Incêndios Florestais
                   Estudo Sobre Sistemas de
                   Vigilância de Incêndios Florestais



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Iniciativa Sobre
                              Incêndios Florestais

ESTUDO SOBRE                  da COTEC Portugal




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           3.3.3.4. Processamento centralizado e descentralizado                37...
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Figura 14. Viatura de Vigilância Móvel (VVM) e centro de comando            30
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1. INTRODUÇÃO

A vigilância e a detecção precoce dos incêndios florestais têm sido...
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Alguns destes sistemas estão operacionais e em uso há mais de uma dezena de anos, ...
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2. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA CONVENCIONAIS

Os sistemas clássicos de vigilância são b...
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       - Estação de rádio ligada à rede de comunicações de vigilância e/ou comunic...
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       - Veículo todo-o-terreno equipado com estação de rádio.

       - Binóculos...
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        - Na prática o sistema é usado em vários países quando o perigo de incêndi...
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3. NOVOS SISTEMAS DE VIGILÂNCIA

Os novos sistemas de vigilância estão agrupados e...
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      - Só é necessário um operador para várias estações remotas conseguindo-se de...
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3.3 SISTEMAS TERRESTRES

3.3.1. Sistemas baseados em Infravermelhos

3.3.1.1.Siste...
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      - Monitorização do fogo e das actividades de combate e confirmação da extinç...
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       - Controlo e Comandos: Controlo das câmaras de vídeo na gama do visível e d...
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    •   1 em Coimbra (Portugal) Projecto AGUIA. Actualmente não instalado.
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parques naturais). Algumas regiões possuem um sistema de detecção automática móvel...
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Quando ocorre uma detecção de fogo num determinado analisador remoto, a unidade
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Dependendo das condições atmosféricas, o sistema pode mesmo detectar o fumo antes ...
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Durante o ano de 2002, as colinas de Petit Marsellais foram equipadas com 4 sensor...
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      - Estabilização da imagem através de soluções de hardware e software.

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     - Transmissores e receptores de microondas (usados na transmissão de vídeo do...
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       - Manipulação manual de qualquer câmara sem que isso afecte qualquer outra
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                                                        Sistema de
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As câmaras e equipamento associado, nomeadamente os sistemas de posicionamento e
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                   Figura 9. Torre típica do Sistema CICLOPE



Nos últimos anos...
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          Figura 10. Cobertura nacional proporcionada pelo sistema CICLOPE



Ca...
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      - Aquisição e registo de dados meteorológicos integrado

      - Número ilim...
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Torres de vigilância (TVAD):

       - Sistema de alimentação autónomo caso não ex...
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comparada e possíveis alterações podem resultar na presença de fumo. Os falsos ala...
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Este sistema possui visão nocturna e mesmo que exista neblina ou que o contraste d...
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de central que analisará as imagens debitadas por um ou mais postos colocados
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representa, por outro lado, um grande potencial de envolvimento com os operacionai...
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Esta viatura (VVM) está equipada com uma câmara de vídeo na gama do visível, um GP...
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Figura 16. Algumas monitorizações feitas com o sistema Observa


3.3.2.8 Sistema...
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– Saxonia
       • 1 Sensor/Câmara
       • 1 Centro de operação
Em França, foi te...
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Centro de operação e controlo.
        - Operação assistida por computador.
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3.3.3.1.Tecnologia dos sensores

As tecnologias utilizadas consistem essencialment...
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usado para cobrir toda a área fazendo variar os ângulos. Neste caso o processo de
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aumentar a fiabilidade da detecção dos incêndios florestais baseada no visível. (G...
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Todas   as     técnicas    mencionadas       anteriormente      (Redução    dos   ...
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da área afectada, transmitidas automaticamente quando o alarme é accionado, forem
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3.3.4 Densidade dos Sistemas

Um dos principais factores que influenciam directame...
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3.4 SISTEMAS BASEADOS EM SATÉLITE

Os sistemas de detecção de incêndios florestais...
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3.4.1 Sistema de Alerta de Incêndios Florestais (Forest Fire Alert System-UE)

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A Transmissão de dados de imagens de alta resolução (HRPT- High resolution picture...
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  1. 1. Incêndios Florestais Estudo Sobre Sistemas de Vigilância de Incêndios Florestais INICIATIVA COTEC 2005 Associação Empresarial para a Inovação Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial
  2. 2. Iniciativa Sobre Incêndios Florestais ESTUDO SOBRE da COTEC Portugal SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica INCÊNDIOS FLORESTAIS Industrial AUTORES: Centro de Estudos Domingos Xavier Viegas Sobre Incêndios Florestais Maria Teresa Pais Viegas Luís Paulo Pita Contactos: Luís Mário Ribeiro ADAI - Rua Pedro Hispano, Nº12 Apartado 10130 3030-601 Coimbra Pedro Palheiro Telefone: 239708580/239790732 Fax: 239708589/239790771 E-mail: info@adai.pt
  3. 3. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Índice Pág. Índice III Índice de Figuras IV 1. Introdução 1 2. Sistemas de Vigilância Convencionais 3 2.1. Vigilância Terrestre Fixa 3 2.1.1 Vantagens dos Sistemas de Vigilância Terrestre Fixa 4 2.1.2 Desvantagens dos Sistemas de Vigilância Terrestre Fixa 4 2.2. Vigilância Terrestre Móvel 4 2.2.1 Vantagens dos Sistemas de Vigilância Terrestre Móvel 5 2.2.2 Desvantagens dos Sistemas de Vigilância Terrestre Móvel 5 2.3. Vigilância Aérea 5 2.3.1 Vantagens dos Sistemas de Vigilância Aérea 5 2.3.2 Desvantagens dos Sistemas de Vigilância Aérea 5 3. Novos Sistemas de Vigilância 7 3.1 Vantagens dos novos Sistemas de Vigilância 7 3.2 Desvantagens dos novos Sistemas de Vigilância 8 3.3. Sistemas Terrestres 9 3.3.1. Sistemas Baseados em Sensores de Infravermelhos 9 3.3.1.1. Sistema BOSQUE 9 3.3.1.2. Sistema BSDS 12 3.3.2. Sistemas Baseados em Câmaras de vídeo na gama do vísivel 13 3.3.2.1. Sistema ARTIS FIRE 13 3.3.2.2. Sistema AWISS 16 3.3.2.3. Sistema FIREHAWK 17 3.3.2.4. Sistema CICLOPE 20 3.3.2.5. Sistema de detecção de fumo ASRD 25 3.3.2.6. Sistema VIGÍLIA 27 3.3.2.6. Sistema OBSERVA 29 3.3.2.6. Sistema FIREWATCH 31 3.3.3. Comparação dos sistemas terrestres de detecção 33 3.3.3.1. Tecnologia dos sensores 34 3.3.3.2. Movimentação dos sensores 34 3.3.3.3. Detecção automática 35 SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS III
  4. 4. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3.3.3.4. Processamento centralizado e descentralizado 37 3.3.3.5. Comunicações 38 3.3.4. Densidade dos sistemas 41 3.3.5. Custo unitário dos sistemas terrestres 41 3.4. Sistemas baseados em Satélite 42 3.4.1. Sistemas de alerta de incêndios florestais 43 3.4.2. Global Forest Fires Watch System (USA) 45 3.4.3. Satellite-Based Forest Fire Monitoring (Canada) 47 3.4.4. NOMOS (Russia) 48 3.5. Sistemas Aéreos 50 3.5.1. FIREFLY (USA) 51 3.5.2. Airborne Wildfire Intelligence System 52 4. Conclusão 54 ANEXO I: Tecnologias de Detecção e Monitorização de Incêndios 56 Florestais ANEXO II: Situação em Diferentes Países 66 Referencias Bibliográficas 69 Lista de Siglas 71 Índice de Figuras Pág Figura 1. Sistema de vigilância terrestre fixa clássica. 3 Figura 2. Vigilância aérea não tripulada (UAVs) 6 Figura 3. Arquitectura do Sistema BOSQUE 11 Figura 4. Aspecto geral do sistema BSDS 13 Figura 5. Aspecto geral do sistema ARTIS FIRE 14 Figura 6. Representação esquemática da problemática da vigilância dos 17 incêndios florestais. Figura 7. Sistema FIREHAWK 18 Figura 8. Sistema FIREHAWK 20 Figura 9. Torre típica do Sistema CICLOPE 22 Figura 10. Cobertura nacional proporcionada pelo sistema CICLOPE 23 Figura 11. Consola de operador do Sistema CICLOPE 24 Figura 12. Aspecto geral do sistema SRD 26 Figura 13, Arquitectura do Sistema Observa 29 SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS IV
  5. 5. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Figura 14. Viatura de Vigilância Móvel (VVM) e centro de comando 30 Figura 15. Aspecto do software e comando dos sistemas 30 Figura 16. Algumas monitorizações feitas com o sistema Observa 31 Figura 17. Arquitectura do Sistema Firewatch (CEREN 2004) 32 Figura 18. Software do sistema Firewatch 33 Figura 19. Sistema baseado em satélite integrado com um sistema 42 terrestre. Figura 20. Arquitectura do Forest Fire Alert System 43 Figura 21. Fluxograma de funcionamento do Sistema de detecção 44 Figura 22. Imagem nocturna 46 Figura 23. Imagem AVHRR 46 Figura 24. Detecções de Incêndios 47 Figura 25. Evolução dos incêndios 48 Figura 26. Estação MIR com o módulo PRIRODA acoplado. 49 Figura 27. Sistemas de detecção aéreos 51 Figura 28. Meios aéreos tripulados (a) e não tripulados (b) 51 Figura 29. Algumas aplicações do AWIS 53 Figura 30. Aspecto do software de utilização do sistema 53 Figura 31. Imagem a Cor e na escala de cinzentos 57 Figura 32. Detecção do fumo. Segmentação do fumo 57 Figura 33. Imagem visual a cores de um incêndio florestal (a) e a sua 58 correspondente componente infra-vermelha (b) Figura 34. Segmentação da frente de chamas 58 Figura 35. Transmissão atmosférica percentual a 2000 m acima do nível 59 do mar Figura 36. Exemplos de falsos alarmes 62 Figura 37. Exemplos de falsos alarmes: a) Luzes artificiais; b) fontes de 62 combustão Figura 38. Imagens resultantes da aplicação da monitorização de 64 incêndios florestais Figura 39. Imagem do sensor AVHRR 65 SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS V
  6. 6. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 1. INTRODUÇÃO A vigilância e a detecção precoce dos incêndios florestais têm sido tradicionalmente feitas por pessoas em torres de vigia situadas nas proximidades das áreas a proteger. Esta vigilância baseada em postos fixos foi desde cedo complementada por patrulhas móveis, utilizando os mais diversos modos de locomoção terrestres, aquáticos e aéreos, sempre com uma forte dependência na capacidade humana para efectuar a detecção e nos meios de comunicação rádio para a transmissão dos alarmes. Desde há algumas décadas este modo de vigilância tem vindo a ser substituído, ou pelo menos complementado, pelo emprego de novas tecnologias, nomeadamente as que são baseadas em sensores electrónicos, de captação de imagens e de outros dados e sua transmissão para centros de monitorização e controlo. O presente documento versa essencialmente sobre o emprego de novas tecnologias para vigilância da floresta com vista à sua protecção contra os incêndios. A vigilância por meios aéreos, empregando ou não sensores electrónicos, tem também sido utilizada em épocas críticas quando o risco de incêndio florestal é elevado. O interesse dos sistemas de detecção por satélite é também evidente no caso de vastas áreas homogéneas a proteger. Nos últimos anos tem aumentado significativamente a aplicação das tecnologias de informação e comunicação à detecção e monitorização dos incêndios florestais. Na maior parte dos casos o papel destas tecnologias consiste no fornecimento de informação (imagens e dados dos incêndios) aos operadores nos Centros de Coordenação e Controlo e nos Postos de Comando Locais. Estes sistemas utilizam câmaras de vídeo para adquirir imagens do fogo e do fumo e transmiti-las através de tecnologias de comunicação apropriadas. As imagens são visualizadas pelo operador do sistema no Centro de Controlo ou no Posto de Comando. A detecção e a localização do fogo dependem basicamente dos operadores, com a assistência eventual de meios de informação geográfica e através do conhecimento do posicionamento das câmaras. A detecção do fogo pode ser feita de modo automático, sendo os alarmes desencadeados através do processamento das imagens de computador, análise de pontos quentes com sensores de infravermelhos, análise espectral, análise por LIDAR, etc. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 1
  7. 7. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Alguns destes sistemas estão operacionais e em uso há mais de uma dezena de anos, como é o caso dos sistemas que utilizam câmaras de vídeo na gama do visível bem como câmaras na gama do infravermelho. As câmaras de vídeo na gama do visível (a preto e branco ou a cores) são úteis para detectar colunas de fumo, para localizar o fogo e para acompanhar a sua evolução, desempenhando assim uma tarefa de monitorização, para a qual possuem qualidades muito superiores aos sistemas clássicos. Por outro lado as câmaras de infravermelhos têm sido usadas para a detecção precoce de pontos quentes e para a identificação da frente de fogo, mesmo através do fumo, que restringe a visibilidade para a vista humana e para outros sensores que funcionam na gama da radiação visível. Neste relatório os sistemas utilizados na detecção dos incêndios são analisados, tendo em consideração as tecnologias utilizadas, a sua implementação e desempenho. Pretende-se fornecer uma perspectiva global do estado da tecnologia através da análise de alguns dos sistemas conhecidos. Na secção seguinte são introduzidos os sistemas convencionais de vigilância de incêndios florestais. Em seguida apresentam-se os sistemas terrestres e particularmente os sistemas terrestres de detecção precoce. Os sistemas de satélite para a detecção e monitorização dos incêndios florestais são considerados em seguida, referindo-se por fim os sistemas embarcados em meios aéreos. As últimas duas secções referem-se às Conclusões e às Referências. Este relatório inclui também um Anexo, com uma breve descrição das principais características das tecnologias visual e de infravermelhos para a detecção e monitorização dos incêndios florestais. Este documento foi preparado pelos autores com base em documentação consultada e em relatórios técnicos de projectos de investigação em que participam, em colaboração com outros parceiros Europeus,. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 2
  8. 8. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 2. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA CONVENCIONAIS Os sistemas clássicos de vigilância são baseados na observação das áreas florestais por pessoas. Estes sistemas podem ser divididos em três grandes classes: - Vigilância terrestre fixa - Vigilância terrestre móvel - Vigilância aérea. 2.1. Vigilância Terrestre Fixa A vigilância terrestre fixa é feita a partir de posições de onde se podem observar extensas áreas*. A posição de observação pode ser uma torre de vigia ou cabine (Ver Figura 1). A observação deve ser efectuada 24 horas por dia, tornando-se assim necessário dispor normalmente de três pessoas, em turnos de 8 horas, para cada posto de observação. 1a) 1b) Figura 1. Sistema de vigilância terrestre fixa clássica. 1a) torre metálica. 1b) construção de alvenaria O equipamento básico necessário para cada torre consiste em: - Binóculos - Alidade para localização do azimute da origem do foco de incêndio, para facilitar a sua localização. - Mapas da área com informação acerca da topografia, vegetação e infra-estruturas. * Para uma melhor compreensão destes sistemas consultar o Relatório “Análise da Cobertura da Rede Nacional de Postos de Vigia”, realizado por Francisco Rego et al e também realizado no âmbito da Iniciativa sobre Incêndios Florestais da COTEC Portugal. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3
  9. 9. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Estação de rádio ligada à rede de comunicações de vigilância e/ou comunicação por telefones celulares. 2.1.1. Vantagens dos sistemas de vigilância convencionais: - Permitem vigilância contínua das áreas florestais. - Comunicação permanente com os Centros de Controlo. - Possibilidade de se vigiar uma mesma área por dois ou mais postos de observação, tornando possível fornecer informação que pode ser usada numa identificação mais precisa do local de ignição do fogo através de técnicas de triangulação. 2.1.2. Desvantagens dos sistemas de vigilância convencionais : - Dependerem da atenção constante dos vigias no seu turno - A existência de áreas extensas que não se conseguem observar em linha de vista. - Informação insuficiente para a localização do foco de incêndio. - Dificuldades de recrutamento e contratação de pessoal em resultado de ser normalmente um trabalho sazonal - Baixo nível de formação e de responsabilidade dos operadores - Condições de trabalho abaixo dos padrões aceitáveis. - Informação insuficiente no acompanhamento e monitorização dos incêndio. - Dificuldade em operacionalizar os sistema fora dos períodos convencionais. - Encargos financeiros elevados. 2.2.Vigilância Terrestre Móvel A vigilância terrestre móvel consiste no patrulhamento das áreas florestais por veículos todo-o-terreno. A principal missão destas patrulhas é de: - Evitar os incêndios florestais. - Detectar focos de incêndio florestal - Fazer o ataque inicial Cada patrulha possui de 2 a 4 pessoas. O equipamento básico necessário consiste em: SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 4
  10. 10. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Veículo todo-o-terreno equipado com estação de rádio. - Binóculos - Mapas das áreas percorridas - Ferramentas para o ataque inicial. 2.2.1. Vantagens dos sistemas de vigilância terrestre móvel: - Vigilância de pessoas que utilizam o fogo nas suas actividades (agricultores, turistas,...) - Possibilidade de iniciar o ataque a pequenos fogos. 2.2.2. Desvantagens dos sistemas de vigilância terrestre móvel: - Não haver observação contínua: Pode passar-se muito tempo entre duas observações de um mesmo local. - Custo elevado no caso de 24 horas contínuas de observação. 2.3.Vigilância Aérea A vigilância aérea consiste na observação de uma área florestal por meios aéreos, tais como pequenos aviões e helicópteros. Este tipo de vigilância requer: - Uma base aérea perto da área florestal. - Estações de rádio - Mapas da área de observação - Equipamento complementar (GPS, câmaras de TV, sensores de infravermelhos,...) 2.3.1. Vantagens dos sistemas de vigilância aérea: - Observação de vastas áreas florestais sem zonas de sombra - Localização exacta do ponto de ignição dos incêndios - Possibilidade de recolha de informação útil para o combate inicial 2.3.2. Desvantagens dos sistemas de vigilância terrestre móvel: - O custo elevado. - Impossibilidade de operar em condições meteorológicas adversas e durante a noite. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 5
  11. 11. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Na prática o sistema é usado em vários países quando o perigo de incêndio se agrava. - Impossibilidade de vigiar de forma contínua uma determinada área. Esta actividade pode ser realizada quer por aeronaves tripuladas quer por UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), com aplicabilidades e restrições distintas e até complementares. Figura 2. Vigilância aérea não tripulada por UAVs utilizados no âmbito do Projecto COMETS (Fotos ADAI). SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 6
  12. 12. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3. NOVOS SISTEMAS DE VIGILÂNCIA Os novos sistemas de vigilância estão agrupados em dois grandes conjuntos, os sistemas terrestres e os aéreos. Estes sistemas são baseados em sensores e em novas tecnologias de comunicação que permitem fazer uma rápida detecção de um incêndio e reportar a sua ocorrência para o centro de comando. É ainda possível com estes sistemas proceder à monitorização da evolução do incêndio assim como das operações de combate. Os sistemas terrestres são geralmente constituídos por uma ou mais estações remotas, que são colocadas no terreno estando em comunicação permanente com o centro de comando através de ligações rádio, GSM, GPRS ou outras. Estes sistemas são ainda constituídos por um processador de imagens digital que poderá estar instalado no centro de comando ou então no terreno. Geralmente a estação remota é constituída por um sensor, geralmente uma câmara de vídeo na gama do visível, do infravermelho, ou então um sensor de outro tipo. Os dados podem ser tratados no terreno e depois enviados para o centro de comando, ou então são enviados em bruto para o centro de comando sendo aí processados e visualizados. O número de estações remotas e de operadores por centro de comando depende muito da complexidade do sistema e obviamente do orçamento disponível para a sua instalação, manutenção e operação. Estes sistemas podem ser manuais ou semi-automáticos. No primeiro caso, todas as operações de detecção, verificação e alarme são efectuadas pelo operador, no segundo caso a detecção e alarme de incêndio é feita de modo automático, sendo a confirmação ou verificação de que se trata ou não de um incêndio feita manualmente pelo operador. Alguns destes sistemas têm integrado um GIS que permite fazer a visualização da localização do local de origem do incêndio, ferramenta esta que tem uma grande importância na afectação e localização dos meios no terreno. Alguns dos sistemas possuem ainda integrada uma base de dados. Os sistemas aéreos podem ser de dois tipos, os que têm por base sensores instalados em satélites e os baseados em sensores instalados em aviões ou helicópteros tripulados ou não como é o caso dos UAVs. 3.1. Vantagens dos novos sistemas de vigilância: - Melhores condições de trabalho que se proporcionam aos operadores. - Permitem determinar e registar a localização exacta do incêndio. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 7
  13. 13. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Só é necessário um operador para várias estações remotas conseguindo-se desta forma uma melhor utilização dos recursos humanos. - Consegue-se com estes sistemas fazer a monitorização quer do incêndio quer das operações de combate, desempenhando desta forma um papel importante na locação de meios no terreno, no estabelecimento de prioridades de combate, no caso de ocorrência de mais do que um incêndio em simultâneo e permitem ainda obter dados objectivos para uma posterior avaliação do desempenho dos recursos envolvidos. - Não estão dependentes da existência de electricidade no local de instalação para poderem funcionar, podendo funcionar com energias renováveis e/ou alternativas (solar, eólica, baterias). - Estes sistemas podem ser instalados em qualquer local, estando disponíveis para isso um grande conjunto de acessórios. - No caso dos sistemas aéreos consegue-se uma grande área de cobertura por sistema. - Os novos sistemas permitem ainda a sua integração em GIS e em outros sistemas, principalmente os da protecção civil. 3.2. Desvantagens dos novos sistemas de vigilância: - Elevados custos de instalação, aumentando estes custos com a maior precisão exigida e o aumento da distância de detecção. - Têm uma resposta lenta para as necessidades de uma rápida detecção (caso dos sistemas baseados em satélites), - Estes sistemas estão ainda expostos a actos de vandalismo e no caso de não haver infra-estruturas que possam receber estes sistemas será necessário construí-las (o que contribui para um aumento dos custos da instalação). De notar que os postos de vigia também estão sujeitos a este tipo de actos, a que acresce o facto de o vigia humano estar normalmente desprotegido - O facto de estarem colocados no terreno e expostos aos factores ambientais poderá elevar os custos de operação e funcionamento com um acréscimo dos custos relacionados com as operações de manutenção. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 8
  14. 14. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3.3 SISTEMAS TERRESTRES 3.3.1. Sistemas baseados em Infravermelhos 3.3.1.1.Sistema Bosque O Sistema Bosque foi desenvolvido e patenteado pela IZAR-FABA (Espanha, http://www.izar.es)). O sistema compreende uma série de Estações de Observação Remota que vigiam uma determinada área através de câmaras de vídeo na gama do infravermelho. Este sistema foi testado em Portugal no âmbito do Projecto Águia, da iniciativa da ADAI e com o apoio da DGRF, nos anos de 2001 e de 2002. A avaliação feita ao seu desempenho foi muito boa. A detecção semi-automática de uma fonte de calor é registada por uma Unidade Central de Controlo, ligada via rádio a cada Estação de Observação. A Unidade Central de Controlo é operada por uma única pessoa. A câmara de infravermelhos em cada Estação de Observação é complementada com uma câmara de visível com uma capacidade de zoom potente. A unidade completa é montada de forma a permitir a movimentação horizontal (rotação) e vertical (inclinação). A unidade pode ser programada para cobrir a área sob vigilância de modo automático através de varrimentos repetitivos. As imagens de infravermelho e outros dados são enviados para a Unidade Central de Controlo através da rede de comunicações. Quando o sinal é recebido, a imagem é processada digitalmente. Em caso de fogo, são accionados alarmes que aparecem no monitor de TV na consola principal de controlo. As instruções operacionais para cada Estação de Observação são controladas pela consola de controlo via rádio. A principal característica deste processo é a de permitir a monitorização em tempo real, levando menos de um minuto para o processo se completar, de tal modo que a vigilância e a rápida detecção do Sistema Bosque permite iniciar o combate quando o desenvolvimento do fogo ainda está nos seus primeiros estágios. As funções principais do Sistema BOSQUE (ver Figura 2) são: - A Vigilância automática através de varrimentos repetitivos. - Localização automática do fogo (e representação cartográfica) através da linha de visão, ou triangulação (Coordenadas UTM ou malha). - A Detecção semi-automática de focos de incêndio. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 9
  15. 15. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Monitorização do fogo e das actividades de combate e confirmação da extinção do fogo. Características gerais: - Capacidade de detecção de um fogo de 1m2 a 10 km. - Área de Cobertura máxima: 30 000Ha por Estação de Observação. - Requisitos humanos mínimos: Unicamente uma pessoa na Consola de Controlo (até 8 estações de Observação) - Estação de Observação automática - Gravação Vídeo. Dissuasora da actuação de criminosos. - Simplicidade de operação. - Instalação fácil em torres de observação convencionais. - Flexibilidade de adaptação a localizações particulares. - Posto de Comando Central para supervisionar as actividades de supressão do fogo. - Localização automática do foco de incêndio através da linha de visão ou por triangulação (UTM ou malha). - Possibilidade de simulação de potenciais situações de fogo baseadas na ligação das condições meteorológicas actuais com o sistema de comunicações do software. Características da Estação de Observação - Vigilância e Detecção semi-automática por câmaras de infravermelhos e de visível a cores. - Posicionamento e alinhamento de ambas as câmaras. - Possibilidade de fornecimento de energia através de painéis solares e geradores eólicos. Características do Controlo Central - Gestão do Fogo: Alarme acústico e visual, parâmetros de detecção ajustáveis (patamar de detecção ajustável), Rejeição/Aceitação dos alarmes. - Leitura do estado do sistema: Comunicações, fornecimento de energia,... - Dados meteorológicos actuais e passados SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 10
  16. 16. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Controlo e Comandos: Controlo das câmaras de vídeo na gama do visível e de infravermelhos, selecção das câmaras, controlo da orientação das câmaras, selecção do modo automático/manual da vigilância. - Gravação Vídeo - GIS Figura 3. Arquitectura do Sistema BOSQUE Conhece-se a instalação de 28 sistemas em parques e reservas naturais um pouco por toda a Espanha e em Portugal, nomeadamente: • 2 em Jaen. "Despeñaperros", Reserva Natural. • 2 em Malaga. Montes de Málaga, Reserva Natural • 3 em Cadiz. Alcornocales, Reserva Natural • 3 em Huelva. Sierra de Aracena, Reserva Natural • 2 em Granada. Sierra Nevada, Reserva Natural • 5 em Almería. Sierra Nevada, Reserva Natural • 2 em Zaragoza. "CENAD San Gregorio". • 2 em Sevilla. Em colaboração com "Sevillana de Electricidad". Actualmente não instalado. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 11
  17. 17. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS • 1 em Coimbra (Portugal) Projecto AGUIA. Actualmente não instalado. • 3 na Galiza. Actualmente não instalado • 1 em Barcelona. Parque Collserola. Actualmente não instalado • 1 em Madrid. Parque Casa de Campo. Actualmente não instalado • 1 em Murcia. Actualmente não instalado A vigilância é completada com a realizada pelas pessoas a cargo da prevenção e extinção destacadas para este fim. Alguns destes sistemas estão em operação há mais de dez anos. 3. 3.1.2. Sistema BSDS (Bright Spot Detection System) O sistema BSDS foi desenvolvido pela TELETRON (Itália, http://www.teletronelectronics.com)). O sistema BSDS (ver Figura 4) permite a detecção semi-automática e a monitorização dos incêndios florestais, consistindo numa estação remota e num terminal assistido por um operador. Este sistema foi também utilizado em Portugal, no Distrito de Coimbra, no âmbito do Projecto Águia, já mencionado. A estação remota recebe as imagens de infravermelho e processa-as no sentido de detectar a fonte de calor. As imagens podem ser filtradas para eliminar pontos de calor permanentes. Se um ponto de calor é detectado é enviado um sinal de alarme, via telecomunicações, a um operador. O operador pode controlar a câmara para confirmar o alarme. A câmara está equipada com um zoom potente. No terminal do operador encontra-se disponibilizado um modelo de terreno a três dimensões, para facilitar a localização exacta do incêndio. Como opção é possível dispor de outro sistema de informação Geográfica. O sistema consiste em: - Estação remota equipada com câmaras de vídeo na gama do visível a cores e de infravermelhos - Um sistema de processamento de imagens e comunicações ligado a um operador terminal. - Sistema de fornecimento de energia - Operador terminal: Equipado com software de visualização. Este sistema foi instalado pela TELETRON em Itália na região de Piemonte, Sardegna, Toscana, Puglia, Basilicata, Lazio, Calabria, pela ALENIA-GALILEO (instalação em Sardegna, Lombardia, Liguria) e por FAENZI (câmara sem sistema de detecção automática, em alguns SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 12
  18. 18. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS parques naturais). Algumas regiões possuem um sistema de detecção automática móvel (e.g. Piemonte com um veículo equipado com o sistema BSDS). Na Grécia, este sistema de detecção automática foi instalado na ilha de Creta (Região de Iraklion) no contexto de um projecto europeu DEDICS (Telematics Application Programme). O sistema foi operado pelo OANAK (Local Development Agency of Eastern Crete). Figura 4. Aspecto geral do sistema BSDS 3.3.2. Sistemas baseados em câmaras de vídeo na gama do visível 3.3.2.1. Sistema ARTIS FIRE O sistema ARTIS FIRE consiste num sistema de detecção semi-automática de incêndios florestais desenvolvido pela T2M (http://www.t2m.net) em França e validado pelo CEREN (França). O sistema ARTIS FIRE (ver Figura 5) é um sistema inteligente que consiste num conjunto de câmaras vídeo e numa unidade de processamento ou mais. Localizado em pontos de visualização elevados de modo a abranger a maior área possível, o sistema fornece de modo autónomo a detecção do fumo e providencia a transmissão rápida da informação a uma das estações de supervisão. A sala de Controlo Central (SCC) está em ligação permanente com a rede de sensores que cobre a zona supervisionada. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 13
  19. 19. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Quando ocorre uma detecção de fogo num determinado analisador remoto, a unidade transmite um alarme e imagens para a estação de controlo de modo a obter uma rápida visualização da localização do fogo. A localização precisa é indicada num mapa. Qualquer alarme recebido pela SCC activa o sistema e é gerada uma mensagem visual no monitor do operador e um sinal áudio é emitido para a vigilância local. O sistema na SCC assegura um acesso rápido e eficaz à informação por parte dos meios de combate. Além disso, fornece a localização precisa do fogo e as condições meteorológicas locais. O sistema ARTIS FIRE utiliza um processamento digital de imagens dinâmico. O princípio é baseado na detecção das colunas ou pluma de fumo geradas pelo incêndio. Usando a análise de imagens sucessivas, o sistema analisa a evolução espacial e temporal de um grupo específico de pixéis. Usando esta técnica consegue-se detectar um fogo, mesmo oculto, num raio de 360º e numa distância de 500m a 10Km. Figura 5. Aspecto geral do sistema ARTIS FIRE O tempo ocorrido desde o início do fogo até à sua detecção tem sido inferior a 2 minutos. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 14
  20. 20. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Dependendo das condições atmosféricas, o sistema pode mesmo detectar o fumo antes dos observadores humanos. A comunicação entre o ARTIS FIRE e a estação de controlo é assegurada por telecomunicações, comunicação rádio ou por uma rede informática. Características e parâmetros do sistema: - Baseado em produtos standardizados: Hardware e software. - Selecção das áreas piloto feita com base nas condições locais específicas e ambientais. - Utilização de infra-estruturas existentes com fornecimento de energia (eléctrica ou solar) - Viabilidade económica - Fiabilidade e desempenho elevados, com taxa de detecção a 10Km > 95%. - Tempo de detecção (detecção do fumo) < 30 segundos - Taxa de alarmes falsos < 10% - Intervalo de manutenção local < 3 meses - Ciclo total de alerta (detecção + análise de confirmação + transmissão) < 2 minutos - Um ou mais SCC por configuração - Tempo de detecção (detecção do fumo) < 30 segundos - Taxa de alarmes falsos < 10% - Intervalo de manutenção local < 3 meses - Ciclo total de alerta (detecção + análise de confirmação + transmissão) < 2 minutos - Um ou mais SCC por configuração Em França, este sistema de detecção remota foi instalado pela primeira vez na proximidade de uma torre de vigia em Arboix (Aix en Provence). Dois sistemas adicionais foram instalados: um localizado no Departamento Francês de Gard de forma a monitorizar a ponte histórica de Gard; o outro foi posicionado de forma a monitorizar os subúrbios de Marseille. O Departamento Francês de Var equipou também uma área (Mont Esterel) com o sistema. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 15
  21. 21. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Durante o ano de 2002, as colinas de Petit Marsellais foram equipadas com 4 sensores de forma a cobrir uma área que não era vigiada pelas torres de vigia. A área total coberta por estes sistemas era de 50.000 ha. No entanto actualmente este sistema já não existe, uma vez que a empresa que o desenvolveu faliu. 3.3.2.2. Sistema AWISS (Autonomous Wildfire Detection System) Este sistema utiliza o processamento de imagens de câmaras a cores para a detecção semi- automática dos incêndios florestais (De Vries JS 1993) (De Vries JS & Kemp RAW, 1993) (De Vries JS & Den Breejen E, 1993) De Vries JS & Kemp RAW, 1994). Em particular são usados três sensores CCD, lineares a cores na parte visível do espectro electromagnético e próximo do infra-vermelho, localizados em mastros colocados no solo para a detecção da pluma de fumo. (ver Figura 6) As diferenças de cores, mais do que de brilho, são utilizadas para evitar falsos alarmes produzidos por variações na iluminação natural de fundo. Restringindo o processamento do sinal de modo a detectar objectos de 2m ou maiores (dimensões típicas para as menores nuvens de fumo) de contraste com o fundo por agrupamento de pixeis foi efectivamente demonstrada a redução do número de falsos alarmes e o incremento no desempenho do sistema. O agrupamento de pixeis permitiria a aplicação dos sensores de vigilância de incêndios florestais na monitorização de cada 4 metros quadrados de áreas naturais com uma média de separação do sensor de 10 km a uma taxa de pelo menos uma vez em cada 5 minutos. É requerida uma rede de 10 – 20 sensores de vigilância de incêndios florestais autónomos por 100.000 hectares para monitorizar áreas naturais em terrenos planos. A sensibilidade do sistema para nuvens de fumo pequenas e pouco definidas foi incrementada significativamente pela utilização de uma câmara CCD. A relação entre a quantidade de fumo observado e a dimensão da área a arder - O factor emissividade – foi determinada com sendo de 0.5 a 1% a partir de experiências pormenorizadas com fumo, utilizando combustíveis naturais com vários teores de humidade, o que está de acordo com outras observações. Foram reconhecidos e identificados os seguintes problemas como objectivos para uma investigação mais aprofundada: SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 16
  22. 22. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Estabilização da imagem através de soluções de hardware e software. - Alinhamento das três câmaras pela implementação de uma com um detector CCD standard, - Varrimento uniforme, preciso e calibrado. - Redução do peso e do tamanho do sensor, através da utilização de soluções de hardware; Calibração melhorada dos sensores individuais a cores. - Melhoria do desempenho do sistema pela aplicação de soluções de hardware e software. - Optimização do software, em particular elaboração de um relatório dos alarmes. Figura 6. Representação esquemática da problemática da vigilância dos incêndios florestais. 3.3.2.3. Sistema FIREHAWK O FIREHAWK é um sistema completo desenvolvido pela Digital Imaging Systems (África do Sul). Trata-se de um sistema informático de gestão do risco florestal controlado por um operador. O sistema consiste nos seguintes elementos (ver Figura 7): - Câmaras com lentes de zoom - Sistema de varrimento horizontal e vertical, que permite a movimentação das câmaras. - Mastros (tipicamente o conjunto da câmara e o do equipamento de transmissão é montado em mastros de 30 a 72 metros dependendo da topografia do local a observar). SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 17
  23. 23. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Transmissores e receptores de microondas (usados na transmissão de vídeo dos locais remotos para a base de controlo central) - Ligações de rádio por telemetria (A movimentação actual das câmaras, i.e., varrimento horizontal e vertical, ou zoom são controladas através destas conexões, a partir da base central), - Processador FIREHAWK e software, - Monitores (para a visualização na base de controlo das imagens fornecidas) e gravadores de vídeo (para a gravação dos eventos registados nas diferentes câmaras, 24/24 horas). Figura 7. Sistema FIREHAWK As capacidades do sistema FIREHAWK são as seguintes: - Possibilidade de múltiplas torres. Podem ser instaladas até 8 câmaras remotas ligadas a um único processador FIREHAWK. A estação base pode ter vários processadores. - As câmaras permitem um varrimento de 360º em menos de 4 minutos. - Detecção de fumo, fogo ou de fontes de calor durante as 24 horas. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 18
  24. 24. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Manipulação manual de qualquer câmara sem que isso afecte qualquer outra câmara do sistema. - Capacidades múltiplas dos relatórios dos alarmes. Os alarmes são registados pelo sistema sem que isso afecte a visualização de qualquer câmara na área designada. - Por uma simples operação de carregar num botão de qualquer câmara pode aceder- se a informação geográfica. Este tipo de informação, tal como a localização do fogo e detalhes sobre as melhores acessibilidades pode ser muito importante para os técnicos florestais. - Software de fácil utilização, usando os sistemas operativos e plataformas de software mais recentes. - Capacidade de configuração para múltiplos períodos horários (dia, noite e crepúsculo) - Imagens de alarmes indesejáveis podem ser filtradas. - O sistema pode ser usado na gestão e nas operações de supressão de um incêndio. O sistema FIREHAWK está vocacionado para a instalação em áreas remotas e pode cobrir um raio de 3 a 5 km a partir do ponto de instalação. Apesar da capacidade das câmaras poder ser superior, as condições atmosféricas nem sempre permitem a detecção para além desta margem de segurança. As imagens de vídeo em tempo real podem ser transmitidas até 30 km sem que seja necessária repetição. Estas imagens vídeo são enviadas para uma central de comando base onde são processadas e filtradas manualmente de imagens de falsos alarmes, ficando só registadas as que interessam. O sistema foi instalado e testado durante os últimos seis anos em várias áreas florestais da África do Sul. A primeira instalação foi na área de Richmond de Kwa Zulu Natal. Esta área foi escolhida por diversas razões. Do ponto de vista topográfico é muito acidentada, ocorrendo alterações de temperatura extremas com Verões muito quentes e Invernos muito frios com neve nos pontos altos de ocorrência frequente. O sistema foi criado e testado não apenas para funcionar sob condições atmosféricas adversas, mas também para ser suficientemente preciso para guiar os operadores ao ponto de início do fogo no menor tempo possível após a detecção. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 19
  25. 25. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Sistema de Comunicação Figura 8. Sistema FIREHAWK Durante a época de fogos de 2000 foram detectados 153 fogos na zona Nordeste de Kwa- Zulu Natal. De entre estes, 87 foram detectados durante a noite. Os resultados no fim da época demonstraram que a taxa de área ardida tinha sido inferior a um hectare por fogo (0.7 ha por fogo) e que em comparação, em 1988, antes de o sistema FIREHAWK ter sido instalado, a taxa de área ardida era de 5.68 ha por fogo. Isto demonstra que a capacidade de detectar prontamente um incêndio faz com que as brigadas terrestres e o suporte aéreo consigam atacar o fogo no seu início, limitando assim drasticamente os seus efeitos. 3.3.2.4. Sistema CICLOPE O sistema CICLOPE é um sistema de vigilância desenvolvido pelo INOV (Portugal). Devido às características inerentes do seu equipamento, o sistema monitoriza remotamente extensas áreas de paisagem resultando num baixo custo por unidade de área. O sistema permite a vigilância por vídeo em tempo real, diurna e nocturna com quaisquer condições meteorológicas pela utilização de câmaras do espectro do visível e infravermelhos. O sistema CICLOPE realiza a detecção automática de incêndios recorrendo a câmaras de vídeo na gama dos IV, visível e LIDAR. Estas diferentes tecnologias podem ser utilizadas de forma isolada ou em conjunto. O sistema CICLOPE está munido de sistemas de fornecimento de energia e de equipamento de comunicação autónomos e constitui assim um sistema auto-suficiente para colocação em lugares isolados. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 20
  26. 26. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS As câmaras e equipamento associado, nomeadamente os sistemas de posicionamento e controle são normalmente instalados em torres designadas por TVAD. A arquitectura comum do CICLOPE inclui várias torres e uma Central - Centro de Gestão e Controle (CGC) interligada. Este sistema tem um sistema de posicionamento das câmaras através de foto panorâmica e imagem bem como de definição de Blank Zones, funcionalidades que estão patenteadas pelo INOV. Todas as imagens vídeo registadas pelas câmaras remotas (nas torres) são gravadas digitalmente em contínuo no CGC que reúne toda a informação e opera usando as ferramentas de software providenciadas ao operador. As imagens vídeo são visualizadas pelos operadores num videowall ou na consola de operação. O CGC permite ao operador a utilização e manipulação de todos os sistemas de uma forma simples e intuitiva. De modo a aumentar o número de opções do sistema, o CICLOPE pode integrar também um sistema de aquisição de dados de estações meteorológicas, sistemas de segurança interna/externa de edifícios ou detecção automática do fogo, tudo integrado na mesma plataforma de informação do sistema. O CICLOPE possui o conceito de cliente/servidor e pode oferecer, a diferentes utilizadores, o controlo e a monitorização de uma TVAD a um CGC remoto, por exemplo, um Centro de Operações de Combate, Serviço de Protecção Civil ou a um Departamento de Polícia, que está habilitado a aceder activa ou passivamente a imagens com informação específica providenciada por outro CGC. As ligações dos CGC remotos são realizadas via internet, permitindo o acesso ao sistema a partir de qualquer local que disponha deste tipo de acesso. Para o procedimento de instalação, planeamento e dimensionamento do sistema CICLOPE, o INOV desenvolveu e melhorou várias ferramentas de planeamento geográfico (aplicação SOMBRAS) que são utilizadas para simular e testar cenários possíveis em termos de equipamento de comunicações e distâncias da cobertura de vigilância, levando a uma optimização da solução da arquitectura fornecida segundo diversas figuras de mérito. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 21
  27. 27. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Figura 9. Torre típica do Sistema CICLOPE Nos últimos anos o sistema CICLOPE tem vindo a ser instalado em diversas zonas do território nacional. Em 1998 foi instalado um sistema para o ICN - Instituto da Conservação da Natureza no Parque Nacional de Peneda-Gerês. Em 1999/2001 foi instalado um outro sistema no concelho de Vila Nova de Poiares no âmbito do Projecto Condor. Em 2001 na Portucel (Setúbal), em 2003 no ICN - Parque Natural da Arrábida e Reserva Natural do Estuário do Sado e em 2004 no ICN - Área de Paisagem Protegida do Litoral de Esposende e no ICN - Parque Natural da Serra da Estrela. Ainda em 2004 e no âmbito do projecto COTEC foi instalado um sistema no distrito de Santarém. Já em 2005 foram instalados novos sistemas no Porto, em Proença-a-Nova e na Região do Oeste. Na totalidade encontram-se 33 torres instaladas ou em fase de instalação, comunicando com 8 CGC. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 22
  28. 28. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Figura 10. Cobertura nacional proporcionada pelo sistema CICLOPE Características Gerais do Sistema CICLOPE - Detecção Automática de Incêndios utilizando múltiplos algoritmos de processamento - Localização de incêndios sobre sistema GIS - Monitorização centralizada das torres: Sistema de alimentação, temperatura de funcionamento, intrusão e vandalismo com registo e alarmes - Gravação permanente e em simultâneo de todas as imagens - Interface em língua portuguesa e opcionalmente em qualquer língua - Sistema completamente modular e expansível - Acesso remoto ao sistema via internet para operação e manutenção - Sistema de comunicações privado ou público SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 23
  29. 29. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS - Aquisição e registo de dados meteorológicos integrado - Número ilimitado de torres por CGC Figura 11. Consola de operador do Sistema CICLOPE Centro de Gestão e Controlo(CGC): - Interface gráfico potente e intuitivo de fácil operação - Visualização em simultâneo das imagens das torres em videowall e consola de operação - Permite a utilização de múltiplas consolas de operação - Posicionamento das câmaras através de carta digital, foto panorâmica ou imagem vídeo - Três modos de funcionamento: Manual, Ronda e Automático - Criação de posições pré-definidas - Rondas de vigilância definidas pelo operador. Programação por posições pré- definidas, contínuas com velocidade programável, tempos de pausa e zoom - Alarmes visuais e sonoros SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 24
  30. 30. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Torres de vigilância (TVAD): - Sistema de alimentação autónomo caso não exista energia eléctrica da rede de distribuição - Suporte de múltiplos sensores: Visível, Infravermlhos e LIDAR - Detecção de intrusão e vandalismo - Sistema ultra-rápido de posicionamento (pan&tilt) das câmaras sem pontos mortos - Tempo de varrimento reduzido - Estação de dados meteorológicos - Câmaras de vídeo com zoom potente 3.3.2.5. Sistema de detecção de fumo SRD O Programa de Detecção de Incêndios do Desenvolvimento dos Recursos Sustentáveis de Alberta (SRD, Canadá) utiliza uma combinação de torres de vigia, patrulhas aéreas e um sistema de localização de trovoadas para a detecção dos Incêndios Florestais. O objectivo do programa é o de detectar e reportar todos os incêndios de dimensões até 0.1 hectares, no entanto em dias com menor visibilidade poderá ser de esperar dimensões mínimas de detecção de 2 hectares . As estações terrestres para a detecção da pluma de fumo foram identificadas e implementadas em torres de vigia e de comunicações preexistentes, foram instaladas câmaras de vídeo-vigilância convencionais, que comunicam através de links rádio, satélites, GPRS, GSM ou Internet com o centro de comando. Basicamente este sistema é constituído por uma câmara, sistema de comunicação, processador de imagens, monitor de visualização e consola de controlo. O processador de imagens pode estar colocado no centro de comando ou então junto à câmara no campo, não sendo neste caso necessário um sistema de comunicações tão complexo, no entanto é necessário colocar no campo computadores o que pode elevar os custos de instalação. A câmara faz varrimentos da paisagem que podem ser previamente estabelecidos, podendo- se variar em cada varrimento o ângulo de rotação e de inclinação da câmara (pan, tilt). Trata-se de um sistema semi-automático que usa algoritmos para detectar fumo e dar um alarme a um operador. Uma sequência de imagens capturada numa determinada secção é SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 25
  31. 31. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS comparada e possíveis alterações podem resultar na presença de fumo. Os falsos alarmes ocorrem sempre que o software não consegue filtrar a ausência de movimento do fumo, ou então com a presença de objectos no ar, de movimento e sombra das nuvens e pó de estradas de terra batida. Nestes casos será necessário um operador para confirmar os alarmes. Figura 12. Aspecto geral do sistema SRD O operador pode identificar a localização da pluma de fumo num mapa digital que está integrado com o software de detecção através da triangulação das visadas de mais do que uma câmara, ou então através de uma única câmara. A partir de experiências realizadas pelo Forest Engineering Research Institute of Canada (FERIC), concluiu-se que as câmaras conseguem detectar plumas de fumo equivalentes a um incêndio de 0,01 hectares a distâncias superiores a 20 km (com boas condições de visibilidade), sendo a visibilidade do fumo a mesma que para uma pessoa numa torre de vigilância, no entanto, o facto do operador estar centrado na imagem e um monitor pode resultar em fadiga. Este sistema e de acordo com as experiências realizadas consegue ainda detectar o movimento das nuvens a distância superiores a 40 km, realçando deste modo a capacidade do sistema para a detecção de movimento na atmosfera a longas distâncias. Como seria de esperar os mesmos factores que afectam a capacidade humana para detectar incêndios (hora do dia, a altura do ano e a localização geográfica) irão também afectar a capacidade destes sistemas, no entanto este sistema pode ser configurado para ver de forma diferente dos humanos. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 26
  32. 32. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Este sistema possui visão nocturna e mesmo que exista neblina ou que o contraste de fundo da imagem seja fraco afectando assim a capacidade de detecção. Os filtros UV e polarizadores ajudaram a diminuir os efeitos da neblina, aumentando o contraste. Um contraste fraco no monitor é o resultado parcial da função auto-iris da câmara e concluiu-se assim que a supressão manual desta função pode melhorar a capacidade de detecção do fumo. Dificuldades na percepção da profundidade foram reportadas como uma desvantagem significativa. Concluiu-se então que o conhecimento da paisagem seria importante para o operador da câmara, o que constituiria um problema se as câmaras fossem usadas para monitorizar as zonas de sombra não familiares aos operadores das torres. Uma solução para este problema passaria pela capacidade de ter sensores de direcção e de distância a fazer parte do sistema. A instalação deste sistema no terreno não requer uma grande logística, uma equipa de cinco pessoas é suficiente para instalar uma série de sistemas em 2 dias, sendo bastante mais fácil a instalação após o primeiro sistema ser montado. Para a operação deste sistema basta um operador com conhecimentos básicos de computadores e que será perfeitamente capaz de aprender a trabalhar com o sistema. No caso de haver só um sistema instalado continua a ser necessário um operador para operar o sistema à semelhança de uma normal torre de vigia. 3.3.2.6 Sistema VIGÍLIA Nota: O texto que se segue, de descrição e caracterização do Sistema Vigília, foi na sua maior parte retirado de documentação facultada pela Lusoptel. Faz-se notar que muitas das características referidas são comuns a outros sistemas descritos neste Relatório. A empresa Lusoptel é um spin-off universitário que nos últimos anos se tem dedicado ao desenvolvimento de um sistema de detecção electrónica de incêndios florestais de baixo custo – o VIGÍLIA - um sistema de concepção e produção integralmente nacional. O sistema VIGÍLIA foi desenvolvido com o apoio da CNEFF e FCT mas contou, acima de tudo, com a colaboração de todos os engenheiros e técnicos envolvidos no desenvolvimento dentro e fora da Lusoptel e sugestões de silvicultores, bombeiros, vigilantes florestais terrestres e aviadores. O VIGÍLIA é capaz de monitorizar um território até 20 km de raio e tem capacidade para a detecção de incêndios num raio médio de 5 km. A detecção pode ser feita automaticamente, sendo visível a chama, ou semi-automaticamente através de um operador SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 27
  33. 33. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS de central que analisará as imagens debitadas por um ou mais postos colocados estrategicamente na região. Um posto contém uma câmara fotográfica digital telescópica de alta resolução capaz de memorizar imagens das horas precedentes à deflagração do incêndio. Além da detecção precoce de incêndios, vantagem fundamental do sistema que permite um ataque mais rápido e com meios mais ligeiros, o sistema permite ainda a pesquisa da causa e ou mesmo do autor material do incêndio nas fotos armazenadas durante as horas anteriores. Na concepção do VIGÍLIA, optou-se desde o início pela utilização de componentes de baixo custo conseguindo-se assim um preço final efectivamente aceitável. O custo de uma máquina não excede 2% da produção anual de madeira na área por ela vigiada. E arrasta além disso outros ganhos ambientais, de protecção civil (pessoas e bens) e da própria segurança e operacionalidade nas equipas de combate aos fogos. O sistema VIGÍLIA, destinado em primeira instância à vigilância e prevenção contra fogos florestais pode, sem grande esforço, ser estendido a outras situações. Pode ser utilizado, designadamente, na vigilância contra a deposição abusiva de lixos e entulhos, tráfico de droga, contrabando e outros delitos ficais. Pode ainda ser útil no apoio à escola segura, no controlo de espécies protegidas (áreas Natura2000) e congestionamento rodoviário, entre outros aspectos. Este sistema tem sido adoptado em diversos locais principalmente por iniciativa de autarquias, associações de desenvolvimento rural/florestal e Parques Naturais. Podem citar-se como parceiros diversas autarquias de Portugal e Brasil, serviços florestais, parques naturais (p. ex. Serra de S. Mamede), associações de desenvolvimento rural (p. Ex. ADER-SOUSA), entre muitos outros. O sistema é comandado por um computador central junto do Comando Operacional. Aí o Software VIGILIA-COMANDANTE permite gerir um plano de operações Geográfico (utilizando cartas topográficas e dados). Todas as informações relevantes sobre o estado do vento, temperatura, pressão e humidade do ar, localização exacta do fogo sobre mapas da região com indicação de povoações, estradas, caminhos florestais e pontos de água constam da "Folha de Missão" entregue a cada carro que sai do quartel. No âmbito da Iniciativa Incêndios Florestais da COTEC foram instalados no Vale do Sousa 4 sites, debitando imagens para o CDOS do Porto. A solução de vigilância electrónica da Lusoptel envolve as corporações de Bombeiros, ao contrário de outras soluções. Isto, se por um lado introduz uma enorme entropia na organização das tarefas e das operações, SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 28
  34. 34. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS representa, por outro lado, um grande potencial de envolvimento com os operacionais no terreno que pode de futuro originar algum retorno. 3.3.2.7 Sistema OBSERVA Este sistema foi desenvolvido pela empresa portuguesa Observa e baseia-se na utilização de câmaras de vídeo na gama do visível, não possuindo detecção automática. É um sistema com uma arquitectura muito simples (ver Figura 13), baseado numa câmara de vídeo que é colocada no terreno, sendo as imagens captadas por ela enviadas por GPRS/GSM ou ADSL/Link Rádio para o posto de comando. O posto de comando é constituído unicamente por um computador que permite em simultâneo controlar até um máximo de 5 sistemas. É um sistema que pela sua simplicidade pode ser montado em qualquer parte. Sistema de Comunicações Sala de Comando GPRS/GSM Rádio/ADSL Figura 13, Arquitectura do Sistema Observa Este sistema permite a vigilância de áreas florestadas até um raio útil de 10 km, no entanto é possível fazer detecções a distâncias superiores. Este sistema está implantado desde 2004 na zona do Pinhal Interior Centro no âmbito do Projecto Cotec, estando instalados até ao momento um total de 5 sistemas. Tendo por base o mesmo equipamento dos sistemas fixos, foi desenvolvido um posto de vigilância móvel que está instalado numa Renault Kangoo 4X4 (ver Figura 14). SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 29
  35. 35. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Esta viatura (VVM) está equipada com uma câmara de vídeo na gama do visível, um GPS, uma estação meteorológica, um videogravador e um PC portátil com cartografia digital e um simulador de comportamento do fogo. A função desta viatura é de não só servir como posto de vigilância móvel mas também ser utilizada como ferramenta de apoio à decisão. A sua área de actuação é todo o distrito de Coimbra podendo sempre que necessário ir para outras zonas. Figura 14. Viatura de Vigilância Móvel (VVM) e centro de comando. Figura 15. Aspecto do software e comando dos sistemas SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 30
  36. 36. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Figura 16. Algumas monitorizações feitas com o sistema Observa 3.3.2.8 Sistema FIREWATCH O Firewatch é um sistema desenvolvido na Alemanha pela IQ Wireless, onde tem sido utilizado desde há vários anos na detecção e monitorização de Incêndios Florestais. Este sistema foi desenvolvido tendo em vista os seguintes objectivos: Detectar numa fase muito precoce de incêndios, de modo a permitir a tomada de contra medidas para evitar, que este se transforme num desastre de grandes proporções. Detectar fumo mesmo em pequenas quantidades (10m x10m). Detecção de focos de incêndio num raio de 40km. Operação centralizada do sistema e capacidade de visualização pelo operador do local onde foi detectado o foco de incêndio. Localização geo-referenciada para apoiar os serviços de protecção civil. Vigilância diurna e nocturna. O Sistema encontra-se em operação há vários anos na Alemanha nos estados Brandenburg, Mecklenburg-Western, Pomerania e Saxonia. – Brandenburg • 37 Sensores/Câmaras • 9 Centros de operação – Mecklenburg-Western Pomerania • 10 Sensores/Câmaras • 2 Centros de operação SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 31
  37. 37. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS – Saxonia • 1 Sensor/Câmara • 1 Centro de operação Em França, foi testado em 2004 pelo CEREN no distrito de Bouches-du-Rhône, e actualmente encontra-se também testes em fase de execução na Rússia, Canadá, Turquia, África do Sul, Austrália e Grécia. Este Sistema é composto por várias torres que estão equipadas com sensores que permitem uma monitorização ininterrupta de áreas florestais e enviam toda a informação por eles capturados para um centro de operação e controlo. Este sistema apresenta uma excelente qualidade de imagem, visualização e detecção, sendo por isso um excelente complemento da detecção humana e uma importante ferramenta de apoio à decisão. Figura 17. Arquitectura do Sistema Firewatch (CEREN 2004). O Sistema Firewatch é constituído pelos seguintes elementos: Sensor/Câmara desenvolvido pelo centro aeroespacial alemão no âmbito da missão espacial a Marte Pathfinder. - Detecção precoce de fumo antes de existir chama visível, resultado de um programa intensivo de pesquisa sobre os mecanismos de propagação de incêndios, tendo como base fogos reais. - Capacidade de cobertura de cerca de 5000 km2 por sensor. - Visão diurna e nocturna. - Sistema de energia autónomo usando células de hidrogénio. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 32
  38. 38. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Centro de operação e controlo. - Operação assistida por computador. - Alarmes acústicos e visuais. - Localização precisa através de utilização de GPS e mapas digitais - Visualização 3D Este sistema tem um raio de detecção que anda na ordem dos 10 km, no entanto em condições ideais de visibilidade poderá chegar ao 40 km. Foi desenvolvido com o objectivo da sua integração nos diversos sistemas de protecção civil. É possível monitorizar até 5 sensores/câmaras por consola, o operador pode a qualquer momento controlar remotamente as câmaras para proceder a verificações adicionais. A origem de qualquer incêndio é de imediato mostrada num mapa, sendo fornecidas também as respectivas coordenadas. A sua capacidade de funcionamento é de 24h diárias. Figura 18. Software do sistema Firewatch 3.3.3. Comparação dos sistemas terrestres de detecção Os sistemas terrestres de detecção podem ser comparados através da análise das seguintes características: Tecnologia e movimentação dos sensores, capacidade de detecção automática e processamento centralizado ou descentralizado e comunicações. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 33
  39. 39. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3.3.3.1.Tecnologia dos sensores As tecnologias utilizadas consistem essencialmente em câmaras de visível e câmaras de infravermelhos. Contudo as novas tecnologias do Lidar bem como espectroscopia começam também a ser objecto de estudo. As câmaras na parte visível do espectro electromagnético não necessitam de visualizar o fogo directamente. O fumo pode ser detectado mesmo quando o fogo se inicia na manta morta, por baixo das árvores e arbustos ou quando está escondido por uma encosta. Têm sido utilizadas câmaras a preto e branco bem como câmaras a cores. O custo constitui outra das vantagens destas câmaras de vídeo na gama do visível. De facto pode-se aplicar sensores do tipo CCD com requisitos de energia mínimos para fazer a vigilância. Contudo o fumo não pode ser detectado durante a noite e nesta situação deveriam ser também usados detectores de brilho ou chama. A detecção do fumo torna-se também muitas vezes difícil de distinguir em diversas situações, como seja em presença de nuvens, poeira, luminosidade fraca ou fraca visibilidade no geral. A detecção de incêndios florestais por infravermelhos constitui também uma tecnologia muito conhecida. Os sensores de infravermelhos térmicos têm sido utilizados na detecção precoce dos incêndios florestais quando a câmara consegue visualizar o incêndio. Os sistemas de detecção que utilizam câmaras de infravermelhos de alta resolução têm demonstrado a sua capacidade de detectar fogos pequenos, nascentes (com cerca de 1m) até vários quilómetros (entre 10 a 20). Uma desvantagem significativa destes sistemas reside no seu custo elevado e na manutenção requerida. Todavia a evolução da tecnologia de infravermelhos tende a reduzir os requisitos de custo e manutenção das câmaras fornecendo uma resolução satisfatória para várias aplicações. 3.3.3.2.Movimentação dos Sensores As câmaras podem ser fixas (à estrutura da torre, mastro ou edifício) ou montadas num sistema de posicionamento de modo a variar o azimute e o ângulo de elevação (unidade de varrimento horizontal e vertical). Quando se usam câmaras fixas são necessárias várias unidades para se conseguir cobrir uma determinada área a vigiar, dependendo o número de unidades do sistema óptico utilizado. Por outro lado o sistema de posicionamento pode ser SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 34
  40. 40. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS usado para cobrir toda a área fazendo variar os ângulos. Neste caso o processo de varrimento pode ser manual ou automático pela utilização de um programa de varrimento que faz variar o azimute e a elevação. O tempo de detecção depende, neste caso, da velocidade de varrimento que é função dos motores e do sistema óptico da câmara. É de notar que o processamento em sistemas de detecção autónomos quando se utilizam sensores móveis torna-se mais difícil quando é baseado no movimento do fumo em relação ao fundo. 3.3.3.3.Detecção Automática As maiores dificuldades para uma detecção precoce dos incêndios florestais consistem no tempo de detecção, resolução, fiabilidade de detecção e sensibilidade às condições de detecção em ambientes naturais. A detecção automática utilizando câmaras de visível é tipicamente baseada na detecção da pluma de fumo na parte do visível do espectro electromagnético. Quando se usam câmaras a preto e branco a detecção é baseada em diferenças de contrastes temporais com a imagem de fundo natural. As imagens a preto e branco são divididas em certas áreas previamente seleccionadas de acordo com a distância à câmara. As áreas em imagens subsequentes são estudadas e a alteração de áreas é considerada como pluma de fumo. Apesar de ser útil na detecção de plumas de fumo na vizinhança, o sistema falha quando se consideram fogos distantes. Além de que o nevoeiro e as nuvens podem originar falsos alarmes. A detecção automática da pluma de fumo usando câmaras a cores é alcançada pela comparação de duas imagens consecutivas da câmara. A segmentação do fumo é baseada em diferenças de cor mais do que em diferenças de intensidade da luz no sentido de evitar a variação natural da iluminação da imagem de fundo que pode provocar alarmes falsos. Contudo a variação das condições de luminosidade e a variabilidade de condições nas imagens de fundo têm uma influência importante na detecção, tornando o processo complexo e insuficientemente fiável. Além do mais em geral as vibrações e a movimentação das câmaras tornam o problema da detecção automática muito difícil. Deve referir-se também que os progressos recentes no processamento de imagem em tempo real pela análise do movimento a diferentes níveis de resolução e a integração com outras fontes de informação acerca do ambiente são muito promissores no sentido de SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 35
  41. 41. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS aumentar a fiabilidade da detecção dos incêndios florestais baseada no visível. (Gómez- Rodriguez F. et al 2002). Por outro lado a detecção automática de pontos quentes na parte de infravermelhos do espectro electromagnético constitui a base de vários sistemas comerciais. O fogo pode ser detectado tanto durante o dia como de noite e o processador de imagens requerido é mais simples do que na detecção automática com câmaras de vídeo na gama do visível. Deste modo o tempo de processamento para a detecção é mais baixo. Além de que a resolução que se consegue alcançar hoje em dia é suficientemente boa. Todavia a técnica básica de detecção por infravermelhos também pode sofrer falsos alarmes devido às emissões de infravermelhos de várias fontes. Um primeiro passo na discriminação entre fogo e falsos alarmes é o estudo das propriedades que podem ser extraídos dos sensores disponíveis. Um alarme pode ser definido em qualquer zona de alta intensidade térmica numa imagem de infravermelho, e pode ter origens diversas. De acordo com a experiência adquirida as fontes mais comuns de falsos alarmes em áreas florestais podem ser classificadas como: Efeito solar, objectos aquecidos, luzes artificiais e fontes de combustão devidas à actividade humana. Esta falha de fiabilidade pode ter um impacto importante pois os operadores experientes têm de validar o alarme e esta validação nem sempre é fácil. Contudo e como foi referido na Secção anterior os recentes desenvolvimentos de sistemas para a redução dos falsos alarmes (Arrue BC et al. 2000) têm feito decrescer drasticamente a taxa de falsos alarmes. Para finalizar acrescente-se que a integração da detecção visível e de infravermelhos torna- se interessante. De facto, muitos dos sistemas de detecção de infravermelhos incluem uma câmara de visível fornecendo imagens que podem ser vistas pelo operador que faz a monitorização do processo de detecção. Este operador valida os alarmes, o que muitas vezes é uma tarefa monótona e difícil. Contudo a imagem visual não é processada nestes sistemas. Assim os sistemas de detecção automática por infravermelhos não produzem benefícios da informação redundante dada pelo uso de câmaras de vídeo na gama do visível e de infravermelhos em simultâneo. Muitos dos sistemas existentes não oferecem ajuda ao operador na tarefa de localização da fonte de calor na imagem visível. É de notar que o processo de detecção automática pode também utilizar informação acerca do terreno e codificar a experiência dos operadores humanos na validação dos alarmes. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 36
  42. 42. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Todas as técnicas mencionadas anteriormente (Redução dos falsos alarmes em Infravermelhos, combinação de processamento de imagens de visível e de infravermelhos, e a utilização de informação dos operadores e do terreno) foram integradas e testadas no terreno com muito bons resultados no âmbito do projecto Europeu DEDICS. A integração das tecnologias do visível e de infravermelhos combinadas com o processamento da informação do terreno podem ser particularmente úteis se usam detectores de infravermelhos de mais baixo custo que não são capazes de fornecer a resolução das câmaras de infravermelhos mais dispendiosas. A integração de sistemas terrestres, aéreos e de infravermelhos é também promissora para o aumento da fiabilidade. 3.3.3.4.Processamento Centralizado e Descentralizado A detecção automática pode basear-se no processamento de imagem feito no Centro de Controlo (ou posto de comando) onde a imagem é recebida quando transmitida a partir do local da câmara ou numa unidade de processamento no próprio local da câmara. No primeiro caso deviam ser transmitidas imagens de alta qualidade para garantir uma detecção automática eficaz. O operador no centro de controlo pode validar o alarme mais facilmente se observar o incêndio e o ambiente envolvente. Além de que os alarmes falsos podem ser mais facilmente filtrados se utilizarem sistemas mais potentes com acesso a bases de dados e eventualmente com acesso a outras imagens provenientes de outras câmaras. No segundo caso, a informação transmitida poderia ser simplesmente o alarme juntamente com a identificação do sensor e eventualmente a localização do fogo se o sistema o permitir. Nesta situação, a validação do alarme no Centro de Controlo é mais difícil ou mesmo impossível se não existirem outras imagens da região a vigiar. A análise destas duas opções de processamento em termos de necessidades de comunicações é feita na secção seguinte. Assim a fiabilidade do sistema depende principalmente da unidade de processamento local que deveria ser suficientemente potente para detectar e validar os alarmes antes de os enviar para o centro de controlo. Contudo a fiabilidade pode ser aumentada se as imagens SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 37
  43. 43. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS da área afectada, transmitidas automaticamente quando o alarme é accionado, forem validadas pelo operador no Centro de Controlo pela observação das referidas imagens. 3.3.3.5.Comunicações Os sistemas de detecção de incêndios florestais requerem a transmissão de dados, por exemplo entre as estações de observação remotas e as estações centrais. A arquitectura do sistema de comunicações está em relação estreita com a natureza centralizada ou descentralizada do sistema. Os sistemas centralizados requerem a transmissão de uma grande quantidade de informação para a estação central de Processamento, incluindo sequências de imagens ou vídeo, parâmetros de controlo do processo de detecção, alarmes e outros dados para a monitorização da estação de observação. Estes sistemas necessitam de sistemas de comunicações de considerável largura de banda. De modo a assegurar este requisito, os sistemas comerciais de detecção de incêndios florestais utilizam geralmente ligações rádio digitais ou analógicas especialmente destinadas ao sistema de detecção. Nestes casos o sistema de comunicações faz parte normalmente do sistema de detecção de incêndios florestais. Uma das principais desvantagens deste tipo de ligações reside no seu custo elevado de investimento inicial. As vantagens principais consistem na elevada capacidade de transmissão e maior robustez relativamente aos outros sistemas de comunicações providenciados pelos operadores de telecomunicações. Os requisitos de comunicação de sistemas descentralizados são muito menores. Estes sistemas geralmente não necessitam de transmitir todas as imagens ou vídeo observadas pela câmara ou câmaras do sistema. Normalmente só é necessário transmitir as imagens quando há um alarme. Os meios de comunicação usados nestes sistemas são geralmente baseados em telefones móveis. Esta opção só é possível se houver cobertura por parte de operadores de telecomunicações, das zonas das estações de observação e da estação central. A cobertura em zonas florestais com terreno irregular constitui uma limitação relevante para esta alternativa. Os serviços digitais móveis fornecidos pelas operadoras são o GSM, o GPRS, o UMTS, o CDMA e o satélite. Um dos serviços mais utilizados é o GSM (Global System Mobile). Este serviço inclui a transmissão de voz ou dados a uma taxa máxima de 9.6 Kbits por segundo (Kbps) o que constitui uma limitação séria para a transmissão de vídeo ou de imagens em tempo real, com a necessária qualidade que os métodos de detecção automática utilizam no processa- SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 38
  44. 44. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS -mento de imagem. A vantagem principal deste serviço é a de que oferece cobertura aceitável (em comparação com o GPRS) e de que possui um baixo custo inicial. O Serviço GPRS (General Packet Radio Service) permite a transmissão de voz ou de dados a uma taxa máxima de transmissão teórica de 171.2 Kbps. As principais limitações deste serviço consistem na ainda insuficiente largura de banda oferecida comercialmente (na casa dos 20-30 Kbps). Além de que a cobertura por GPRS está presentemente restrita a cidades e a redes de comunicação (Comboios, auto-estradas), oferecendo uma cobertura muito limitada das zonas florestais. O serviço UMTS (Universal Mobile Telephone Service) transmite voz e dados até 2 Mbps (estático) ou 384 kbps (alta mobilidade), o que será uma taxa considerável para a transmissão de vídeo ou de imagens de qualidade em tempo real. A implementação futura do UMTS permitirá não só a aplicação de telemóveis para os sistemas descentralizados mas também a extensão à aplicação aos sistemas centralizados. Contudo uma das principais limitações do sistema é neste momento a cobertura oferecida comercialmente. A fraca cobertura actual em zonas florestais é uma das limitações mais fortes à aplicação de telemóveis aos sistemas de detecção de incêndios florestais. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 39
  45. 45. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS Tabela 1. Comparação ente os vários Sistemas de Detecção Centralizado/ Tecnologia do Movimento do Detecção Alcance Detecção/Tipo Comunicações sensor sensor (Raio) Descentralizado Sistema Detecção visual e Sistema de Centralizado e Semi-Automática 20 km Ligação via rádio Bosque de infravermelhos posicionamento Descentralizado Detecção de Sistema de Ligação rádio via BSDS Semi-Automática 10 a 15 km Descentralizado infravermelhos posicionamento GSM Ligação rádio via rede de ARTIS FIRE Detecção visual Fixo Semi-Automática 10 km Descentralizado computadores RTC ou ISDN Detecção visual e Sistema de AWISS Semi-Automática 10 km Descentralizado Ligação via rádio near-infrared posicionamento Sistema de Ligação via rádio FIREHAWK Detecção visual Semi-Automática 3 a 5 km Centralizado posicionamento (microondas) Redes privadas Detecção visual e (Rádio, fibra óptica, de infravermelhos Sistema de cabo), Redes CICLOPE Semi-Automática 20 km Centralizado posicionamento públicas (GSM, LIDAR GPRS, UMTS, PSTN, RDIS) Redes privadas (Rádio, fibra óptica, cabo), Redes OBSERVA Detecção visual Fixo Manual 10 km Centralizado públicas (GSM, GPRS, UMTS, PSTN, RDIS) Redes privadas (Rádio, fibra óptica, Centralizado e microondas, cabo), FIREWATCH Detecção visual Fixo Semi-Automática 40 km Descentralizado Redes públicas (GSM, GPRS, UMTS, PSTN, RDIS) SRD Sistema de Sistema de Detecção visual Manual 20 km Descentralizado Ligação por cabo posicionamento detecção do fumo SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 40
  46. 46. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3.3.4 Densidade dos Sistemas Um dos principais factores que influenciam directamente a densidade de sistemas a instalar é obviamente a verba disponível para a sua instalação e o valor do bem a proteger. Não se pode considerar uma densidade padrão a aplicar a todos os sistemas, porque para além da verba disponível para a instalação, as especificações técnicas de cada sistema, assim como as características físicas da zona de instalação (altitude de instalação, se a zona é montanhosa ou não) são factores determinantes para a definição da sua densidade. O raio de cobertura de cada um dos sistemas determina para condições mais ou menos homogéneas do terreno qual a distância mínima entre sistemas. Por outro lado, se tivermos um terreno mais acidentado o que muito provavelmente irá acontecer é que se terá que aumentar a densidade dos sistemas para se conseguir a cobertura da mesma área. 3.3.5 Custos unitários com os Sistemas Terrestres Seguidamente apresenta-se na tabela 2 os custos envolvidos com a instalação de alguns dos sistemas fixos terrestres. O facto de não se apresentar uma relação de custos para todos os sistemas é resultado de parte do estudo ter sido feito com base em pesquisa bibliográfica, não tendo nós até ao momento conseguido contactar com os responsáveis pela fabricação dos sistemas. SISTEMA Preço Unitário Preço/ha BOSQUE 250 K € 8€ BSDS 200 K € 6,4 € ARTIS FIRE Já não é produzido AWISS sem contactos FIREHAWK sem contactos FIREWATCH 100 K € 3.2 € CICLOPE 25-75 K€† 0.2 - 0.6 € Vigília 20 K € 2.6 € Observa 25 K € 0.8 € FOREST FIRE ALERT sem contactos Tabela 2 - Custos com instalação dos Sistemas Terrestres (não inclui: manutenção, despesas de operação e de comunicações). † Dependendo das condições de instalação e componentes (vg, estrutura – “torre” – própria, energia eléctrica, sistema alternativo de energia, câmara de infravermelhos, ...) SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 41
  47. 47. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3.4 SISTEMAS BASEADOS EM SATÉLITE Os sistemas de detecção de incêndios florestais que tem por base satélites têm vindo a ser alvo de um grande desenvolvimento nos últimos anos. Estes sistemas são constituídos por um conjunto de sensores que estão instalados nos satélites com órbitas a baixas altitudes. Estes sensores fazem a detecção e monitorização dos incêndios florestais através de varrimentos da superfície terrestre, à medida que os satélites vão percorrendo a sua trajectória orbital. São sistemas bastante utilizados para fazer a vigilância de grandes áreas florestais onde os acessos são difíceis e a presença humana é diminuta ou mesmo nula. No entanto, a sua rapidez na detecção e na localização dos incêndios ainda não são as desejadas para que se consiga uma primeira intervenção rápida. Desta forma, estes sistemas apresentam uma mais valia na componente de monitorização de incêndios e avaliação das áreas ardidas. Estes sistemas podem funcionar como um único sistema de detecção, sendo responsável pela detecção, alarme e monitorização dos incêndios, ou então ser integrado numa rede de sistemas, funcionando como um complemento dos outros (ver Figura 19). Nesta situação, poderá funcionar por exemplo um sistema de detecção terrestre que será responsável pela detecção (dada a sua maior rapidez de actuação), e para complementar este sistema, um outro baseado em satélites que estará integrado e será responsável pela monitorização do incêndio e da área ardida. Toda a informação proveniente destes dois sistemas será processada e direccionada para um centro de controlo e comando. Figura 19. Sistema baseado em satélite integrado com um sistema terrestre. SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 42
  48. 48. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS 3.4.1 Sistema de Alerta de Incêndios Florestais (Forest Fire Alert System-UE) Os Sensores de infravermelhos incorporados em satélites têm sido largamente utilizados para recolher estatísticas dos incêndios mas não no seu controlo. Desde que os satélites de órbita polar passaram a cobrir latitudes mais a norte da Terra várias vezes ao dia, os seus dados são particularmente úteis para detectar incêndios florestais boreais (Rauste Y, 1996). Radiómetros NOAA a bordo e satélites ERS-2 foram usados para a gestão operacional do fogo na Finlândia. Telefaxes de alerta de fogo eram enviados automaticamente para os Centros de Operações. A dimensão mínima detectável para um fogo é de 0.1 ha, a precisão da localização do fogo é de 1Km e a taxa de alarmes falsos é inferior a 10%. Um projecto recente com o objectivo de melhorar o sistema de gestão de incêndios florestais envolveu a cooperação de companhias Finlandesas e da Agência espacial Europeia (ESA). Uma característica do sistema consiste na sua capacidade de receber e processar dados de diferentes satélites conjuntamente com alertas de incêndio standards num ambiente operacional integrado. (Kelha, V et al 2000). A arquitectura do sistema de Alerta de incêndio florestal é mostrada na Figura 20. Figura 20. Arquitectura do Forest Fire Alert System SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 43
  49. 49. INICIATIVA SOBRE INCÊNDIOS FLORESTAIS A Transmissão de dados de imagens de alta resolução (HRPT- High resolution picture transmission) a partir dos satélites NOAA, NOAA-12, NOAA-14 e NOAA-15, é recebida na estação de aquisição localizada no Instituto Meteorológico Finlandês. Dados de ERS-2/ATSR foram obtidos (até 2000) e processados na estação de satélite de Tromsö e depois coligidas via Ftp através do serviço ESA ATSR em tempo real (NRT-Near Real Time). Dado que o HRPT consiste num conjunto de dados de satélite em bruto, uma operação de pré-processamento tem de ser efectuada para verificar a possível recepção de erros para extrair dados AVHRR. As imagens AVHRR, depois do refinamento da navegação, são rectificadas num mapa com um sistema de coordenadas e verificada a presença de pontos quentes. O processamento de dados ATSR é limitado ao processamento da detecção do fogo pois os dados fornecidos pelo serviço ATSR NRT estão já calibrados e geo-referenciados de 512Km por 512Km produtos GBT (GBT consiste no produto da temperatura/reflectância). Figura 21. Fluxograma de funcionamento do Sistema de detecção Para a detecção de pontos quentes, os píxeis na imagem são procurados no canal de dados de comprimento de onda de 3.7 µm. Dados de infravermelhos (AVHRR comprimento de onda de 0.91 µm e ATSR comprimento de onda de 1.6 µm) são usados em conjunto com os dados térmicos de infravermelhos (11 µm) e são utilizados para detectar alarmes falsos SISTEMAS DE VIGILÂNCIA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS 44

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