Xây Dựng Hệ Thống Phát Hiện Sớm Cháy Rừng

Cháy rừng gây thiệt hại trực tiếp đến ngành lâm nghiệp, du lịch sinh thái và các ngành kinh tế khác liên quan đến rừng. Mất mát tài nguyên gỗ, các sản phẩm từ rừng, chi phí tái trồng rừng, và thiệt hại về cơ sở hạ tầng là những tổn thất kinh tế đáng kể. Về môi trường, cháy rừng làm suy giảm chất lượng không khí, tăng lượng khí thải nhà kính, phá hủy môi trường sống của động vật hoang dã và gây xói mòn đất. Sự thay đổi hệ sinh thái do cháy rừng có thể dẫn đến những hậu quả lâu dài và khó phục hồi. Ước tính ở nơi rừng bị phá hoang trơ đất trống mỗi năm bị rửa trôi mất khoảng 10 tấn mùn/ ha [1].

Các phương pháp truyền thống như sử dụng chòi canh và lực lượng kiểm lâm có nhiều hạn chế về phạm vi giám sát, khả năng phát hiện cháy rừng từ xa, và tốc độ phản ứng. Việc tuần tra thủ công tốn kém và không thể bao phủ hết diện tích rừng, đặc biệt là ở những khu vực địa hình phức tạp. Hơn nữa, hiệu quả của các phương pháp này phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và kinh nghiệm của người thực hiện. 'Dựa trên các ưu, nhược điểm của các hệ thống hiện tại, tôi phát triển một hướng đi khác trong việc phát hiện cháy rừng, đó là sử dụng camera và cảm biến để giám sát tự động trong phát hiện sớm cháy rừng.'

Điều kiện thời tiết khô hanh, gió lớn, và nhiệt độ cao làm tăng nguy cơ cháy rừng và tốc độ lan truyền của lửa. Địa hình phức tạp gây khó khăn cho việc triển khai các hệ thống giám sát cháy rừng và tiếp cận đám cháy. Các khu vực rừng núi hiểm trở thường có mật độ dân cư thấp, gây khó khăn cho việc thông báo và sơ tán người dân khi có cảnh báo cháy rừng.

Khói từ cháy rừng có thể lẫn với khói từ các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, hoặc các nguồn cháy khác, gây khó khăn cho việc xác định chính xác vị trí và quy mô của đám cháy. Các hệ thống phát hiện cháy rừng cần có khả năng phân biệt khói cháy rừng với các loại khói khác để tránh báo động giả.

Camera giám sát có thể được sử dụng để phát hiện khói và lửa từ xa, cung cấp hình ảnh trực quan về tình hình cháy rừng. Các cảm biến phát hiện cháy rừng, như cảm biến nhiệt và cảm biến khói, có thể được triển khai tại các khu vực có nguy cơ cháy rừng cao để phát hiện sớm các dấu hiệu của đám cháy. Các cảm biến có thể là visible camera dùng để thu nhận hình ảnh có bước sóng trong vùng nhìn thấy được của con người, (ii) infrared (IR), thermal camera hoạt động dựa trên sự bức xạ nhiệt của vật thể, (iii) IR spectrometers, dùng để phân thu thập phổ của đối tượng từ đó có thể xác định các tính chất hóa học của đối tượng, (iv) light detection and ranging systems – LIDAR, hoạt động dựa trên sự phản xạ của xóng laser.

Dữ liệu vệ tinh phát hiện cháy rừng có thể cung cấp thông tin về nhiệt độ bề mặt, thảm thực vật, và các yếu tố khác liên quan đến nguy cơ cháy rừng. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu vệ tinh, dữ liệu cảm biến, và các dữ liệu khác để xác định các khu vực có nguy cơ cháy rừng cao và lập bản đồ rủi ro cháy rừng.Theo số liệu Báo cáo Chương trình điều tra, theo dõi và đánh giá tài nguyên rừng toàn quốc (NFIMAP) chu kỳ III năm 2014, hơn 2/3 diện tích rừng tự nhiên của Việt Nam được coi là rừng nghèo.

Các thuật toán học sâu, như mạng nơ-ron tích chập (CNN), có thể được huấn luyện để nhận dạng khói và lửa trong hình ảnh và video. Các thuật toán này có thể đạt được độ chính xác cao trong việc phát hiện cháy rừng, ngay cả trong điều kiện thời tiết xấu hoặc khi khói bị che khuất.

Các thiết bị IoT có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, và các yếu tố môi trường khác liên quan đến nguy cơ cháy rừng. Dữ liệu này có thể được phân tích để dự đoán nguy cơ cháy rừng và đưa ra các biện pháp phòng ngừa. Ví dụ, dựa trên việc thống kê từ các cảm biến có thể xây dựng các mô hình dự báo cháy rừng

Sau khi hệ thống được triển khai thử nghiệm, việc báo cáo thống kê và bản đồ số về cháy rừng là rất quan trọng. Điều này giúp cho các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về tình hình cháy rừng và đưa ra các quyết định phù hợp để phòng ngừa và ứng phó với cháy rừng. Theo báo cáo số liệu phân tích ảnh Landsat chụp năm 1979 – 1981 và KATE 140 trong cùng thời gian, cho thấy trong giai đoạn này rừng chỉ còn lại 7,8 triệu ha, chiếm khoảng 24% diện tích cả nước.

Giao diện thông tin trạm giám sát cháy rừng cần được thiết kế một cách thân thiện và dễ sử dụng. Giao diện cần cung cấp thông tin chi tiết về vị trí, thời gian, quy mô của đám cháy, cũng như các thông tin liên quan đến môi trường và thời tiết. Giao diện cũng cần cho phép người dùng truy cập vào dữ liệu từ camera và cảm biến để đánh giá tình hình cháy rừng.

Hệ thống chữa cháy rừng tự động có thể được kích hoạt khi có cảnh báo cháy rừng, giúp giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra. Các hệ thống này có thể sử dụng các phương pháp chữa cháy khác nhau, như phun nước, phun hóa chất chữa cháy, hoặc tạo ra các hàng rào chống cháy. Vai trò điều hòa nguồn nước, giảm dòng chảy bề mặt bằng cách ngấm xuống đất vào tầng nước ngầm. Khắc phục hiện tượng xói mòn đất, hạn chế lắng đọng lòng sông, lòng hồ, điều hòa dòng chảy của các con sông, con suối (tăng lượng nước sông, nước suối vào mùa khô, giảm lượng nước sông suối vào mùa mưa).

Hợp tác quốc tế và chia sẻ dữ liệu là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả của công tác phòng cháy chữa cháy rừng. Các quốc gia có thể chia sẻ kinh nghiệm, công nghệ, và dữ liệu về cháy rừng, cũng như phối hợp trong các hoạt động nghiên cứu và phát triển. Thí dụ, một quốc gia có thể sử dụng thông tin vệ tinh từ quốc gia khác để xây dựng các mô hình dự báo cháy rừng.