FIREMENTOR: ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ

Transcript

1 FIREMENTOR: ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ Νικόλαος-Χρήστος Μαρκάτος, Καθηγητής Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σ.Χ.Μ. Βασίλειος Βεσκούκης, Επ.Καθηγητής Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σ.Α.Τ.Μ. Χρήστος Κυρανούδης, Επ.Καθηγητής Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σ.Χ.Μ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η ένταση των ανθρωπίνων δραστηριοτήτων έχει επιφέρει σηµαντικές αλλαγές στις φυσικές ισορροπίες, µε αποτέλεσµα κατά τα τελευταία χρόνια να παρατηρούµε συνεχώς εντεινόµενα και συχνότερα φαινόµενα φυσικών καταστροφών. Τα φαινόµενα αυτά απειλούν την οργάνωση και σε κάποιες περιπτώσεις την ίδια την ύπαρξη της ζωής µε αποτέλεσµα να έχει γίνει επιτακτική η ανάγκη συντονισµένης διεπιστηµονικής δράσης για την προστασία του περιβάλλοντος και την αποτελεσµατική αντιµετώπιση των σύγχρονων κινδύνων και κρίσεων οι οποίες απειλούν το περιβάλλον και την οργάνωση των κοινωνιών όπως τις γνωρίζουµε. Η επιστήµη της Μηχανικής µπορεί να συµβάλλει αποφασιστικά στη συστηµατοποίηση και βελτιστοποίηση των µεθόδων πρόβλεψης, µελέτης, σχεδιασµού και αντιµετώπισης τέτοιων φαινοµένων και των σχετιζοµένων µε αυτά κρίσεων, ικανοποιώντας πραγµατικές και σηµαντικές κοινωνικές ανάγκες. Γι αυτό απαιτείται διεπιστηµονική συνεργασία και αξιοποίηση γνώσης και εργαλείων τα οποία σήµερα λειτουργούν αυτόνοµα ενδεχοµένως και σε άσχετες µε τις κρίσεις περιοχές. Στην εισήγηση αυτή παρουσιάζεται ένα ολοκληρωµένο σύστηµα διαχείρισης κρίσεων µε αντικείµενο τις δασικές πυρκαγιές, το οποίο αναπτύχθηκε στα πλαίσια ενός προγράµµατος ΕπΑν της ΓΓΕΤ την περίοδο ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με µια ευρύτερη θεώρηση, η διαχείριση κρίσεων ξεκινά πολύ πριν από την εκδήλωση µιας οποιαδήποτε κρίσης και περιλαµβάνει το σχεδιασµό και την υποστήριξη αποφάσεων µεταξύ άλλων στις εξής κατευθύνσεις: επιχειρησιακή ετοιµότητα, εκπόνηση σεναρίων συµβάντων και επιπτώσεων,

2 ενέργειες πρόληψης, σχεδιασµός δράσης µονάδων επέµβασης και πολιτικής προστασίας, δηµιουργία υποδοµών σε τοπικό επίπεδο, εκπαίδευση τακτικών και εθελοντικών µονάδων, ενηµέρωση και ευαισθητοποίηση γενικού πληθυσµού, και άλλα. Η ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων από µια κρίση, ταυτόχρονα µε την εκτέλεση των προαναφερθεισών εργασιών, µε δεδοµένο πάντα τον περιορισµό του κόστους, είναι ένα σύνθετο πρόβληµα βελτιστοποίησης, το οποίο χρειάζεται κάθε βοήθεια που µπορεί να λάβει από τις εξελίξεις της επιστήµης της Μηχανικής και όχι µόνο. Οι τελευταίες παρέχουν αρκετά τεχνολογικά εργαλεία, τα σηµαντικότερα εκ των οποίων είναι τα ακόλουθα: Μαθηµατικά µοντέλα προσοµοίωσης φυσικών φαινοµένων Μαθηµατικά εργαλεία βελτιστοποίησης (logistics) Μέθοδοι περιγραφής και διαχείρισης γνώσης Λεπτοµερή γεωγραφικά δεδοµένα και συστήµατα διαχείρισης και απεικόνισης αυτών Ενα ολοκληρωµένο σύστηµα διαχείρισης κρίσεων µπορεί να περιλαµβάνει τα ακόλουθα: ιαδικασίες, όπως νοµοθεσία, κανονισµούς και επιχειρησιακά σχέδια Τακτικές ή και εθελοντικές δυνάµεις επέµβασης Μηχανικό εξοπλισµό, µέσα καταστολής και µεταφοράς εδοµένα σχετικά µε την περιοχή και το/τα φαινόµενο/α Εργαλεία λογισµικού που υλοποιούν µαθηµατικές προσοµοιώσεις, βελτιστοποιήσεις, διαχείριση γνώσης, συνδυαστικά προβλήµατα, κ.ά. Μετρητικές διατάξεις υψηλής χωρικής πυκνότητας Μέσα απεικόνισης κάθε συναφούς µεγέθους ίκτυα επικοινωνίας µε την δέουσα αξιοπιστία σε συνθήκες κρίσης Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται η ανάπτυξη ενός ολοκληρωµένου συστήµατος για την ανίχνευση, την εποπτεία και την πρόβλεψη της εξέλιξης, καθώς και την υποστήριξη της επιχειρησιακής διαχείρισης των δασικών πυρκαγιών. Το σύστηµα αποτελείται από ένα αυτο-διοργανούµενο δίκτυο αναλωσίµων αισθητήρων πυρκαγιάς καθώς και από το κατάλληλο λογισµικό που διαχειρίζεται το δίκτυο και προσφέρει υπηρεσίες υποστήριξης αποφάσεων για την αντιµετώπιση δασικών πυρκαγιών, τόσο σε επίπεδο σχεδιασµού και πρόληψης, όσο και σε επίπεδο καταστολής. Με το σύστηµα αυτό οι αρµόδιες αρχές έχουν στη διάθεσή τους ένα εργαλείο για να εκπονούν σενάρια αντιµετώπισης δασικών πυρκαγιών, να εκπαιδεύουν εθελοντές και κοινό, να προσοµοιώνουν δύσκολες επιχειρησιακές περιπτώσεις και να προετοιµάζονται γι' αυτές, καθώς και για να εντοπίζουν άµεσα τις δασικές πυρκαγιές και να υποστηρίζουν τις δράσεις των µέσων καταστολής τους σε πραγµατικό χρόνο.

3 2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ FIREMENTOR 2.1 ίκτυο αισθητήρων πυρκαγιάς Η ιδέα των αυτοδιοργανούµενων δικτύων µεγάλης έκτασης είναι απλή και µπορεί να βρει πολλές εφαρµογές καθώς τα σύγχρονα ηλεκτρονικά το επιτρέπουν. Στη συγκεκριµένη περίπτωση, δηµιουργείται ένα δίκτυο από αναλώσιµους αισθητήρες πυρκαγιάς οι οποίοι τοποθετούνται πάνω σε δέντρα. Κάθε τέτοιος αισθητήρας διαθέτει ηλεκτρονικό θερµόµετρο, µονάδα ασύρµατης επικοινωνίας, καθώς και µικροϋπολογιστή. Σε καθοριζόµενα χρονικά διαστήµατα µεταδίδει στο περιβάλλον του ένα µήνυµα κατάστασης, το οποίο µεταφέρεται µέσω των άλλων αισθητήρων σε κεντρικούς κόµβους που µε τη σειρά τους διαβιβάζουν την κατάσταση ολόκληρου του δικτύου στο κεντρικό κόµβο του συστήµατος. Ετσι, είναι γνωστή σε πραγµατικό χρόνο η κατανοµή της θερµοκρασίας στο δάσος. Σε περίπτωση πυρκαγιάς ο αισθητήρας καταστρέφεται έχοντας πρώτα αποστείλει κωδικοποιηµένο µήνυµα το οποίο τελικά φτάνει στον κεντρικό κόµβο του συστήµατος. Κατόπιν το δίκτυο αναδιοργανώνεται αυτόµατα ώστε και πάλι όλα τα µηνύµατα να φτάνουν στον παραλήπτη τους. 2.2 Υπηρεσίες Λογισµικού Εποπτεία του δικτύου αισθητήρων. Με χρήση χάρτη ή κατάλληλα επεξεργασµένης δορυφορικής φωτογραφίας, το σύστηµα απεικονίζει την κατάσταση των αισθητήρων οι οποίοι βρίσκονται εγκατεστηµένοι στην περιοχή που επιβλέπεται. Η µεταβολή της θερµικής τους κατάστασης µπορεί να προκαλέσει την αυτόµατη εκτέλεση οποιασδήποτε ενέργειας ενηµέρωσης καθοριστεί. Προσοµοίωση της εξέλιξης δασικής πυρκαγιάς. Μέσω της κατάστασης των αισθητήρων είτε σε πραγµατικό χρόνο ή χρησιµοποιώντας το λογισµικό, καθορίζονται ένα ή περισσότερα σηµεία όπου εκδηλώνεται πυρκαγιά, καθώς και οι τρέχουσες µετεωρολογικές συνθήκες. Το λογισµικό, λαµβάνοντας υπόψη το χάρτη καύσιµης ύλης της περιοχής, προσοµοιώνει την εξέλιξη πυρκαγιάς χρησιµοποιώντας κατάλληλα µαθηµατικά µοντέλα, µε παραµέτρους τα στοιχεία του ανέµου, τη θερµοκρασία-υγρασία, και το χρονικό βήµα της προσοµοίωσης. Για την πρόβλεψη της εξέλιξης σε περίπτωση λειτουργίας σε πραγµατικό συµβάν, λαµβάνεται επιπλέον υπόψη η κατάσταση του δικτύου αισθητήρων. Η εξέλιξη απεικονίζεται σε µορφή χάρτη που µπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιµοποιηθεί στη διαχείριση σεναρίων. Εκτίµηση ρίσκου κατά την ανεξέλεγκτη εκκένωση. Ενα σηµαντικό στοιχείο για την προετοιµασία της προστασίας του πληθυσµού για την

4 αντιµετώπιση δασικών πυρκαγιών είναι η αποτίµηση του ρίσκου κατά την ανεξέλεγκτη εκκένωση περιοχών. Χρησιµοποιώντας τα δεδοµένα του πληθυσµού και του οδικού δικτύου της περιοχής, το λογισµικό υπολογίζει το φορτίο που θα υποστεί κάθε δρόµος κατά τη δηµιουργία πανικού. Η δυνατότητα διαχείρισης σεναρίων του λογισµικού επιτρέπει στο χρήστη να εκτιµήσει τις επιπτώσεις διάνοιξης νέων δασικών ή αστικών δρόµων, καθώς και τη δέσµευση οδών από τις Αρχές. Χωροθέτηση οχηµάτων καταστολής ή πολιτικής προστασίας. Στις περιαστικές περιοχές όπου υπάρχουν κατοικίες και δρόµοι µέσα σε πυκνή βλάστηση είναι χρήσιµη η τοποθέτηση των προσωρινών κινητών σταθµών πυρόσβεσης ή άλλων µέσων όπως ασθενοφόρα, µε κριτήριο τη µέγιστη δυνατή κάλυψη στο ελάχιστο χρονικό διάστηµα. Αυτό σηµαίνει ότι ένα όχηµα να πρέπει να µπορεί να φτάσει στον ελάχιστο χρόνο σε οποιοδήποτε σηµείο του χώρου που καλύπτεται είτε για την καταστολή πυρκαγιάς, είτε για άλλο σκοπό προστασίας του πληθυσµού. Το λογισµικό υπολογίζει το πλήθος και την τοποθέτηση των κινητών σταθµών µε κριτήριο την βελτιστοποίηση της πρόσβασης σε οποιοδήποτε σηµείο. Ο χρήστης καθορίζει τη µέγιστη απόσταση που θέλει να διανύει κάθε όχηµα, και το σύστηµα υπολογίζει το πλήθος και τη θέση των σηµείων στάθµευσης των οχηµάτων έτσι ώστε να επιτευχθεί η επιθυµητή κάλυψη. Η λειτουργία διαχείρισης σεναρίων του λογισµικού επιτρέπει στο χρήστη να δοκιµάσει την επίπτωση ανοίγµατος ενός νέου δρόµου ή την κατάργηση κάποιου άλλου και να αποθηκεύσει τα αποτελέσµατα της εκτέλεσης. ροµολόγηση στόλου οχηµάτων καταστολής ή πολιτικής προστασίας. Με παραµέτρους τις θέσεις των µόνιµων σταθµών οχηµάτων πυρόσβεσης, ασθενοφόρων κλπ, καθώς και τα σηµεία του µετώπου της πυρκαγιάς ή άλλα σηµεία ιδιαίτερου ενδιαφέροντος για την προστασία του πληθυσµού, το λογισµικό επιλύει το πρόβληµα της δροµολόγησης των οχηµάτων στα σηµεία αυτά. Οι διαθέσιµοι δρόµοι είναι διαφορετικοί για κάθε σενάριο εξέλιξης πυρκαγιάς. Η εφαρµογή δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να δοκιµάσει εναλλακτικές τοποθετήσεις µόνιµων και προσωρινών σταθµών πυρόσβεσης και να µελετήσει πώς µεταβάλλεται η όδευση των οχηµάτων σε επιλεγµένα σηµεία υποθετικών µετώπων πυρκαγιάς ή και ιδιαιτέρου ενδιαφέροντος, όπως σχολεία, νοσοκοµεία κ.ά.. Οπως και στις άλλες λειτουργίες, το λογισµικό µπορεί να αποθηκεύσει σε σενάρια τις εικόνες και τα αποτελέσµατα που αντιστοιχούν στις διάφορες εκτελέσεις της λειτουργίας αυτής. ιαχείριση γνώσης και σεναρίων. Τα αποτελέσµατα της εκτέλεσης των υπηρεσιών του λογισµικού που περιγράφηκαν µπορούν να αξιοποιηθούν σε συνδυασµό µε καταγεγραµµένη γνώση για την αντιµετώπιση καταστάσεων που προκύπτουν σε δασικές πυρκαγιές, για την εκπόνηση σχεδίων, καθώς

5 και την εκπαίδευση και την υποστήριξη αποφάσεων αρµόδιων φορέων. Το λογισµικό του συστήµατος Firementor παρέχει τη δυνατότητα αυτή υποστηρίζοντας τη διαχείριση συνθηκών - δράσεων και τη δόµησή τους σε σενάρια. Οι συνθήκες αντιστοιχίζονται σε δράσεις µε διαφορετικούς βαθµούς εµπιστοσύνης. Το σύστηµα υποστηρίζει τον ορισµό σεναρίων και παράγει αναφορές από αυτά σε µορφή HTML. Κάθε σενάριο είναι µια υποθετική κατάσταση στην οποία ισχύουν συγκεκριµένες συνθήκες εκδήλωσης δασικής πυρκαγιάς µε βάση τις οποίες εκτελούνται µία ή περισσότερες από τις λειτουργίες του λογισµικού, µαζί µε τα αποτελέσµατά της εκτέλεσής τους. Πίνακας 1 ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ του FIREMENTOR Εντοπισµός και εποπτεία φωτιάς σε πραγµατικό χρόνο άµεσος εντοπισµός, προειδοποίηση πιθανότητας φυσικής εκδήλωσης πυρκαγιάς ακριβής κατεύθυνση πυροσβεστικών αεροσκαφών στο µέτωπο Προσοµοίωση πυρκαγιάς άµεσος εντοπισµός κινδύνων πολιτικής προστασίας αξιοποίηση πραγµατικών δεδοµένων κατάστασης ιαχείριση γνώσης υποστήριξη και παροχή επιχειρησιακών δράσεων ιαχείριση σεναρίων συσχέτιση επιχειρησιακών καταστάσεων µε δουλεµένα σενάρια ΜΗ-ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ του FIREMENTOR Εκπαιδευτικό εργαλείο υποστήριξη της κατανόησης δασικών πυρκαγιών εκπαίδευση εθελοντών και οµάδων πυρόσβεσης ενηµέρωση πολιτών σε περιοχές κινδύνου Εργαλείο για τη διαµόρφωση πολιτικών υποστήριξη τοπικών αρχών στην προετοιµασία αντιµετώπισης δασικών πυρκαγιών Σύστηµα υποστήριξης αποφάσεων για την υποστήριξη των αρχών πυρόσβεσης και επιχειρήσεων 3. ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Οι υπηρεσίες που παρέχει το σύστηµα εξαρτώνται από την πληρότητα και την ακρίβεια των ψηφιακών δεδοµένων της περιοχής την οποία εποπτεύει. Τα δεδοµένα αυτά µπορούν να συγκεντρωθούν από διάφορες πηγές, η δε δυνατότητα χρήσης κάθε συγκεκριµένης λειτουργίας του λογισµικού καθώς

6 και η ποιότητα των αποτελεσµάτων καθορίζεται από την ποιότητα των ψηφιακών δεδοµένων. Καθώς είναι γνωστό το µεγάλο πλήθος εναλλακτικών τρόπων παράστασης χωρικών ψηφιακών δεδοµένων, έχει γίνει πρόβλεψη ώστε τα δεδοµένα που απαιτούνται να λαµβάνονται σε µορφή XML ώστε να είναι δυνατή η χρήση του συστήµατος σε οποιοδήποτε σηµείο. Για τις ανάγκες επίδειξης του συστήµατος, συλλέχθηκαν και διαµορφώθηκαν δεδοµένα για τη δασική περιοχή της Κοινότητας Νέας Πεντέλης Αττικής. Το firementor µπορεί να αξιοποιηθεί σε πλήρη έκδοση ή σε περιορισµένες εκδόσεις, τόσο για επιχειρησιακούς, όσο και για µη-επιχειρησιακούς σκοπούς. υνατοί χρήστες του είναι Φορείς Προστασίας του Περιβάλλοντος, Αρχές ιαχείρισης ασών, Τοπικές Αρχές, Οµάδες Πολιτικής Προστασίας, Σώµατα Πυρόσβεσης, Παρατηρητήρια Πυρκαγιών, ΜΚΟ, Σώµατα Εθελοντών, κ.ά. Στον πίνακα 1 φαίνονται ορισµένες χαρακτηριστικές περιπτώσεις χρήσεων του συστήµατος. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Clarke, k.c., olsen, g.brass, j.a., Refining a cellular automaton model of wildfire propagation and extinction. In : Proceeding, Second International Conference on the Integration of Geographic Information Systems and Environmental Modeling, Breckenridge, CO, USA. Finney M.A, FARSITE: fire area simulator. Model Development and Evaluation. USDA Forest Service Research paper RMRS-RP-4. Markatos N., Vescoukis V., Kyranoudis C.,2007. Towards an integrated system for planning and decision support in forest fire management, in WIDLFIRE 2007, Seville, Spain, May 2007 Viegas D.X., Wind and Topography Effects on Fire Behavior. Research Paper. Von niessem. W., blumen, a Dynamic simulation of forest fires. Can. J. For. Res. 18,