WO2023180334A1 - Verfahren und vorrichtung zur waldbrandbekämpfung - Google Patents

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WO2023180334A1
WO2023180334A1 PCT/EP2023/057233 EP2023057233W WO2023180334A1 WO 2023180334 A1 WO2023180334 A1 WO 2023180334A1 EP 2023057233 W EP2023057233 W EP 2023057233W WO 2023180334 A1 WO2023180334 A1 WO 2023180334A1
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WO
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forest fire
unit
extinguishing
fire fighting
forest
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Application number
PCT/EP2023/057233
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English (en)
French (fr)
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Carsten Brinkschulte
Marco Bönig
Original Assignee
Dryad Networks GmbH
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Publication date
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    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0271Detection of area conflagration fires
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0228Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires with delivery of fire extinguishing material by air or aircraft
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0292Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires by spraying extinguishants directly into the fire
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/005Fire alarms; Alarms responsive to explosion for forest fires, e.g. detecting fires spread over a large or outdoors area

Definitions

  • the invention relates to a method for fighting and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station with the method steps of receiving information, generating a control command, sending the control command or information and carrying out the forest fire fighting process.
  • the invention further relates to a forest fire fighting system with a network device, a server unit, a gateway, a first terminal, the first terminal having a sensor unit, and a second terminal, the second terminal having a forest fire fighting element.
  • Systems for detecting and locating forest fires are known.
  • the area to be monitored is monitored using optical sensors that can detect the columns of smoke produced by a forest fire.
  • These sensors are, for example, rotatable cameras, which, however, have the disadvantage that they are less effective at night and are susceptible to false detections, for example in the case of dust clouds as a result of agricultural activities.
  • optical systems can usually only detect the forest fire when the forest fire is already advanced and the smoke columns become visible over greater distances.
  • Monitoring from a high orbit using an IR camera installed in a satellite has the disadvantage that the resolution of the cameras over large distances prevents forest fires from being detected in the early phase.
  • a satellite is also expensive to purchase and maintain, especially launching the satellite.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station has four procedural steps:
  • information is received.
  • the information includes, for example, the detection of a forest fire, its position and, if applicable, its speed and direction of spread.
  • a control command is generated.
  • the control command contains the information received and orders to fight a forest fire.
  • a Control command and/or information is sent.
  • a forest fire fighting operation is carried out.
  • the server unit is part of a network for detecting and fighting a forest fire.
  • the network is preferably a LoRaWAN network that has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the first forest fire detection sensors and a central server unit using gateways.
  • the information is sent from a terminal device.
  • the forest fire detection sensor is part of a terminal device and is arranged in it.
  • the end devices are connected to gateways via a single-hop connection.
  • the information is sent via a network.
  • the network is preferably a LoRaWAN network that has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the end devices and a central server unit using gateways.
  • the information contains the result of an analysis.
  • the analysis is, for example, a gas analysis and a recording of the temperature of the gases that arise during a forest fire.
  • a forest fire produces a variety of gases, particularly carbon dioxide and carbon monoxide. The type and concentration of these gases are characteristic of a forest fire and can be detected using suitable sensors.
  • the analysis is carried out from measurement data from a sensor.
  • the sensor is, for example, a sensor array for gas analysis, for recording the Temperature of the gases and to record the prevailing wind direction and speed.
  • the measurement data is recorded on the terminal device.
  • the sensor is part of a terminal device and is arranged in it.
  • the analysis takes place on the terminal device or the server unit.
  • a software program is arranged in a memory on the server unit with which the analysis can be carried out automatically.
  • control command or information for generating a control command is generated from the information.
  • the control command is used to initiate the fight against a forest fire.
  • control command or the information for generating a control command is sent.
  • the control command preferably generated on the server unit, is sent to the forest fire fighting device via IP connection and cable.
  • control command or the information for generating a control command is sent from the server unit to the forest fire fighting device.
  • the control command preferably generated on the server unit, is sent to the forest fire fighting device via IP connection and cable, and the process for fighting a detected forest fire is initiated.
  • the network is preferably a LoRaWAN network that has a star-shaped architecture which uses gateways to exchange message packets between the first forest fire detection sensors and a central server unit.
  • the forest fire fighting process includes a first positioning of a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the forest fire fighting unit detects the source of the fire using a suitable sensor, preferably an infrared camera, an optical sensor and/or a camera.
  • the forest fire fighting process includes locating the source of the fire.
  • the forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the forest fire fighting unit detects and locates the source of the fire using a suitable sensor, preferably an infrared camera and/or an optical sensor and/or a camera.
  • the forest firefighting process includes the ejection of a forest firefighting agent.
  • the extinguishing agent is dropped by the forest firefighting unit on or in a radius around the source of the fire.
  • the task is also achieved with the forest fire fighting system according to the invention.
  • the forest fire fighting system has a network device, a server unit and a gateway.
  • the forest fire early detection system features a mesh gateway network that uses LoRaWAN network technology.
  • the LoRaWAN network has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the sensors and a central Internet network server using gateways.
  • the forest fire suppression system has a variety of sensors connected to gateways via a single-hop connection.
  • the gateways are usually frontend gateways.
  • the frontend gateways are connected to each other and partly to border gateways.
  • a border gateway can also be combined with a front-end gateway to form a mesh gateway device in one device.
  • the border gateways are connected to the Internet network server, either through a wired connection or through a wireless connection using Internet Protocol.
  • the forest fire fighting system according to the invention also has a first terminal, the first terminal having a sensor unit.
  • the forest fire fighting system according to the invention additionally has a second terminal, the second terminal having a forest fire fighting element.
  • the network is a LoRaWan network with a server, gateway, a first terminal, and a second terminal that is different from the first terminal.
  • the second terminal is preferably a forest fire fighting unit which has a sensor for detecting a forest fire and a device for fighting a forest fire.
  • the first terminal has a sensor unit and/or the second terminal has a forest fire fighting unit.
  • the second terminal is preferably a forest fire fighting unit which has a sensor for detecting a forest fire and a device for fighting a forest fire.
  • the first terminal is arranged in a stationary manner, for example on a tree in the forest to be monitored.
  • the first terminal has a sensor for forest fire detection, a communication device, an energy storage device and/or an energy conversion device.
  • the first terminal can therefore be operated independently and can be connected to the communication device with the central network server and/or the application server.
  • the sensor is a sensor for gas analysis, for recording the temperature of the gases and for recording the prevailing wind direction and speed.
  • the second terminal is movable, e.g. a flyable drone.
  • the second terminal has a sensor for forest fire detection, a navigation device, a drive and/or an energy storage device.
  • the navigation sensors have one or a plurality of cameras and/or sensors based on transit time measurement that detect obstacles during the movement of the second terminal. The second terminal is therefore able to bypass these obstacles.
  • the sensor of the first terminal is different from the sensor of the second terminal.
  • the first detection of the forest fire by means of the first terminal device is preferably carried out by detecting and analyzing the gases (smoke) produced in a forest fire and their temperature.
  • the second detection uses a different method than the first detection, for example an image-capturing method.
  • an image-capturing method the source of the fire can be detected more precisely; in particular, the extent of the source of the fire and its direction of spread must be recorded more precisely.
  • the image-capturing method preferably generates a thermal image of the source of the fire.
  • the network has a central server. An executable program that controls the fight against a forest fire is stored in memory on the central server.
  • the network has several gateways, the gateways being mesh gateways and/or border gateways.
  • the gateways being mesh gateways and/or border gateways.
  • message packets are exchanged between the sensors and a central Internet network server.
  • the mesh gateways are connected to each other and partly to border gateways.
  • the border gateways are connected to the Internet network server, either through a wired connection or through a wireless connection using Internet Protocol.
  • the task is also achieved using the method according to the invention for fighting and/or extinguishing a forest fire.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire has six method steps:
  • a first detection of the source of the fire takes place using a first forest fire detection sensor.
  • the first forest fire detection sensor can be, for example, an optical sensor, gas sensor or temperature sensor.
  • the source of the fire is first located.
  • localization occurs via the position of the first forest fire detection sensor, which carries out the first detection.
  • the position of the first forest fire detection sensor must be known. The position can be determined, for example, when installing the first forest fire detection sensor.
  • the first forest fire detection sensor can, for example, be arranged on a tree in the forest to be monitored and the position of the first forest fire detection sensor can be determined once using a navigation satellite system, for example GPS (Global Positioning System). become.
  • GPS Global Positioning System
  • a commercially available GPS system or a smartphone can be used.
  • a second forest fire detection sensor is positioned.
  • the second forest fire detection sensor is preferably designed to be movable and is positioned at such a distance from the source of the fire that the second forest fire detection sensor carries out a second detection of a source of fire in the fourth method step.
  • the second forest fire detection sensor can also be, for example, an optical sensor, gas sensor or temperature sensor.
  • further information about the source of the fire can be determined using the second forest fire detection sensor, e.g. the extent, direction of spread and speed of the source of the fire.
  • the source of the fire is located a second time.
  • the location of the source of the fire can be done, for example, by determining the position of the second forest fire detection sensor and/or via the position of the source of the fire determined relative to the second forest fire detection sensor, the position of the second forest fire detection sensor also being determined by means of a navigation satellite system, e.g. GPS (Global Positioning System).
  • GPS Global Positioning System
  • the source of the fire is fought and/or extinguished with a forest fire fighting unit. Due to the more precise localization and the additional information determined about the source of the fire by means of the second localization of the source of the fire, targeted and early combating and/or extinguishing of the source of the fire is possible.
  • the first forest fire detection sensor is a stationary forest fire detection sensor.
  • the first forest fire detection sensor can be arranged, for example, on a tree in a forest to be monitored.
  • the first forest fire detection sensor is part of a terminal and/or gateway of a network.
  • the network is preferably a LoRaWAN.
  • the LoRaWAN network architecture is typically built in a star topology, in which gateways act as a transparent bridge that forward messages between end devices and a central network server, end devices and backend.
  • the gateways are connected to a corresponding network server via a standard IP connection, while the end devices use single-hop wireless communication (LoRa) to one or more gateways.
  • LoRaWAN networks implement a star-shaped architecture using gateway message packets between the end devices and the central network server.
  • the gateways are connected to the network server via the standard Internet protocol, while the end devices communicate with the respective gateway via radio via LoRa (chirp frequency spread modulation) or FSK (frequency modulation).
  • LoRa chirp frequency spread modulation
  • FSK frequency modulation
  • the first forest fire detection sensor is part of a terminal and/or gateway, wherein the terminal and/or gateway is part of a network.
  • a terminal has a first forest fire detection sensor, wherein the first forest fire detection sensor can be a sensor unit.
  • the sensor unit of the first forest fire detection sensor has a plurality of sensors with which a forest fire can be detected.
  • the network has a plurality of terminal devices that are distributed across the area to be monitored.
  • the first forest fire detection sensor detects the fire by detecting and analyzing smoke, gas, temperature or other information.
  • a forest fire produces a variety of things Gases, especially carbon dioxide and carbon monoxide.
  • the temperature of the gases is also recorded.
  • their temperature is an indicator of a forest fire.
  • the type and concentration of these gases are characteristic of a forest fire and can be detected and analyzed using suitable sensors.
  • the signals detected by the sensor unit are analyzed with regard to the concentration of the composition of the gases. If a concentration of the gases is exceeded, a forest fire is detected.
  • the type, composition and temperature of the gases produced in a forest fire also indicate the occurrence of a forest fire. This makes it possible to detect an emerging forest fire and to combat it at an early stage.
  • the first localization is determined by reading out the position of the first forest fire detection sensor from a memory and/or by triangulating the position of the locating device and/or the forest fire detection sensor.
  • localization occurs via the position of the first forest fire detection sensor, which carries out the first detection.
  • the position of the first forest fire detection sensor must be known. The position can be determined, for example, when installing the first forest fire detection sensor.
  • the first forest fire detection sensor can, for example, be arranged on a tree in the forest to be monitored and the position of the first forest fire detection sensor can be determined and stored once using a navigation satellite system, e.g. GPS (Global Positioning System).
  • GPS Global Positioning System
  • Another possibility is the localization of a plurality of first forest fire detection sensors from the individual times at which each first forest fire detection sensor detects the forest fire.
  • Forest fire signals detected by the forest fire detection sensors can each have different time stamps, i.e. at different times be detected. The difference in the detection of the signals is used to localize the forest fire.
  • the first localization takes place taking into account the wind direction, the wind speed, the time of detection and/or the transit time of the signals.
  • a forest fire is localized, for example, by means of a plurality of first forest fire detection sensors, in particular from the individual times at which each first forest fire detection sensor detects the forest fire.
  • Forest fire signals detected by the forest fire detection sensors can each have different time stamps, i.e. be detected at different times. The difference in the detection of the signals is used to localize the forest fire. Due to the knowledge of the times of detection of the forest fire by the forest fire detection sensor, it is possible not only to determine the position of a forest fire more precisely, but also its speed of spread. Wind direction and speed provide firefighting forces with information about the direction and speed of spread of the forest fire. Fighting the source of the fire can therefore be targeted and prioritized.
  • the second forest fire detection sensor is positioned by positioning a forest fire detection sensor closer to the localized source of the fire than the first forest fire detection sensor at the time of the first detection.
  • the forest fire detection sensor is therefore positioned in such a way that during the second detection and also the second localization of the source of the fire it is at a smaller distance from the source of the fire than the first forest fire detection sensor during the first detection and the first localization of the source of the fire.
  • the second detection and the second localization of the source of the fire are therefore carried out with greater precision than the first detection and the first localization of the source of the fire.
  • the forest fire detection sensor that performed the second detection is a second forest fire detection sensor.
  • the second forest fire detection sensor is therefore used in addition to the first forest fire detection sensor to localize the forest fire.
  • the first forest fire detection sensor carries out a first detection and first localization of a forest fire
  • the second forest fire detection sensor carries out a second detection and second localization of a forest fire.
  • the second forest fire detection sensor is positioned automatically.
  • the positioning can be carried out, for example, by means of a vehicle in which the forest fire detection sensor is arranged or the forest fire detection sensor is such a vehicle.
  • the forest fire detection sensor performs an automated process based on programming of the forest fire detection sensor.
  • the second forest fire detection sensor is positioned autonomously. The positioning is carried out in such a way that the second forest fire detection sensor is positioned independently without external intervention (e.g. external influence by a user). Obstacles, such as trees, are recognized, analyzed and actively avoided.
  • the second forest fire detection sensor is part of a mobile forest fire fighting unit.
  • This advantageous arrangement enables the mobile forest fire fighting unit to fight and/or extinguish the forest fire detected and localized by means of the second forest fire detection sensor immediately after localization. The spread of the forest fire can be effectively reduced.
  • the second detection of a source of fire is carried out with the second forest fire detection sensor.
  • the second Forest fire detection sensor is therefore used in addition to the first forest fire detection sensor to localize the forest fire.
  • the first forest fire detection sensor carries out a first detection and first localization of a forest fire
  • the second forest fire detection sensor carries out a second detection and second localization of a forest fire.
  • the second detection of the source of the fire is carried out using a method that is different from the first detection.
  • the first detection of the forest fire using the first forest fire detection sensor is preferably carried out by detecting and analyzing the gases (smoke) produced in a forest fire and their temperature.
  • the second detection uses a method that is different from the first detection, for example an image-capturing method.
  • the second detection uses an image-capturing method.
  • the source of the fire can be detected more precisely; in particular, the extent of the source of the fire and its direction of spread must be recorded more precisely.
  • the image-capturing method preferably generates a thermal image of the source of the fire.
  • the second localization of the source of the fire is determined using the position of the second forest fire detection sensor.
  • the second localization is carried out using the second forest fire detection sensor, which is positioned at a shorter distance from the source of the fire compared to the permanently installed first forest fire detection sensor at the time of the first localization.
  • the second localization of the source of the fire is therefore carried out with greater precision than the first localization of the source of the fire.
  • the second localization of the source of the fire takes place using the measured values recorded by the second forest fire detection sensor.
  • the second forest fire detection sensor detects using suitable sensors, for example an infrared Sensor and / or an optical sensor and / or a camera, in combination with a navigation sensor, the position of the source of the fire with a higher accuracy than the first forest fire detection sensor.
  • the second localization of the source of the fire takes place with a control unit coupled to the second forest fire detection sensor.
  • the control unit is designed as a microcontroller with control software.
  • the control unit queries the second forest fire detection sensor, collects its measured values and determines the position of the source of the fire.
  • control unit is part of a forest fire fighting unit.
  • control unit in the forest fire fighting unit.
  • the result of the second localization is sent to a network server and/or application server.
  • the control unit and/or a communication unit connected to the control unit sends the result of the second localization to the central network server and/or application server of the network.
  • further data is sent to the network server and/or application server.
  • data on the speed and direction of the fire's spread is sent.
  • the source of the fire is fought and/or extinguished with an extinguishing unit coupled to the second forest fire detection sensor.
  • the second forest fire detection sensor advantageously has a coupled extinguishing unit in order to combat or extinguish the source of the fire immediately and specifically after the second detection and second localization of the source of the fire.
  • the source of the fire is fought and/or extinguished by ejecting extinguishing agent.
  • the extinguishing unit has an extinguishing agent reservoir filled with extinguishing agent. The extinguishing agent is ejected from the extinguishing agent reservoir onto the source of the fire.
  • ejection takes place several times.
  • the extinguishing agent is ejected until either the source of the fire has been extinguished or the extinguishing unit no longer has extinguishing agent available.
  • the extinguishing agent is distributed after ejection in directions different from the ejection direction. This ensures that the extinguishing agent is distributed within a radius around the source of the fire in such a way that the spread of the source of the fire is reduced.
  • the extinguishing unit is part of a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit has the extinguishing unit in order to immediately and specifically combat or extinguish the source of the fire after the second detection and second localization of the source of the fire.
  • the method steps of positioning a second forest fire detection sensor for detecting forest fires, second detection of a source of fire and second localization of the source of the fire are carried out several times.
  • the positioning, second detection and second localization by means of a forest fire fighting unit is repeated in such a way that the source of the fire is localized and detected with a low error rate.
  • the propagation speed and direction are continuously updated. The source of the fire can therefore be fought more effectively.
  • the method steps of positioning a second forest fire detection sensor for detecting forest fires, second detection of a source of fire, second localization of the source of the fire and fighting and/or extinguishing the source of the fire are carried out in parallel with several forest fire fighting units. With a plurality of forest fire fighting units, a fire can be fought much more effectively than with just one forest fire fighting unit.
  • the task is further solved with the forest fire fighting system according to the invention.
  • the forest fire fighting system has a first forest fire detection sensor for detecting forest fires.
  • the first forest fire detection sensor is preferably arranged in a stationary manner, for example on a tree in the forest to be monitored.
  • the forest fire fighting system has a position determination system that is suitable and intended for determining the position of the first forest fire detection sensor.
  • the position determination system determines the position of the first forest fire detection sensor, for example when installing the first forest fire detection sensor.
  • the first forest fire detection sensor can be arranged, for example, on a tree in the forest to be monitored and the position of the first forest fire detection sensor can be determined once using a navigation satellite system, e.g. GPS (Global Positioning System).
  • GPS Global Positioning System
  • a standard GPS system or a smartphone can be used.
  • the position of a fire source is determined via the position of the first forest fire detection sensor.
  • the forest fire fighting system further has a second forest fire detection sensor and a location system that is suitable for this purpose is intended to determine the position of a fire source.
  • the second forest fire detection sensor is used in addition to the first forest fire detection sensor to localize the forest fire.
  • the first forest fire detection sensor carries out a first detection and first localization of a forest fire
  • the second forest fire detection sensor carries out a second detection and second localization of a forest fire.
  • the location system determines the source of a fire with a lower error rate than the first forest fire detection sensor.
  • the forest fire fighting system also has a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit fights the source of the fire immediately after the source of the fire has been detected and located.
  • the forest fire fighting system comprises a network with a terminal, gateway, server and forest fire fighting unit.
  • the network is preferably a LoRaWAN.
  • the LoRaWAN network architecture is typically built in a star topology, in which gateways act as a transparent bridge that forward messages between end devices and a central network server, end devices and backend.
  • the gateways are connected to a corresponding network server via a standard IP connection, while the end devices use single-hop wireless communication (LoRa) to one or more gateways.
  • LoRaWAN networks implement a star-shaped architecture using gateway message packets between the end devices and the central network server.
  • the gateways also called concentrators or base stations
  • LoRa chirp frequency spread modulation
  • FSK frequency modulation
  • the first forest fire detection sensor is arranged in a stationary manner.
  • the first forest fire detection sensor is preferably arranged, for example, on a tree in the forest to be monitored.
  • the first forest fire detection sensor is part of a terminal and/or gateway.
  • a terminal and/or gateway has a first forest fire detection sensor, wherein the first forest fire detection sensor can be a sensor unit.
  • the sensor unit of the first forest fire detection sensor has a plurality of sensors with which a forest fire can be detected.
  • the network has a plurality of terminal devices and/or gateways that are distributed across the area to be monitored.
  • the weather data can be recorded or accessed with the forest fire fighting system.
  • the weather data includes, for example, wind speed and direction. Based on weather data, the direction and speed of spread of a fire can be predicted.
  • the position of a source of fire can be determined using the control of the forest fire fighting system.
  • the control has a memory in which a program that can be executed by the control unit and which determines the position of a source of fire is stored.
  • the position determination system of the forest fire fighting system has stored the positions of stationary elements.
  • Fixed elements of the forest fire fighting system include, for example, the first forest fire detection sensors, which are arranged in terminal devices and gateways.
  • the position of a terminal device is permanently stored, for example, on the network server and/or on the application server.
  • the position determination system has determined the positions of stationary elements.
  • Fixed elements of the forest fire fighting system are, for example, the first forest fire detection sensors that are arranged in end devices and gateways.
  • a navigation satellite system is used to determine the position.
  • the determined position of a first forest fire detection sensor is also permanently stored, for example, on the network server and/or the application server.
  • the position determination of a first forest fire detection sensor can be determined and stored constantly or at intervals using the navigation satellite system.
  • the second forest fire detection sensor is movable.
  • the second localization of a fire source is carried out using the second forest fire detection sensor, which is positioned at a shorter distance from the fire source compared to the permanently installed first forest fire detection sensor at the time of the first localization.
  • the second localization of the source of the fire is therefore carried out with greater precision than the first localization of the source of the fire.
  • the second forest fire detection sensor is part of the forest fire fighting unit. Immediately after the second detection and second localization of a source of fire by the second forest fire detection sensor, the source of the fire is fought.
  • the second forest fire detection sensor has an image-capturing forest fire detection sensor.
  • the source of the fire can be detected more precisely; in particular, the extent of the source of the fire and its direction of spread must be recorded more precisely.
  • the image-capturing forest fire detection sensor preferably generates a thermal image of the source of the fire.
  • the location system is suitable and intended to determine the position of the source of the fire. The location system is arranged in the second forest fire detection sensor, which is positioned at a closer distance to the source of the fire than the first forest fire detection sensor. The location of the source of the fire is therefore carried out with greater precision than the first localization of the source of the fire using a first forest fire detection sensor.
  • the location system is suitable and intended to determine the position of the source of the fire relative to the position of the location system.
  • the location system is arranged in the second forest fire detection sensor, which is movable.
  • the position of the source of the fire is determined relative to the position of the second forest fire detection sensor and has a low error rate.
  • the positioning system uses a triangulation method for position determination, in which the distance, for example, to stationary elements of the forest fire fighting system, for example the first forest fire detection sensors and/or the gateways, is determined.
  • the first controller is part of the central server of a network.
  • the first controller is stationary and, for example, a microcomputer and has a memory and microprocessor as well as suitable software.
  • the second controller is part of the forest fire fighting unit.
  • the second controller has a memory in which an executable is stored by the second controller, which enables the operation of the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is designed as a motorized vehicle.
  • the forest fire fighting unit is preferably capable of flying in order to be able to cover larger distances in a short time.
  • the forest fire fighting unit is a drone and/or a robot.
  • the forest fire fighting unit is preferably unmanned and enables automatic and/or autonomous combating of a source of fire.
  • the forest fire fighting unit has the second forest fire fighting sensor, a drive unit, an energy unit, a navigation unit, a steering unit, a control unit, a communication unit and/or an extinguishing unit.
  • the forest fire fighting unit is preferably a flyable drone that automatically and/or autonomously fights a source of fire.
  • the navigation unit has navigation sensors for detecting objects in the environment.
  • the navigation sensors in particular detect obstacles that may occur during a movement of the forest fire fighting unit. The forest firefighting unit is therefore able to circumvent these obstacles.
  • the navigation sensors are cameras and/or sensors based on transit time measurement.
  • the navigation sensors include one or a plurality of cameras and/or time-of-flight based sensors that detect obstacles during movement of the forest firefighting unit.
  • the obstacles are detected, recognized and analyzed by the control unit arranged in the forest fire fighting unit in such a way that the forest fire fighting unit automatically avoids the obstacles during movement.
  • the sensors based on transit time measurement are radar, ultrasonic and/or LiDAR sensors.
  • the navigation sensors include one or a plurality of cameras and/or time-of-flight based sensors (e.g. radar, ultrasound, lidar) that detect obstacles during the movement of the forest firefighting unit.
  • the obstacles are detected, recognized and analyzed by the control unit arranged in the forest fire fighting unit in such a way that the forest fire fighting unit automatically avoids the obstacles during movement.
  • the forest fire fighting system has a forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is a weather-protected station to accommodate the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit can be coupled to the forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is set up, e.g. to be connected to an energy storage unit of the forest fire fighting unit in order to supply the energy storage unit of the forest fire fighting unit with electrical energy.
  • data, energy and/or extinguishing agents can be exchanged between the forest fire fighting unit and the forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is set up, e.g. to be connected to an energy storage unit of the forest fire fighting unit in order to supply the energy storage unit of the forest fire fighting unit with electrical energy.
  • the forest fire fighting unit is filled with extinguishing agent.
  • the task is also achieved using the method according to the invention for fighting and/or extinguishing a forest fire.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire has three method steps: In the first method step, a forest fire is detected in a forest area. For this purpose, a plurality of forest fire detection sensors are used, which are preferably arranged in a network. In the second step of the process, the source of the fire is located. The localization is carried out, for example, using a triangulation method. In the third step of the process, the source of the fire is automatically fought and/or extinguished. For this purpose, a forest fire fighting unit is used, which is preferably able to fly and has an extinguishing agent reservoir.
  • the source of the fire is detected with a first forest fire detection sensor.
  • the first forest fire detection sensor is arranged in a fixed location, for example on a tree in the forest area to be monitored.
  • the source of the fire is localized from the recorded data of the first forest fire detection sensor, stored data, wind direction, wind speed and/or triangulation method.
  • the sensor units of the first forest fire detection sensor each detect a signal, the source of which is the gases generated by the forest fire, as well as the individual times of detection of the individual signals.
  • the position of the source of the fire is determined based on these detected signals and the recorded times of their detection. Using the wind direction and wind speed, position determination is possible with a low error rate.
  • an automatic forest fire fighting and/or extinguishing process is started after the source of the fire has been located.
  • the start of the forest fire fighting and/or extinguishing process takes place immediately after the source of the fire has been located, for example by using a flyable drone as a forest fire fighting unit. Fighting and/or extinguishing a fire can therefore begin immediately after a fire occurs.
  • the start of the forest fire fighting and/or extinguishing process includes the activation of an extinguishing unit.
  • the erase unit is usually in a sleep mode to save energy.
  • the extinguishing unit is only activated when there is a signal to start a forest fire fighting and/or extinguishing process.
  • the extinguishing unit is repositioned after the source of the fire has been located.
  • the extinguishing unit is preferably positioned near the source of the fire in such a way that a source of fire can be combated and/or extinguished, for example by ejecting an extinguishing agent.
  • the extinguishing unit is positioned based on the location of the source of the fire.
  • the extinguishing unit is preferably positioned near the source of the fire in such a way that a source of fire can be combated and/or extinguished, for example by ejecting an extinguishing agent.
  • the position of a fire source must be known as accurately as possible.
  • the sensor units of the first forest fire detection sensor detect and locate the source of the fire and send the position data to the extinguishing unit.
  • a second localization of the source of the fire takes place before the source of the fire is automatically combated and/or extinguished.
  • the second localization is preferably carried out with a second forest fire detection sensor, which is positioned near the source of the fire in such a way that the distance of the second forest fire detection sensor to the source of the fire is less than the distance of a first forest fire detection sensor at the time of the first detection of the forest fire.
  • a second positioning of the extinguishing unit takes place after the second localization of the source of the fire. Because of the second Localization, the second positioning takes place with a higher accuracy than the first positioning of the deletion unit.
  • the source of the fire is combated and/or extinguished by positioning the extinguishing unit above the source of the fire and dropping an extinguishing agent.
  • the extinguishing unit has extinguishing agents, for example water, powder and/or a foam extinguishing agent.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the task is further solved with the forest fire fighting device according to the invention.
  • the forest fire fighting device has a fire sensor, a location system and an automatic extinguishing unit.
  • a plurality of forest fire detection sensors which are arranged in a network, for example, are designed such that they detect a forest fire and/or a source of fire.
  • the location system is suitable and intended to determine the position of the source of the fire.
  • the localization is carried out, for example, using a triangulation method.
  • the automatic extinguishing unit has extinguishing agents, e.g. water, powder or a foam extinguishing agent. An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the automatic extinguishing unit is preferably part of a flyable drone that automatically fights a fire.
  • the fire sensor, the location system and/or the automatic extinguishing unit are arranged to be movable.
  • the automatic extinguishing unit is preferably part of a flyable drone that automatically detects a forest fire, locates it and fights the source of the fire.
  • the fire sensor, the location system and/or the automatic extinguishing unit are part of a motorized vehicle.
  • the automatic extinguishing unit is preferably part of a flyable drone that automatically detects a forest fire, locates it and fights the source of the fire.
  • the forest fire fighting device has a forest fire fighting unit and/or a forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is a weather-protected station to accommodate the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit has the fire sensor, the location system and/or the automatic extinguishing unit.
  • the forest fire fighting unit has the second sensor, a drive unit, an energy unit, a navigation unit, a steering unit, a control unit, a communication unit and/or an extinguishing unit.
  • the forest fire fighting unit is preferably a flyable drone that automatically fights a fire.
  • the task is also achieved using the method according to the invention for fighting and/or extinguishing a forest fire.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire has three method steps:
  • information is received.
  • the information includes, for example, the detection of a forest fire, its position and, if applicable, its speed and direction of spread.
  • a forest fire fighting unit is positioned autonomously based on the information received.
  • the source of the fire is fought and/or extinguished with the forest fire fighting unit, for example by using a flyable drone as a forest fire fighting unit. Fighting and/or extinguishing a fire can therefore begin immediately after a fire occurs.
  • the information includes position data, in particular the position of a forest fire and the position of a forest fire fighting unit.
  • the information is sent for reception by a terminal and/or a central server and/or received by a forest fire fighting device.
  • the central server is, for example, a network server and/or an application server of a LoRaWAN mesh gateway network in which a plurality of forest fire detection sensors are arranged.
  • the forest fire fighting device has a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting device comprises a forest fire fighting station and/or a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting station is a weather-protected station to accommodate the forest fire fighting unit.
  • the route is determined from your own position data and target position data.
  • a route is determined on the application server and/or by the forest fire fighting unit and/or by the forest fire fighting station.
  • the route includes the current position of the forest fire fighting unit as part of the forest fire fighting station as well as the position of the target area, in particular the source of the fire.
  • the forest fire fighting unit is decoupled from a forest fire fighting station. In sleep mode, the forest fire fighting unit is immovably coupled to the forest fire fighting station. In a further development of the invention, the engine of the forest fire fighting unit is started.
  • the motor is preferably an electric motor that is supplied with electrical energy by means of an energy storage device (battery).
  • the forest fire fighting unit is motorized along a specific route.
  • the route includes the current position of the forest fire fighting unit as part of the forest fire fighting station as well as the position of the target area, in particular the source of the fire.
  • the forest fire fighting unit detects obstacles along a route. Obstacles are, for example, trees in the forest to be monitored, which can occur during a movement of the forest fire fighting unit. The forest firefighting unit is therefore able to circumvent these obstacles.
  • the forest fire fighting unit determines an alternative route to the destination.
  • the forest fire fighting unit has a control unit that determines the alternative route based on the detected obstacles, the current position of the forest fire fighting unit and the target position.
  • the forest fire fighting unit continues the motorized movement on the alternative route. Detection of obstacles, determination of an alternative route and motorized movement along the alternative route is constantly repeated and carried out during the movement of the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit detects the source of the fire after reaching the target area. Based on the initial detection and localization of the forest fire, a forest fire fighting unit is deployed in this way Positioned near the source of the fire, the forest fire fighting unit detects the source of the fire using a suitable sensor, preferably an infrared camera or an optical sensor and / or a camera.
  • a suitable sensor preferably an infrared camera or an optical sensor and / or a camera.
  • the forest fire fighting unit locates the source of the fire after reaching the target area. Due to the first detection and localization of the forest fire, a forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the forest fire fighting unit detects the source of the fire using a suitable sensor, preferably an infrared camera and/or an optical sensor and/or a camera.
  • a suitable sensor preferably an infrared camera and/or an optical sensor and/or a camera.
  • the forest fire fighting unit extinguishes the source of the fire by ejecting extinguishing agents.
  • the forest fire fighting unit has an extinguishing agent reservoir.
  • the extinguishing agent is, for example, water or a foam extinguishing agent.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • a control unit of the forest fire fighting unit generates and/or executes control commands for detecting a source of fire, for locating a source of fire, for moving the forest fire fighting unit, for navigating the forest fire fighting unit, for steering the forest fire fighting unit and/or for ejecting extinguishing agents.
  • the control unit is designed as a microcontroller and has a memory and microprocessor with control software.
  • one or more of the preceding method steps takes place autonomously.
  • the forest fire fighting unit is preferably unmanned and designed as an autonomously controllable and flyable drone. Fighting and extinguishing a source of fire can therefore take place within a short time window after the source of a fire has been detected.
  • the object is also achieved with the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station has three procedural steps:
  • information is received.
  • the information includes, for example, the detection of a forest fire, its position and, if applicable, its speed and direction of spread.
  • a forest fire fighting unit is decoupled from a forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is a weather-protected station to accommodate the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is immovably coupled to the forest fire fighting station.
  • the source of the fire is fought and/or extinguished by the forest fire fighting unit, for example by using a flyable drone as a forest fire fighting unit. Fighting and/or extinguishing a source of fire can therefore begin immediately after a source of fire has been detected.
  • the information is forwarded from the forest fire fighting unit to the forest fire fighting station and/or from the forest fire fighting station to the forest fire fighting unit.
  • the information includes position data, in particular the position of a forest fire and the position of a forest fire fighting unit.
  • the position information includes the position of a detected forest fire or the position of the sensors detecting the forest fire.
  • the sensors that detect the forest fire are usually arranged in a fixed position, for example on a tree in the forest to be monitored.
  • the position of the sensors detecting the forest fire is stored on, for example, a network server, an application server and/or a forest fire fighting station after it has been determined, for example, using GPS or triangulation.
  • the forest fire fighting operation includes positioning a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the distance of the forest fire fighting unit to the source of the fire is less than the distance of the sensors detecting the forest fire.
  • the forest fire fighting process includes acquiring sensor data from a sensor of the forest fire fighting unit.
  • the sensor is preferably an infrared camera that captures a thermal image of the source of the fire, and/or an optical sensor and/or a camera.
  • sensors for gas analysis can be arranged in the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting process includes locating the position of the forest fire with the forest fire fighting unit.
  • the source of the fire is therefore located more precisely and can be combated in a targeted manner.
  • the forest fire fighting process includes fighting the forest fire with an extinguishing agent.
  • the forest fire fighting unit has extinguishing agents, e.g. water or a foam extinguishing agent.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the extinguishing agent is ejected from the forest fire fighting unit.
  • the forest firefighting unit points out Extinguishing agent, e.g. water or a foam extinguishing agent, which is ejected.
  • Extinguishing agent e.g. water or a foam extinguishing agent, which is ejected.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires. Depending on the extent of the fire and its direction and speed of spread, ejection can be carried out several times.
  • the forest fire fighting unit returns to the forest fire fighting station after the extinguishing agent has been ejected.
  • the forest fire fighting unit can be reloaded with extinguishing agent and refueled.
  • the forest fire fighting unit couples to the forest fire fighting station after returning to the forest fire fighting station.
  • the forest firefighting unit is put into a sleep mode to save energy.
  • the coupling includes connecting the forest fire fighting unit to the forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting unit can be reloaded and refueled with extinguishing agent, data and information can be exchanged and, if necessary, a software update can be carried out.
  • connection of the forest fire fighting unit to the forest fire fighting station includes a connection of the forest fire fighting unit to an energy supply.
  • Forest fire fighting unit is preferably a flyable drone with electric drive.
  • the forest fire fighting unit can be supplied with electrical energy again.
  • the forest fire fighting unit is fueled with energy.
  • the forest fire fighting unit is preferably a flyable drone with electric drive.
  • the forest fire fighting unit can be supplied with electrical energy again.
  • connection of the forest fire fighting unit to the forest fire fighting station includes a connection of the forest fire fighting unit to an extinguishing agent reservoir.
  • the extinguishing agent is, for example, water, powder and/or a foam extinguishing agent, which is stored in drop-off containers in the forest fire fighting station.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the forest fire fighting unit is loaded with extinguishing agent.
  • the extinguishing agent is, for example, water, powder and/or a foam extinguishing agent, which is stored in drop-off containers in the forest fire fighting station. After fighting the source of the fire, the forest fire fighting unit is reloaded with extinguishing agent and is ready for use again.
  • An acoustic cannon for firefighting can also be used as an alternative.
  • decoupling includes disconnecting a connection to the energy (power) supply.
  • the forest fire fighting unit is preferably a flyable drone with an electric drive, which is powered by a rechargeable energy storage device (battery) arranged in the forest fire fighting unit.
  • the autonomous forest fire fighting unit has a navigation unit, an autonomous control unit and an extinguishing device.
  • the navigation unit has navigation sensors for detecting objects in the environment.
  • the navigation sensors in particular detect obstacles that may occur during a movement of the forest fire fighting unit.
  • the forest firefighting unit is therefore able to circumvent these obstacles.
  • the control unit is designed as a microcontroller and has a memory and microprocessor with control software.
  • the extinguishing device has extinguishing agents, for example water, powder and/or a foam extinguishing agent. An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the autonomous forest fire fighting unit has a drive.
  • the autonomous forest fire fighting unit is preferably a flyable drone that automatically fights a fire.
  • the drive is preferably electric and has an electric motor and a rotor with which the autonomous forest fire fighting unit can be driven.
  • the autonomous forest fire fighting unit has controllable steering.
  • the autonomous forest fire fighting unit can be steered by pivoting the rotors and varying the speed of the individual drive motors.
  • the autonomous forest fire fighting unit has a detection unit which is intended and suitable for detecting the source of a fire.
  • the detection preferably uses an image-capturing method; a thermal image of the source of the fire is preferably captured.
  • the detection unit has a detection sensor unit that is intended and suitable for a forest fire to recognize.
  • the detection preferably uses an image-capturing method; a thermal image of the source of the fire is preferably captured.
  • the detection unit has a location sensor unit which is intended and suitable for locating a forest fire.
  • the location sensor unit By means of the location sensor unit, the position of the source of the fire can be determined relative to the location sensor unit of the forest fire fighting unit.
  • the position of the location sensor unit of the forest fire fighting unit can be determined using a navigation satellite system, e.g. GPS.
  • the location sensor unit, the detection sensor unit, the drive, the controllable steering, the navigation unit, the navigation sensors and/or the communication unit are coupled to the autonomous control unit.
  • the control unit of the forest fire fighting unit executes control commands for detecting a source of fire, locating a source of fire, moving the forest fire fighting unit, navigating the forest fire fighting unit, steering the forest fire fighting unit and/or ejecting extinguishing agents.
  • the control unit is designed as a microcontroller and has a memory and microprocessor with control software.
  • the autonomous control unit has a memory in which a program which can be executed by the autonomous control unit and which enables the autonomous operation of the autonomous forest fire fighting unit is stored.
  • the autonomous control unit has a software program for controlling an autonomous forest fire fighting unit.
  • the task is also solved with the forest fire fighting station according to the invention.
  • the forest fire fighting station has a receiving device, an energy source and a receptacle for a mobile forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting station is set up to accommodate the forest fire fighting unit and has all-round weather protection, which is designed to be openable or lockable at the top.
  • the top has an energy conversion device.
  • An energy storage device (battery) is arranged on the underside and is charged with electrical energy by the energy conversion device.
  • the forest fire fighting station has a receiver, an energy source and/or an extinguishing device.
  • the receiver is set up to receive information, in particular about the position of a detected source of fire.
  • the energy source is preferably a photovoltaic system with an energy storage device.
  • the extinguishing device has a plurality of disposable containers with extinguishing agent, e.g. a foam extinguishing agent, powder and/or water. An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the forest fire fighting station comprises a mobile forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is designed as a preferably autonomous, flyable drone and has a drive unit with a plurality of rotors driven by motors.
  • the motors are usually electric motors and are powered by a rechargeable energy storage device (battery).
  • the forest fire fighting station and/or the forest fire fighting unit comprises an extinguishing agent reservoir.
  • the extinguishing agent reservoir has water and/or a plurality of disposable containers Extinguishing agents, for example a foam extinguishing agent, powder and/or water, which can be arranged in the movable forest fire fighting unit.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the forest fire fighting station and/or the forest fire fighting unit comprises a power connection and/or an energy conversion device.
  • the energy source is preferably a photovoltaic system with an energy storage device; the forest fire fighting station can therefore be arranged independently of a power supply.
  • the forest fire fighting station and/or the forest fire fighting unit comprises an energy storage device.
  • the energy storage (battery) is charged with electrical energy by the energy conversion device.
  • the forest fire fighting station includes weather protection for the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit arranged in the forest fire fighting station and the components arranged in the forest fire fighting station are therefore protected from the effects of the weather.
  • the forest fire fighting station includes a receptacle for the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit can be linked to the forest fire fighting station via the recording.
  • the receptacle is designed to be connected to the energy storage of the forest fire fighting unit in order to charge the energy storage of the forest fire fighting unit with electrical energy.
  • the forest fire fighting station and/or the forest fire fighting unit comprises a control unit.
  • the control unit has a memory in which a program that can be executed by the control unit is stored and which enables the operation of the forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station and/or the forest fire fighting unit comprises a communication unit.
  • the communication unit is used to receive information, e.g. position data of a detected source of fire, and to send, e.g. data about the status of the forest fire fighting station.
  • the object is also achieved with the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station has four procedural steps:
  • information is received.
  • the information includes, for example, the detection of a forest fire, its position and, if applicable, its speed and direction of spread.
  • a control command is generated.
  • the control command contains the information received and orders to fight a forest fire.
  • a control command and/or information is sent.
  • a forest fire fighting operation is carried out.
  • the server unit is part of a network for detecting and fighting a forest fire.
  • the network is preferably a LoRaWAN network that has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the first forest fire detection sensors and a central server unit using gateways.
  • the information is sent from a terminal device.
  • the forest fire detection sensor is part of a terminal device and is arranged in it.
  • the end devices are connected to gateways via a single-hop connection.
  • the information is sent via a network.
  • the network is preferably a LoRaWAN network that has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the end devices and a central server unit using gateways.
  • the information contains the result of an analysis.
  • the analysis is, for example, a gas analysis and a recording of the temperature of the gases that arise during a forest fire.
  • a forest fire produces a variety of gases, particularly carbon dioxide and carbon monoxide. The type and concentration of these gases are characteristic of a forest fire and can be detected using suitable sensors.
  • the analysis is carried out from measurement data from a sensor.
  • the sensor is, for example, a sensor array for gas analysis, for recording the temperature of the gases and for recording the prevailing wind direction and speed.
  • the measurement data is recorded on the terminal device.
  • the sensor is part of a terminal device and is arranged in it.
  • the analysis takes place on the terminal device or the server unit.
  • a software program is arranged in a memory on the server unit with which the analysis can be carried out automatically.
  • the control command or information for generating a control command is generated from the information. The control command is used to initiate the fight against a forest fire.
  • control command or the information for generating a control command is sent.
  • the control command preferably generated on the server unit, is sent to the forest fire fighting device via IP connection and cable.
  • control command or the information for generating a control command is sent from the server unit to the forest fire fighting device.
  • the control command preferably generated on the server unit, is sent to the forest fire fighting device via IP connection and cable, and the process for fighting a detected forest fire is initiated.
  • the network is preferably a LoRaWAN network that has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the first forest fire detection sensors and a central server unit using gateways.
  • the forest fire fighting process includes a first positioning of a forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the forest fire fighting unit detects the source of the fire using a suitable sensor, preferably an infrared camera, an optical sensor and/or a camera.
  • the forest fire fighting process includes locating the source of the fire.
  • the forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the forest fire fighting unit detects and locates the source of the fire using a suitable sensor, preferably an infrared camera and/or an optical sensor and/or a camera.
  • the forest firefighting process includes the ejection of a forest firefighting agent.
  • the extinguishing agent is dropped by the forest firefighting unit on or in a radius around the source of the fire.
  • the task is also achieved with the forest fire fighting system according to the invention.
  • the forest fire fighting system has a network device, a server unit and a gateway.
  • the forest fire early detection system features a mesh gateway network that uses LoRaWAN network technology.
  • the LoRaWAN network has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the sensors and a central Internet network server using gateways.
  • the forest fire suppression system has a variety of sensors connected to gateways via a single-hop connection.
  • the gateways are usually frontend gateways.
  • the frontend gateways are connected to each other and partly to border gateways.
  • a border gateway can also be combined with a front-end gateway to form a mesh gateway device in one device.
  • the border gateways are connected to the Internet network server, either through a wired connection or through a wireless connection using Internet Protocol.
  • the forest fire fighting system according to the invention also has a first terminal, the first terminal having a sensor unit.
  • the forest fire fighting system according to the invention additionally has a second terminal, the second terminal having a forest fire fighting element.
  • the network is a LoRaWan network with a server, gateway, a first terminal, and a second terminal that is different from the first terminal.
  • the second terminal is preferably a forest fire fighting unit which has a sensor for detecting a forest fire and a device for fighting a forest fire.
  • the first terminal has a sensor unit and/or the second terminal has a forest fire fighting unit.
  • the second terminal is preferably a forest fire fighting unit which has a sensor for detecting a forest fire and a device for fighting a forest fire.
  • the first terminal is arranged in a stationary manner, for example on a tree in the forest to be monitored.
  • the first terminal has a sensor for forest fire detection, a communication device, an energy storage device and/or an energy conversion device.
  • the first terminal can therefore be operated independently and can be connected to the communication device with the central network server and/or the application server.
  • the sensor is a sensor for gas analysis, for recording the temperature of the gases and for recording the prevailing wind direction and speed.
  • the second terminal is movable, for example a flyable drone.
  • the second terminal has a sensor for forest fire detection, a navigation device, a drive and/or an energy storage device.
  • the navigation sensors have one or a plurality of cameras and/or sensors based on transit time measurement that detect obstacles during the movement of the second terminal. The second terminal is therefore able to bypass these obstacles.
  • the sensor of the first terminal is different from the sensor of the second terminal.
  • the first detection of the forest fire by means of the first terminal device is preferably carried out by detecting and analyzing the gases (smoke) produced in a forest fire and their temperature.
  • the second detection uses a method that is different from the first detection, for example an image-capturing method.
  • an image-capturing method the source of the fire can be detected more precisely; in particular, the extent of the source of the fire and its direction of spread must be recorded more precisely.
  • the image-capturing method preferably generates a thermal image of the source of the fire.
  • the network has a central server.
  • An executable program that controls the fight against a forest fire is stored in memory on the central server.
  • the network has several gateways, the gateways being mesh gateways and/or border gateways.
  • the gateways being mesh gateways and/or border gateways.
  • message packets are exchanged between the sensors and a central Internet network server.
  • the mesh gateways are connected to each other and partly to border gateways.
  • the border gateways are with the Internet network server connected, either via a wired connection or via a wireless connection using Internet Protocol.
  • the task is also solved with the forest fire fighting unit according to the invention.
  • the forest fire fighting unit according to the invention has a drive and a detection unit which is intended and suitable for detecting the source of a fire.
  • the forest fire fighting unit is preferably designed as an autonomous, flyable drone and has a drive unit with a plurality of rotors driven by motors.
  • the motors are usually electric motors and are powered by a rechargeable energy storage device (battery).
  • the detection unit is preferably an infrared camera for capturing thermal images and/or an optical sensor and/or a camera.
  • the forest fire fighting unit according to the invention has a navigation unit and an extinguishing unit.
  • the extinguishing unit has the extinguishing agent holder for receiving the extinguishing agent.
  • the navigation unit detects objects in the vicinity of the forest fire fighting unit.
  • the detection unit has a detection sensor unit which is intended and suitable for detecting a forest fire.
  • the detection unit is preferably an infrared camera for capturing thermal images and/or an optical sensor and/or a camera.
  • the detection unit has a locating sensor unit which is intended and suitable for locating a forest fire.
  • the location sensor unit By means of the location sensor unit, the position of the source of the fire can be determined relative to the location sensor unit of the forest fire fighting unit.
  • the position of the location sensor unit of the forest fire fighting unit can be determined using a navigation satellite system, for example GPS.
  • the location sensor unit is coupled to a control unit.
  • the control unit has a program stored in a memory for automatically locating a forest fire.
  • the detection unit is coupled to the control unit.
  • the control unit has a program stored in a memory for automatically detecting a forest fire.
  • the forest fire fighting unit has an aircraft drive.
  • the forest fire fighting unit is designed as an autonomous, flyable drone and has a drive unit with a plurality of rotors driven by motors.
  • the object is also achieved with the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station.
  • the method according to the invention for combating and/or extinguishing a forest fire with a forest fire extinguishing station has three procedural steps:
  • information is received.
  • the information includes, for example, the detection of a forest fire, its position and, if applicable, its speed and direction of spread.
  • a forest fire fighting unit is decoupled from a forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is a weather-protected station to accommodate the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit is immovably coupled to the forest fire fighting station.
  • a forest fire fighting process is started to combat and/or extinguish a forest fire, for example by using a flyable drone as a Forest fire fighting unit is deployed. Fighting and/or extinguishing a source of fire can therefore begin immediately after a source of fire has been detected.
  • the forest fire fighting process includes starting the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit In sleep mode, the forest fire fighting unit is immovably coupled to the forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting unit is designed as an autonomous, flyable drone and is launched from the forest fire fighting station at the beginning of the forest fire fighting operation.
  • the forest fire fighting operation includes moving the forest fire fighting unit to a first position.
  • the forest fire fighting unit is positioned near the source of the fire in such a way that the forest fire fighting unit is monitored by means of a suitable sensor, preferably an infrared camera, which detects the source of the fire and enables the forest fire to be fought, and/or an optical sensor and/or a camera.
  • the first position after moving the forest fire fighting unit, has a different distance from the forest fire than the forest fire extinguishing station.
  • the distance between the forest fire extinguishing station and the forest fire is greater than the distance between the forest fire fighting unit and the forest fire.
  • the forest fire fighting process includes the detection of a forest fire by the forest fire fighting unit.
  • a sensor e.g. an infrared camera and/or an optical sensor and/or a camera
  • the forest fire fighting unit detects the source of the fire.
  • the forest fire fighting process includes the location of a forest fire by the forest fire fighting unit.
  • the location sensor unit of the forest fire fighting unit allows the position of the source of the fire to be determined relative to the location sensor unit of the forest fire fighting unit.
  • the location is carried out using an image-capturing method; a thermal image of the source of the fire is preferably captured.
  • the forest fire fighting unit is moved into a second position. In the second position, the forest fire fighting unit is positioned in such a way that it is possible to fight a forest fire.
  • the extinguishing process takes place after the forest fire fighting unit has reached the first and/or second position.
  • an extinguishing agent is ejected, which is arranged in the forest fire fighting unit.
  • the deletion process takes place several times.
  • the extinguishing process is carried out several times in order to completely extinguish the forest fire.
  • the forest fire fighting unit is moved to the forest fire extinguishing station. After fighting the source of the fire, especially after dropping the extinguishing agent, the forest fire fighting unit returns to the forest fire fighting station to be refueled and filled with extinguishing agent.
  • the forest fire fighting unit is coupled to the forest fire extinguishing station.
  • the forest fire fighting unit is coupled to the forest fire extinguishing station in such a way that the forest fire fighting unit is connected to the energy supply of the forest fire fighting station.
  • the forest fire extinguishing unit loads energy and/or extinguishing agent from the forest fire extinguishing station.
  • the forest fire fighting unit is fueled with electrical energy.
  • the forest fire fighting unit is connected to the extinguishing agent reservoir of the forest fire fighting station.
  • the forest firefighting unit is also loaded with extinguishing agents.
  • the forest fire fighting system has a forest fire fighting station.
  • the forest fire fighting station is a weather-protected station to accommodate the forest fire fighting unit.
  • the forest fire fighting unit has the second sensor, a drive unit, an energy unit, a navigation unit, a steering unit, a control unit, a communication unit and/or an extinguishing unit.
  • the forest fire fighting unit is preferably a flyable drone that automatically fights a fire.
  • the navigation unit has navigation sensors for detecting objects in the environment.
  • the navigation sensors in particular detect obstacles that may occur during a movement of the forest fire fighting unit.
  • the forest firefighting unit is therefore able to circumvent these obstacles.
  • the navigation sensors are cameras and/or sensors based on transit time measurement.
  • the navigation sensors include one or a plurality of cameras and/or time-of-flight based sensors that detect obstacles during movement of the forest firefighting unit.
  • the Obstacles are detected, recognized and analyzed by the control unit arranged in the forest fire fighting unit in such a way that the forest fire fighting unit automatically avoids the obstacles during movement.
  • the sensors based on transit time measurement are radar, ultrasonic and/or LiDAR sensors.
  • the navigation sensors include one or a plurality of cameras and/or time-of-flight based sensors (e.g. radar, ultrasound, lidar) that detect obstacles during the movement of the forest firefighting unit.
  • the obstacles are detected, recognized and analyzed by the control unit arranged in the forest fire fighting unit in such a way that the forest fire fighting unit automatically avoids the obstacles during movement.
  • the forest fire fighting unit can be controlled autonomously.
  • the forest fire fighting unit is preferably unmanned and enables automatic and/or autonomous combating of a source of fire.
  • the forest fire fighting unit has an extinguishing agent reservoir.
  • the extinguishing agent is, for example, water, powder and/or a foam extinguishing agent.
  • An acoustic cannon can also be used to fight fires.
  • the forest fire fighting unit has an ejection and/or discharge device for extinguishing agents.
  • the extinguishing agent is ejected from the extinguishing agent reservoir onto the source of the fire.
  • the forest fire fighting station has a
  • the forest fire fighting station is set up, e.g. to be connected to an energy storage unit of the forest fire fighting unit in order to supply the energy storage unit of the forest fire fighting unit with electrical energy.
  • the forest fire fighting station has a control unit, a weather protection, an energy storage, an extinguishing agent reservoir and/or a communication unit.
  • the forest fire fighting station is set up, e.g. to be connected to an energy storage unit of the forest fire fighting unit in order to supply the energy storage unit of the forest fire fighting unit with electrical energy.
  • the forest fire fighting unit is filled with extinguishing agent.
  • the information includes position data, in particular the position of a forest fire and the position of a forest fire fighting unit and/or an element of the forest fire fighting system.
  • Embodiments of the method according to the invention for autonomously combating and/or extinguishing a forest fire of a forest fire and the forest fire fighting system according to the invention are shown schematically in simplified form in the drawings and are explained in more detail in the following description.
  • Fig. 1 Forest fire suppression system
  • Fig. 2 Detailed view of the forest fire fighting system according to the invention
  • Fig. 3 Forest fire fighting unit
  • Fig. 4 Forest fire fighting device
  • Fig. 5 Forest fire fighting device open
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a forest fire fighting system 1 according to the invention, arranged in a forest W to be monitored, is shown in FIG. 1.
  • the LoRaWAN mesh gateway network 1 has a mesh gateway network 1 that uses the technology of a LoRaWAN network.
  • the LoRaWAN network 1 has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the first forest fire detection sensors ED and a central Internet network server NS using gateways.
  • the first forest fire detection sensor is part of a terminal device ED and is arranged in it. In this document, the terminal device ED and the first forest fire detection sensor are therefore used synonymously with the same reference number.
  • the LoRaWAN mesh gateway network 1 has a large number of first forest fire detection sensors ED, which are connected to gateways G via a single-hop connection FSK.
  • the gateways G are usually mesh gateways MGD.
  • the mesh gateways MGD are connected to each other and partly to border gateways BGD.
  • the border gateways BGD are connected to the Internet network server NS, either via a wired connection WN or via a wireless connection using the Internet protocol IP.
  • a plurality of forest fire fighting devices 100 are arranged in and around the forest W. Every
  • Forest fire fighting device 100 each has a forest fire fighting station 200 and a movable forest fire fighting unit 300 (see FIG. 4).
  • a first detection of a forest fire is carried out by one or more of the permanently arranged first forest fire detection sensors ED.
  • the first forest fire detection sensor ED has a sensor array for gas analysis, for detecting the temperature of the gases and for detecting the prevailing wind direction and speed. Alternatively or In addition, the sensor array can also record or receive signals about the prevailing wind direction from external measuring devices.
  • the forest fire is localized using an initial localization.
  • the first localization is carried out with the first forest fire detection sensor ED, which detects the forest fire.
  • the position of the forest fire detection sensor ED which detects the forest fire, marks the location of the forest fire.
  • the first localization is carried out using a plurality of first forest fire detection sensors ED: A plurality of terminal devices ED each detect a signal, the source of which is the gases generated by the forest fire, as well as the individual times of detection of the three individual signals. The position of the forest fire is determined based on these three detected signals and the recorded times of their detection.
  • the wind speed and direction are included in the first localization of the forest fire, which can be detected using the first forest fire detection sensor ED.
  • each first forest fire detection sensor ED In order to perform the first localization, the position of each first forest fire detection sensor ED must be known as precisely as possible. The position can be determined, for example, when installing the first forest fire detection sensor ED.
  • the first forest fire detection sensor ED can be arranged, for example, on a tree in the forest to be monitored and the position of the first forest fire detection sensor ED can be determined once using a navigation satellite system, e.g. GPS (Global Positioning System).
  • GPS Global Positioning System
  • a standard GPS system or a smartphone can be used.
  • the first forest fire detection sensor ED receives signals from at least four, usually six sources, in the case of using the navigation satellite system GPS radio signals on the Li frequency (1575.42 MHz).
  • the sources are satellites that constantly display their current position and broadcast the exact time. The determined position of the first
  • Forest fire detection sensor ED is stored on the network server NS and/or the application server and optionally additionally in the control unit of the first forest fire detection sensor ED whose position was determined in this way, also stored permanently.
  • the position determination of a first forest fire detection sensor ED can be determined constantly or at intervals by means of the navigation satellite system. The position of a first forest fire detection sensor ED is then regularly checked and updated.
  • the network server NS and/or the application server has a first controller in the form of a software program on a memory, by means of which the position of a source of fire can be determined.
  • a second forest fire detection sensor 330 is positioned near the source of the fire in such a way that the distance of the second forest fire detection sensor 330 to the source of the fire is less than the distance of a first forest fire detection sensor ED at the time of the first detection of the forest fire.
  • the second forest fire detection sensor 330 is arranged in a movable and autonomously controllable, flight-capable forest fire fighting unit 300 (see FIG. 3).
  • the forest fire fighting unit 300 is part of a forest fire fighting device 100 (see FIGS. 4, 5) in one
  • Forest fire fighting station 200 arranged.
  • a second detection is carried out using the second forest fire detection sensor 330.
  • a different method than the first detection is used for the second detection: While the first detection uses the first forest fire detection sensor ED to carry out a gas analysis and a recording of the temperature of the gases, the second detection uses an image-capturing method, preferably a thermal image of the source of the fire is recorded.
  • the second forest fire detection sensor 330 Using the second forest fire detection sensor 330, a second localization of the source of the fire is carried out.
  • the measured values recorded by the second forest fire detection sensor 330 are used, in particular the thermal image of the source of the fire.
  • the forest fire fighting unit 300 has a positioning system (see FIG.
  • the position of the positioning system of the forest fire fighting unit 300 is determined and continuously updated using a navigation satellite system, for example GPS.
  • a triangulation method is used in which the distance to stationary elements of the forest fire fighting system 1, for example the first forest fire detection sensors ED and/or the gateways G, MGD, BGD, is determined.
  • the forest fire fighting unit 300 transmits, in addition to the first localization, additional information about, for example, the extent of the fire to the network server NS and/or the application server, either via a direct connection between the forest fire fighting unit 300 and the Internet network server NS and/or via a connection between the forest fire fighting unit 300 and one or more gateways G, MGD, BGD.
  • the forest fire fighting unit 300 has a second control and a communication unit.
  • the positioning of the second forest fire detection sensor 330, the second detection and second localization of the source of the fire usually takes place several times over a period of time. The position, extent, direction and speed of spread of the fire are therefore continuously recorded and updated. After the second localization, the forest fire is fought and/or extinguished using the forest fire fighting unit 300.
  • the forest fire fighting unit 300 has an extinguishing unit 310 (see FIG. 3).
  • the extinguishing unit 310 has extinguishing agents, for example water, powder and/or a foam extinguishing agent, which is ejected. An acoustic cannon can also be used to fight fires. Depending on the extent of the fire and its direction and speed of spread, ejection can be carried out several times.
  • the extinguishing agent 310 can be directed in different directions in order to contain or efficiently extinguish the source of the fire.
  • the positioning of the second forest fire detection sensor 330, the second detection and second localization of the source of the fire and the fighting and/or extinguishing of the forest fire can also be carried out simultaneously in parallel by means of a plurality of forest fire fighting units 300, depending on the extent and direction and speed of propagation of the source of the fire.
  • FIG. 10 A detailed view of a forest fire fighting system 10 according to the invention is shown in FIG.
  • the forest fire fighting system 10 has a plurality of first forest fire detection sensors ED, with eight first forest fire detection sensors ED communicating with a gateway G via a single-hop connection FSK.
  • the FGD gateways are connected to each other and to BGD border gateways.
  • the border gateways BGD are connected to the Internet network server NS, either via a wired connection WN or via a wireless connection using the Internet protocol IP.
  • a plurality of forest fire fighting devices 100 are arranged around the forest W to be monitored.
  • the forest fire fighting unit 300 is designed as an autonomous, flyable drone and has a drive unit 320 with a plurality of rotors 322 driven by motors 321.
  • the engines are 321 usually electric motors and are powered by a rechargeable energy storage device (battery).
  • the forest fire fighting unit 300 is steered by pivoting the rotors 322 and varying the speed of the individual motors 321.
  • the forest fire fighting unit 300 has the second forest fire detection sensor 330, which in this exemplary embodiment is an infrared camera.
  • the forest fire fighting unit 300 in this exemplary embodiment has a further forest fire detection sensor 340, which is designed as a gas sensor.
  • the forest fire fighting unit 300 has the extinguishing unit 310, which has the extinguishing agent receptacle 311 for receiving the extinguishing agent 313.
  • the extinguishing agent release device 312 the extinguishing agent 313 can be thrown off to combat and extinguish a source of fire.
  • the forest fire fighting unit 300 also has a navigation sensor 350 which detects objects in the vicinity of the forest fire fighting unit 300.
  • the navigation sensor 350 includes one or a plurality of cameras and/or time-of-flight based sensors (e.g. radar, ultrasound, lidar) that detect obstacles in the flight of the forest firefighting unit 300.
  • the obstacles are detected, recognized and analyzed by the control unit arranged in the forest fire fighting unit 300 in such a way that the forest fire fighting unit 300 automatically avoids the obstacles during its flight.
  • the forest fire fighting device 100 has the main components forest fire fighting station 200 and the forest fire fighting unit 300 (see FIG. 3).
  • the forest fire fighting station 200 is set up to accommodate the forest fire fighting unit 300 and has all-round weather protection 210, which is designed to be openable or closable on the top.
  • the top has an energy conversion device 220, which in this exemplary embodiment is a photovoltaic system.
  • An energy storage device (battery) 230 is arranged on the underside and is charged with electrical energy by the energy conversion device 220.
  • the forest fire fighting station 200 has a receptacle 250 to accommodate the forest fire fighting unit 300, via which the forest fire fighting unit 300 is coupled to the forest fire fighting station 200.
  • the recording 250 is set up to be connected to the energy storage of the forest fire fighting unit 300 in order to charge the energy storage of the forest fire fighting unit 300 with electrical energy.
  • the extinguishing agent reservoir 240 is arranged on an inclined plane on the floor of the forest fire fighting station 200.
  • the extinguishing agent 313 is a foam extinguishing agent that is filled into a plurality of throwable containers.
  • Such containers are sold by Rain Industries Inc.
  • One or more containers are dropped onto the source of the fire by the forest fire fighting unit 300; due to the heat generated, the plastic wall of the container bursts and the extinguishing agent 313 is applied.
  • Another option is to use water-filled containers.
  • the forest fire fighting unit 300 can have an acoustic cannon as an extinguishing agent 313, which fights a fire by means of the air pressure fluctuations caused by the sound pressure.
  • the sound waves with a frequency of 30 to 60 Hz trigger mechanical vibrations in the area around the source of the fire, which influence both the burning material and the oxygen supply. Fighting with an acoustic cannon is particularly sustainable, does not produce any waste during the fight, does not require water or any chemicals that may be problematic for a forest floor, and can be carried out as long as the energy storage of the forest fire fighting unit 300 has energy.
  • a route is first determined on the network server NS, the application server and/or on the forest fire fighting unit 300.
  • the route includes the current position of the forest fire fighting unit 300 as part of the forest fire fighting station 200 as well as the position of the target area, in particular the source of the fire.
  • the forest fire fighting device 100 has a communication unit that is connected to the network server NS and/or the application server and receives and sends information about the extent of the fire and position data.
  • the forest fire fighting unit 300 is then decoupled from the forest fire fighting station 200 and the engine 321 of the forest fire fighting unit 300 is started.
  • the weather protection 210 of the forest fire fighting station 200 is opened (Fig. 5).
  • the forest fire fighting unit 300 then moves motorized along the calculated route to the target area of the fire.
  • the forest fire fighting unit 300 uses its sensors, such as radar, ultrasonic and/or LiDAR sensors based on time-of-flight measurement, to permanently detect any obstacles that may occur, and determines when obstacles occur by means of the second controller, an alternative route to the target area and continues the motorized movement along the alternative route to the target area, wherein detection of obstacles, determination of an alternative route and motorized movement along the alternative route are constantly repeated and carried out during the movement of the forest fire fighting unit 300.
  • the second detection and the second localization of the source of the fire as well as the fighting or extinguishing of the source of the fire takes place using the forest fire fighting unit 300 by dropping the extinguishing agent 313.
  • the second controller of the forest fire fighting unit 300 generates and/or executes control commands for the second detection of a source of fire, for the second localization of a source of fire, for moving the forest fire fighting unit 300, for navigating the forest fire fighting unit 300, for steering the forest fire fighting unit 300 and/or for ejecting extinguishing agents 313 .
  • the second controller of the forest fire fighting unit 300 has a memory in which an executable is stored by the second controller, which enables the autonomous operation of the autonomous forest fire fighting unit. Second detection of the source of the fire, second localization of the source of the fire and ejection of the extinguishing agent 313 is carried out more advantageously by means of the method according to the invention described for fighting and/or extinguishing a forest fire completely or at least partially autonomously.
  • the forest fire fighting unit 300 After fighting the source of the fire, in particular after dropping the extinguishing agent 313, the forest fire fighting unit 300 returns to the forest fire fighting station 200 and couples to the receptacle 250 in such a way that the forest fire fighting unit 300 is connected to the energy supply (energy storage 230) of the forest fire fighting station 200. The forest fire fighting unit 300 is then fueled with electrical energy. In addition, the forest fire fighting unit 300 is connected to the extinguishing agent reservoir 240. The Forest fire fighting unit 300 is also loaded with extinguishing agent 313. In addition, the weather protection 210 is closed (Fig. 4) and the forest fire fighting station 200 is ready for use again.
  • the forest fire fighting station 200 also has a control unit which controls the energy conversion device 220, the equipping of the forest fire fighting unit 300 with extinguishing agent 313 from the extinguishing agent reservoir 240 and the start or landing of the forest fire fighting unit 300 as well as the opening and closing of the weather protection 210.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation mit den Verfahrensschritten Empfang von Informationen, Generieren eines Steuerbefehls, Versand des Steuerbefehls oder einer Information und Ausführen des Waldbrandbekämpfungsvorganges. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Waldbrandbekämpfungssystem mit einer Netzwerkeinrichtung, einer Servereinheit, einem Gateway, einem ersten Endgerät, wobei das erste Endgerät eine Sensoreinheit aufweist, und einem zweiten Endgerät, wobei das zweite Endgerät ein Waldbrandbekämpfungselement aufweist.

Description

V E R FA H R E N U N D VO R R I C H T U N G Z U R WA L D B RA N D B E KÄ M P F U N G
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation mit den Verfahrensschritten Empfang von Informationen, Generieren eines Steuerbefehls, Versand des Steuerbefehls oder einer Information und Ausführen des Waldbrandbekämpfungsvorganges. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Waldbrandbekämpfungssystem mit einer Netzwerkeinrichtung, einer Servereinheit, einem Gateway, einem ersten Endgerät, wobei das erste Endgerät eine Sensoreinheit aufweist, und einem zweiten Endgerät, wobei das zweite Endgerät ein Waldbrandbekämpfungselement aufweist.
Stand der Technik
Systeme zur Erkennung und Ortung von Waldbränden sind bekannt. Dazu wird das zu überwachende Areal mittels optischer Sensoren überwacht, die die bei einem Waldbrand entstehenden Rauchsäulen erkennen können. Diese Sensoren sind z.B. drehbare Kameras, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie in der Nacht weniger effektiv sind und für Fehlerkennungen, z.B. bei Staubwolken in Folge landwirtschaftlicher Aktivitäten, anfällig sind. Zudem können optische Systeme den Waldbrand in der Regel erst erkennen, wenn der Waldbrand bereits fortgeschritten ist und die Rauchsäulen über größere Distanzen sichtbar werden. Eine Überwachung mittels einer in einem Satelliten verbauter IR-Kamera aus einem hohen Orbit weist den Nachteil auf, dass die Auflösung der Kameras über die großen Distanzen eine Erkennung von Waldbränden in der Frühphase verhindert. Ein Satellit ist außerdem teuer in Anschaffung und Unterhalt, insbesondere der Start des Satelliten. Eine Überwachung durch Minisatelliten in einem niedrigen Orbit weist den Nachteil auf, dass die Satelliten nicht geostationär sind, für einen Umlauf also eine gewisse Zeit benötigen, in der das Areal nicht überwacht wird. Für eine engmaschige Überwachung wird eine große Mehrzahl von Satelliten benötigt, deren Start ebenfalls kostenintensiv ist. Eine Überwachung durch Satelliten ist außerdem während deren Starts mit einem hohen Kohlendioxid-Ausstoß verbunden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes bereitzustellen, das zuverlässig und automatisch arbeitet, beliebig erweiterbar und kostengünstig in Installation und Unterhalt ist. Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Waldbrandbekämpfungssystem bereitzustellen, das zuverlässig und automatisch arbeitet, beliebig erweiterbar und sowie kostengünstig in Installation und Unterhalt ist. Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waldbrandbekämpfungsvorrichtung bereitzustellen, die zuverlässig und automatisch arbeitet, beliebig erweiterbar und sowie kostengünstig in Installation und Unterhalt ist. Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine autonome Waldbrandbekämpfungseinheit bereitzustellen, die zuverlässig und automatisch arbeitet, beliebig erweiterbar und sowie kostengünstig in Installation und Unterhalt ist. Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waldbrandbekämpfungsstation bereitzustellen, die zuverlässig und automatisch arbeitet, beliebig erweiterbar und sowie kostengünstig in Installation und Unterhalt ist.
Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation weist vier Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt werden Informationen empfangen. Die Informationen beinhalten z.B. die Detektion eines Waldbrandes, dessen Position und ggf. dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung. Im zweiten Verfahrensschritt wird ein Steuerbefehl generiert. Der Steuerbefehl beinhaltet die empfangenen Informationen und Befehle zur Bekämpfung eines Waldbrandes. Im dritten Verfahrensschritt wird ein Steuerbefehl und/oder eine Information versendet. Im vierten Verfahrensschritt wird ein Waldbrandbekämpfungsvorgang ausgeführt.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Empfang von Informationen auf einer Servereinheit. Die Servereinheit ist Teil eines Netzwerkes zur Detektion und Bekämpfung eines Waldbrandes. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein LoRaWAN-Netzwerk, das eine sternförmige Architektur aufweist, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den ersten Waldbranddetektionssensoren und einem zentralen Servereinheit ausgetauscht werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Information von einem Endgerät gesendet. Der Waldbranddetektionssensor ist Teil eines Endgerätes und in diesem angeordnet. Über eine Single-Hop-Verbindung sind die Endgeräte mit Gateways verbunden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt der Versand der Information über ein Netzwerk. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein LoRaWAN-Netzwerk, das eine sternförmige Architektur aufweist, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Endgeräten und einem zentralen Servereinheit ausgetauscht werden.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Information das Ergebnis einer Analyse. Die Analyse ist z.B. eine Gasanalyse und eine Erfassung der Temperatur der Gase, die während eines Waldbrandes entstehen. Ein Waldbrand erzeugt neben starker Rauchbildung eine Vielzahl von Gasen, insbesondere Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Art und Konzentration dieser Gase sind bei einem Waldbrand charakteristisch und lassen sich mittels geeigneter Sensoren detektieren.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt die Analyse aus Messdaten eines Sensors. Der Sensor ist z.B. ein Sensorarray zur Gasanalyse, zur Erfassung der Temperatur der Gase auf sowie zur Erfassung der vorherrschenden Windrichtung und - geschwindigkeit.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Messdaten auf dem Endgerät erfasst. Der Sensor ist Teil eines Endgerätes und in diesem angeordnet.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Analyse auf dem Endgerät oder der Servereinheit. Auf der Servereinheit ist ein Software-Programm in einem Speicher angeordnet, mit dem die Analyse automatisch durchgeführt werden kann.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung wird aus der Information der Steuerbefehl oder Informationen zur Generierung eines Steuerbefehls generiert. Mittels des Steuerbefehls wird die Bekämpfung eines Waldbrandes initiiert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird der Steuerbefehl oder die Information zur Generierung eines Steuerbefehls versendet. Der vorzugsweise auf der Servereinheit generierte Steuerbefehl wird über IP-Verbindung und per Kabel an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung gesendet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Versand des Steuerbefehls oder der Information zur Generierung eines Steuerbefehls von der Servereinheit an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung. Der vorzugsweise auf der Servereinheit generierte Steuerbefehl wird über IP-Verbindung und per Kabel an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung gesendet, der Vorgang zur Bekämpfung eines detektierten Waldbrandes wird initiiert.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Versand über ein Netzwerk. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein LoRaWAN-Netzwerk, das eine sternförmige Architektur aufweist, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den ersten Waldbranddetektionssensoren und einem zentralen Servereinheit ausgetauscht werden.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang eine erste Positionierung einer Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise eine Infrarot-Kamera, ein optischer Sensor und/oder eine Kamera, die den Brandherd detektiert.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang die Lokalisierung des Brandherdes. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise einer Infrarot- Kamera und/oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera, die den Brandherd detektiert und lokalisiert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang den Auswurf von einem Waldbrandbekämpfungsmittel. Das Löschmittel wird durch die Waldbrandbekämpfungseinheit auf oder in einem Umkreis um den Brandherd abgeworfen.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystem gelöst.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist eine Netzwerkeinrichtung, eine Servereinheit und ein Gateway auf. Das Waldbrandfrüherkennungssystem weist ein Mesh-Gateway-Netzwerk auf, das die Technologie eines LoRaWAN-Netzwerks nutzt. Das LoRaWAN-Netzwerk weist eine sternförmige Architektur auf, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Sensoren und einem zentralen Internet-Netzwerk-Server ausgetauscht werden. Das Waldbrandbekämpfungssystem weist eine Vielzahl von Sensoren auf, die über eine Single-Hop-Verbindung mit Gateways verbunden sind. Die Gateways sind üblicherweise Frontend-Gateways. Die Frontend-Gateways sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz-Gateways. Ein Grenz-Gateway kann auch mit einem Frontend-Gateway zu einer Mesh-Gateway-Vorrichtung in einem Gerät kombiniert sein. Die Grenz-Gateways sind mit dem Internet-Netzwerk-Server verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist außerdem ein erstes Endgerät auf, wobei das erste Endgerät eine Sensoreinheit aufweist.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist zusätzlich ein zweites Endgerät auf, wobei das zweite Endgerät ein Waldbrandbekämpfungselement aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Netzwerk ein LoRaWan-Netzwerk mit Server, Gateway, einem ersten Endgerät, und einem von dem ersten Endgerät verschiedenen zweiten Endgerät. Das zweite Endgerät ist vorzugsweise eine Waldbrandbekämpfungseinheit, die einen Sensor zur Detektion eines Waldbrandes aufweist, sowie eine Einrichtung zur Bekämpfung eines Waldbrandes.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das erste Endgerät eine Sensoreinheit und/oder das zweite Endgerät eine Waldbrandbekämpfungseinheit auf. Das zweite Endgerät ist vorzugsweise eine Waldbrandbekämpfungseinheit, die einen Sensor zur Detektion eines Waldbrandes aufweist, sowie eine Einrichtung zur Bekämpfung eines Waldbrandes.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das erste Endgerät ortsfest angeordnet, z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist das erste Endgerät einen Sensor zur Waldbranddetektion, eine Kommunikationsvorrichtung, einen Energiespeicher und/oder eine Energiekonversionsvorrichtung auf. Das erste Endgerät ist damit autark betreibbar, mit der Kommunikationsvorrichtung mit dem zentralen Netzwerkserver und/oder dem Applikationsserver verbindbar. Der Sensor ist ein Sensor zur Gasanalyse, zur Erfassung der Temperatur der Gase sowie zur Erfassung der vorherrschenden Windrichtung und - geschwindigkeit.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Endgerät beweglich, z.B. eine flugfähige Drohne.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das zweite Endgerät einen Sensor zur Waldbranddetektion, einen Navigationsvorrichtung, einen Antrieb und/oder einen Energiespeicher auf. Die Navigationssensoren weisen einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren auf, die Hindernisse während der Bewegung des zweiten Endgeräts erkennt. Das zweite Endgerät ist daher in der Lage, diese Hindernisse zu umgehen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor des ersten Endgerätes verschieden vom Sensor des zweiten Endgerätes. Die erste Detektion des Waldbrandes mittels des ersten Endgerätes erfolgt bevorzugt mittels Detektion und Analyse der bei einem Waldbrand entstehenden Gase (Rauch) sowie deren Temperatur. Die zweite Detektion verwendet ein zur ersten Detektion unterschiedliches Verfahren, z.B. ein bilderfassendes Verfahren. Mittels eines bilderfassenden Verfahrens kann der Brandherd genauer detektiert werden, insbesondere sind die Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung genauer zu erfassen. Das bilderfassende Verfahren erzeugt bevorzugt ein Wärmebild des Brandherdes. In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Netzwerk einen zentralen Server auf. Auf dem zentralen Server ist ein ausführbares Programm in einem Speicher abgelegt, das die Bekämpfung eines Waldbrandes steuert.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist das Netzwerk mehrere Gateways auf, wobei die Gateways Mesh-Gateways und/oder Grenz-Gateways sind. Mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Sensoren und einem zentralen Internet-Netzwerk-Server ausgetauscht werden. Die Mesh-Gateways sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz-Gateways. Die Grenz-Gateways sind mit dem Internetnetzwerkserver verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes weist sechs Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt erfolgt eine erste Detektion eines Brandherdes mittels eines ersten Waldbranddetektionssensors. Der erste Waldbranddetektionssensor kann z.B. ein optischer Sensor, Gassensor oder Temperatursensor sein.
Im zweiten Verfahrensschritt erfolgt eine erste Lokalisierung des Brandherdes. Die Lokalisierung erfolgt im einfachsten Fall über die Position des ersten Waldbranddetektionssensors, der die erste Detektion durchführt. Dazu muss die Position des ersten Waldbranddetektionssensors bekannt sein. Die Positionsbestimmung kann z.B. bei der Installation des ersten Waldbranddetektionssensors erfolgen. Der erste Waldbranddetektionssensor kann z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes angeordnet werden und die Position des ersten Waldbranddetektionssensors mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS (Global Positioning System) einmalig bestimmt werden. Dazu können z.B. ein handelsübliches GPS-System oder ein Smartphone verwendet werden.
Im dritten Verfahrensschritt erfolgt die Positionierung eines zweiten Waldbranddetektionssensors. Der zweite Waldbranddetektionssensor ist dazu vorzugsweise beweglich ausgeführt und wird in einer derartigen Entfernung vom Brandherd positioniert, dass der zweite Waldbranddetektionssensor im vierten Verfahrensschritt eine zweite Detektion eines Brandherdes durchführt. Der zweite Waldbranddetektionssensor kann ebenfalls wie der erste Waldbranddetektionssensor z.B. ein optischer Sensor, Gassensor oder Temperatursensor sein. Zusätzlich zur Detektion des Brandherdes können weitere Informationen zum Brandherd mittels des zweiten Waldbranddetektionssensors ermittelt werden, z.B. die Ausdehnung, Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit des Brandherdes.
Im fünften Verfahrensschritt erfolgt eine zweite Lokalisierung des Brandherdes. Die Lokalisierung des Brandherdes kann z.B. über die Ermittlung der Position des zweiten Waldbranddetektionssensors und/oder über die relativ zum zweiten Waldbranddetektionssensor ermittelte Position des Brandherdes erfolgen, wobei die Position des zweiten Waldbranddetektionssensors ebenfalls mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS (Global Positioning System) bestimmt wird. Diese zweite Lokalisierung ermittelt den Ort des Brandherdes mit einer geringeren Fehlerrate als die erste Lokalisierung aufgrund der örtlichen Nähe des zweiten Waldbranddetektionssensors zum Brandherd.
Im sechsten Verfahrensschritt wird der Brandherd mit einer Waldbrandbekämpfungseinheit bekämpft und/oder gelöscht. Aufgrund der genaueren Lokalisierung und der zusätzlich ermittelten Informationen des Brandherdes mittels der zweiten Lokalisierung des Brandherdes ist eine gezielte und frühzeitige Bekämpfung und/oder Löschung des Brandherdes möglich. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der erste Waldbranddetektionssensor ein ortsfester Waldbranddetektionssensor. Der erste Waldbranddetektionssensor kann z.B. an einem Baum eines zu überwachenden Waldes angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der erste Waldbranddetektionssensor Teil eines Endgeräts und/oder Gateways eines Netzwerkes. Bevorzugt ist das Netzwerk ein LoRaWAN. Die Netzwerk-Architektur des LoRaWAN ist typischerweise in einer Sterntopologie aufgebaut, bei der Gateways als transparente Brücke fungieren, welche Nachrichten zwischen Endgeräten und einem zentralen Netzwerk-Server, Endgeräten und Back-End-weiterleiten. Die Gateways werden dabei über eine Standard-IP-Verbindung mit einem entsprechenden Netzwerk-Server verbunden, während die Endgeräte eine Single- Hop- Wireless-Kommunikation (LoRa) zu einem oder auch mehreren Gateways verwenden. LoRaWAN-Netzwerke setzen eine sternförmige Architektur mittels Gateways- Nachrichtenpaketen zwischen den Endgeräten und dem zentralen Netzwerk-Server um. Die Gateways sind an den Netzwerk-Server über das Standard-Internet-Protokoll angebunden, während die Endgeräte per Funk über LoRa (Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder FSK (Frequenzmodulation) mit dem jeweiligen Gateway kommunizieren.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Waldbranddetektionssensor Teil eines Endgerätes und/oder Gateways, wobei das Endgerät und/oder Gateway Teil eines Netzwerks ist. Ein Endgerät weist einen erste Waldbranddetektionssensor, wobei der erste Waldbranddetektionssensor eine Sensoreinheit sein kann. Die Sensoreinheit des ersten Waldbranddetektionssensors weist eine Mehrzahl von Sensoren auf, mit denen ein Waldbrand erfassbar ist. Das Netzwerk weist eine Mehrzahl an Endgeräten auf, die über das zu überwachende Areal verteilt angeordnet sind.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung detektiert der erste Waldbranddetektionssensor den Brand durch die Detektion und Analyse von Rauch, Gas-, Temperatur oder anderen Informationen. Ein Waldbrand erzeugt neben starker Rauchbildung eine Vielzahl von Gasen, insbesondere Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Außerdem wird die Temperatur der Gase erfasst. Neben Art und Konzentration der bei einem Waldbrand entstehenden Gase ist deren Temperatur ein Indikator für einen Waldbrand. Art und Konzentration dieser Gase sind bei einem Waldbrand charakteristisch und lassen sich mittels geeigneter Sensoren detektieren und analysieren. Die von der Sensoreinheit erfassten Signale werden hinsichtlich der Konzentration der Zusammensetzung der Gase analysiert. Bei Überschreiten einer Konzentration der Gase wird ein Waldbrand detektiert. Art, Zusammensetzung und Temperatur der bei einem Waldbrand entstehenden Gase lassen gerade auch auf das Entstehen eines Waldbrandes schließen. Damit ist es möglich, einen entstehenden Waldbrand zu erfassen und dessen Bekämpfung frühzeitig einzuleiten.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird die erste Lokalisierung durch das Auslesen der Position des ersten Waldbranddetektionssensor aus einem Speicher und/oder durch Triangulation der Position der Ortungsvorrichtung und/oder des Waldbranddetektionssensor ermittelt.
Die Lokalisierung erfolgt im einfachsten Fall über die Position des ersten Waldbranddetektionssensors, der die erste Detektion durchführt. Dazu muss die Position des ersten Waldbranddetektionssensors bekannt sein. Die Positionsbestimmung kann z.B. bei der Installation des ersten Waldbranddetektionssensors erfolgen. Der erste Waldbranddetektionssensor kann z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes angeordnet werden und die Position des ersten Waldbranddetektionssensors mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS (Global Positioning System) einmalig bestimmt und gespeichert werden.
Eine andere Möglichkeit ist die Lokalisierung einer Mehrzahl von ersten Waldbranddetektionssensors aus den individuellen Zeitpunkten, an denen jeder erste Waldbranddetektionssensor den Waldbrand detektiert. Von den Waldbranddetektionssensoren erfasste Signale des Waldbrandes können jeweils zueinander unterschiedliche Zeitstempel aufweisen, also zu unterschiedlichen Zeiten detektiert sein. Der Unterschied der Detektion der Signale wird zur Lokalisierung des Waldbrandes herangezogen.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die erste Lokalisierung unter Berücksichtigung der Windrichtung, der Windgeschwindigkeit, des Zeitpunktes der Detektion und/oder der Laufzeit der Signale. Die Lokalisierung eines Waldbrandes erfolgt z.B. mittels einer Mehrzahl von ersten Waldbranddetektionssensoren, insbesondere aus den individuellen Zeitpunkten, an denen jeder erste Waldbranddetektionssensor den Waldbrand detektiert. Von den Waldbranddetektionssensoren erfasste Signale des Waldbrandes können jeweils zueinander unterschiedliche Zeitstempel aufweisen, also zu unterschiedlichen Zeiten detektiert sein. Der Unterschied der Detektion der Signale wird zur Lokalisierung des Waldbrandes herangezogen. Es ist aufgrund der Kenntnis der Zeitpunkte der Detektion des Waldbrandes durch den Waldbranddetektionssensor nicht nur möglich, die Position eines Waldbrandes genauer zu bestimmen, sondern auch dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit. Windrichtung und -geschwindigkeit geben den Brand bekämpfenden Kräften Hinweise auf Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit des Waldbrandes. Die Bekämpfung des Brandherdes kann daher gezielt und priorisiert eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung erfolgt die Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensors dadurch, dass ein Waldbranddetektionssensor dichter am lokalisierten Brandherd positioniert wird als der erste Waldbranddetektionssensor zum Zeitpunkt der ersten Detektion. Der Waldbranddetektionssensor wird also derart positioniert, dass er während der zweiten Detektion und ebenfalls der zweiten Lokalisierung des Brandherdes eine geringere Entfernung zum Brandherd aufweist als der erste Waldbranddetektionssensor während der ersten Detektion und der ersten Lokalisierung des Brandherdes. Die zweite Detektion und die zweite Lokalisierung des Brandherdes erfolgen daher mit größerer Präzision als die erste Detektion und die erste Lokalisierung des Brandherdes. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Waldbranddetektionssensor, der die zweite Detektion durchgeführt hat, ein zweiter Waldbranddetektionssensor. Der zweite Waldbranddetektionssensor wird also zusätzlich zum ersten Waldbranddetektionssensor zur Lokalisierung des Waldbrandes eingesetzt. Der erste Waldbranddetektionssensor führt eine erste Detektion und erste Lokalisierung eines Waldbrandes durch, der zweite Waldbranddetektionssensor eine zweite Detektion und zweite Lokalisierung eines Waldbrandes.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensor automatisch. Die Positionierung kann z.B. mittels eines Fahrzeugs erfolgen, in dem der Waldbranddetektionssensor angeordnet ist bzw. der Waldbranddetektionssensor ist ein derartiges Fahrzeug. Der Waldbranddetektionssensor führt einen automatisierten Prozess aus, basierend auf einer Programmierung des Waldbranddetektionssensors.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensors autonom. Die Positionierung erfolgt derart, dass eigenständig ohne Eingriff von außen (z.B. Fremdeinwirkung durch einen Nutzer) die Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensors erfolgt. Dabei werden Hindernisse, z.B. Bäume, erkannt, analysiert sowie aktiv umgangen.
In einer besonders vorteilhaften Gestaltung der Erfindung ist der zweite Waldbranddetektionssensor Teil einer mobilen Waldbrandbekämpfungseinheit. Durch diese vorteilhafte Anordnung ist die mobilen Waldbrandbekämpfungseinheit in der Lage, den mittels des zweiten Waldbranddetektionssensor detektierten und lokalisierten Waldbrand unmittelbar nach der Lokalisierung zu bekämpfen und/oder zu löschen. Die Ausbreitung des Waldbrandes kann so wirksam vermindert werden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die zweite Detektion eines Brandherdes mit dem zweiten Waldbranddetektionssensor durchgeführt. Der zweite Waldbranddetektionssensor wird also zusätzlich zum ersten Waldbranddetektionssensor zur Lokalisierung des Waldbrandes eingesetzt. Der erste Waldbranddetektionssensor führt eine erste Detektion und erste Lokalisierung eines Waldbrandes durch, der zweite Waldbranddetektionssensor eine zweite Detektion und zweite Lokalisierung eines Waldbrandes.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die zweite Detektion des Brandherdes mit einem zur ersten Detektion unterschiedlichen Verfahren durchgeführt. Die erste Detektion des Waldbrandes mittels des ersten Waldbranddetektionssensors erfolgt bevorzugt mittels Detektion und Analyse der bei einem Waldbrand entstehenden Gase (Rauch) sowie deren Temperatur. Die zweite Detektion verwendet ein zur ersten Detektion unterschiedliches Verfahren, z.B. ein bilderfassendes Verfahren.
In einer Weiterbildung der Erfindung verwendet die zweite Detektion ein bilderfassendes Verfahren. Mittels eines bilderfassenden Verfahrens kann der Brandherd genauer detektiert werden, insbesondere sind die Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung genauer zu erfassen. Das bilderfassende Verfahren erzeugt bevorzugt ein Wärmebild des Brandherdes.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die zweite Lokalisierung des Brandherdes mithilfe der Position des zweiten Waldbranddetektionssensor ermittelt. Die zweite Lokalisierung erfolgt mittels des zweiten Waldbranddetektionssensors, der im Vergleich zum fest installierten ersten Waldbranddetektionssensor zum Zeitpunkt der ersten Lokalisierung in einer geringeren Entfernung zum Brandherd positioniert wird. Die zweite Lokalisierung des Brandherdes erfolgt daher mit größerer Präzision als die erste Lokalisierung des Brandherdes.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die zweite Lokalisierung des Brandherdes mithilfe der vom zweiten Waldbranddetektionssensor erfassten Messwerte. Der zweite Waldbranddetektionssensor erfasst mittels geeigneter Sensoren, z.B. eines Infrarot- Sensors und/oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera, in Kombination mit einem Navigationssensor die Position des Brandherdes mit einer höheren Genauigkeit als der erste Waldbranddetektionssensor.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die zweite Lokalisierung des Brandherdes mit einer mit dem zweiten Waldbranddetektionssensor gekoppelten Steuereinheit. Die Steuereinheit ist als Mikrocontroller mit einer Steuersoftware ausgebildet. Die Steuereinheit fragt den zweiten Waldbranddetektionssensor ab, sammelt dessen Messwerte und ermittelt die Position des Brandherdes.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit Teil einer Waldbrandbekämpfungseinheit. Insbesondere in die Steuereinheit in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordnet.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird das Ergebnis der zweiten Lokalisierung an einen Netzwerkserver und/oder Applikationsserver gesendet. Die Steuereinheit und/oder eine mit der Steuereinheit verbundene Kommunikationseinheit sendet das Ergebnis der zweiten Lokalisierung an den zentralen Netzwerkserver und/oder Applikationsserver des Netzwerks.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden neben dem Ergebnis der zweiten Lokalisierung weitere Daten an den Netzwerkserver und/oder Applikationsserver gesendet. Insbesondere werden Daten zur Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung des Brandherdes gesendet.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt das Bekämpfen und/oder Löschen des Brandherdes mit einer mit dem zweiten Waldbranddetektionssensor gekoppelten Löscheinheit. Der zweite Waldbranddetektionssensor verfügt vorteilhafterweise über eine gekoppelte Löscheinheit, um nach der zweiten Detektion und zweiten Lokalisierung des Brandherdes den Brandherd unverzüglich und gezielt zu bekämpfen bzw. zu löschen. In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Bekämpfen und/oder Löschen des Brandherdes durch Auswerfen von Löschmittel. Die Löscheinheit weist ein mit Löschmittel befülltes Lösch mittel reservoir auf. Das Löschmittel wird aus dem Lösch mittel reservoir auf den Brandherd ausgeworfen.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung erfolgt das Auswerfen mehrfach. Das Auswerfen des Löschmittels erfolgt so lange, bis entweder der Brandherd gelöscht ist, oder die Löscheinheit nicht mehr über Löschmittel verfügt.
In einer Weiterführung der Erfindung wird das Löschmittel nach dem Auswerfen in von der Auswurfrichtung unterschiedlichen Richtungen verteilt. Damit wird sichergestellt, dass das Löschmittel derart in einem Umkreis um den Brandherd verteilt wird, dass die Ausbreitung des Brandherdes vermindert wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Löscheinheit Teil einer Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungseinheit weist neben dem zweiten Waldbranddetektionssensor die Löscheinheit auf, um nach der zweiten Detektion und zweiten Lokalisierung des Brandherdes den Brandherd unverzüglich und gezielt zu bekämpfen bzw. zu löschen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Verfahrensschritte Positionierung eines zweiten Waldbranddetektionssensor zur Detektion von Waldbränden, zweite Detektion eines Brandherdes und zweite Lokalisierung des Brandherdes mehrfach durchgeführt. Die Positionierung, zweite Detektion und zweite Lokalisierung mittels einer Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart wiederholt, dass der Brandherd mit einer geringen Fehlerquote lokalisiert und detektiert ist. Zusätzlich wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung laufend aktualisiert. Die Bekämpfung des Brandherdes kann daher effektiver erfolgen. In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Verfahrensschritte Positionierung eines zweiten Waldbranddetektionssensor zur Detektion von Waldbränden, zweite Detektion eines Brandherdes, zweite Lokalisierung des Brandherdes und Bekämpfen und/oder Löschen des Brandherdes mit mehreren Waldbrandbekämpfungseinheiten parallel durchgeführt. Mit einer Mehrzahl von Waldbrandbekämpfungseinheiten ist ein Brandherd sehr viel effektiver zu bekämpfen als nur mit einer Waldbrandbekämpfungseinheit.
Die Aufgabe wird weiterhin mit dem erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystem gelöst.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist einen ersten Waldbranddetektionssensor zur Detektion von Waldbränden auf. Der erste Waldbranddetektionssensor ist vorzugsweise ortsfest angeordnet, z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes.
Außerdem weist das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem ein Positionsermittlungssystem auf, das dafür geeignet und dafür vorgesehen ist die Position des ersten Waldbranddetektionssensor zu ermitteln. Das Positionsermittlungssystem ermittelt die Position des ersten Waldbranddetektionssensor z.B. bei der Installation des ersten Waldbranddetektionssensors. Der erste Waldbranddetektionssensor kann z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes angeordnet werden und die Position des ersten Waldbranddetektionssensors mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS (Global Positioning System) einmalig bestimmt werden. Dazu können z.B. ein handelsübliches GPS-System oder ein Smartphone verwendet werden. Die Position eines Brandherdes wird über die Position des ersten Waldbranddetektionssensors ermittelt.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystems weist weiterhin einen zweiten Waldbranddetektionssensor sowie ein Ortungssystem auf, das dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, die Position eines Brandherdes zu ermitteln. Der zweite Waldbranddetektionssensor wird zusätzlich zum ersten Waldbranddetektionssensor zur Lokalisierung des Waldbrandes eingesetzt. Der erste Waldbranddetektionssensor führt eine erste Detektion und erste Lokalisierung eines Waldbrandes durch, der zweite Waldbranddetektionssensor eine zweite Detektion und zweite Lokalisierung eines Waldbrandes. Das Ortungssystem ermittelt einen Brandherd mit geringerer Fehlerquote als der erste Waldbranddetektionssensor.
Das Waldbrandbekämpfungssystem weist zusätzlich eine Waldbrandbekämpfungseinheit auf. Mittels der Waldbrandbekämpfungseinheit wird der Brandherd unmittelbar nach der Detektion und Ortung eines Brandherdes bekämpft.
In einerweiteren Ausbildung der Erfindung umfasst das Waldbrandbekämpfungssystem ein Netzwerk mit Endgerät, Gateway, Server und Waldbrandbekämpfungseinheit. Bevorzugt ist das Netzwerk ein LoRaWAN. Die Netzwerk-Architektur des LoRaWAN ist typischerweise in einer Sterntopologie aufgebaut, bei der Gateways als transparente Brücke fungieren, welche Nachrichten zwischen Endgeräten und einem zentralen Netzwerk-Server, Endgeräten und Back-End-weiterleiten. Die Gateways werden dabei über eine Standard- IP-Verbindung mit einem entsprechenden Netzwerk-Server verbunden, während die Endgeräte eine Single-Hop- Wireless-Kommunikation (LoRa) zu einem oder auch mehreren Gateways verwenden. LoRaWAN-Netzwerke setzen eine sternförmige Architektur mittels Gateways-Nachrichtenpaketen zwischen den Endgeräten und dem zentralen Netzwerk- Server um. Die Gateways (auch Konzentratoren oder Basisstationen genannt) sind an den Netzwerk-Server über das Standard-Internet-Protokoll angebunden, während die Endgeräte per Funk über LoRa (Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder FSK (Frequenzmodulation) mit dem jeweiligen Gateway kommunizieren.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der erste Waldbranddetektionssensor ortsfest angeordnet. Der erste Waldbranddetektionssensor ist vorzugsweise z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes angeordnet. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist der erste Waldbranddetektionssensor Teil eines Endgerätes und/oder Gateways. Ein Endgerät und/oder Gateway weist einen ersten Waldbranddetektionssensor, wobei der erste Waldbranddetektionssensor eine Sensoreinheit sein kann. Die Sensoreinheit des ersten Waldbranddetektionssensors weist eine Mehrzahl von Sensoren auf, mit denen ein Waldbrand erfassbar ist. Das Netzwerk weist eine Mehrzahl an Endgeräten und/oder Gateways auf, die über das zu überwachende Areal verteilt angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind mit dem Waldbrandbekämpfungssystem die Wetterdaten erfassbar oder abrufbar. Die Wetterdaten umfassen z.B. Windgeschwindigkeit und -richtung. Aufgrund der Wetterdaten kann die Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit eines Brandherdes vorhergesagt werden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist mit der Steuerung des Waldbrandbekämpfungssystems die Position eines Brandherdes ermittelbar. Die Steuerung weist einen Speicher auf, in dem ein durch die Steuereinheit ausführbares Programm gespeichert ist, das die Position eines Brandherdes ermittelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat das Positionsermittlungssystem des Waldbrandbekämpfungssystems die Positionen von ortsfesten Elementen gespeichert. Ortsfeste Elemente des Waldbrandbekämpfungssystems sind z.B. die ersten Waldbranddetektionssensoren, die in Endgeräten und Gateways angeordnet sind. Die Position eines Endgerätes wird z.B. auf dem Netzwerkserver und/oder auf dem Applikationsserver dauerhaft gespeichert.
In einer Weiterbildung der Erfindung hat das Positionsermittlungssystem die Positionen von ortsfesten Elementen ermittelt. Ortsfeste Elemente des Waldbrandbekämpfungssystems sind z.B. die ersten Waldbranddetektionssensoren, die in Endgeräten und Gateways angeordnet sind.
Zur Positionsbestimmung wird z.B. ein Navigationssatellitensystem verwendet. Die ermittelte Position eines ersten Waldbranddetektionssensors wird z.B. auf dem Netzwerkserver und/oder dem Applikationsserver ebenfalls dauerhaft gespeichert. Alternativ oder zusätzlich kann die Positionsbestimmung eines ersten Waldbranddetektionssensoren mittels des Navigationssatellitensystems ständig oder in Intervallen ermittelt und gespeichert werden.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist der zweite Waldbranddetektionssensor beweglich. Die zweite Lokalisierung eines Brandherdes erfolgt mittels des zweiten Waldbranddetektionssensors, der im Vergleich zum fest installierten ersten Waldbranddetektionssensor zum Zeitpunkt der ersten Lokalisierung in einer geringeren Entfernung zum Brandherd positioniert wird. Die zweite Lokalisierung des Brandherdes erfolgt daher mit größerer Präzision als die erste Lokalisierung des Brandherdes.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der zweite Waldbranddetektionssensor Teil der Waldbrandbekämpfungseinheit. Unmittelbar nach der zweiten Detektion und zweiten Lokalisierung eines Brandherdes durch den zweiten Waldbranddetektionssensor erfolgt die Bekämpfung des Brandherdes.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der zweite Waldbranddetektionssensor einen bilderfassenden Waldbranddetektionssensor auf. Mittels eines bilderfassenden Verfahrens kann der Brandherd genauer detektiert werden, insbesondere sind die Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung genauer zu erfassen. Der bilderfassende Waldbranddetektionssensor erzeugt bevorzugt ein Wärmebild des Brandherdes. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Ortungssystem dafür geeignet und dafür vorgesehen, die Position des Brandherdes zu bestimmen. Das Ortungssystem ist im zweiten Waldbranddetektionssensor angeordnet, der in einer geringeren Entfernung zum Brandherd positioniert wird als der erste Waldbranddetektionssensor. Die Lokalisierung des Brandherdes erfolgt daher mit größerer Präzision als die erste Lokalisierung des Brandherdes mittels eines ersten Waldbranddetektionssensors.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ortungssystem dafür geeignet und dafür vorgesehen, die Position des Brandherdes relativ zur Position des Ortungssystems zu bestimmen. Das Ortungssystem ist im zweiten Waldbranddetektionssensor angeordnet, der beweglich ist. Die Position des Brandherdes wird relativ zur Position des zweiten Waldbranddetektionssensors ermittelt und weist eine geringe Fehlerquote auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nutzt das Ortungssystem ein Triangulationsverfahren zur Positionsbestimmung, bei dem die Entfernung z.B. zu ortsfesten Elementen des Waldbrandbekämpfungssystems, z.B. den ersten Waldbranddetektionssensoren und/oder den Gateways ermittelt wird.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die erste Steuerung Teil des zentralen Servers eines Netzwerkes. Die erste Steuerung ist ortsfest und z.B. ein Microcomputer und weist Speicher und Microprozessor sowie eine geeignete Software auf.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die zweite Steuerung Teil der Waldbrandbekämpfungseinheit. Die zweite Steuerung weist einen Speicher auf, in dem durch die zweite Steuerung ein ausführbares gespeichert ist, das den Betrieb der Waldbrandbekämpfungseinheit ermöglicht. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Waldbrandbekämpfungseinheit als motorisiertes Fahrzeug ausgestaltet. Bevorzugt ist die Waldbrandbekämpfungseinheit flugfähig, um auch größere Entfernungen in kurzer Zeit zurücklegen zu können.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Waldbrandbekämpfungseinheit eine Drohne und/oder ein Roboter. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise unbemannt und ermöglicht eine automatische und/oder autonome Bekämpfung eines Brandherdes.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungseinheit den zweiten Waldbrandbekämpfungssensor, eine Antriebseinheit, eine Energieeinheit, eine Navigationseinheit, eine Lenkeinheit, eine Steuereinheit, eine Kommunikationseinheit und/oder eine Löscheinheit auf. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne, die automatisch und/oder autonom einen Brandherd bekämpft.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die Navigationseinheit Navigationssensoren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung auf. Die Navigationssensoren erkennen insbesondere Hindernisse, die während einer Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit auftreten können. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist daher in der Lage, diese Hindernisse zu umgehen.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Navigationssensoren Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren. Die Navigationssensoren weisen einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren auf, die Hindernisse während der Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit erkennt. Die Hindernisse werden von der in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordneten Steuereinheit derart erfasst, erkannt und analysiert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit während der Bewegung den Hindernissen automatisch ausweicht. In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die auf Laufzeitmessung basierende Sensoren Radar-, Ultraschall- und/oder LiDAR-Sensoren. Die Navigationssensoren weisen einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren (z.B. Radar, Ultraschall, Lidar) auf, die Hindernisse während der Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit erkennt. Die Hindernisse werden von der in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordneten Steuereinheit derart erfasst, erkannt und analysiert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit während der Bewegung den Hindernissen automatisch ausweicht.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist das Waldbrandbekämpfungssystem eine Waldbrandbekämpfungsstation auf. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist eine witterungsgeschützte Station zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Waldbrandbekämpfungseinheit an die Waldbrandbekämpfungsstation koppelbar. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist dazu eingerichtet, mitz.B. einem Energiespeicherder Waldbrandbekämpfungseinheit verbunden zu werden, um den Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen Waldbrandbekämpfungseinheit und Waldbrandbekämpfungsstation Daten, Energie und/oder Löschmittel austauschbar. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist dazu eingerichtet, mitz.B. einem Energiespeicherder Waldbrandbekämpfungseinheit verbunden zu werden, um den Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Zusätzlich wird die Waldbrandbekämpfungseinheit mit Löschmittel befüllt.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes weist drei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt wird ein Waldbrand in einem Waldgebiet detektiert. Dazu wird eine Mehrzahl von Waldbranddetektionssensoren eingesetzt, die bevorzugt in einem Netzwerk angeordnet sind. Im zweiten Verfahrensschritt wird der Brandherd lokalisiert. Die Lokalisierung erfolgt z.B. mittels eines Triangulationsverfahrens. Im dritten Verfahrensschritt wird der Brandherd automatisch bekämpft und/oder gelöscht. Dazu wird eine Waldbrandbekämpfungseinheit eingesetzt, die bevorzugt flugfähig ist und über ein Lösch mittel reservoir verfügt.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Brandherd mit einem ersten Waldbranddetektionssensor detektiert. Der erste Waldbranddetektionssensor ist ortsfest angeordnet, z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldgebietes.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden aus den erfassten Daten des ersten Waldbranddetektionssensors, gespeicherten Daten, Windrichtung, Windgeschwindigkeit und/oder Triangulationsverfahren der Brandherd lokalisiert. Die Sensoreinheiten des ersten Waldbranddetektionssensors detektieren jeweils ein Signal, deren Quelle die durch den Waldbrand erzeugten Gase sind, sowie die einzelnen Zeitpunkte der Erfassung der einzelnen Signale. Aufgrund dieser detektierten Signale sowie der erfassten Zeitpunkte ihrer Detektion wird die Position des Brandherdes ermittelt. Mittels der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird die Positionsbestimmung mit einer geringen Fehlerquote möglich.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung wird nach der Lokalisierung des Brandherdes ein automatischer Waldbrandbekämpfungs- und/oder Löschvorgang gestartet. Der Start des Waldbrandbekämpfungs- und/oder Löschvorgang erfolgt unmittelbar nach der Lokalisierung des Brandherdes, indem z.B. eine flugfähige Drohne als Waldbrandbekämpfungseinheit eingesetzt wird. Eine Bekämpfung und/oder Löschung eines Brandherdes kann daher unmittelbar nach Entstehen eines Brandherdes einsetzen. In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet der Start des Waldbrandbekämpfungs- und/oder Löschvorganges die Aktivierung einer Löscheinheit. Die Löscheinheit befindet sich üblicherweise in einem Ruhemodus, um Energie zu sparen. Erst bei einem Signal zum Start eines Waldbrandbekämpfungs- und/oder Löschvorganges wird die Löscheinheit aktiviert.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird die Löscheinheit nach der Lokalisierung des Brandherdes neu positioniert. Die Löscheinheit wird vorzugsweise derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass eine Bekämpfung und/oder Löschung eines Brandherdes erfolgen kann, z.B. durch Auswurf eines Löschmittels.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt die Positionierung der Löscheinheit anhand der Lokalisierung des Brandherdes. Die Löscheinheit wird vorzugsweise derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass eine Bekämpfung und/oder Löschung eines Brandherdes erfolgen kann, z.B. durch Auswurf eines Löschmittels. Dazu muss die Position eines Brandherdes möglichst genau bekannt sein. Die Sensoreinheiten des ersten Waldbranddetektionssensors detektieren und lokalisieren den Brandherd und senden die Positionsdaten an die Löscheinheit.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt vor dem automatischen Bekämpfen und/oder Löschen des Brandherdes eine zweite Lokalisierung des Brandherdes. Die zweite Lokalisierung erfolgt bevorzugt mit einem zweiten Waldbranddetektionssensor, der derart in der Nähe des Brandherdes positioniert ist, dass die Entfernung des zweiten Waldbranddetektionssensors zum Brandherd geringer ist als die Entfernung eines ersten Waldbranddetektionssensors zum Zeitpunkt der ersten Detektion des Waldbrandes.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt nach der zweiten Lokalisierung des Brandherdes eine zweite Positionierung der Löscheinheit. Aufgrund der zweiten Lokalisierung erfolgt die zweite Positionierung mit einer höheren Genauigkeit als die erste Positionierung der Löscheinheit.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung erfolgt die Bekämpfung und/oder Löschung des Brandherdes durch die Positionierung der Löscheinheit über dem Brandherd und dem Abwurf eines Löschmittels. Die Löscheinheit weist Löschmittel, z.B. Wasser, Pulver und/oder ein Schaumlöschmittel auf. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
Die Aufgabe wird weiterhin mit der erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungsvorrichtung gelöst.
Die erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungsvorrichtung weist einen Brandsensor, ein Ortungssystem sowie eine automatische Löscheinheit auf. Eine Mehrzahl von Waldbranddetektionssensoren, die z.B. in einem Netzwerk angeordnet sind, sind derart ausgebildet, dass sie einen Waldbrand und/oder einen Brandherd detektieren. Das Ortungssystem ist dafür geeignet und dafür vorgesehen, die Position des Brandherdes zu bestimmen. Die Lokalisierung erfolgt z.B. mittels eines Triangulationsverfahrens. Die automatische Löscheinheit weist Löschmittel, z.B. Wasser, Pulver oder ein Schaumlöschmittel auf. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden. Die automatische Löscheinheit ist vorzugsweise Teil einer flugfähigen Drohne, die automatisch einen Brandherd bekämpft.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind der Brandsensor, das Ortungssystem und/oder die automatische Löscheinheit beweglich angeordnet. Die automatische Löscheinheit ist vorzugsweise Teil einer flugfähigen Drohne, die automatisch einen Waldbrand detektiert, lokalisiert und einen Brandherd bekämpft. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung sind der Brandsensor, das Ortungssystem und/oder die automatische Löscheinheit Teil eines motorisierten Fahrzeugs. Die automatische Löscheinheit ist vorzugsweise Teil einer flugfähigen Drohne, die automatisch einen Waldbrand detektiert, lokalisiert und einen Brandherd bekämpft.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung eine Waldbrandbekämpfungseinheit und/oder eine Waldbrandbekämpfungsstation auf. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist eine witterungsgeschützte Station zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungseinheit weist den Brandsensor, das Ortungssystem und/oder die automatische Löscheinheit auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungseinheit den zweiten Sensor, eine Antriebseinheit, eine Energieeinheit, eine Navigationseinheit, eine Lenkeinheit, eine Steuereinheit, eine Kommunikationseinheit und/oder eine Löscheinheit auf. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne, die automatisch einen Brandherd bekämpft.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes weist drei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt werden Informationen empfangen. Die Informationen beinhalten z.B. die Detektion eines Waldbrandes, dessen Position und ggf. dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung. Im zweiten Verfahrensschritt wird eine Waldbrandbekämpfungseinheit anhand der empfangenen Informationen autonom positioniert. Im dritten Verfahrensschritt wird der Brandherd mit der Waldbrandbekämpfungseinheit bekämpft und/oder gelöscht, indem z.B. eine flugfähige Drohne als Waldbrandbekämpfungseinheit eingesetzt wird. Eine Bekämpfung und/oder Löschung eines Brandherdes kann daher unmittelbar nach Entstehen eines Brandherdes einsetzen. In einer Weiterbildung der Erfindung beinhalten die Informationen Positionsdaten, insbesondere die Position eines Waldbrandes und die Position einer Waldbrandbekämpfungseinheit.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Informationen zum Empfang von einem Endgerät und/oder einem zentralen Server versendet und/oder von einer Waldbrandbekämpfungsvorrichtung empfangen. Der zentrale Server ist z.B. ein Netzwerkserver und/oder ein Applikationsserver eines LoRaWAN-Mesh-Gateway- Netzwerks, in dem eine Mehrzahl an Waldbranddetektionssensoren angeordnet sind. Die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung weist eine Waldbrandbekämpfungseinheit auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung eine Waldbrandbekämpfungsstation und/oder eine Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist eine witterungsgeschützte Station zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung erfolgt die Routenbestimmung aus eigenen Positionsdaten und Zielpositionsdaten. Dazu wird z.B. auf dem Applikationsserver eine Route und/oder von der Waldbrandbekämpfungseinheit und/oder von der Waldbrandbekämpfungsstation bestimmt. Die Route beinhaltet die derzeitige Position der Waldbrandbekämpfungseinheit als Teil der Waldbrandbekämpfungsstation sowie die Position des Zielgebietes, insbesondere des Brandherdes.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Waldbrandbekämpfungseinheit von einer Waldbrandbekämpfungsstation entkoppelt. Im Ruhemodus ist die Waldbrandbekämpfungseinheit mit der Waldbrandbekämpfungsstation unbeweglich gekoppelt. In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Motor der Waldbrandbekämpfungseinheit gestartet. Der Motor ist bevorzugt ein Elektromotor, der mittels eines Energiespeichers (Akku) mit elektrischer Energie versorgt wird.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Waldbrandbekämpfungseinheit entlang einer bestimmten Route motorisiert fortbewegt. Die Route beinhaltet die derzeitige Position der Waldbrandbekämpfungseinheit als Teil der Waldbrandbekämpfungsstation sowie die Position des Zielgebietes, insbesondere des Brandherdes.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfasst die Waldbrandbekämpfungseinheit Hindernisse entlang einer Route. Hindernisse sind z.B. Bäume des zu überwachenden Waldes, die während einer Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit auftreten können. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist daher in der Lage, diese Hindernisse zu umgehen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ermittelt die Waldbrandbekämpfungseinheit eine Ausweichroute zum Ziel. Die Waldbrandbekämpfungseinheit verfügt dazu über eine Steuereinheit, die die Ausweichroute aufgrund der erfassten Hindernisse, derzeitige Position der Waldbrandbekämpfungseinheit und Zielposition ermittelt.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Waldbrandbekämpfungseinheit die motorisierte Bewegung auf der Ausweichroute fortgesetzt. Erfassung von Hindernissen, Ermittlung einer Ausweichroute und motorisierte Bewegung entlang der Ausweichroute wird permanent während der Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit wiederholt und ausgeführt.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung detektiert die Waldbrandbekämpfungseinheit den Brandherd nach Erreichen des Zielgebietes. Aufgrund der ersten Detektion und Lokalisierung des Waldbrandes wird eine Waldbrandbekämpfungseinheit derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise einer Infrarot-Kamera oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera, den Brandherd detektiert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung lokalisiert die Waldbrandbekämpfungseinheit den Brandherd nach Erreichen des Zielgebietes. Aufgrund der ersten Detektion und Lokalisierung des Waldbrandes wird eine Waldbrandbekämpfungseinheit derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise einer Infrarot- Kamera und/oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera, den Brandherd detektiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung löscht die Waldbrandbekämpfungseinheit den Brandherd durch Auswerfen von Löschmitteln. Die Waldbrandbekämpfungseinheit weist ein Löschmittelreservoir auf. Das Löschmittel ist z.B. Wasser oder ein Schaumlöschmittel. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung generiert und/oder führt eine Steuereinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit Steuerbefehle zur Detektion eines Brandherdes, zur Lokalisierung eines Brandherdes, zur Fortbewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit, zur Navigation der Waldbrandbekämpfungseinheit, zur Lenkung der Waldbrandbekämpfungseinheit und/oder zum Auswerfen von Löschmitteln aus. Die Steuereinheit ist als Mikrocontroller ausgebildet und weist Speicher und Microprozessor mit einer Steuersoftware auf.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt einer oder mehrere der vorhergehenden Verfahrensschritte autonom. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise unbemannt und als autonom steuerbare und flugfähige Drohne ausgebildet. Eine Bekämpfung und Löschung eines Brandherdes kann daher in einem geringen Zeitfenster nach der Detektion eines Brandherdes erfolgen. Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation weist drei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt werden Informationen empfangen. Die Informationen beinhalten z.B. die Detektion eines Waldbrandes, dessen Position und ggf. dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung. Im zweiten Verfahrensschritt wird eine Waldbrandbekämpfungseinheit von einer Waldbrandbekämpfungsstation entkoppelt. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist eine witterungsgeschützte Station zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit. Im Ruhemodus ist die Waldbrandbekämpfungseinheit mit der Waldbrandbekämpfungsstation unbeweglich gekoppelt. Im dritten Verfahrensschritt wird der Brandherd mit der Waldbrandbekämpfungseinheit bekämpft und/oder gelöscht, indem z.B. eine flugfähige Drohne als Waldbrandbekämpfungseinheit eingesetzt wird. Eine Bekämpfung und/oder Löschung eines Brandherdes kann daher unmittelbar nach Detektion eines Brandherdes einsetzen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden die Informationen von der Waldbrandbekämpfungseinheit an die Waldbrandbekämpfungsstation und/oder von der Waldbrandbekämpfungsstation an die Waldbrandbekämpfungseinheit weitergeleitet.
In einer Weiterbildung der Erfindung beinhalten die Informationen Positionsdaten, insbesondere die Position eines Waldbrandes und die Position einer Waldbrandbekämpfungseinheit.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfassen die Positionsinformationen die Position eines detektierten Waldbrandes oder die Position der den Waldbrand detektierenden Sensoren. Die den Waldbrand detektierenden Sensoren sind üblicherweise ortsfest z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes angeordnet. Die Position der den Waldbrand detektierenden Sensoren sind auf z.B. einem Netzwerkserver, einem Applikationsserver und/oder einer Waldbrandbekämpfungsstation gespeichert, nachdem sie z.B. mittels GPS oder Triangulation ermittelt wurde.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang das Positionieren einer Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Entfernung der Waldbrandbekämpfungseinheit zum Brandherd geringer ist als die Entfernung der den Waldbrand detektierenden Sensoren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang das Erfassen von Sensordaten eines Sensors der Waldbrandbekämpfungseinheit. Der Sensor ist bevorzugt eine Infrarot-Kamera, die ein Wärmebild des Brandherdes erfasst, und/oder ein optischer Sensor und/oder eine Kamera. Zusätzlich können Sensoren zur Gasanalyse in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordnet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang das Lokalisieren der Position des Waldbrandes mit der Waldbrandbekämpfungseinheit. Der Brandherd ist daher genauer lokalisiert und kann gezielt bekämpft werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang das Bekämpfen des Waldbrandes mit einem Löschmittel. Die Waldbrandbekämpfungseinheit weist Löschmittel, z.B. Wasser oder ein Schaumlöschmittel auf. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Löschmittel aus der Waldbrandbekämpfungseinheit ausgeworfen. Die Waldbrandbekämpfungseinheit weist Löschmittel, z.B. Wasser oder ein Schaumlöschmittel auf, das ausgeworfen wird. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden. Dabei kann je nach Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit das Auswerfen mehrfach erfolgen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kehrt die Waldbrandbekämpfungseinheit nach Auswurf des Löschmittel zur Waldbrandbekämpfungsstation zurück. An der Waldbrandbekämpfungsstation kann die Waldbrandbekämpfungseinheit wieder mit Löschmittel beladen und betankt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung koppelt die Waldbrandbekämpfungseinheit nach der Rückkehr zur Waldbrandbekämpfungsstation an die Waldbrandbekämpfungsstation. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird in eine Ruhemodus versetzt, um Energie zu sparen.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst das Koppeln den Anschluss der Waldbrandbekämpfungseinheit an die Waldbrandbekämpfungsstation. Mittels der Kopplung an der Waldbrandbekämpfungsstation kann die Waldbrandbekämpfungseinheit wieder mit Löschmittel beladen und betankt werden, Daten und Informationen werden ausgetauscht und ggf. ein Software- Update durchgeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Anschluss der Waldbrandbekämpfungseinheit an die Waldbrandbekämpfungsstation einen Anschluss der Waldbrandbekämpfungseinheit eine Energieversorgung. Die
Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne mit elektrischem Antrieb. Mittels eines in der Waldbrandbekämpfungsstation angeordneten Energieversorgung kann die Waldbrandbekämpfungseinheit wieder mit elektrischer Energie versorgt werden. In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Waldbrandbekämpfungseinheit mit Energie betankt. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne mit elektrischem Antrieb. Mittels eines in der Waldbrandbekämpfungsstation angeordneten Energieversorgung kann die Waldbrandbekämpfungseinheit wieder mit elektrischer Energie versorgt werden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst der Anschluss der Waldbrandbekämpfungseinheit an die Waldbrandbekämpfungsstation einen Anschluss der Waldbrandbekämpfungseinheit ein Löschmittelreservoir. Das Löschmittel ist z.B. Wasser, Pulver und/oder ein Schaumlöschmittel, das in abwerfbaren Behältern in der Waldbrandbekämpfungsstation gelagert ist. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Waldbrandbekämpfungseinheit mit Löschmittel beladen. Das Löschmittel ist z.B. Wasser, Pulver und/oder ein Schaumlöschmittel, das in abwerfbaren Behältern in der Waldbrandbekämpfungsstation gelagert ist. Nach der Bekämpfung des Brandherdes wird die Waldbrandbekämpfungseinheit wieder mit Löschmittel beladen und ist wieder einsatzbereit. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann alternative eingesetzt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das Entkoppeln das Trennen eines Anschlusses an Energie-(Strom-)versorgung. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne mit elektrischem Antrieb, der aus einem in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordneten aufladbarem Energiespeicher (Akku) versorgt wird.
Die Aufgabe wird außerdem mit der erfindungsgemäßen autonomen
Waldbrandbekämpfungseinheit gelöst. Die erfindungsgemäße autonome Waldbrandbekämpfungseinheit weist eine Navigationseinheit, eine autonome Steuereinheit sowie eine Löschvorrichtung auf. Die Navigationseinheit weist Navigationssensoren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung auf. Die Navigationssensoren erkennen insbesondere Hindernisse, die während einer Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit auftreten können. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist daher in der Lage, diese Hindernisse zu umgehen. Die Steuereinheit ist als Mikrocontroller ausgebildet und weist Speicher und Microprozessor mit einer Steuersoftware auf. Die Löschvorrichtung weist Löschmittel, z.B. Wasser, Pulver und/oder ein Schaumlöschmittel auf. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die autonome Waldbrandbekämpfungseinheit einen Antrieb auf. Die autonome Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne, die automatisch einen Brandherd bekämpft. Der Antrieb ist vorzugsweise elektrisch und weist einen elektrischen Motor sowie einen Rotor auf, mit dem die autonome Waldbrandbekämpfungseinheit antreibbar ist.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die autonome Waldbrandbekämpfungseinheit eine steuerbare Lenkung auf. Durch Verschwenken der Rotoren und Variation der Drehzahl der die einzelnen Motoren des Antriebs ist die autonome Waldbrandbekämpfungseinheit lenkbar.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die autonome Waldbrandbekämpfungseinheit eine Detektionseinheit auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist einen Brandherd zu detektieren. Bevorzugt verwendet die Detektion ein bilderfassendes Verfahren, bevorzugt wird ein Wärmebild des Brandherdes erfasst.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Detektionseinheit eine Detektionssensoreinheit auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist einen Waldbrand zu erkennen. Bevorzugt verwendet die Detektion ein bilderfassendes Verfahren, bevorzugt wird ein Wärmebild des Brandherdes erfasst.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Detektionseinheit eine Ortungssensoreinheit auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist einen Waldbrand zu lokalisieren. Mittels der Ortungssensoreinheit ist die Position des Brandherdes relativ zur Ortungssensoreinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit bestimmbar. Zusätzlich kann die Position des Ortungssensoreinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS, bestimmbar sein.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Ortungssensoreinheit, die Detektionssensoreinheit, der Antrieb, die steuerbare Lenkung, die Navigationseinheit, die Navigationssensoren und/oder die Kommunikationseinheit an die autonome Steuereinheit gekoppelt. Die Steuereinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit führt Steuerbefehle zur Detektion eines Brandherdes, zur Lokalisierung eines Brandherdes, zur Fortbewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit, zur Navigation der Waldbrandbekämpfungseinheit, zur Lenkung der Waldbrandbekämpfungseinheit und/oder zum Auswerfen von Löschmitteln aus. Die Steuereinheit ist als Mikrocontroller ausgebildet und weist Speicher und Microprozessor mit einer Steuersoftware auf.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die autonome Steuereinheit einen Speicher auf, in dem ein durch die autonome Steuereinheit ausführbares Programm gespeichert ist, das den autonomen Betrieb der autonomen Waldbrandbekämpfungseinheit ermöglicht.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die autonome Steuereinheit ein Softwareprogramm zur Steuerung einer autonome Waldbrandbekämpfungseinheit auf. Die Aufgabe wird außerdem mit der erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungsstation gelöst.
Die erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungsstation weist eine Empfangseinrichtung, eine Energiequelle sowie eine Aufnahme für bewegliche Waldbrandbekämpfungseinheit auf. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist dazu eingerichtet, die Waldbrandbekämpfungseinheit aufzunehmen und weist einen allseitigen Witterungsschutz auf, der an der Oberseite öffenbar bzw. verschließbar gestaltet ist. Die Oberseite weist eine Energiekonversionsvorrichtung auf. Auf der Unterseite ist ein Energiespeicher (Akku) angeordnet, der durch die Energiekonversionsvorrichtung mit elektrischer Energie geladen wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungsstation einen Empfänger, eine Energiequelle und/oder eine Löschvorrichtung auf. Der Empfänger ist dazu eingerichtet, Informationen insbesondere zur Position eines detektierten Brandherdes zu empfangen. Die Energiequelle ist bevorzugt eine Photovoltaik-Anlage mit einem Energiespeicher. Die Löschvorrichtung weist eine Mehrzahl an abwerfbaren Behältern mit Löschmittel, z.B. einem Schaumlöschmittel, Pulver und/oder Wasser, auf. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation eine fahrbare Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist als bevorzugt autonome flugfähige Drohne ausgeführt und weist dazu eine Antriebseinheit mit einer Mehrzahl an von Motoren angetriebenen Rotoren auf. Die Motoren sind üblicherweise Elektromotoren und werden durch einen wiederaufladbaren Energiespeicher (Akku) mit Energie versorgt.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation und/oder die Waldbrandbekämpfungseinheit ein Löschmittelreservoir. Das Löschmittelreservoir weist Wasser und/oder eine Mehrzahl an abwerfbaren Behältern mit Löschmittel, z.B. einem Schaumlöschmittel, Pulver und/oder Wasser, auf, die in der beweglichen Waldbrandbekämpfungseinheit angeordnet werden können. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation und/oder die Waldbrandbekämpfungseinheit einen Stromanschluss und/oder eine Energiekonversionsvorrichtung. Die Energiequelle ist bevorzugt eine Photovoltaik-Anlage mit einem Energiespeicher, die Waldbrandbekämpfungsstation kann daher unabhängig von einer Stromversorgung angeordnet werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation und/oder die Waldbrandbekämpfungseinheit einen Energiespeicher. Der Energiespeicher (Akku) wird durch die Energiekonversionsvorrichtung mit elektrischer Energie geladen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation einen Witterungsschutz für die Waldbrandbekämpfungseinheit. Die in der Waldbrandbekämpfungsstation angeordnete Waldbrandbekämpfungseinheit sowie die in der Waldbrandbekämpfungsstation angeordneten Komponenten sind daher vor Witterungseinflüssen geschützt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation eine Aufnahme für die Waldbrandbekämpfungseinheit. Über die Aufnahme ist die Waldbrandbekämpfungseinheit mit der Waldbrandbekämpfungsstation koppelbar. Die Aufnahme ist dazu eingerichtet, mit dem Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit verbunden zu werden, um den Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit mit elektrischer Energie zu laden. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation und/oder die Waldbrandbekämpfungseinheit eine Steuereinheit. Die Steuereinheit weist einen Speicher auf, in dem durch die Steuereinheit ausführbares Programm gespeichert ist, das den Betrieb der Waldbrandbekämpfungsstation ermöglicht.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst die Waldbrandbekämpfungsstation und/oder die Waldbrandbekämpfungseinheit eine Kommunikationseinheit. Mittels der Kommunikationseinheit werden Informationen empfangen, z.B. Positionsdaten eines detektierten Brandherdes, sowie gesendet, z.B. Daten über den Zustand der Waldbrandbekämpfungsstation.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation weist vier Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt werden Informationen empfangen. Die Informationen beinhalten z.B. die Detektion eines Waldbrandes, dessen Position und ggf. dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung. Im zweiten Verfahrensschritt wird ein Steuerbefehl generiert. Der Steuerbefehl beinhaltet die empfangenen Informationen und Befehle zur Bekämpfung eines Waldbrandes. Im dritten Verfahrensschritt wird ein Steuerbefehl und/oder eine Information versendet. Im vierten Verfahrensschritt wird ein Waldbrandbekämpfungsvorgang ausgeführt.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Empfang von Informationen auf einer Servereinheit. Die Servereinheit ist Teil eines Netzwerkes zur Detektion und Bekämpfung eines Waldbrandes. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein LoRaWAN-Netzwerk, das eine sternförmige Architektur aufweist, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den ersten Waldbranddetektionssensoren und einem zentralen Servereinheit ausgetauscht werden. In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Information von einem Endgerät gesendet. Der Waldbranddetektionssensor ist Teil eines Endgerätes und in diesem angeordnet. Über eine Single-Hop-Verbindung sind die Endgeräte mit Gateways verbunden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt der Versand der Information über ein Netzwerk. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein LoRaWAN-Netzwerk, das eine sternförmige Architektur aufweist, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Endgeräten und einem zentralen Servereinheit ausgetauscht werden.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Information das Ergebnis einer Analyse. Die Analyse ist z.B. eine Gasanalyse und eine Erfassung der Temperatur der Gase, die während eines Waldbrandes entstehen. Ein Waldbrand erzeugt neben starker Rauchbildung eine Vielzahl von Gasen, insbesondere Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Art und Konzentration dieser Gase sind bei einem Waldbrand charakteristisch und lassen sich mittels geeigneter Sensoren detektieren.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt die Analyse aus Messdaten eines Sensors. Der Sensor ist z.B. ein Sensorarray zur Gasanalyse, zur Erfassung der Temperatur der Gase auf sowie zur Erfassung der vorherrschenden Windrichtung und - geschwindigkeit.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Messdaten auf dem Endgerät erfasst. Der Sensor ist Teil eines Endgerätes und in diesem angeordnet.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Analyse auf dem Endgerät oder der Servereinheit. Auf der Servereinheit ist ein Software-Programm in einem Speicher angeordnet, mit dem die Analyse automatisch durchgeführt werden kann. In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird aus der Information der Steuerbefehl oder Informationen zur Generierung eines Steuerbefehls generiert. Mittels des Steuerbefehls wird die Bekämpfung eines Waldbrandes initiiert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird der Steuerbefehl oder die Information zur Generierung eines Steuerbefehls versendet. Der vorzugsweise auf der Servereinheit generierte Steuerbefehl wird über IP-Verbindung und per Kabel an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung gesendet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Versand des Steuerbefehls oder der Information zur Generierung eines Steuerbefehls von der Servereinheit an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung. Der vorzugsweise auf der Servereinheit generierte Steuerbefehl wird über IP-Verbindung und per Kabel an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung gesendet, der Vorgang zur Bekämpfung eines detektierten Waldbrandes wird initiiert.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Versand über ein Netzwerk. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein LoRaWAN-Netzwerk, das eine sternförmige Architektur aufweist, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den ersten Waldbranddetektionssensoren und einem zentralen Servereinheit ausgetauscht werden.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang eine erste Positionierung einer Waldbrandbekämpfungseinheit. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise eine Infrarot-Kamera, ein optischer Sensor und/oder eine Kamera, die den Brandherd detektiert. In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang die Lokalisierung des Brandherdes. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise einer Infrarot- Kamera und/oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera, die den Brandherd detektiert und lokalisiert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang den Auswurf von einem Waldbrandbekämpfungsmittel. Das Löschmittel wird durch die Waldbrandbekämpfungseinheit auf oder in einem Umkreis um den Brandherd abgeworfen.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystem gelöst.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist eine Netzwerkeinrichtung, eine Servereinheit und ein Gateway auf. Das Waldbrandfrüherkennungssystem weist ein Mesh-Gateway-Netzwerk auf, das die Technologie eines LoRaWAN-Netzwerks nutzt. Das LoRaWAN-Netzwerk weist eine sternförmige Architektur auf, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Sensoren und einem zentralen Internet-Netzwerk-Server ausgetauscht werden.
Das Waldbrandbekämpfungssystem weist eine Vielzahl von Sensoren auf, die über eine Single-Hop-Verbindung mit Gateways verbunden sind. Die Gateways sind üblicherweise Frontend-Gateways. Die Frontend-Gateways sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz-Gateways. Ein Grenz-Gateway kann auch mit einem Frontend-Gateway zu einer Mesh-Gateway-Vorrichtung in einem Gerät kombiniert sein. Die Grenz-Gateways sind mit dem Internet-Netzwerk-Server verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll. Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist außerdem ein erstes Endgerät auf, wobei das erste Endgerät eine Sensoreinheit aufweist.
Das erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungssystem weist zusätzlich ein zweites Endgerät auf, wobei das zweite Endgerät ein Waldbrandbekämpfungselement aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Netzwerk ein LoRaWan-Netzwerk mit Server, Gateway, einem ersten Endgerät, und einem von dem ersten Endgerät verschiedenen zweiten Endgerät. Das zweite Endgerät ist vorzugsweise eine Waldbrandbekämpfungseinheit, die einen Sensor zur Detektion eines Waldbrandes aufweist, sowie eine Einrichtung zur Bekämpfung eines Waldbrandes.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das erste Endgerät eine Sensoreinheit und/oder das zweite Endgerät eine Waldbrandbekämpfungseinheit auf. Das zweite Endgerät ist vorzugsweise eine Waldbrandbekämpfungseinheit, die einen Sensor zur Detektion eines Waldbrandes aufweist, sowie eine Einrichtung zur Bekämpfung eines Waldbrandes.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das erste Endgerät ortsfest angeordnet, z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist das erste Endgerät einen Sensor zur Waldbranddetektion, eine Kommunikationsvorrichtung, einen Energiespeicher und/oder eine Energiekonversionsvorrichtung auf. Das erste Endgerät ist damit autark betreibbar, mit der Kommunikationsvorrichtung mit dem zentralen Netzwerkserver und/oder dem Applikationsserver verbindbar. Der Sensor ist ein Sensor zur Gasanalyse, zur Erfassung der Temperatur der Gase sowie zur Erfassung der vorherrschenden Windrichtung und - geschwindigkeit. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Endgerät beweglich, z.B, eine flugfähige Drohne.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das zweite Endgerät einen Sensor zur Waldbranddetektion, einen Navigationsvorrichtung, einen Antrieb und/oder einen Energiespeicher auf. Die Navigationssensoren weisen einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren auf, die Hindernisse während der Bewegung des zweiten Endgeräts erkennt. Das zweite Endgerät ist daher in der Lage, diese Hindernisse zu umgehen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor des ersten Endgerätes verschieden vom Sensor des zweiten Endgerätes. Die erste Detektion des Waldbrandes mittels des ersten Endgerätes erfolgt bevorzugt mittels Detektion und Analyse der bei einem Waldbrand entstehenden Gase (Rauch) sowie deren Temperatur. Die zweite Detektion verwendet ein zur ersten Detektion unterschiedliches Verfahren, z.B. ein bilderfassendes Verfahren. Mittels eines bilderfassenden Verfahrens kann der Brandherd genauer detektiert werden, insbesondere sind die Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung genauer zu erfassen. Das bilderfassende Verfahren erzeugt bevorzugt ein Wärmebild des Brandherdes.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Netzwerk einen zentralen Server auf. Auf dem zentralen Server ist ein ausführbares Programm in einem Speicher abgelegt, das die Bekämpfung eines Waldbrandes steuert.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist das Netzwerk mehrere Gateways auf, wobei die Gateways Mesh-Gateways und/oder Grenz-Gateways sind. Mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Sensoren und einem zentralen Internet-Netzwerk-Server ausgetauscht werden. Die Mesh-Gateways sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz-Gateways. Die Grenz-Gateways sind mit dem Internetnetzwerkserver verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll.
Die Aufgabe wird außerdem mit der erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungseinheit gelöst.
Die erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungseinheit weist einen Antrieb sowie eine Detektionseinheit auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist, einen Brandherd zu detektieren. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise als autonome flugfähige Drohne ausgeführt und weist dazu eine Antriebseinheit mit einer Mehrzahl an von Motoren angetriebenen Rotoren auf. Die Motoren sind üblicherweise Elektromotoren und werden durch einen wiederaufladbaren Energiespeicher (Akku) mit Energie versorgt. Die Detektionseinheit ist vorzugsweise eine Infrarot-Kamera zur Erfassung von Wärmebildern und/oder ein optischer Sensor und/oder eine Kamera. Außerdem weist die erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungseinheit eine Navigationseinheit sowie eine Löscheinheit auf. Die Löscheinheit weist die Löschmittelaufnahme zur Aufnahme des Löschmittels auf. Die Navigationseinheit erfasst Objekte in der Umgebung der Waldbrandbekämpfungseinheit.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Detektionseinheit eine Detektionssensoreinheit auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist einen Waldbrand zu erkennen. Die Detektionseinheit ist vorzugsweise eine Infrarot-Kamera zur Erfassung von Wärmebildern und/oder ein optischer Sensor und/oder eine Kamera.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die Detektionseinheit eine Ortungssensoreinheit auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist einen Waldbrand zu orten. Mittels der Ortungssensoreinheit ist die Position des Brandherdes relativ zur Ortungssensoreinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit bestimmbar. Zusätzlich kann die Position des Ortungssensoreinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS, bestimmbar sein. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Ortungssensoreinheit an eine Steuereinheit gekoppelt. Die Steuereinheit weist ein in einem Speicher gespeichertes Programm zur automatischen Ortung eines Waldbrandes auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Detektionseinheit an die Steuereinheit gekoppelt. Die Steuereinheit weist ein in einem Speicher gespeichertes Programm zur automatischen Detektion eines Waldbrandes auf.
In einer besonders vorteilhaften Gestaltung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungseinheit einen Flugantrieb auf. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist als autonome flugfähige Drohne ausgeführt und weist dazu eine Antriebseinheit mit einer Mehrzahl an von Motoren angetriebenen Rotoren auf.
Die Aufgabe wird außerdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation weist drei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt werden Informationen empfangen. Die Informationen beinhalten z.B. die Detektion eines Waldbrandes, dessen Position und ggf. dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung. Im zweiten Verfahrensschritt wird eine Waldbrandbekämpfungseinheit von einer Waldbrandbekämpfungsstation entkoppelt. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist eine witterungsgeschützte Station zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit. Im Ruhemodus ist die Waldbrandbekämpfungseinheit mit der Waldbrandbekämpfungsstation unbeweglich gekoppelt. Im dritten Verfahrensschritt wird ein Waldbrandbekämpfungsvorgang zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes gestartet, indem z.B. eine flugfähige Drohne als Waldbrandbekämpfungseinheit eingesetzt wird. Eine Bekämpfung und/oder Löschung eines Brandherdes kann daher unmittelbar nach Detektion eines Brandherdes einsetzen.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang das Starten der Waldbrandbekämpfungseinheit. Im Ruhemodus ist die Waldbrandbekämpfungseinheit mit der Waldbrandbekämpfungsstation unbeweglich gekoppelt. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist als autonome flugfähige Drohne ausgeführt und wird zu Beginn des Waldbrandbekämpfungsvorgangs aus der Waldbrandbekämpfungsstation gestartet.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang das Bewegen der Waldbrandbekämpfungseinheit in eine erste Position. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit mittels eines geeigneten Sensors, vorzugsweise einer Infrarot-Kamera, die den Brandherd detektiert und eine Bekämpfung des Waldbrandes ermöglicht ist, und/oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Position nach Bewegen der Waldbrandbekämpfungseinheit einen anderen Abstand zum Waldbrand auf als die Waldbrandlöschstation. Üblicherweise ist der Abstand der Waldbrandlöschstation zum Waldbrand größer als der Abstand der Waldbrandbekämpfungseinheit zum Waldbrand.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang die Detektion eines Waldbrandes durch die Waldbrandbekämpfungseinheit. Mittels eines Sensors, z.B. einer Infrarot- Kamera und/oder eines optischen Sensors und/oder einer Kamera, die Waldbrandbekämpfungseinheit den Brandherd detektiert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst der Waldbrandbekämpfungsvorgang die Ortung eines Waldbrandes durch die Waldbrandbekämpfungseinheit. Mittels der Ortungssensoreinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit ist die Position des Brandherdes relativ zur Ortungssensoreinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit bestimmbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ortung durch ein bilderfassendes Verfahren, bevorzugt wird ein Wärmebild des Brandherdes erfasst.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird nach der Ortung des Waldbrandes durch die Waldbrandbekämpfungseinheit die Waldbrandbekämpfungseinheit in eine zweite Position bewegt. In der zweiten Position ist die Waldbrandbekämpfungseinheit derart positioniert, dass eine Bekämpfung eines Waldbrandes möglich ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Löschvorgang nach Erreichen der ersten und/oder der zweiten Position der Waldbrandbekämpfungseinheit. Dazu wird z.B. ein Löschmittel ausgeworfen, das in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordnet ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Löschvorgang mehrmals. Je nach Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit erfolgt der Löschvorgang mehrfach, um den Waldbrand vollständig zu löschen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird nach der Durchführung eines Löschvorganges die Waldbrandbekämpfungseinheit zur Waldbrandlöschstation bewegt. Nach der Bekämpfung des Brandherdes, insbesondere nach dem Abwurf des Löschmittels, kehrt die Waldbrandbekämpfungseinheit zur Waldbrandbekämpfungsstation zurück, um betankt und mit Löschmittel befüllt zu werden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Waldbrandbekämpfungseinheit mit der Waldbrandlöschstation gekoppelt. Die Waldbrandbekämpfungseinheit koppelt derart an die Waldbrandlöschstation an, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit an die Energieversorgung der Waldbrandbekämpfungsstation angeschlossen ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung lädt nach der Kopplung der Waldbrandlöschstation mit der Waldbrandbekämpfungseinheit die Waldbrandbekämpfungseinheit Energie und/oder Löschmittel von der Waldbrandlöschstation. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird mit elektrischer Energie betankt. Außerdem ist die Waldbrandbekämpfungseinheit an das Löschmittelreservoir der Waldbrandbekämpfungsstation angeschlossen. Die Waldbrandbekämpfungseinheit wird ebenfalls mit Löschmittel beladen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist das Waldbrandbekämpfungssystem eine Waldbrandbekämpfungsstation auf. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist eine witterungsgeschützte Station zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungseinheit den zweiten Sensor, eine Antriebseinheit, eine Energieeinheit, eine Navigationseinheit, eine Lenkeinheit, eine Steuereinheit, eine Kommunikationseinheit und/oder eine Löscheinheit auf. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise eine flugfähige Drohne, die automatisch einen Brandherd bekämpft.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Navigationseinheit Navigationssensoren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung auf. Die Navigationssensoren erkennen insbesondere Hindernisse, die während einer Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit auftreten können. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist daher in der Lage, diese Hindernisse zu umgehen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Navigationssensoren Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren. Die Navigationssensoren weisen einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren auf, die Hindernisse während der Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit erkennt. Die Hindernisse werden von der in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordneten Steuereinheit derart erfasst, erkannt und analysiert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit während der Bewegung den Hindernissen automatisch ausweicht.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die auf Laufzeitmessung basierende Sensoren Radar-, Ultraschall- und/oder LiDAR-Sensoren. Die Navigationssensoren weisen einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren (z.B. Radar, Ultraschall, Lidar) auf, die Hindernisse während der Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit erkennt. Die Hindernisse werden von der in der Waldbrandbekämpfungseinheit angeordneten Steuereinheit derart erfasst, erkannt und analysiert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit während der Bewegung den Hindernissen automatisch ausweicht.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die Waldbrandbekämpfungseinheit autonom steuerbar. Die Waldbrandbekämpfungseinheit ist vorzugsweise unbemannt und ermöglicht eine automatische und/oder autonome Bekämpfung eines Brandherdes.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungseinheit ein Löschmittelreservoir auf. Das Löschmittel ist z.B. Wasser, Pulver und/oder ein Schaumlöschmittel. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungseinheit eine Aus- und/oder Abwurfvorrichtung für Löschmittel auf. Das Löschmittel wird aus dem Löschmittelreservoir auf den Brandherd ausgeworfen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungsstation eine
Aufnahme auf, die dafür vorgesehen und dafür geeignet ist, die Waldbrandbekämpfungseinheit aufzunehmen. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist dazu eingerichtet, mitz.B. einem Energiespeicherder Waldbrandbekämpfungseinheit verbunden zu werden, um den Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Waldbrandbekämpfungsstation eine Steuereinheit, einen Witterungsschutz, einen Energiespeicher, ein Löschmittelreservoir und/oder eine Kommunikationseinheit auf. Die Waldbrandbekämpfungsstation ist dazu eingerichtet, mitz.B. einem Energiespeicherder Waldbrandbekämpfungseinheit verbunden zu werden, um den Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Zusätzlich wird die Waldbrandbekämpfungseinheit mit Löschmittel befüllt.
In einer Weiterbildung der Erfindung beinhalten die Informationen Positionsdaten, insbesondere die Position eines Waldbrandes und die Position einer Waldbrandbekämpfungseinheit und/oder eines Elementes des Waldbrandbekämpfungssystems.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur autonomen Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes eines Waldbrandes und des erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystems sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: Waldbrandbekämpfungssystem
Fig. 2: Detailansicht des erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystem
Fig. 3: Waldbrandbekämpfungseinheit
Fig. 4: Waldbrandbekämpfungsvorrichtung Fig. 5: Waldbrandbekämpfungsvorrichtung offen
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystems 1 , angeordnet in einem zu überwachenden Wald W, zeigt Fig. 1. Das LoRaWAN-Mesh- Gateway-Netzwerk 1 weist ein Mesh-Gateway-Netzwerk 1 auf, das die Technologie eines LoRaWAN-Netzwerks nutzt. Das LoRaWAN-Netzwerk 1 weist eine sternförmige Architektur auf, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den ersten Waldbranddetektionssensoren ED und einem zentralen Internetnetzwerkserver NS ausgetauscht werden. Der erste Waldbranddetektionssensor ist Teil eines Endgerätes ED und in diesem angeordnet. In dieser Schrift werden daher Endgerät ED und erster Waldbranddetektionssensor synonym mit gleichem Bezugszeichen verwendet.
Das LoRaWAN-Mesh-Gateway-Netzwerk 1 weist eine Vielzahl von ersten Waldbranddetektionssensoren ED auf, die über eine Single-Hop-Verbindung FSK mit Gateways G verbunden sind. Die Gateways G sind üblicherweise Mesh-Gateways MGD. Die Mesh-Gateways MGD sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz- Gateways BGD. Die Grenz-Gateways BGD sind mit dem Internetnetzwerkserver NS verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung WN oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll IP.
Im und um den Wald W herum verteilt sind eine Mehrzahl von Waldbrandbekämpfungsvorrichtungen 100 angeordnet. Jede
Waldbrandbekämpfungsvorrichtung 100 weist jeweils eine Waldbrandbekämpfungsstation 200 sowie eine bewegliche Waldbrandbekämpfungseinheit 300 auf (s. Fig. 4).
Zur autonomen Bekämpfung eines Waldbrandes erfolgt eine erste Detektion eines Waldbrandes durch einen oder mehrere der fest angeordneten ersten Waldbranddetektionssensoren ED. Der erste Waldbranddetektionssensor ED weist dazu ein Sensorarray zur Gasanalyse, zur Erfassung der Temperatur der Gase auf sowie zur Erfassung der vorherrschenden Windrichtung und -geschwindigkeit auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorarray auch Signale zur vorherrschenden Windrichtung von externen Messeinrichtungen erfassen bzw. erhalten.
Der Waldbrand wird im nächsten Verfahrensschritt mittels einer ersten Lokalisierung lokalisiert. Die erste Lokalisierung erfolgt mit dem den Waldbrand detektierenden ersten Waldbranddetektionssensor ED, m.a.W die Position des Waldbranddetektionssensor ED, der den Waldbrand detektiert, markiert den Ort des Waldbrandes. Außerdem erfolgt die erste Lokalisierung mittels einer Mehrzahl an ersten Waldbranddetektionssensoren ED: Eine Mehrzahl Endgeräte ED detektieren jeweils ein Signal, deren Quelle die durch den Waldbrand erzeugten Gase sind, sowie die einzelnen Zeitpunkte der Erfassung der drei einzelnen Signale. Aufgrund dieser drei detektierten Signale sowie der erfassten Zeitpunkte ihrer Detektion wird die Position des Waldbrandes ermittelt. Zusätzlich wird die Windgeschwindigkeit und -richtung in die erste Lokalisierung des Waldbrandes einbezogen, deren Erfassung mittels des ersten Waldbranddetektionssensors ED möglich ist.
Um die erste Lokalisierung durchzuführen, muss die Position jedes ersten Waldbranddetektionssensors ED so präzise wie möglich bekannt sein. Die Positionsbestimmung kann z.B. bei der Installation des ersten Waldbranddetektionssensors ED erfolgen. Das erste Waldbranddetektionssensor ED kann z.B. an einem Baum des zu überwachenden Waldes angeordnet werden und die Position des ersten Waldbranddetektionssensors ED mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS (Global Positioning System) einmalig bestimmt werden. Dazu können z.B. ein handelsübliches GPS-System oder ein Smartphone verwendet werden.
Möglich ist auch die Positionsbestimmung eines ersten Waldbranddetektionssensors ED durch einen geeigneten Empfänger. Der erste Waldbranddetektionssensor ED empfängt zur Positionsbestimmung Signale aus mindestens vier, üblicherweise sechs Quellen, im Falle der Benutzung des Navigationssatellitensystems GPS Radiosignale auf der Li- Frequenz (1575,42 MHz). Die Quellen sind Satelliten, die ständig ihre aktuelle Position und die genaue Uhrzeit ausstrahlen. Die ermittelte Position des ersten
Waldbranddetektionssensors ED wird auf dem Netzwerkserver NS und/oder dem Applikationsserver und optional zusätzlich in der Steuereinheit desjenigen ersten Waldbranddetektionssensors ED gespeichert, dessen Position derart ermittelt wurde, ebenfalls dauerhaft gespeichert. Alternativ oder zusätzlich kann die Positionsbestimmung eines ersten Waldbranddetektionssensors ED mittels des Navigationssatellitensystems ständig oder in Intervallen ermittelt werden. Die Position eines ersten Waldbranddetektionssensors ED wird dann regelmäßig überprüft und aktualisiert. Der Netzwerkserver NS und/oder der Applikationsserver weist eine erste Steuerung in Form eines Software-Programms auf einem Speicher auf, mittels der die Position eines Brandherdes ermittelbar ist.
Aufgrund der ersten Lokalisierung des Waldbrandes mittels der ersten Waldbranddetektionssensoren ED wird ein zweiter Waldbranddetektionssensor 330 derart in der Nähe des Brandherdes positioniert, dass die Entfernung des zweiten Waldbranddetektionssensors 330 zum Brandherd geringer ist als die Entfernung eines ersten Waldbranddetektionssensors ED zum Zeitpunkt der ersten Detektion des Waldbrandes. Dazu ist der zweite Waldbranddetektionssensor 330 in einer beweglich und autonom steuerbaren flugfähigen Waldbrandbekämpfungseinheit 300 (s. Fig. 3) angeordnet. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 ist als Teil einer Waldbrandbekämpfungsvorrichtung 100 (s. Fig. 4, 5) in einer
Waldbrandbekämpfungsstation 200 angeordnet.
Vor, während und nach der Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensors 330 in der Nähe des Waldbrandes wird eine zweite Detektion mittels des zweiten Waldbranddetektionssensors 330 durchgeführt. Dabei wird für die zweite Detektion ein zur ersten Detektion unterschiedliches Verfahren angewendet: Während die erste Detektion mittels des ersten Waldbranddetektionssensors ED eine Gasanalyse und eine Erfassung der Temperatur der Gase durchführt, verwendet die zweite Detektion ein bilderfassendes Verfahren, bevorzugt wird ein Wärmebild des Brandherdes erfasst. Mittels des zweiten Waldbranddetektionssensors 330 wird eine zweite Lokalisierung des Brandherdes durchgeführt. Dazu werden die mittels des zweiten Waldbranddetektionssensors 330 erfassten Messwerte herangezogen, insbesondere das Wärmebild des Brandherdes. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 weist dazu ein Ortungssystem auf (s. Fig. 3), mit dem die Position des Brandherdes relativ zum Ortungssystem der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 bestimmt wird. Zusätzlich wird die Position des Ortungssystems der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 mittels eines Navigationssatellitensystems, z.B. GPS, bestimmt und laufend aktualisiert. Alternativ oder zusätzlich wird ein Triangulationsverfahren benutzt, bei dem die Entfernung zu ortsfesten Elementen des Waldbrandbekämpfungssystems 1 , z.B. den ersten Waldbranddetektionssensoren ED und/oder den Gateways G, MGD, BGD ermittelt wird.
Diese zweite Lokalisierung des Brandherdes ist vorteilhafterweise genauer als die erste Lokalisierung des Brandherdes mittels der ersten Waldbranddetektionssensoren ED. Der Brandherd ist daher genauer lokalisiert und kann gezielt bekämpft werden. Zusätzlich zur zweiten Lokalisierung des Brandherdes übermittelt die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 neben der ersten Lokalisierung zusätzliche Informationen über z.B. Ausdehnung des Brandherdes an den Netzwerkserver NS und/oder den Applikationsserver, entweder über eine Direktverbindung zwischen Waldbrandbekämpfungseinheit 300 und Internetnetzwerkserver NS und/oder über eine Verbindung zwischen Waldbrandbekämpfungseinheit 300 und ein oder mehreren Gateways G, MGD, BGD. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 weist dazu eine zweite Steuerung und eine Kommunikationseinheit auf.
Die Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensors 330, die zweite Detektion und zweite Lokalisierung des Brandherdes erfolgt üblicherweise mehrfach über einen Zeitraum verteilt. Position, Ausdehnung sowie Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit des Brandherdes werden daher laufend erfasst und aktualisiert. Nach der zweiten Lokalisierung erfolgt die Waldbrandbekämpfung und/oder Löschung mittels der Waldbrandbekämpfungseinheit 300. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 weist dazu eine Löscheinheit 310 (s. Fig. 3) auf. Die Löscheinheit 310 weist Löschmittel, z.B. Wasser, Pulver und/ oder ein Schaumlöschmittel auf, das ausgeworfen wird. Auch eine Akustikkanone zur Brandbekämpfung kann eingesetzt werden. Dabei kann je nach Ausdehnung des Brandherdes und dessen Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit das Auswerfen mehrfach erfolgen. Insbesondere kann das Löschmittel 310 in unterschiedliche Richtungen erfolgen, um den Brandherd einzudämmen bzw. effizient zu löschen.
Die Positionierung des zweiten Waldbranddetektionssensors 330, die zweite Detektion und zweite Lokalisierung des Brandherdes und die Waldbrandbekämpfung und/oder Löschung kann je nach Ausdehnung sowie Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit des Brandherdes auch mittels einer Mehrzahl an Waldbrandbekämpfungseinheiten 300 zeitgleich parallel erfolgen.
Eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungssystems 10 zeigt Fig.
2. Das Waldbrandbekämpfungssystem 10 weist eine Mehrzahl ersten Waldbranddetektionssensoren ED auf, wobei jeweils acht erste Waldbranddetektionssensoren ED über eine Single-Hop-Verbindung FSK mit einem Gateway G kommunizieren. Die Gateways FGD sind untereinander sowie mit Grenz- Gateways BGD verbunden. Die Grenz-Gateways BGD sind mit dem Internetnetzwerkserver NS verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung WN oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll IP. Eine Mehrzahl von Waldbrandbekämpfungsvorrichtungen 100 ist um den zu überwachenden Wald W angeordnet.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Waldbrandbekämpfungseinheit 300. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 ist als autonome flugfähige Drohne ausgeführt und weist dazu eine Antriebseinheit 320 mit einer Mehrzahl an von Motoren 321 angetriebenen Rotoren 322 auf. Die Motoren 321 sind üblicherweise Elektromotoren und werden durch einen wiederaufladbaren Energiespeicher (Akku) mit Energie versorgt. Durch Verschwenken der Rotoren 322 und Variation der Drehzahl der die einzelnen Motoren 321 wird die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 gelenkt.
Zur zweiten Lokalisierung eines Brandherdes weist die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 den zweiten Waldbranddetektionssensor 330 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel eine Infrarot-Kamera ist. Zusätzlich weist die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 in diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Waldbranddetektionssensor 340 auf, der als Gassensor ausgebildet ist.
Zur Bekämpfung eines Brandherdes weist die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 die Löscheinheit 310 auf, die die Löschmittelaufnahme 311 zur Aufnahme des Löschmittels 313 aufweist. Mittels der Löschmittelabwurfvorrichtung 312 kann das Löschmittel 313 zur Bekämpfung und Löschung eines Brandherdes abgeworfen werden.
Die erfindungsgemäße Waldbrandbekämpfungseinheit 300 weist außerdem einen Navigationssensor 350 auf, der Objekte in der Umgebung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 erfasst. Der Navigationssensor 350 weist einen oder eine Mehrzahl von Kameras und/oder auf Laufzeitmessung basierende Sensoren (z.B. Radar, Ultraschall, Lidar) auf, die Hindernisse auf dem Flug der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 erkennt. Die Hindernisse werden von der in der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 angeordneten Steuereinheit derart erfasst, erkannt und analysiert, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 während ihres Fluges den Hindernissen automatisch ausweicht.
Alle genannten Komponenten sind mit einer zweiten Steuereinheit der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 verbunden und werden durch die zweite Steuereinheit gesteuert. Ein Ausführungsbeispiel einer Waldbrandbekämpfungsvorrichtung 100 zeigen Fig. 4 und Fig. 5. Die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung 100 weist die Hauptkomponenten Waldbrandbekämpfungsstation 200 und die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 (s. Fig. 3) auf.
Die Waldbrandbekämpfungsstation 200 ist dazu eingerichtet, die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 aufzunehmen und weist einen allseitigen Witterungsschutz 210 auf, der an der Oberseite öffenbar bzw. verschließbar gestaltet ist. Die Oberseite weist eine Energiekonversionsvorrichtung 220 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Photovoltaik-Anlage ist. Auf der Unterseite ist ein Energiespeicher (Akku) 230 angeordnet, der durch die Energiekonversionsvorrichtung 220 mit elektrischer Energie geladen wird.
Die Waldbrandbekämpfungsstation 200 weist zur Aufnahme der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 eine Aufnahme 250 auf, über die die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 mit der Waldbrandbekämpfungsstation 200 gekoppelt wird. Die Aufnahme 250 ist dazu eingerichtet, mit dem Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 verbunden zu werden, um den Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 mit elektrischer Energie zu laden.
Auf einer schrägen Ebene am Boden der Waldbrandbekämpfungsstation 200 ist das Löschmittelreservoir 240 angeordnet. Das Löschmittel 313 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Schaumlöschmittel, das in eine Mehrzahl an abwerfbaren Behältern gefüllt ist. Derartige Behälter werden von der Rain Industries Inc vertrieben. Ein oder mehrere Behälter werden durch die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 auf den Brandherd abgeworfen, aufgrund der Hitzeentwicklung platzt die Kunststoffwandung des Behälters und das Löschmittel 313 wird appliziert. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von wassergefüllten Behältern. Alternativ kann die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 eine Akustik-Kanone als Löschmittel 313 aufweisen, die mittels der durch den Schalldruck auftretenden Luftdruckschwankungen einen Brandherd bekämpft. Die Schallwellen mit einer Frequenz von 30 bis 60 Hz lösen mechanische Vibrationen in der Umgebung des Brandherdes aus, die sowohl den brennenden Stoff als auch die Sauerstoffzufuhr beeinflussen. Die Bekämpfung mittels einer Akustik-Kanone ist besonders nachhaltig, erzeugt während der Bekämpfung keinerlei Abfall, benötigt kein Wasser oder evtl, für einen Waldboden problematische Chemikalien und kann so lange durchgeführt werden, wie der Energiespeicher der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 über Energie verfügt.
Zur Bekämpfung eines Waldbrandes wird nach der ersten Detektion und ersten Lokalisierung eines Brandherdes durch einen fest angeordneten ersten Waldbranddetektionssensor ED (s. Fig. 1) der zweite Waldbranddetektionssensor 330 und damit die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 zum Zweck der zweiten Detektion, der zweiten Lokalisierung und der Waldbrandbekämpfung an den Brandherd bewegt. Dazu wird zunächst auf dem Netzwerkserver NS, dem Applikationsserver und/oder auf der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 eine Route bestimmt. Die Route beinhaltet die derzeitige Position der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 als Teil der Waldbrandbekämpfungsstation 200 sowie die Position des Zielgebietes, insbesondere des Brandherdes. Die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung 100 weist eine Kommunikationseinheit auf, die mit dem Netzwerkserver NS und/oder dem Applikationsserver verbunden ist und Informationen über Ausdehnung des Brandherdes und Positionsdaten empfängt und sendet. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 wird dann von der Waldbrandbekämpfungsstation 200 entkoppelt und der Motor 321 der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 gestartet. Zeitgleich wird der Witterungsschutz 210 der Waldbrandbekämpfungsstation 200 geöffnet (Fig. 5).
Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 bewegt sich dann motorisiert entlang der berechneten Route zum Zielgebiet des Brandherdes. Dabei erfasst die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 mittels ihrer Sensoren, wie beispielsweise auf Laufzeitmessung basierende Sensoren Radar-, Ultraschall- und/oder LiDAR-Sensoren permanent etwaig auftretende Hindernisse, ermittelt beim Auftreten von Hindernissen mittels der zweiten Steuerung eine Ausweichroute zum Zielgebiet und setzt die die motorisierte Bewegung entlang der Ausweichroute zum Zielgebiet fort, wobei Erfassung von Hindernissen, Ermittlung einer Ausweichroute und motorisierte Bewegung entlang der Ausweichroute permanent während der Bewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 wiederholt und ausgeführt wird.
Im Zielgebiet erfolgt die zweite Detektion sowie die zweite Lokalisierung des Brandherdes sowie die Bekämpfung bzw. Löschung des Brandherdes mittels der Waldbrandbekämpfungseinheit 300, indem das Löschmittel 313 abgeworfen wird. Die zweite Steuerung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 generiert und/oder führt Steuerbefehle zur zweiten Detektion eines Brandherdes, zur zweiten Lokalisierung eines Brandherdes, zur Fortbewegung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300, zur Navigation der Waldbrandbekämpfungseinheit 300, zur Lenkung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 und/oder zum Auswerfen von Löschmitteln 313 aus.
Die zweite Steuerung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 weist einen Speicher auf, in dem durch die zweite Steuerung ein ausführbares gespeichert ist, das den autonomen Betrieb der autonomen Waldbrandbekämpfungseinheit ermöglicht. Zweite Detektion des Brandherdes, zweite Lokalisierung des Brandherdes und Auswurf des Löschmittels 313 erfolgt vorteilhafter mittels des dargelegten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes vollständig oder zumindest teilweise autonom.
Nach der Bekämpfung des Brandherdes, insbesondere nach dem Abwurf des Löschmittels 313, kehrt die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 zur Waldbrandbekämpfungsstation 200 zurück und koppelt derart an die Aufnahme 250 an, dass die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 an die Energieversorgung (Energiespeicher 230) der Waldbrandbekämpfungsstation 200 angeschlossen ist. Danach wird die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 mit elektrischer Energie betankt. Außerdem ist die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 an das Löschmittelreservoir 240 angeschlossen. Die Waldbrandbekämpfungseinheit 300 wird ebenfalls mit Löschmittel 313 beladen. Zusätzlich wird der Witterungsschutz 210 geschlossen (Fig. 4), die Waldbrandbekämpfungsstation 200 ist wieder einsatzbereit. Zusätzlich weist die Waldbrandbekämpfungsstation 200 ebenfalls eine Steuereinheit auf, die die Energiekonversionsvorrichtung 220, die Bestückung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 mit Löschmittel 313 aus dem Löschmittelreservoir 240 und den Start bzw. die Landung der Waldbrandbekämpfungseinheit 300 sowie das Öffnen und Schließen des Witterungsschutzes 210 steuert.
B EZ U G SZ E I C H E N L I ST E
1 Waldbrandbekämpfungssystem
10 Lo R a WA N - M es h- Gateway- N etzwe rk
ED Endgerät I Erster Waldbranddetektionssensor
G Gateway
NS Internet-Netzwerk-Server
IP Internetprotokoll
MHF Multi-Hop-Funknetzwerk
MDG Mesh-Gateways
BGD Grenz-Gateway
FSK FSK-Modulation
WN Drahtgebundene Verbindung
W Wald
100 Waldbrandbekämpfungsvorrichtung
200 Waldbrandbekämpfungsstation
210 Witterungsschutz
220 Energiekonversionseinheit
230 Energiespeicher
240 Lösch mittel reservoir
250 Aufnahme für Waldbrandbekämpfungseinheit
300 Waldbrandbekämpfungseinheit
310 Löscheinheit
311 Löschmittelaufnahme
312 Löschmittelabwurfvorrichtung Lösch mittel Flugantrieb/Antriebseinheit Motor Rotor Zweiter Waldbranddetektionssensor Waldbranddetektionssensor Navigationssensor

Claims

PA TE N TA N S P R Ü C H E Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation mit den Verfahrensschritten
• Empfang von Informationen,
• Generieren eines Steuerbefehls
• Versand des Steuerbefehls (oder einer Information)
• Ausführen des Waldbrandbekämpfungsvorganges Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Empfang von Informationen auf einer Servereinheit (NS) erfolgt.
Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer
Waldbrandlöschstation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Information von einem Endgerät (ED) gesendet wird.
Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer
Waldbrandlöschstation nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versand der Information über ein Netzwerk (10) erfolgt.
Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer
Waldbrandlöschstation nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Information das Ergebnis einer Analyse beinhaltet. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse aus Messdaten eines Sensors erfolgt. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten auf dem Endgerät (ED) erfasst werden. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse auf dem Endgerät (ED) oder der Servereinheit (NS) erfolgt. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Information der Steuerbefehl oder Informationen zur Generierung eines Steuerbefehls generiert werden. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbefehl oder die Information zur Generierung eines Steuerbefehls versendet wird. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer
Waldbrandlöschstation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Versand des Steuerbefehls oder der Information zur Generierung eines Steuerbefehls von der Servereinheit (NS) an die Waldbrandbekämpfungsvorrichtung erfolgt. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Versand über ein Netzwerk (10) erfolgt. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waldbrandbekämpfungsvorgang eine erste Positionierung einer Waldbrandbekämpfungseinheit umfasst. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Waldbrandbekämpfungsvorgang die Lokalisierung des Brandherdes umfasst. Verfahren zur Bekämpfung und/oder Löschung eines Waldbrandes mit einer Waldbrandlöschstation nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waldbrandbekämpfungsvorgang den Auswurf von einem Waldbrandbekämpfungsmittel umfasst. Waldbrandbekämpfungssystem mit einer Netzwerkeinrichtung (10) einer Servereinheit (NS) einem Gateway (G) • einem ersten Endgerät (ED), wobei das erste Endgerät eine Sensoreinheit aufweist
• einem zweiten Endgerät, wobei das zweite Endgerät ein Waldbrandbekämpfungselement aufweist. Waldbrandbekämpfungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (10) ein LoRaWan-Netzwerk mit Server (NS), Gateway (G), einem ersten Endgerät (ED), und einem von dem ersten Endgerät (ED) verschiedenen zweiten Endgerät ist. Waldbrandbekämpfungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endgerät (ED) eine Sensoreinheit und/oder das zweite Endgerät eine Waldbrandbekämpfungseinheit aufweist. Waldbrandbekämpfungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endgerät (ED) ortsfest angeordnet ist. Waldbrandbekämpfungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endgerät (ED) einen Sensor zur Waldbranddetektion, eine Kommunikationsvorrichtung, einen Energiespeicher und/oder eine Energiekonversionsvorrichtung aufweist. Waldbrandbekämpfungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Endgerät beweglich ist. Waldbrandbekämpfungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Endgerät einen Sensor zur Waldbranddetektion, einen Navigationsvorrichtung, einen Antrieb und/oder einen Energiespeicher aufweist. Waldbrandbekämpfungssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor des ersten Endgerätes (ED) verschieden ist vom Sensor des zweiten Endgerätes. Waldbrandbekämpfungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (10) einen zentralen Server (NS) aufweist. Waldbrandbekämpfungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (10) mehrere Gateways (G) aufweist, wobei die Gateways Mesh- Gateways (MGD) und/oder Grenz-Gateways (BGD) sind.
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