς προϋποθέτουν μετεωρολογικές μετρήσεις υψηλής χωροχρονικής  ακρίβειας και ανάλυσης. Η Τεχνολογία ArcFIRE™ προσφέρει modules συνεργασίας με Υπηρεσίες Μετεωρολογικών Προβλέψεων που διαχειρίζονται από Δημόσιους Φορείς και Πανεπιστημιακές Ομάδες (Πανεπιστήμιο Αθηνών) ως plug-in modules για την on-the-fly αυτοματοποιημένη ενημέρωση των data.


Τηλεπικοινωνίες

Η Τεχνολογία ArcFIRE™ στηρίζεται στα ασύρματα επίγεια τηλεπικοινωνιακά δίκτυα (με οιονδήποτε provider) για την αλληλεπίδραση των μονάδων πεδίου με το Κέντρο Επιχειρήσεων (CCC, Command Control, Centre): μεταφορά θέσης, διαθεσιμότητα, ταχύτητα κίνησης, δρομολόγηση, προσομοίωση διάδοσης πυρκαγιάς κλπ. Παράλληλα χρησιμοποιεί και δορυφορικά δίκτυα (με την αποκλειστική συνεργασία της ElsaCom Italia spa) για κάλυψη σε δυσπρόσιτες περιοχές, την παρακολούθηση του εναέριου στόλου πυρόσβεσης, και άλλες διεργασίες ή επιχειρησιακές ανάγκες.


Γεωπληροφορική ολοκλήρωση

Η Τεχνολογία ArcFIRE™ ολοκληρώνεται σε γεωπλατφόρμα (geoplatform integration) με off-the-shelf τεχνολογίες γεωπληροφορικής της ESRITM και freeware λογισμικά ανάλογα με τις απαιτήσεις και την υφιστάμενη υποδομή της εγκατάστασης. Το ArcFIRE οργανώνει τις γεωβάσεις δεδομένων με διαφανείς εσωτερικές υπολογιστικές διεργασίες (applications) σε γραφικό περιβάλλον εργασίας φιλικό προς τον χρήστη (GUI) με τo σύνολο της χωροχρονικής πληροφορίας αποτυπωμένο στον Ψηφιακό Χάρτη.



Μετεξέλιξη―State-of-tech

Η Τεχνολογία ArcFIRE™ εξελίσσεται συνεχώς σε μηνιαία βάση. Έργα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, εφαρμογές στο Ελληνικό και διεθνή χώρο, συνεργασία με ερευνητικά ιδρύματα και κέντρα αριστείας στηρίζουν την προσπάθεια αναζήτησης νέων μεθόδων & τεχνολογιών. Μεταξύ αυτών είναι τα έργα: FOMFIS, ATHINA-2004, ORCHESTRA, E-FIS, FORFAIT, AUTOHAZARD-PRO, BRISEIDE, kά.



Εφαρμογές

Η τεχνολογία ArcFIRE™ έχει δοκιμαστεί και δοκιμάζεται σε 50+ περιοχές της Ελλάδος, Ιταλίας, Γαλλίας, Ισπανίας, Πορτογαλίας, όπως: (1) Δάσος Σέιχ-Σου, Θες/κη (2010-2011), 100km2, Wildland Urban Interface Area, (2) Δάσος Ταξιάρχη, Πολύγυρος Χαλκιδική, Ελλάδα (2008), 155 km2, (3) Πεντελικό Κάλος, Σταμάτα, Αττική (2009), 15 km2, Wildland Urban Interface Area, (4) Περιοχή Ευβοίας (2005), (5) ΑΘΗΝΑ-2004 (2004-2006, εγκατάσταση στην Πυροσβεστική Υπηρεσία), (6) Aubagne, Marseille, France, (2008) 15 km2, Wildland Urban Interface, Habitants 40.000, (7) Bacva, Czech Republic. (2008), 1630 km2, River Basin, Habitants 100.000



Ομάδα Υποστήριξης και Ανάπτυξης

Η ανάπτυξη του ArcFIRE έχει υποστηριχθεί από άνω των 50 επιστημόνων. Μέσω του το ΕΜΠ υποστήριξη προσφέρουν οι: Καθ. Μάρκος Μποναζούντας, Τομέας Υδατικών Πόρων & Περιβάλλοντος ΕΜΠ, Δρ. Γαβριήλ Ξανθόπουλος, Δασολόγος, Εθνικό  Ίδρυμα Αγροτικής Έρευνας (ΕΘΙΑΓΕ), Δρ. Σωτήρης Κανελλόπουλος, Μηχανικός Η/Υ, Prof. Jörg Schaller, Environment/GIS, Technical University of Munich (TUM), David Caballero, Δασολόγος, Universidad Politécnica de Madrid, και Δέσποινα Καλλιδρομίτου, Πολιτικός/Περιβαλλοντολόγος Μηχανικός.

Η Ομάδα εργασίας για τον έγκαιρο εντοπισμό και το σχεδιασμό της αντιμετώπισης δασικών πυρκαγιών με χρήση προηγμένων εργαλείων της επιστήμης της μηχανικής συστάθηκε από επιστήμονες διαφορετικών ειδικοτήτων οι οποίοι δραστηριοποιούνται σε θέματα υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, προσομοίωσης φυσικών φαινομένων, νευρωνικών δικτύων, επιχειρησιακής βελτιστοποίησης, βάσεων γνώσεων, χωρικών δεδομένων, τεχνολογίας λογισμικού και δικτύων αισθητήρων περιβαλλοντικών μετρήσεων. Οι ερευνητές που δραστηριοποιούνται στο αντικείμενο εντάσσονται σε εργαστήρια της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, της  Σχολής Αγρονόμων-Τοπογράφων Μηχανικών ΕΜΠ, της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, καθώς και στο Κέντρο Εκτίμησης Φυσικών Κινδύνων και Προληπτικού Σχεδιασμού ΕΜΠ.


Η ανάγκη για τη διεπιστημονική προσέγγιση στο θέμα των φυσικών καταστροφών είναι καταγεγραμμένη στο ΕΜΠ εδώ και αρκετά χρόνια. Είναι χαρακτηριστικό ότι η δραστηριοποίηση μελών της ομάδας ξεκινά από τη δεκαετία του 1990, με έργα που αφορούν σχεδιασμό αντιμετώπισης τεχνολογικών ατυχημάτων μεγάλης έκτασης, φτάνει στο 2003 με την ανάληψη του πρώτου έργου που αφορά την ανάπτυξη ολοκληρωμένου συστήματος αντιμετώπισης δασικών πυρκαγιών, και μέχρι πρόσφατα με την ανάληψη έργων του προγράμματος ΚτΠ για την αντιμετώπιση δασικών πυρκαγιών. Χαρακτηριστικά έργα που έχουν εκπονηθεί ή βρίσκονται σε εξέλιξη είναι τα ακόλουθα:


  1. ๏Σύστημα Αντιμετώπισης Τεχνολογικών Ατυχημάτων Μεγάλης Έκτασης στο Θριάσιο, το Βόλο και το Ηράκλειο Κρήτης (ΥΠΕΧΩΔΕ, 1999, σε κατάσταση παραγωγικής λειτουργίας).

  2. ๏Επιχειρησιακό σύστημα σχεδιασμού και λήψης αποφάσεων για διαχείριση δασικών πυρκαγιών (ΓΓΕΤ, 2003-2006, έργο ΕΠΑΝ).

  3. ๏Ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα διαχείρισης κρίσεων δασικών πυρκαγιών στη Νομαρχία Μεσσηνίας (Νομαρχιακή Αυτοδιοίκηση Μεσσηνίας, 2009, σε κατάσταση παραγωγικής λειτουργίας).

  4. ๏Σχεδίαση ολοκληρωμένου συστήματος πρόληψης, επιτήρησης και σχεδιασμού για διαχείριση δασικών Πυρκαγιών στον Υμηττό (ΣΠΑΥ, 2008-2009).

  5. ๏Ολοκληρωμένα πληροφοριακά συστήματα για διαχείριση δασικών πυρκαγιών στις Νομαρχίες Ζακύνθου και Αχαΐας (2009, έχουν αναληφθεί, σε εξέλιξη).

  6. ๏Σύστημα πυροπροστασίας στη Νομαρχία Λακωνίας με εγκατάσταση 60.000 αισθητήρων δασικών πυρκαγιών στον Ταΰγετο (2009, έχει αναληφθεί, σε εξέλιξη).


Η δραστηριοποίηση της ομάδας εργασίας εκτείνεται από την προδιαγραφή μέχρι την πλήρη υλοποίηση ολοκληρωμένων συστημάτων πληροφορικής και τηλεμετρίας για τον εντοπισμό και τον επιχειρησιακό σχεδιασμό της αντιμετώπισης δασικών πυρκαγιών, τόσο σε πραγματικό χρόνο, όσο και ως σενάρια ενδεχόμενων περιστατικών με σκοπό την επαγρύπνηση, την ετοιμότητα και την εκπαίδευση. Τα βασικά χαρακτηριστικά των συστημάτων αυτών είναι η χρήση προηγμένων τεχνικών μοντελοποίησης φυσικών φαινομένων σε συνδυασμό και εξ αδιαιρέτου με μαθηματικά μοντέλα βελτιστοποίησης όπως για παράδειγμα δρομολόγησης και εκκένωσης, τα οποία λαμβάνουν υπόψη τους τα αποτελέσματα των περιβαλλοντικών μοντέλων ώστε να παρέχουν πρακτικά χρήσιμη υποστήριξη στο σχεδιασμό επιχειρήσεων. Σημαντικό επίσης χαρακτηριστικό είναι ο εντελώς ανοικτός χαρακτήρας των υπηρεσιών και των χωρικών δεδομένων, ώστε να μην απαιτείται αγορά "κλειστών" συστημάτων.

ΕΓΚΑΙΡΟΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΗΓΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ


Ομάδα Έρευνας:

Β. Βεσκούκης, Επ.Καθ, Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών, Ν. Μαρκατος, Καθ., Σχολή Χημικών Μηχανικών, Ε. Κολεγά, Υ.Δ., Κ. Θεοφιλογιαννάκος, Υ.Δ., Γ. Σοφός, Υ.Δ., ΣΑΤΜ.

Η Δασική Πυρκαγιά εντάσσεται στις φυσικές καταστροφές. Στον Ελληνικό χώρο κάθε χρόνο καίγονται χιλιάδες στρέμματα με ανυπολόγιστες επιπτώσεις στην Ανθρώπινη ζωή και το Περιβάλλον. Οι τεχνολογίες γεωπληροφορικής, ασύρματων αισθητήρων, video analytics, ασύρματων προσωπικών επικοινωνιών, κ.ά., προσφέρουν λύση στη Διαχείριση Πυρκαγιών μέσω ArcFIRE™.


Φιλοσοφία Life Cycle



Η Διαχείριση της Δασικής Πυρκαγιάς οργανώνεται σε τέσσερις Φάσεις (σχήμα: 1):

1.Awareness {Α}: Πρόληψη «πριν την πυρκαγιά»

2.Emergency {Ε}: Διαχείριση Κρίσης «κατά τη διάρκεια της πυρκαγιάς»

3.Impact {Ι}: Εκτίμηση Επιπτώσεων «μετά την πυρκαγιά»

4.Dissemination {D}: Οργάνωση Εμπειρίας & Πρακτικών «μετά το γεγονός».


Awareness: Οι δράσεις (prior to a fire) επικεντρώνονται στην πρόληψη/προκαταστολή (preparedness, prevention) πριν την πυρκαγιά. Συνήθεις δράσεις είναι η εκτίμηση Επικινδυνότητας Δασικού Κινδύνου (FF Risk Assessment) και η χρήση εργαλείων Έγκαιρης Προειδοποίησης (Early Warning Tools). Η εκτίμηση Επικινδυνότητας αναδεικνύει ευάλωτα σημεία υψηλού ρίσκου και υποδεικνύει δράσεις πρόληψης. Η έγκαιρη Προειδοποίηση εξασφαλίζει την κινητοποίηση του Μηχανισμού Καταστολής.


Emergency: Οι δράσεις (during the fire) επικεντρώνονται στο να βοηθήσουν τους Πυροσβέστες και τους Διαχειριστές στην καταστολή της πυρκαγιάς με τα διαθέσιμα μέσα (μηχανικά, ανθρώπινο δυναμικό, άλλα). Η ασφάλεια των ανθρώπων και η αποτελεσματικότητα των επιχειρήσεων έχουν προτεραιότητα. Συνήθεις δράσεις είναι: η προσομοίωση του Μετώπου της Πυρκαγιάς (fire front fate) σε πραγματικό χρόνο για τις επόμενες ώρες, η παρακολούθηση της θέσης (tracking) των επιγείων και εναερίων μέσων πυρόσβεσης, η αποτύπωση ασφαλών δρόμων διαφυγής για πολίτες και πυροσβέστες, η αναγνώριση σημαντικών υποδομών που εκτίθενται σε κίνδυνο.


Impact: Οι δράσεις επικεντρώνονται στο να εκτιμήσουν τις επιπτώσεις της πυρκαγιάς στο περιβάλλον και τον κοινωνικό-οικονομικό παράγοντα (after the fire) ως είναι η διάβρωση, η πλημμύρα, η οικονομική-κοινωνική-αισθητική υποβάθμιση της περιοχής, κά.


Dissemination: Οι δράσεις οργανώνουν (με την αποκτηθείσα εμπειρία από τη διαχείριση της πυρκαγιάς) και αναδεικνύουν αποτελεσματικές πρακτικές (best practices). Η γνώση που παράγεται ανατροφοδοτεί τις δράσεις πρόληψης και προκαταστολής (Awareness) με νέες πρακτικές, και ενισχύει την αποτελεσματικότητα, κλείνοντας τον κύκλο διαχείρισης. Γνώση είναι η οργάνωση του πυρικού ιστορικού, στατιστική ανάλυση, χρήση δεικτών αποτελεσματικότητας μηχανισμών ή μέσων καταστολής, η καθοδήγηση των πυροσβεστών σε προσαρμοσμένες τεχνικές, κα.


Τεχνολογία ArcFIRETM:



Η Τεχνολογία ArcFIRETM προσφέρει τεχνογνωσία και προϊόντα που αναπτύχθηκαν και επικαιροποιήθηκαν από ερευνητικά έργα, διεθνείς πρακτικές και εφαρμογές από το 1990 μέχρι σήμερα. Η Τεχνολογία ArcFIREΤΜ προσφέρει ολοκληρωμένη πρόταση για όλες τις Φάσεις Διαχείρισης της Πυρκαγιάς (Life Cycle) με τεχνολογία αιχμής (state-of-the-technology). Ενδεικτικά στοιχεία της τεχνολογίας είναι τα:


Καύσιμη Ύλη

Η βλάστηση ταξινομείται σε πολυπαραμετρικά μοντέλα που προσομοιώνουν τις ιδιότητες της καύσιμης ύλης ως προς την καύση και την ευφλεκτότητα. H ταξινόμηση γίνεται με τηλεπισκόπηση και δειγματοληψίες στο πεδίο. Τα μοντέλα οργανώνονται σε καταλόγους. Οι κατάλογοι των Anderson (1982), Prometheus (1999) και Scott Burgan (2005) είναι ευρείας (global) χρήσης και έχουν προτυποποιηθεί (standardized) στη τεχνολογία ArcFIRE η οποία δίνει τη δυνατότητα στους ειδικούς (δασολόγους, γεωπόνους, άλλους) να οργανώσουν καταλόγους με μοντέλα μεγάλης ακρίβειας, προσαρμοσμένα στην τοπική πραγματικότητα.

 

“ArcFIRE™” Technology :

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΑΣΙΚΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ


Ομάδα Έρευνας:

Μ. Μποναζούντας, Επ. Καθ., Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Γ. Ξανθόπουλος, Δρ.,  Σ. Κανελλόπουλος, Δρ., D. Caballero, Δασολόγος, Universidad Politécnica de Madrid, Prof. Jörg Schaller, Technical University of Munich, Δ. Καλλιδρομίτου, Πολιτικός Μηχανικός.

Εκτίμηση Επικινδυνότητας

Η πυροεπικινδυνότητα συνυπολογίζει τρεις συνιστώσες: (i) την πιθανότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς (Risk), (ii) την ένταση της πυρκαγιάς (hazard), και (iii) το μέγεθος των επιπτώσεων (σε κόστος) σε περιβάλλον, οικονομία, αισθητική, άνθρωπο και οικοσυστήματα (humans & biota). Η τεχνολογία ArcFIRE™ εκτιμά την επικινδυνότητα με τεχνικές χωρικής επεξεργασίας, εργαλεία GIS, και στατιστική & στοχαστική ανάλυση του πυρικού ιστορικού και άλλων παραμέτρων.

Σχήμα : Κύκλος ζωής & φάσεις διαχείρισης δασικής πυρκαγιάς

ΕΓΚΑΙΡΗ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΤΕΧΝΙΚΗ ΤΗΛΕΣΚΟΠΗΣΗΣ LASER

(τεχνικη lidar)


Ομάδα Έρευνας:

Α. Παπαγιάννης, Αν. Καθ., Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών & Φυσικών Επιστημών,

Ρ.Ε. Μαμούρη, Δρ., Γ. Τσακνάκης, Δρ., Π. Κόκκαλης, Υ.Δ.

σχετικά αρχεία σε pdf

σχετικά αρχεία σε pdf

Ήδη από το 2007 έχουν καταγραφεί πολυάριθμες κατακόρυφες κατανομές των εκλυόμενων αερολυμάτων από δασικές πυρκαγιές, τόσο από τοπικές (Πάρνηθα, Βορειο-ανατολική Αττική, Εύβοια), όσο και από υπερτοπικές ή ακόμα διηπειρωτικές εστίες δασικών πυρκαγιών (π.χ. Ουκρανία, Αλάσκα, Βόρεια Αμερική, Σιβηρία, κλπ.). Η τεχνική LIDAR, όταν εφαρμοσθεί σε συνδυασμό με σύστημα σάρωσης σε 3 διαστάσεις, επιτρέπει τον αρχικό εντοπισμό μιας δασικής πυρκαγιάς με χωρική ακρίβεια της τάξης των 15 m και χρονική ακρίβεια της τάξης των 15-30 s. Η εμβέλεια ανίχνευσης της τεχνικής LIDAR με σύστημα σάρωσης είναι της τάξης των 8-10 km. Η τεχνική LIDAR μπορεί να συνδυασθεί με άλλες τεχνικές τηλεμετάδοσης δεδομένων, αλλά και με γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών (GIS) όπου μπορεί να αποτυπωθεί σε σχεδόν πραγματικό χρόνο η τυχόν χωρική επέκταση μιας δασικής πυρκαγιάς.

Η τεχνική της τηλεπισκόπησης με χρήση ακτινοβολίας laser (τεχνική LIDAR) αποτελεί την πλέον σύγχρονη και αποτελεσματική μέθοδο άμεσης και έγκαιρης ανίχνευσης των εκλυόμενων αερολυμάτων από τις δασικές πυρκαγιές ή άλλες  πηγές ρύπανσης.

Η τεχνική LIDAR αναπτύχθηκε στο Ε. Μ. Πολυτεχνείο ήδη από το έτος 1999 και προσφέρει δυνατότητεςμελέτης της χωρικής κατανομής και της χρονικής εξέλιξης της κατακόρυφης κατανομής των εκλυόμενων αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα με μεγάλη χρονική και χωρική ακρίβεια. Μια σημαντική εφαρμογή της τεχνικής LIDAR είναι και η συνεχής παρακολούθηση και ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων των αερολυμάτων που εκλύονται από τις δασικές πυρκαγιές.

σχετικά αρχεία σε pdf