Prevenció d’incendis forestals amb sensors Decentlab i tecnologia LoRaWAN

Els incendis forestals representen un dels principals riscos ambientals per a moltes regions europees. Els períodes prolongats de sequera, l’augment de les temperatures, la baixa humitat, el vent i l’acumulació de vegetació seca poden crear condicions especialment favorables perquè un incendi s’iniciï i es propagui amb rapidesa.

Davant d’aquesta situació, les administracions forestals necessiten disposar d’informació local, precisa i actualitzada. Les previsions meteorològiques generals són útils, però no sempre permeten conèixer l’estat real de cada bosc, vall o zona agrícola.

Per donar resposta a aquesta necessitat, el Departament Forestal de Salzburg, a Àustria, ha implantat un sistema de prevenció d’incendis basat en sensors ambientals Decentlab, comunicacions LoRaWAN i una plataforma centralitzada de recopilació i anàlisi de dades.

El projecte permet monitorar de manera contínua les condicions meteorològiques i l’estat del sòl en diferents zones forestals. El seu objectiu principal és identificar amb antelació aquelles situacions en què augmenta el risc d’incendi.

No es tracta, per tant, d’un sistema dissenyat únicament per detectar un incendi quan ja s’ha produït. La seva funció principal és preventiva: observar l’evolució de l’entorn, calcular el perill existent i ajudar les autoritats a prendre decisions abans que la situació arribi a nivells crítics.

Un projecte per millorar la gestió del risc forestal

Abans de la implantació del sistema, l’avaluació del perill d’incendi depenia en gran mesura de les consultes entre els responsables forestals i el servei meteorològic austríac.

Aquest procediment permetia obtenir una visió general de la situació, però presentava algunes limitacions. Les condicions ambientals poden variar significativament entre zones properes a causa de l’altitud, l’orientació, el tipus de sòl, l’exposició solar, la vegetació o la presència de precipitacions locals.

Una regió podia presentar un risc elevat d’incendi mentre una altra situada a pocs quilòmetres mantenia encara nivells adequats d’humitat.

A més, la disponibilitat limitada de tècnics dificultava dur a terme inspeccions freqüents sobre el terreny. Revisar manualment grans superfícies forestals requereix temps, desplaçaments i personal especialitzat.

Aquesta manca d’informació local podia provocar que determinades restriccions s’apliquessin sobre territoris massa amplis. Per exemple, una prohibició relacionada amb l’ús del foc podia afectar agricultors o ciutadans de zones on les condicions no eren especialment perilloses.

El nou sistema permet substituir part d’aquestes observacions manuals per una xarxa de dispositius que mesura les condicions ambientals de manera automàtica.

La informació obtinguda ajuda a establir restriccions més ajustades a la realitat de cada territori i a explicar millor les decisions adoptades per l’administració.

Una xarxa de monitoratge sobre 350 quilòmetres quadrats

La solució desplegada a Salzburg cobreix aproximadament 350 quilòmetres quadrats.

Per obtenir dades representatives del territori es van instal·lar quinze dispositius Decentlab i sis gateways LoRaWAN. Aquests gateways reben la informació enviada pels sensors i la transmeten cap a la infraestructura digital encarregada de processar-la.

La xarxa inclou:

• Set estacions meteorològiques.
• Set sensors d’humitat del sòl.
• Un sensor de perfil capaç de mesurar la humitat i la temperatura a diferents profunditats.

Els equips es van instal·lar en ubicacions estratègiques per recollir informació de diferents àrees forestals.

Gràcies a aquesta distribució, els responsables del projecte poden comparar dades entre diferents zones i detectar canvis locals que no apareixerien en una previsió meteorològica convencional.

El sistema mesura tant les condicions atmosfèriques com l’estat hídric del terreny. Aquesta combinació és especialment important perquè el risc d’incendi no depèn únicament de la temperatura o del vent.

Un bosc pot experimentar una jornada relativament moderada i, tanmateix, acumular setmanes de sequedat al sòl i a la vegetació. De la mateixa manera, una precipitació puntual pot humitejar la superfície sense recuperar realment les reserves d’aigua de les capes més profundes.

Per aquest motiu, el projecte combina estacions meteorològiques amb sensors instal·lats directament al terreny.

Dades ambientals per anticipar el perill d’incendi

Les estacions meteorològiques registren variables relacionades amb la temperatura, la humitat, les precipitacions, la radiació solar i el vent.

Aquests paràmetres ajuden a conèixer la velocitat amb què s’asseca la vegetació i les condicions que podrien afavorir la propagació d’un incendi.

La humitat relativa i la temperatura permeten estimar el nivell de sequedat de l’aire. La radiació solar ajuda a avaluar l’escalfament de l’entorn, mentre que les precipitacions mostren si una zona ha rebut prou aigua.

El vent és un altre factor fonamental. Una velocitat elevada pot facilitar que un petit focus s’estengui ràpidament i dificulti les tasques de control.

Tanmateix, les dades atmosfèriques no ofereixen per si soles una visió completa. Per això, el sistema també analitza el contingut d’aigua i la temperatura del sòl.

La humitat del terreny permet conèixer si la zona està experimentant una sequera superficial o una pèrdua d’aigua més profunda. Aquesta informació és especialment útil per detectar períodes prolongats d’estrès hídric.

En combinar totes aquestes dades, els responsables forestals poden observar com evoluciona el risc al llarg del temps i no limitar-se a analitzar una situació puntual.

Els sensors Decentlab utilitzats en el projecte

El sistema de prevenció d’incendis forestals utilitza tres models de sensors Decentlab: DL-ATM41G2, DL-TRS12 i DL-SMTP.

Cada dispositiu recull un tipus d’informació diferent. En conjunt, permeten conèixer les condicions atmosfèriques, l’estat de la superfície del sòl i l’evolució de la humitat en capes més profundes.

Decentlab DL-ATM41G2

El DL-ATM41G2 funciona com a estació meteorològica i mesura diferents paràmetres ambientals, entre els quals hi ha la temperatura, la humitat relativa, les precipitacions, la radiació solar, la pressió atmosfèrica i el vent.

La seva funció dins del projecte és proporcionar una visió detallada de les condicions meteorològiques de cada àrea monitorada.

Decentlab DL-TRS12

El DL-TRS12 mesura la humitat, la temperatura i la conductivitat elèctrica del sòl.

Aquestes dades permeten conèixer l’estat hídric del terreny i observar com respon cada zona a la manca de pluja, a la calor o als canvis estacionals.

Decentlab DL-SMTP

El DL-SMTP analitza la humitat i la temperatura a diferents profunditats del sòl.

En el projecte de Salzburg s’utilitza una sonda de 60 centímetres amb diversos punts de mesura. Això permet comprovar si l’aigua es manté únicament a la superfície o si ha penetrat fins a les capes inferiors.

La combinació d’aquests tres dispositius ofereix una visió conjunta de l’atmosfera, la superfície i les zones més profundes del terreny.

LoRaWAN per connectar sensors en zones forestals

Els sensors Decentlab transmeten la informació mitjançant tecnologia LoRaWAN.

LoRaWAN és especialment adequada per a projectes ambientals perquè permet enviar petites quantitats de dades a llargues distàncies amb un consum energètic reduït.

Aquesta característica facilita la instal·lació de dispositius en boscos, terrenys agrícoles i zones muntanyoses on pot ser difícil disposar d’una connexió elèctrica o d’una xarxa de comunicacions convencional.

Els sensors funcionen amb bateries i envien periòdicament les seves mesures cap als gateways LoRaWAN.

Des dels gateways, la informació es transmet a la infraestructura de LORIOT, responsable de gestionar la xarxa i dirigir les dades cap a l’aplicació utilitzada pel Departament Forestal de Salzburg.

D’aquesta manera, els tècnics poden consultar la informació sense desplaçar-se contínuament fins a cada punt de mesura.

Càlcul automàtic del risc d’incendi

Les dades recollides pels sensors s’utilitzen per calcular el Fire Weather Index, conegut com a FWI.

Aquest índex permet estimar el perill d’incendi a partir de diferents variables meteorològiques i ambientals.

La plataforma processa les mesures i mostra els resultats en un quadre de comandament. També pot generar informes automàtics per facilitar el seguiment de cada regió.

Els responsables forestals disposen així d’una visió actualitzada de les zones amb més risc.

Aquesta informació es pot utilitzar per:

• Establir restriccions temporals.
• Prohibir l’ús del foc en determinades àrees.
• Alertar agricultors i ciutadans.
• Prioritzar les inspeccions sobre el terreny.
• Millorar la coordinació entre organismes.
• Justificar les decisions mitjançant dades objectives.

El sistema no elimina la intervenció dels especialistes forestals, però els proporciona una eina addicional per prendre decisions amb més rapidesa i precisió.

Restriccions més precises i una millor comunicació

Un dels principals beneficis del projecte és la possibilitat d’aplicar mesures preventives de manera més localitzada.

En lloc d’imposar restriccions sobre grans territoris, les autoritats poden valorar el risc específic de cada zona.

Això ajuda a reduir mesures innecessàriament àmplies i facilita que agricultors, propietaris forestals i ciutadans comprenguin millor els motius de cada decisió.

Quan una restricció està avalada per dades ambientals mesurades al mateix territori, és més fàcil comunicar-ne la necessitat i la durada.

El sistema també millora la capacitat de resposta dels equips tècnics, ja que permet identificar ràpidament quines zones requereixen una revisió addicional o una intervenció preventiva.

Un model aplicable a altres territoris

L’experiència de Salzburg demostra que la combinació de sensors ambientals, tecnologia LoRaWAN i plataformes d’anàlisi pot millorar significativament la prevenció d’incendis forestals.

Aquest tipus de solució es pot implantar en parcs naturals, explotacions agrícoles, zones muntanyoses, àrees rurals o territoris pròxims a nuclis urbans.

També es pot ampliar progressivament. Una administració pot començar monitorant les zones de més risc i afegir nous sensors a mesura que augmentin les seves necessitats.

A més de la prevenció d’incendis, les dades recopilades poden resultar útils per estudiar sequeres, gestionar recursos hídrics, analitzar la salut del sòl o planificar treballs forestals.

Prevenció basada en dades ambientals reals

El projecte desenvolupat a Salzburg transforma un model basat principalment en observacions puntuals en un sistema continu de vigilància ambiental.

Els sensors Decentlab aporten informació sobre el clima i el sòl, mentre que LoRaWAN permet transmetre aquestes dades des de zones extenses i de difícil accés.

La plataforma centralitza la informació, calcula el nivell de perill i facilita la presa de decisions.

El resultat és una gestió més preventiva, localitzada i eficient.

La tecnologia no pot evitar per si sola que es produeixi un incendi forestal. Tanmateix, sí que pot ajudar a reconèixer amb antelació les condicions que augmenten el risc, activar mesures preventives i reduir tant els danys ambientals com el perill per a les poblacions properes.

Font i article original del projecte:
Wildfire Prevention System – LORIOT