CH703014A2 - Sistema di previsione degli incendi boschivi tramite reti di sensoristica wireless. - Google Patents

Abstract

L’invenzione consiste nella creazione di un sistema per l’analisi del pericolo dinamico di innesco e propagazione degli incendi in aree boschive attraverso una tecnologia wireless. I sistema proposto è composto da Sensori Pali che misurano la temperatura al suolo ed il contenuto idrico allo strato della lettiera (FFMC) e dell’orizzonte organico del terreno (DC). In aggiunta a tali pali e come elemento integrativo può essere utile aggiungere una centralina meteorologica, anch’essa wireless, in grado di misurare i parametri atmosferici più importanti nello svilupparsi dell’incendio: temperatura e umidità dell’aria, velocità e direzione del vento, precipitazioni. La piattaforma NaturAlert è modulare ed è così composta: – elemento sensibile: misura il parametro fisico (umidità, temperatura, ecc.); – nodo, detto anche «sentinella»: è dato dall’integrazione dell’elemento sensibile sull’elettronica; – gateway: dispositivo in grado di ricevere i messaggi di allarme dai sensori, di comunicare con altri dispositivi gateway e di trasferire allarmi alla centrale operativa; – Centrale operativa: riceve gli allarmi dai gateway e li smista su diversi canali (telefoni cellulari, e-mail, interfaccia grafica utente) agli utenti prestabiliti.

Description

Settore tecnico

[0001] L’invenzione consiste nella creazione di un sistema per l’analisi del pericolo dinamico di innesco e propagazione degli incendi in aree boschive attraverso una tecnologia wireless.

[0002] Il sistema proposto è composto da Sensori Pali che misurano la temperatura al suolo ed il contenuto idrico allo strato della lettiera (FFMC) e dell’orizzonte organico del terreno (DC). In aggiunta a tali pali e come elemento integrativo, per una migliore gestione dell’informazione, può essere utile aggiungere anche una centralina meteorologica, anch’essa wireless, in grado di misurare i parametri atmosferici più importanti nello svilupparsi dell’incendio: temperatura e umidità dell’aria (8), velocità e direzione del vento (7), precipitazioni (5).

[0003] L’intero sistema utilizza sensori wireless di nuova generazione, a bassi consumi, alta affidabilità ed in grado di raccogliere qualunque tipo di parametro ambientale e renderlo disponibile su web o cellulare in pochi secondi.

Stato della tecnica

[0004] Nel mondo ciascuna nazione e zona geografica ha sviluppato sistemi di previsione del pericolo di incendio basati su modelli matematici che stimano il livello di pericolo in funzione delle variabili ambientali e meteorologiche. Di seguito vengono elencati i più conosciuti con le relative variabili utilizzate: – Australiano: temperatura dell’aria, umidità dell’aria; – IMPI (italiano): temperatura dell’aria, umidità dell’aria, velocità del vento; – IREPI (italiano): evapotraspirazione, bilancio idrico; – Canadese (Byram): temperatura dell’aria, umidità dell’aria, velocità del vento, precipitazioni, umidità negli strati FFMC (lettiera), DMC (humus), DC (profondo); – Portoghese: temperatura dell’aria, velocità del vento, punto di rugiada, precipitazioni; – Francese: temperatura dell’aria, velocità del vento, precipitazioni, evapotraspirazione, latitudine; – indice di Carrega: temperatura dell’aria, velocità del vento, precipitazioni, latitudine, evapotraspirazione, riserva d’acque nel suolo; – ICONA (spagnola): temperatura dell’aria, umidità dell’aria, velocità del vento, pendenza del terreno, copertura del terreno, esposizione; – Statunitense: analisi meteorologica, fulmini, orografia, umidità del terreno (parte viva e morta).

[0005] La maggior parte dei modelli sono facilmente implementabili attraverso una rete di stazioni meteorologiche distribuite sulla zona in esame. Metodi come quello Canadese e Statunitense, invece, richiedono il monitoraggio di molti parametri e di una sensoristica particolare.

Presentazione dell’invenzione

[0006] Il sistema proposto propone un monitoraggio continuo delle variabili ambientali e meteorologiche, in modo da prevedere, attraverso modelli di previsione elaborati sulla base di dati sperimentali, in quali aree sarà più probabile l’innesco e la propagazione di un incendio con dettaglio spaziale superiore a quello attualmente messo a disposizione dalla maggior parte dei sistemi di previsione del pericolo. I vantaggi di questo sistema innovativo sono molteplici. Un incendio boschivo che si sviluppa in condizioni di bassa umidità dello strato di lettiera può assumere, soprattutto se in condizioni di forte vento, elevata intensità e severità, necessitando di un enorme dispendio di risorse per il suo spegnimento. Per contro un incendio che si sviluppa con elevata umidità dello strato di lettiera e degli orizzonti organici del terreno, anche in condizioni di ventosità, ha più probabilità di essere tenuto sotto controllo e di arrecare danni minori al sistema bosco. Un’informazione rapida e precisa sulle condizioni micro-climatiche dell’umidità di lettiera e degli orizzonti organici del suolo consente di definire con maggior dettaglio il livello di pre-allerta ed i relativi tempi minimi di intervento. Per questo motivo è nato FireLess2, realizzato sulla piattaforma NaturAlert, in grado di monitorare costantemente l’umidità della lettiera e degli orizzonti organici del terreno.

[0007] La piattaforma NaturAlert è così composta: – elemento sensibile: misura il parametro fisico (umidità, temperatura, ecc.); – nodo, detto anche «sentinella»: è dato dall’integrazione dell’elemento sensibile sull’elettronica; – gateway: dispositivo in grado di ricevere i messaggi di allarme dai sensori, di comunicare con altri dispositivi gateway e di trasferire allarmi alla centrale operativa; – Centrale operativa: riceve gli allarmi dai gateway e li smista su diversi canali (telefoni cellulari, e-mail, interfaccia grafica utente) agli utenti prestabiliti.

Elenco dei disegni

[0008] <tb>fig. 1:<sep>sensore wireless dell’umidità della lettiera (FFMC), con: 1: elettronica e trasmettitore 2: palo di supporto 3: elemento sensibile <tb>fig. 2:<sep>sensore wireless dell’umidità degli stati organici del suolo (DC), con: 1: elettronica e trasmettitore 2: palo di supporto 4: elemento sensibile <tb>fig. 3:<sep>centralina meteorologica wireless con: 5: pluviometro 6: gateway alimentato a pannelli solari 7: anemometro a ventolina con banderuola per direzione del vento 8: alloggiamento per sensore di temperatura e umidità dell’aria

Realizzazione dell’invenzione

[0009] Ogni stazione di FireLess2 è dotata di Sensori Pali per misurare l’umidità della lettiera e del terreno profondo e può essere affiancata da una o più stazioni meteorologiche, utili come integrazioni ai dati raccolti.

[0010] Il sensore dell’umidità della lettiera (FFMC) (fig. 1) viene posizionato con l’elemento sensibile (3) nello strato indecomposto di lettiera, ad un’altezza tra i 2 cm ed i 5 cm. Il sensore è esposto al flusso d’aria ma è protetto da possibili infiltrazioni d’acqua grazie ad una membrana traspirante di feltro epitrofico (polipropilene).

[0011] L’elemento sensibile (4) che misura l’umidità negli orizzonti organici del suolo (DC) (fig. 2), invece, viene installato orizzontalmente ad una profondità variabile tra 10 cm e 30 cm, a seconda del tipo di terreno. Il modello considerato presenta una discreta indipendenza alla salinità del terreno.

[0012] Gli elementi sensibili possono essere posizionati sullo stesso sostegno o su 2 diversi pali (2).

[0013] La centralina meteorologica (fig. 3), infine, può essere fissata agli alberi oppure a dei pali. Viene camuffata da una casetta per uccellini (utilizzabile dagli stessi), alimentata a pannelli solari (6), che gestisce contemporaneamente più sensori ambientali e nel contempo riceve via radio le informazioni dai sensori di terra.

[0014] Il tutto lavora senza fili. I «pali intelligenti» trasmettono più volte al giorno al gateway presente in campo i dati rilevati. Questi invierà via internet i dati ricevuti ai data center, che li conserverà e li memorizzerà per lo studio e analisi statistiche degli stessi.

[0015] Il tutto è facilmente accessibile in tempo reale con il semplice utilizzo di un browser web. I grafici risultanti potranno consentire in tempo reale di determinare il pericolo di innesco e propagazione di eventuali incendi boschivi.

Esempio di realizzazione 1

[0016] La rete di sensori wireless per il rilevamento del rischio dinamico degli incendi boschivi può essere installata in tutti i boschi e le foreste. Dall’analisi in continuo dei dati relativi all’umidità del terreno alle diverse profondità è possibile fornire dei modelli statistici sulla probabilità del verificarsi di un incendio boschivo e sulla sua intensità. All’interno di un bosco o foresta si possono avere delle sotto-aree di diversa vegetazione, combustibile ed esposizione. Risulta dunque fondamentale avere un’idea precisa sul rischio di ogni singola area.

Claims (8)

1. Sistema di previsione degli incendi boschivi tramite monitoraggio dell’umidità della lettiera e dello strato organico del terreno tramite reti di sensori wireless.

2. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui i dati rilevati vengono inoltrati in maniera automatica su interfaccia grafica.

3. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui in caso di superamento di soglie prefissate si ricevono allarmi in tempo reale su cellulari (tramite chiamate e sms), internet (interfaccia grafica e email) e palmari.

4. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui non si richiedono cablaggi per la portabilità dell’energia elettrica.

5. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui esiste la possibilità di spostare il sistema a seconda delle esigenze.

6. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui esiste la possibilità di estendere il sistema aggiungendo opportuni rilevatori.

7. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui esiste la possibilità di cambiare opportunamente l’elemento sensibile a seconda delle esigenze.

8. Un sistema come da rivendicazione 1 in cui non si richiedono cablaggi per la portabilità delle comunicazioni tra i rilevatori.