En ny forskningsartikel fra ingeniør og matematiker Elena Ausonio og et team af italienske forskere antyder, at dronesværme kan være fremtiden for brandbekæmpelse.

Drone sværme til brandbekæmpelse

Skovbrande er et voksende problem i forskellige regioner i verden. På grund af klimaændringer og skiftende landskabsforhold er der en stigning i brandrisiko og hyppigere skovbrande med betydelig indvirkning på naturen og mennesker. Næsten alle kontinenter har oplevet store brande i de senere år, som har været umulige eller vanskelige at kontrollere ved hjælp af konventionelle brandbekæmpelsesmetoder.

Elena Ausonio fra Institut for Mekanik (DIME) ved Genova Universitet har sammen med Patrizia Bagnerini og Marco Ghio forsket i brugen af ​​dronesværme til brandbekæmpelse. Elena har en kandidatgrad i civil- og arkitekturteknik og har forsket i geomatik, fotogrammetri og digital numerisk kartografi. Siden 2018 er hun ph.d. studerende i matematisk og simuleringsteknik ved universitetet i Genova i Italien i samarbejde med spinoff Inspire (www.inspire.flights). Hun følger entusiastisk udviklingen inden for droner og automatiserede systemer og er selv certificeret dronepilot.

Avisen, Drone Swarms in Fire Suppression Activities: A Conceptual Framework, beskriver hvordan droner kan bekæmpe skovbrande eller støtte konventionelle brandbekæmpelsesmetoder. Forskerne foreslår et system bestående af en sværm af droner, der hver er i stand til at bære en nyttelast mellem 5 og 50 kg. Dronerne fungerer som et samlet system, der følger et gitternetværk for at udføre deres individuelle opgaver. I denne henseende har dronesværmen betydelige fordele i forhold til konventionelle brandbekæmpelsesmetoder, såsom helikoptere eller fly, som Elena Ausonio beskriver:

”En drone-sværm, der bruger en flytbar serviceplatform og kan straks indsættes, hvilket muliggør en hurtig reaktion og bruges både om dagen og om natten under alle udsyn uden behov for et nærliggende vandbassin. Overvej, at brandbekæmpelsesfly i de fleste lande af sikkerhedsmæssige årsager kun kan flyve om dagen og er i stand til at udføre et begrænset antal vanddråber i timen på grund af afstanden fra et vandpåfyldningssted.

Et andet væsentligt træk er, at en drone-sværm er en ægte ubemandet løsning: droner risikerer ikke flypiloters og brandmandskabs liv, der ofte skal operere under forhold med betydelig fare. Det er et præcist og fleksibelt system, fordi flyveplaner, målrettede områder osv. kan skitseres nøjagtigt og ændres i realtid, når brandforholdene udvikler sig. Sidst men ikke mindst kan en dronesværmbaseret løsning let skaleres til at imødekomme specifikke nødbehov. ”

Derudover kunne dronesværmen drage fordel af den såkaldte regneffekt. Fordi fordampning af vand bidrager væsentligt til slukning, kan den distribuerede brug af brandslukningsvand gøre mere end et punktfald. Denne regneffekt kan simuleres af de mange små enheder af en sværm.

Tekniske udfordringer

For at en funktionel drone-sværm kan bruges effektivt til brandbekæmpelse, skal komplekse krav være opfyldt. Ud over at dronerne med succes kan arbejde sammen, skal det også være muligt at oplade eller udskifte dronernes batterier automatisk og med succes genopfylde dem med slukningsvæske. Derefter er der hurtig indsættelse af sværmen fra droner i en mobil enhed, såsom en lastbil eller en basestation i nærheden af ​​et løbeildområde.

Ausonio er overbevist om, at disse udfordringer kan overvindes i fremtiden, ”Teknologien udvikler sig yderligere hver dag. Et autonomt brandslukningssystem kræver en kombination af teknologier, herunder computersyn, kunstig intelligens, genstandsunddragelse, brandsikre materialer og en hurtig servicemekanisme. På dette tidspunkt fortsætter vi vores forskning ved at undersøge hybrid-droner, der kan give større effektivitet og effektivitet i transport af vand og slukningsvæsker. Jeg, Inspire og forskergruppen ved universitetet i Genova forbedrer fortsat vores platform-dronesystem og håber, at store aktører forstår, at det er muligt og gennemførligt i den meget nære fremtid at bruge droner til bekæmpelse af skovbrande. ”

Fremtidig brug af dronesværme

Alt i alt tegner undersøgelsen et positivt billede for den fremtidige brug af dronesværme til brandbekæmpelse i vildmarker. Automatiserede dronesværme ville være hurtige og fleksible at implementere og kunne hjælpe med at begrænse ilden hurtigt, især for mindre brande. Det er også meget tænkeligt, at sværme kan bruges til at supplere konventionelle brandbekæmpelsesmetoder.

Ausonio er optimistisk med hensyn til fremtiden og håber at se mere forskning inden for dette område, ”Jeg er sikker på, at droner, små, mellemstore og store, er fremtiden for brandbekæmpelse. Bestemt er mange undersøgelser og eksperimenter stadig nødvendige, men for mig er de store fordele, som deres anvendelse kan give, tydelige. I de sidste par år har der været en betydelig teknologisk fremgang, der antyder, at vi vil se drone-sværme slukke brande inden for dette årti. ”

Det kan godt være, at brugen af ​​drone-sværme til at bekæmpe skovbrande kun kunne være begyndelsen på en transformation inden for brandslukning.

”Jeg forestiller mig brugen af ​​brandslukningsdroner i byer og i urbaniserede og befolkede områder. Jeg tror, ​​de ville være meget velegnede til at håndtere brande i konstruktioner, især på de øverste etager i bygninger, hvor brandmænd med deres jordbiler ville have flere problemer med at fungere. Droner kunne ikke kun slukke flammerne inde i værelserne tættest på perimeteråbningerne på facaderne, men også bringe brandmateriale til dem, der kan have været fanget i bygningen, såsom brandtæpper eller faldskærme.

De ville også være et værdifuldt værktøj i tilfælde af brande i sårbare strukturer, der ikke kan modstå høje overbelastninger, såsom vægten af ​​vanddråber fra helikoptere og Canadairs. For eksempel tænker jeg på branden, der ødelagde La Fenice-teatret i Venedig i 1996 og branden ved Notre Dame de Paris i 2019. Nogle virksomheder og start-ups, der eksperimenterer inden for dette område, har allerede gjort deres første forsøg, men systemet vi antog, takket være dets autonomi, at kunne reagere hurtigt på anmodninger om intervention og handle kontinuerligt og effektivt. ”