Sensores de visión inteligente para la detección temprana de incendios

Especialistas de INFOCA en tareas de extinción en un incendio en Senés (Almería) durante 2008 / Consejería de Agricultura, Pesca y Medio ambiente

Un equipo con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha diseñado un nuevo sistema capaz de detectar y localizar incendios de forma temprana y con una tecnología de bajo coste. La red de vigilancia, denominada Wi-FLIP, está basada en una serie de chips o sensores de visión inteligente capaces de analizar los cambios en la intensidad luminosa y de distinguir el humo de otros fenómenos del paisaje.

El prototipo se probó con éxito en 2011 y 2012 en los montes de las Navas-Berrocal, en Almadén de la Plata (Sevilla). El sistema detectó los incendios provocados de manera controlada a una distancia de unos 150 metros, no se produjeron falsas alarmas y el máximo tiempo empleado para la activación de la alarma fue de seis minutos.

Los sistemas de vigilancia actuales están basados en cámaras de visible o termográficas que monitorizan grandes extensiones de terreno, lo que incrementa el número de falsas alarmas. “La novedad de nuestro sistema es que incorpora un algoritmo capaz de distinguir el humo y diferenciarlo del movimiento de las nubes, la vegetación o la fauna. También se adapta a la variación de las condiciones de iluminación a lo largo del día”, explica Jorge Fernández Berni, investigador del Instituto de Microelectrónica de Sevilla.

El sistema se puede describir como una cámara inteligente inalámbrica instalada sobre un soporte y conectada a un pequeño panel solar. Aparte del sensor o chip de imagen inteligente, incorpora un nodo comercial de red inalámbrica de sensores, integrado por un microprocesador y un transceptor para enviar y recibir información vía radio. Asimismo, el prototipo dispone de varios potenciómetros (resistencias variables) para ajustar los parámetros del sensor.

Su funcionamiento consiste en asignar a cada módulo Wi-FLIP un área de vigilancia de corto alcance (con cuatro sensores se cubre una extensión de un kilómetro cuadrado), de tal forma que si en una región se produce un incendio, el módulo usa la red de sensores para enviar vía radio la señal de alarma a la estación de extinción más próxima, así como una fotografía que permite dimensionar los medios que se necesitan para sofocarlo.

“Lo que hacen los sensores es básicamente analizar la dinámica espacio-temporal del humo, es decir, qué forma tiene cuando aparece sobre un fondo de vegetación y la velocidad con la que se mueve. Esto se traduce en una serie de parámetros que vamos analizando progresivamente conforme aparece movimiento en la escena. Si alguno de esos parámetros no cumple con una serie de condiciones previamente establecidas, el algoritmo descarta ese movimiento y prosigue analizando el resto de la escena”, detalla el investigador.

Si, pasado un cierto tiempo (un parámetro más del algoritmo), todas las condiciones se cumplen, se dispara la alarma. “Sólo entonces se envía una imagen vía radio para la confirmación remota de la existencia del incendio. Mientras tanto, el sistema realiza in-situ la captura de imágenes y su procesamiento”, apuntan los científicos.

De momento, el sistema que se ha probado está compuesto de un nodo sensor y una estación base a la que se envía la señal de alarma y las imágenes del incendio. “Para una red más grande, la gestión de las comunicaciones pasa a ser un aspecto importante: habría que determinar primero los caminos óptimos para retransmitir la alarma hasta la estación base, establecer los nodos con más importancia dentro de la red, así como gestionar automáticamente los errores en la transmisión y la recepción de los datos”, indica Fernández Berni.

El desarrollo, publicado en el International Journal of Wildland Fire, ha sido diseñado por investigadores del Instituto de Microelectrónica de Sevilla (CSIC-Universidad de Sevilla), la Universidad de Sevilla y el Plan INFOCA de la Consejería de Agricultura, Pesca y Medio Ambiente de la Junta de Andalucía.

Referencia bibliográfica:

Jorge Fernández-Berni, Ricardo Carmona-Galán, Juan F. Martínez-Carmona y Ángel Rodríguez-Vázquez. Early forest fire detection by visión-enabled wireless sensor networks.International Journal of Wildland Fire. DOI: 10.1071/wf11168.