Vai trò của những công nghệ thông minh trong phát hiện cháy rừng tại các thành phố Mỹ

Ngọc Diệp| 10/11/2021 13:44
Theo dõi ICTVietnam trên

Trong bối cảnh nhiều thành phố lớn tại Mỹ đã và đang phải hứng chịu những đợt cháy rừng tồi tệ nhất trong lịch sử, các công nghệ kết nối thông minh bao gồm cảm biến IoT và máy bay không người lái sẽ hỗ trợ ứng cứu kịp thời và hiệu quả.

Thảm họa cháy rừng ở California

Theo hãng tin Reuters, năm 2020, California, bang đông dân nhất của Mỹ, đã phải hứng chịu nhiều vụ cháy rừng lớn nhất trong lịch sử nước Mỹ mà theo các nhà khoa học khí hậu có nguyên nhân rất lớn từ tình trạng biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu. Cụ thể, cháy rừng ở California đã thiêu rụi hơn 4 triệu mẫu (1,6 triệu ha), nhiều hơn gấp đôi so với 1,8 triệu mẫu từng là kỷ lục thiệt hại trước đó, ghi nhận năm 2018, cướp đi sinh mạng của 33 người. Trong năm 2021, theo thông cáo của cơ quan Lâm nghiệp và Phòng cháy Chữa cháy California (Cal Fire), cháy rừng cũng đã thiêu rụi hơn 2 triệu mẫu và cướp đi sinh mạng của 3 người.

Trên toàn nước Mỹ, trong năm 2020 đã xảy ra 58.950 vụ cháy rừng, thiêu rụi 10 triệu mẫu, theo Trung tâm Cứu hỏa liên ngành quốc gia Mỹ. Và năm nay cũng đã có 45.339 vụ cháy rừng.

Thông thường, chúng bắt đầu từ một đám cháy rừng nhỏ, nhưng sau đó nhanh chóng lan rộng và phá hủy mọi thứ trên đường đi của chúng, bao gồm cả nhà cửa và môi trường, đồng thời gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Nguyên nhân dẫn tới cháy rừng có thể do ai đó ném tàn thuốc đã cháy hoặc không dập tắt lửa cắm trại đúng cách, cũng có thể do sét đánh vào cây và làm bùng cháy ngọn lửa hoặc có thể khi do lưỡi máy cắt cỏ tạo ra tia lửa bắn vào thảm thực vật khô. Ví dụ, trận cháy rừng Zaca ở hạt Santa Barbara, tây nam California, năm 2007 đã thiêu rụi gần 1/4 triệu mẫu rừng, bắt nguồn bởi tia lửa từ một máy mài đang được sử dụng để sửa chữa đường ống nước.

Phát hiện cháy rừng nhờ máy bay không người lái và IoT

Karen Panetta, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính, trưởng khoa đào tạo sau đại học của Đại học Tufts, cho biết từ lâu máy bay không người lái và các hệ thống giám sát trên không đã được sử dụng để phát hiện cháy rừng nhưng cần phải có một người quan sát để xem lại các hình ảnh camera được ghi lại trực tiếp. Điều này đòi hỏi nguồn nhân lực đáng kể và phụ thuộc vào khả năng của con người để phát hiện những sự cố này trong các điều kiện thời tiết, lớp phủ mặt đất và ánh sáng khác nhau.

"Nhưng những gì mắt người có thể nhìn thấy thường bị hạn chế. Các cảm biến IoT có thể phát hiện nhiều thông tin hơn mắt người", Panetta cho biết.

Theo Panetta, các loại cảm biến IoT khác nhau, như cảm biến nhiệt hoặc hóa học gắn trên máy bay không người lái để phát hiện điểm nóng trong khi các cảm biến chi phí thấp khác được triển khai để đo độ ẩm và điều kiện mặt đất, cho phép các cơ quan quản lý đánh giá những khu vực có nguy cơ cháy cao, đồng thời tối ưu hóa việc phát hiện và ngăn chặn cháy rừng sớm.

"Tuy nhiên, các cảm biến chỉ đơn giản là cung cấp dữ liệu. Quan trọng là những gì chúng ta làm với dữ liệu cảm biến và cách chúng ta xử lý lượng thông tin khổng lồ này nhằm mang lại lợi ích cho con người", giáo sư Karen Panetta nhấn mạnh.

Ví dụ, hãy xem xét một máy bay không người lái tuần tra trên đường cao tốc và các khu cắm trại để tìm kiếm các dấu hiệu nhiệt do thuốc lá bị vứt bỏ hoặc dập lửa trại không đúng cách. Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể được sử dụng để cung cấp cho lực lượng kiểm lâm bản đồ các đám cháy đang hoạt động và định lượng mức độ nguy hiểm dựa trên dữ liệu lịch sử về các tình huống gây ra hỏa hoạn.

Theo Karen Panetta, các cảm biến chi phí thấp được phân tán trên mặt đất để giúp đánh giá các khu vực có nguy cơ cũng có thể giúp chủ động phát hiện và giảm thiểu cháy rừng. Điều này đòi hỏi chúng phải được lắp đặt một cách chiến lược để đảm bảo chúng không gây hại cho động vật hoang dã khi có thể nuốt chúng. Các cảm biến cũng phải có khả năng chịu được điều kiện thời tiết ngoài trời.

Bên cạnh các phương pháp tiếp cận hướng tới việc phát hiện và phòng ngừa cháy rừng, ngày nay công nghệ IoT còn được sử dụng để chữa cháy và hỗ trợ nhân viên cứu hỏa cũng như những người ứng cứu đầu tiên có thể nhanh chóng nắm bắt tình huống nhằm quản lý hoạt động, giữ an toàn cho mọi người và giám sát tình hình.

Ứng dụng công nghệ để phát hiện đám cháy cả khi đang âm ỉ

Carsten Brinkschulte, đồng sáng lập và giám đốc điều hành của Dryad Networks, một công ty khởi nghiệp IoT về môi trường của Đức, cho biết hầu hết các giải pháp phát hiện cháy rừng đều dựa trên hệ thống quang học sử dụng camera gắn trên cột điện hoặc trên vệ tinh. Tuy nhiên, các giải pháp quang học có thể bị hạn chế bởi tán cây hoặc mây, và chúng có thể mất vài giờ để phát hiện cháy rừng.

Ông cho biết, Dryad đã phát triển một hệ thống phát hiện cháy rừng sớm có tên là Silvanet, giúp giảm thời gian phản ứng và cho phép các nhân viên cứu hỏa dập tắt đám cháy trước khi đám cháy lan ra ngoài tầm kiểm soát.

Vai trò của các công nghệ thông minh trong phát hiện cháy rừng tại các thành phố Mỹ - Ảnh 1.

Theo Brinkschulte, hệ thống sử dụng các cảm biến khí chạy bằng năng lượng mặt trời được đặt trong một khu rừng để theo dõi thành phần không khí, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí vì thông thường, cháy rừng xảy ra khi trời khô và nóng. Nhưng yếu tố quan trọng là sự kích hoạt của carbon monoxide, carbon dioxide, hydro và các khí khác được thải ra trong giai đoạn đầu của cháy rừng, được gọi là giai đoạn âm ỉ. Mục đích cuối cùng là để phát hiện ra đám cháy trước khi ngọn lửa bùng phát.

Các cảm biến nhỏ gắn vào cây cối sẽ gửi cảnh báo qua mạng lưới Silvanet IoT tới một nền tảng giám sát dựa trên đám mây, ngay lập tức đưa ra cảnh báo cho các bên liên quan trong trường hợp hỏa hoạn. Giải pháp này có thể phát hiện cháy rừng trong vòng dưới 60 phút, ngay cả trong giai đoạn âm ỉ, trước khi có đám cháy bùng phát. Ngược lại, các giải pháp dựa trên camera và vệ tinh có thể mất hàng giờ hoặc thậm chí vài ngày để xác định đám cháy vì chúng dựa vào khói và nhiệt phát triển đủ để được phát hiện từ khoảng cách xa. Vào thời điểm các chiến sĩ chữa cháy đến hiện trường, đám cháy thường đã phát triển quá lớn nên không thể dập tắt và không thể kiểm soát được nữa.

Để kết nối hệ thống cảm biến IoT, Silvanet sử dụng mạng không dây LoRa (một giao thức không dây mới được thiết kế để truyền thông tầm xa, năng lượng thấp, phù hợp cho các ứng dụng M2M và IoT) được mở rộng với kiến trúc mạng hình lưới đang chờ cấp bằng sáng chế để phủ sóng các khu vực rất rộng lớn của rừng.

Carsten Brinkschulte giải thích, LoRa có kiến trúc mạng hình sao. Do đó, bạn có một cổng có thể kết nối với nhiều cảm biến. Nhưng cổng vào phải có kết nối Internet. Đây là một vấn đề lớn ở giữa một khu rừng có quy mô của nhiều thành phố - giữa một nơi không có kết nối mạng trực tiếp.

Để khắc phục vấn đề này, công ty Dryad đã phát triển các cổng lưới, nơi các cổng này có thể giao tiếp với nhau cho đến khi chúng đến một cổng biên, đây là một cổng thực sự có kết nối Internet. Với những cổng lưới này, Dryad có thể mở rộng phạm vi phủ sóng của mạng lưới vào sâu trong rừng.

"Bản thân tôi sống ở California, tôi biết quá rõ sự tàn phá mà các đám cháy rừng gây ra trên hành tinh của chúng ta. Các cảm biến của Dryad sử dụng thiết bị Semtech LoRa của chúng tôi có khả năng hạn chế tác động tàn phá này bằng cách giám sát từ xa, an toàn và bảo mật các khu rừng để tìm kiếm bất kỳ mối nguy hiểm tiềm ẩn nào", Carsten Brinkschulte cho biết.

Những thách thức trong việc ứng dụng IoT để phát hiện cháy rừng

Theo Brian Gilmore, giám đốc quản lý sản phẩm IoT tại InfluxData, các thử nghiệm ban đầu với các cảm biến được triển khai tại hiện trường và các bộ báo cháy số đã cho thấy: điều này không thực tế trên quy mô lớn. Việc triển khai các cảm biến và mạng lưới trong các khu rừng đòi hỏi nhiều nỗ lực trong việc triển khai và duy trì cơ sở hạ tầng.

Brian Gilmore cho biết: "Kết nối Internet thường bị hạn chế đáng kể ở những khu vực xa xôi, nơi có nhiều đám cháy rừng. Mặt khác, mạng lưới cảm biến với quy mô lớn cần thiết để bao phủ hàng trăm nghìn mẫu rừng cũng là một thách thức đứng từ góc độ chi phí và triển khai".

Nhưng các mô hình phát hiện cháy rừng nhờ IoT và các cảm biến đã cho thấy những hiệu quả mà chúng mang lại trong việc phát hiện và ngăn chặn cháy rừng. Theo Brian Gilmore, các cảm biến hồng ngoại được gắn vào máy bay không người lái giúp tự động quét các tầng rừng, nhờ đó có thể phát hiện sớm các tia lửa âm ỉ.

Chúng cũng hỗ trợ gửi cảnh báo đến cơ quan chức năng và điều hướng họ đến các vị trí chiến lược bằng cách sử dụng cảm biến GPS trên điện thoại thông minh của họ. Và các mạng lưới cảm biến nhiệt độ nhỏ hơn và dễ quản lý hơn đang được triển khai tại hiện trường cũng đóng một vai trò lớn trong việc mô hình hóa hành vi cháy. Chúng cũng hỗ trợ lập bản đồ chuyển động nhiệt và cách đám cháy bị ảnh hưởng bởi gió, thảm thực vật và các yếu tố môi trường khác, góp phần giúp các cơ quan chức năng đưa ra những chiến lược ứng phó và sơ tán kịp thời và hiệu quả./.

Bài liên quan
Nổi bật Tạp chí Thông tin & Truyền thông
Đừng bỏ lỡ
  • Để đổi mới sáng tạo không bị cản trở, mà được khơi thông và lan tỏa
    Theo Bộ trưởng Bộ KH&CN Nguyễn Mạnh Hùng: "Chúng ta cần tạo ra một hệ sinh thái ĐMST mà ở đó, doanh nghiệp có thể cải tiến sản phẩm phù hợp với thị trường trong nước, người dân có thể sáng tạo trong điều kiện thực tế của mình, nhà nước hỗ trợ môi trường, thể chế và động lực để đổi mới sáng tạo không bị cản trở, mà được khơi thông và lan toả".
  • "Báo chí trong kỷ nguyên mới phải sáng tạo, đổi mới mạnh mẽ"
    Phó Trưởng ban Tuyên giáo và Dân vận Trung ương Phan Xuân Thuỷ nhấn mạnh: Báo chí trong kỷ nguyên mới phải sáng tạo, đổi mới mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu của công chúng, theo kịp sự phát triển của thời đại, công cuộc chuyển đổi số của đất nước.
  • Thủ tướng: "Thần tốc táo bạo" để đưa Việt Nam trở thành trung tâm đổi mới sáng tạo
    Thủ tướng đánh giá thời gian qua, đất nước ta đã đạt được một số kết quả tích cực về sự phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, trong đó có vai trò của hoạt động khởi nghiệp.
  • Đổi mới sáng tạo - Doanh nghiệp tiên phong - Quốc gia thịnh vượng
    Năm 2017, Đại hội đồng Liên hợp quốc đã chọn ngày 21/4 hằng năm là Ngày Sáng tạo và Đổi mới sáng tạo thế giới với mục đích nhằm nâng cao nhận thức về vai trò của sáng tạo và đổi mới sáng tạo trong phát triển kinh tế, xã hội và phát triển bền vững.
  • 75 năm thành lập Hội Nhà báo Việt Nam: Những truyền thống vẻ vang
    Cách đây 75 năm, ngày 21/4/1950, tại xóm Roòng Khoa, xã Ðiềm Mặc, huyện Ðịnh Hóa, tỉnh Thái Nguyên đã diễn ra Đại hội thành lập Hội Những người viết báo Việt Nam, nay là Hội Nhà báo Việt Nam.
  • Báo chí trong bối cảnh bùng nổ mạng xã hội và chuyển đổi số
    Báo chí là một trong những loại hình phương tiện truyền thông đại chúng hiện đại. Các tác phẩm, sản phẩm báo chí luôn phải mang đến công chúng những giá trị thông tin thời sự, chân thật, khách quan về các sự kiện, vấn đề diễn ra trong đời sống xã hội. Dù trong bối cảnh phát triển nào thì các loại hình báo chí vẫn đóng vai trò quan trọng là phương tiện truyền thông chủ lực, thiết yếu dẫn dắt, định hướng dư luận xã hội.
  • Duy trì cam kết với cổ đông, VPBank năm thứ 3 liên tiếp trả cổ tức tiền mặt
    Năm thứ 3 liên tiếp, VPBank dự kiến duy trì chính sách cổ tức tiền mặt, thể hiện năng lực tài chính vững mạnh, chiến lược tăng trưởng hợp lý và cam kết mang lại lợi ích lớn nhất cho cổ đông.
  • Cảnh báo lợi dụng hình thức "xe ôm công nghệ" để lừa đảo
    Công an thành phố Hà Nội cho biết thời gian qua, Phòng An ninh mạng và phòng, chống tội phạm sử dụng công nghệ cao, Công an thành phố đã xử lý nhiều vụ việc liên quan đến hành vi chiếm đoạt tài sản của khách hàng do các đối tác tài xế xe công nghệ thực hiện.
  • Xuất bản Việt Nam cần đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ để sớm trở thành công nghiệp xuất bản
    Ngành xuất bản Việt Nam đang trải qua quá trình chuyển đổi mạnh mẽ để thích ứng với sự phát triển của khoa học công nghệ. Trong bối cảnh toàn cầu hóa và cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, việc ứng dụng công nghệ hiện đại không chỉ là xu hướng mà còn là yêu cầu cấp thiết giúp ngành xuất bản phát triển bền vững và tiệm cận với mô hình công nghiệp xuất bản hiện đại.
  • Chuyển đổi số - liều vắc-xin hiệu quả
    Trong thời cách mạng công nghiệp 4.0, chuyển đổi số được kỳ vọng là chiếc "đũa thần" giải quyết bài toán tăng trưởng chậm và năng suất thấp. Ở nhiều quốc gia, đó cũng là công cụ quan trọng để xử lý tình trạng lãng phí nguồn lực - căn bệnh kinh niên của khu vực công.
Vai trò của những công nghệ thông minh trong phát hiện cháy rừng tại các thành phố Mỹ
POWERED BY ONECMS - A PRODUCT OF NEKO