广告

利用物联网能及时发现森林大火吗?

2021-10-15 Dan Jones 阅读:
来势凶猛的森林大火绝不仅限于美国,过去几年,亚马逊和澳大利亚也发生过严重的大火,大火产生的烟雾严重污染了这些地区的空气。现有的技术可能没办法预防火灾,但是却完全有可能减轻火灾的严重性。越来越多的物联网公司正朝着这个方向努力。

火光在天边闪动,渐渐蔓延到下方的山谷中。大火先是烧毁了一系列外围建筑,然后将一排住宅夷为平地,留下房屋废墟、烧焦的财产和毁掉的生活。idsednc

这样的场景在2021年夏天的美国西部很常见。美国西部各州的大火对空气质量造成了极大的影响,大火产生的烟雾蔓延到了芝加哥和纽约,严重污染了这些地区的空气。现有的技术可能没办法预防火灾,但是却完全有可能减轻火灾的严重性。越来越多的物联网公司正朝着这个方向努力。idsednc

idsednc

图1:俄勒冈州布莱附近燃烧的Bootleg森林大火。猛烈的火势导致了恶劣气候,包括闪电。idsednc

来势凶猛的森林大火绝不仅限于美国。过去几年,亚马逊和澳大利亚也发生过严重的大火。idsednc

关于森林大火增加的原因,人们争论不休,有人认为气候变化是最根本的原因,有人相信是人为因素,例如科罗拉多州的5G手机发射塔大火和内华达州的枪击。idsednc

无论何种原因,森林大火的影响都是毁灭性的,而且随着我们进入2020年代,大火发生的频率更高了。美国国家跨部门消防中心表示,截至2021年7月20日,美国各地已发生83场大火,超过15,512,952亩的土地化为乌有。专家表示,更令人担忧的是,大火产生的二氧化碳占全球每年二氧化碳总排放量的约20%。idsednc

Bootleg大火烧毁了俄勒冈州超过2,400,000亩的森林(图1)。与此同时,根据CalFire的数据,加利福尼亚州的Dixie大火席卷了Golden State三个郡,烧毁超过1,196,000亩的土地,至7月26日仅有22%的火势被控制住了。idsednc

气候中心(一个由科学家和记者组成的独立组织,致力于研究和报道全球变暖)表示:“平均而言,森林大火每年烧毁的土地面积是40年前的两倍。”idsednc

那么,怎样才能预防森林大火?

森林大火发现越早,就越容易被阻止或得到控制。如果在火灾发生之前就检测到危险,就可以进行预防。然而,在森林地区提早发现大火是极其困难的。在飞机监控和卫星GPS技术出现之前,主要依赖天气预报、季节性火灾监控、以及运气来监测容易起火的地区。idsednc

物联网方案解决火灾难题

一些公司(包括初创公司)正在开发搭载无线传感器的物联网系统,用于提前对森林大火进行预警。目前能够提供这类系统的公司包括Dryad、LADsensor和Seidor。idsednc

笔者采访了Dryad Networks的联合创始人兼首席执行官Carsten Brinkschulte,讨论了他们公司即将推出的太阳能LoRaWAN传感器系统,该系统用于对大火进行早期探测。Brinkschulte说:“我们最重要的创新是在LoRaWAN上添加了网状的网络基础设施。这增加了基站之间互相通信的能力并采用了某种聚类算法,一个基站接收消息,再将消息传递给下一个基站,以此类推直到消息到达接入互联网的网关。通过这种方式,我们可以覆盖广阔的区域,达数千平方公里,而无需每个基站都连接到互联网。”idsednc

这些传感器可以连接到边界网关(通过LTE-M或以太网接入互联网)来增加Starlink卫星天线。Brinkschulte补充道:“每个边界网关都可支持Swarm。”idsednc

传感器无需使用电池,也没有需要用户自行维护的部件。Brinkschulte指出:“只需将这些传感器挂在树上就行了(图2)。”Dryad在一些新闻稿中确实用了“互联网树”这个词进行宣传。idsednc

idsednc

图2:传感器示意图。(图片来源:Dryad Networks)idsednc

这些传感器利用博世BME688气体传感器芯片来检测空气中的气体成分——氢气、二氧化碳和一氧化碳,Dryad传感器运用机器学习和边缘处理来检测空气中是否包含发生森林大火时常见的各种气体。Brinkschulte称:“我们具有高精度和低故障率。”idsednc

发现森林

Dryad的目标是在一小时内探测到森林着火。Brinkschulte说:“很简单,森林着火当然是越早发现越好。如果在大火还没有燃起来之前就可以提早发现,消防部门就更容易将火扑灭,从而避免森林大火灾难。”idsednc

Brinkschulte说,在既有道路又有森林的荒地和城市的交界处,需要大约500个传感器才能覆盖26平方公里。一旦进入广阔的森林,所需的传感器数量将下降到250个左右。idsednc

Brinkschulte表示,传感器的标准价格(不考虑任何批量折扣)约为每个50美元。也就是说,要覆盖荒地-城市交界区域,大约需要25,000美元的传感器。idsednc

Brinkschulte指出:“当然,我们会提供批量折扣。”他预计,一旦Dryad实现了大规模制造,生产数量达到百万级,传感器的价格将降至每个约20美元。idsednc

该公司还收取年服务费,约占硬件成本的10%至15%。因此,该产品并不适用于荒地-城市边缘的普通消费者(也包括农民)。Brinkschulte表示,Dryad在推出产品时一直在与政府、能源公司和私营林业公司(即伐木公司)进行沟通。idsednc

Brinkschulte指出,Dryad也可以在部署的网络中添加其他类型的传感器。他表示,伐木公司对此将特别感兴趣,因为他们可以用这些传感器监测土壤和树木的生长。idsednc

利用物联网进行森林大火的预警还为时过早。这些产品还没有真正在火焰的高温下进行过测试。必需的时候,这些新的物联网系统也许能够提供更高级的森林大火防御。idsednc

Brinkschulte说:“森林大火的难题不是单靠这一种产品就能解决的,但我们认为,由于该产品拥有超前探测的能力,因此对于卫星或摄像头方案是极为重要的补充。”idsednc

(原文刊登于EDN姐妹网站EETimes美国版,参考链接:Can IoT Help Catch Wildfires in Time?,由Jenny Liao编译。)idsednc

本文为《电子技术设计》2021年10月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里idsednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 从制造大国到制造强国的必由之路——TI芯科技赋能中国 随着近几年的不断发展,工业互联网的建设已经从最初发展基础架构升级为围绕业务场景,应用聚焦基于设备物联的数据价值挖掘和特定场景深度优化。快速的发展并不能掩盖背后的隐忧,德州仪器(TI) 区域销售经理Vincent表示,对于大多数企业来说,主要仍面临三方面的困难和一个方面的担心。
  • 新工业布局紧锣密鼓,全球CEO畅谈合作新模式 新工业的高质量的发展,离不开5G、人工智能(AI)、数字孪生、机器学习、机器视觉、远程实时控制、工业互联网、大数据、云计算、智能传感、MCU、操作系统等技术日新月异的驱动,从硬科技到软平台,推动新工业从数字化向智能化推进,把制造业带入循序渐进的工业变革。以“新工业”为主题,本届全球CEO峰会围绕半导体芯片设计、CPU架构、新能源、万物互联等方面进行了探讨。
  • 物联网走到关键转折点:What Matters Most? 在由AspenCore《电子工程专辑》、《国际电子商情》和《电子技术设计》主办的“2021全球双峰会”上,Silicon Labs首席技术官兼技术和产品开发资深副总裁 Daniel Cooley通过视频,发表了主题为“物联网的转折点:快速增长的核心关键”的精彩演讲(英文),Silicon Labs亚太及日本地区业务副总裁王禄铭先生随后解读了在物联网中面对的机遇、挑战,以及如何维持生态系统持续健康的增长。
  • 罗克韦尔自动化携手汉得共创“智慧”未来 罗克韦尔自动化与汉得签署战略合作协议,凝聚生态优势,共同打造面向未来的数字化转型方案
  • 物联网参考设计的简约化和可扩展性 瞬间实现全球互联互通
  • 恩智浦新型i.MX 8XLite,专注道路安全 随着科技的进步,人们越来越清楚地认识到,科技将如何帮助我们开拓新领域并提升现有环境。恩智浦推出下一个领军产品i.MX 8XLite,打造更安全、更互联的交通世界。车联万物(V2X)的趋势日益发展,汽车可以更好地与其他汽车、交通基础设施和行人进行交互,因此我们有必要寻求新的方式,让自动化程度日益增高的汽车,可以更安全、更高效地与其周围环境交互。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了