用物联网扑灭森林火灾

用物联网扑灭森林火灾

在美国，2018 年 11 月，一场野火肆虐了 17 天，造成 85 人死亡，并摧毁了位于内华达山脉山脚下的加利福尼亚州帕拉代斯镇的近 19,000 座房屋、企业和其他建筑物。

近四年后，天堂之城的整片土地仍然空无一人，被烧焦的树木和焦土包围。 根据加州林业和消防局 CAL FIRE 的一份报告，火灾是由有故障的电源线引起的，起火的原因是一个状况不佳的钢钩上的火花，该钢钩支撑着一条高压线。 平均而言，野火每年烧毁的土地面积是 40 年前的两倍。 天堂只是被野火摧毁的许多其他城市、城镇和城市社区的一个例子。

森林火灾的影响

自古以来，森林大火肆虐森林和农作物，摧毁了沿途的一切，从动植物到建筑物和房屋。 火灾可能是有益的，但当我们突破城市发展的极限并消除火灾风险时，它们的损害只会增加规模和严重程度。 例如，2021 年，美国经历了创纪录的干旱和热浪，这往往加速了全国各地的野火。

除了破坏房屋、野生动物和人类生命外，野火还对加剧气候变化做出了重大贡献。 森林火灾平均每销毁一公顷会排放 5 至 30 T碳，或大约两个足球场那么大。

加上其他野火影响，例如侵蚀和洪水，您会遇到许多问题，包括能源供应商和人们每天依赖的其他网络服务的可靠性，以及公民的健康和安全。

森林火灾探测带来的问题

通过在火灾开始后立即检测火灾，您可以减少反应时间和潜在损害的程度。 不幸的是，这说起来容易做起来难。

最轻微的火花，或熄灭不佳的灰烬，都可能变成森林大火。 由于森林火灾取决于不同的因素，例如触发因素、环境以及扑灭火灾的努力，因此它们的寿命可能会有所不同。 对于在农村地区开始的许多森林火灾，火灾的寿命可以通过植被密度、无人照料的森林和碎片的存在来延长。

有这么多因素决定了野火的性质，而且 90% 的野火是人为引起的，因此很难预测它们何时何地开始，这使得早期发现它们变得更加重要。

LoRa 传感器和支持物联网的传感器

但是，您应该知道，使用与物联网 (IoT) 兼容的传感器可以帮助检测这些火灾的爆发，并在它们爆发之前向主管部门发出警报，从而有助于预防森林火灾。 物联网（IoT，即物联网）已成为健康、交通、工业或零售等领域广泛使用的工具，因为它可以连接设备和应用程序以简化有助于大型群体的流程的人。 得益于 LoRa、NB-IoT 和 Wi-Fi 等长距离和低功耗技术，物联网设备可以受益于更大的范围，并以更低的速率与其他设备通信。

到目前为止，传统的火灾监测系统一直使用卫星图像、地面摄像机和瞭望塔来检测给定区域是否存在火焰或烟雾。 但面对干旱肆虐的景观，森林火灾蔓延速度如此之快，以至于在火灾开始后立即发现它们已经为时已晚。

然而，能源供应商、消防员，甚至整个城市，现在都可以在偏远或难以到达的地区部署支持物联网的传感器，以收集可以提醒他们可能即将发生火灾的数据。 远程、低功耗传感器（符合 LoRaWAN 标准）允许用户在最密集、最孤立和最偏远的森林环境中收集数据。 由于物联网解决方案到位，运营商可以在问题成为需要管理的危机之前远程进行测量和检测问题。 LoRaWAN 标准在这种情况下是理想的，因为连接始终处于开启状态，并且随时准备提醒当局任何读数变化，例如温度、湿度、气压或风向/强度。

得益于 LoRa 技术，传感器的节能特性允许电池供电的物联网对象使用 LoRaWAN 无线连接到标准网关，并在其环境中保持大约 15 年而无需任何维护。

实行

Dryad Networks 是一家位于德国柏林-勃兰登堡的环境物联网初创公司，其使命是扑灭火灾并限制其对气候变化的影响。

Dryad 与 Semtech 和全球卫星通信网络开发商 Swarm 合作，创建了一个超早期的野火探测系统。 该公司的太阳能传感系统 Silvanet 使用人工智能 (AI) 来检测空气中的异常气体成分。 为了连接物联网系统，Silvanet 提供了一个远程、低功耗的无线网络，该网络已通过网状网络架构（正在申请专利）进行扩展，能够覆盖大面积的森林。 凭借对 Swarm 卫星无线电连接的内置兼容性，Dryad 可以实时接收来自偏远地区的数据，从而实现快速响应。 Swarm 的网络由 120 颗卫星组成，覆盖全球所有地点，即使在没有移动网络覆盖的情况下，也可以从任何地方传输数据。

Silvanet 由三个主要工具组成：

1. Silvanet 网状网关（Mesh Gateway）扩展了 Silvanet 网络，用于标准 LoRaWAN 网络上的传感器和网关之间超出标准直接连接范围的更大部署。 该架构使用由与 Semtech 的 LoRa 组件互连的网关组成的多跳网状网络。 每个都充当标准网络网关，使用 LoRaWAN 与 Silvanet 野火传感器和第三方传感器进行通信。 网状网络网关放置在森林中并形成网状网络，典型距离约为 2 到 6 公里，具体取决于网关的拓扑和物理位置。

2. Silvanet（边境门户）位于目标森林区域的边缘，通常在房屋内或村庄附近。 网关与 Clouding Silvanet 平台通信并中继来自森林火灾传感器的消息。 内置 LTE 无线电模块提供无线连接或通过有线互联网连接使用内置以太坊适配器。 对于没有移动网络覆盖或电网的更远程部署，Silvanet 网关包括与使用 Swarm 卫星网络的卫星上行链路的兼容性。 它可以通过电网工作，也可以由光伏电池供电。

3. Silvanet 野火传感器（Wildfire Sensor）旨在通过测量温度、湿度和气压，在野火开始时立即检测，以及监测小气候。 该传感器将超低功耗空气质量检测与准确的气体检测模式相结合。 它以百万分之几 (ppm) 的水平检测氢气、一氧化碳、二氧化碳以及其他类型的气体，并使用内置的 AI 引擎来检测火灾并避免误报。 该传感器使用 LoRaWAN 连接进行无线数据传输，无需任何维护即可运行 10-15 年。

Dryad 传感器能够在 30 到 60 分钟内检测到新的火灾，具体取决于传感器的位置。

谈到野火，每一秒都很重要。 早期发现不仅可以通过提醒居民和及时疏散居民来挽救居民的生命，而且还可以减少与消防相关的许多成本以及用于消防的资源。

物联网兼容传感器以保护环境

个人可以利用连接对象的力量，不仅可以防止野火造成的破坏，还可以保护环境。 实际上，Silvanet 的使用并非仅用于检测森林火灾。 由于系统采用 LoRaWAN 标准，大型太阳能网状网络可以连接到许多使用 LoRaWAN 和 Silvanet 网状网络的第三方传感器，将传感器的数据发送到云端。 测量土壤水分、臭氧浓度、树木生长和液流的环境数据传感器可用于提供重要的树木健康数据和监测树木生长，有助于改善未来的林业。

与大多数行业一样，林业可以从其工具和运营的数字化中受益匪浅。 此前，由于网络覆盖不足，林业发展滞后。 现在，即使在世界上最偏远的森林地区，网络覆盖也是可能的。

用物联网应对气候变化

无论是由人类活动还是自然活动引起的气候变化都会迅速改变天气模式并影响自然平衡。 温度变化创造了影响野火并导致降雨模式变化的条件，导致更严重和频繁的雷暴，导致洪水、山体滑坡和影响整个社区的破坏。

应对气候变化，包括森林火灾的增加，对于保护我们的星球极为重要。 物联网技术可以通过易于部署和使用并保护环境的智能解决方案帮助我们减缓破坏。