Brände verhindern: Drohne scannt automatisiert Waldflächen
Mit Waldbrandaufnahmen trainiert und mit Wärmebildkamera bestückt sollen autonome Drohnen Brandherde erfassen. Tests sollen zeigen, wie gut das funktioniert.
Die größte Herausforderung bei den Drohnenaufnahmen ist es, zwischen Rauch und Staub zu unterscheiden, der bei Feldarbeiten aufgewirbelt wird.
(Bild: Evolonic)
Wer in diesen Tagen bei Möhrendorf in Mittelfranken ein ungewöhnliches Flugobjekt sichtet, ist vermutlich Zeuge des Pilotprojekts Evolonic. Bei gutem Wetter scannt hier eine mit Kamera ausgestattete Drohne vollautomatisiert Waldgebiete. Ihre Mission: Brandherde frühzeitig aufspüren und so Schlimmeres verhindern. Am Projekt sind Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelemente-Technologie (IISB) beteiligt.
"Erkennt die Drohne, dass Rauch aus dem Wald aufsteigt, sendet sie sofort ein Live-Bild an die zuständige Feuerleitstelle inklusive Positionsbestimmung und Informationen zum Terrain, zum Beispiel, ob es bergig ist oder platte Landschaft und ob besonders schutzwürdige Gebäude oder Technikanlagen in der Nähe sind", sagt Tobias Raczok vom IISB. Die Leitstellen könnten dann schnell ein passendes Einsatzteam und geeignete Gerätschaften zum Einsatzort ordern. Je früher ein Brandherd erkannt wird, desto leichter ist es, das Feuer zu löschen und eine Ausbreitung zu verhindern.
Zwar sorgen gerade vor allem die Feuer in Hawaii für dramatische Schlagzeilen, doch wegen des Klimawandels ist selbst in gemäßigten Breiten immer häufiger mit ausufernden Waldbränden zu rechnen. Im letzten Jahr haben Feuer in Deutschland mehr als 3.000 Hektar Wald zerstört – eine Fläche, etwa so groß wie die Insel Borkum – und damit wertvollen Lebensraum für Pflanzen und Tiere. Der gespeicherte Kohlenstoff wird zudem als Kohlendioxid freigesetzt und befeuert den Klimawandel noch zusätzlich.
Geht der Plan der Forschenden aus Süddeutschland auf, könnten autonome Drohnen künftig helfen, solch großflächige Flammeninfernos zu verhindern, zudem recht kostengünstig. Sportpiloten, die mit ihren Flugzeugen bisher die Wälder in Hitzeperioden kontrollierten, seien teurer und nicht immer und überall verfügbar, berichtet Raczok.
Zwischen Rauch und Staub unterscheiden
Die aktuelle Testdrohne ist drei mal drei Meter groß, zehn Kilogramm leicht, hat vier Propeller und zusätzlich Flügel wie ein Segelflugzeug. Die Propeller treiben sie senkrecht nach oben, bis sie auf einer Höhe von 30 bis 40 Metern in den Gleitflug wechselt. Ihre Zielhöhe liegt bei 120 Metern. Um den Rauch zu erkennen, ist sie mit einer optischen Kamera ausgestattet und stützt sich bei der Auswertung auf KI-gestützte Software.
(Bild: Tobias Raczok)
"Wir haben die KI mit Waldbrandaufnahmen trainiert, die uns Feuerwehren aus ganz Deutschland zur Verfügung gestellt haben", erklärt der Forscher. Die Aufnahmen stammten von Helikoptern und Drohnenstaffeln, zudem von privaten Drohnen und Kleinflugzeugen. Die größte Herausforderung ist Raczok zufolge, zwischen Rauch und Staub zu unterscheiden, der bei Feldarbeiten aufgewirbelt wird. Unter anderem deshalb soll künftig eine Wärmebildkamera zusätzliche Daten liefern und die Bewertung der optischen Bilder absichern.
In den nächsten zwei Jahren soll die Drohne jeweils vier Monate lang 80 Quadratkilometer Wald scannen. Etwa anderthalb Stunden braucht sie, um diese Fläche einmal abzufliegen. In der Regel komme sie dafür mit einer Akkuladung aus, sagt Raczok. Wie gut die Raucherkennung tatsächlich funktioniert, sollen Tests mit Rauchbomben und echten Feuern zeigen. Die Genehmigung dafür steht allerdings noch aus.
Das Pilotprojekt Evolonic entwickelt autonome Drohnen zur Branderkennung (7 Bilder)
(Bild: Sven-Nicolas Evens - Evolonic)
Kollisionen vermeiden
Das Thema Sicherheit ist dem Evolonic-Team besonders wichtig. "Es soll niemand zu Schaden kommen. Daher arbeiten wir auch mit redundanten Systemen", betont der Fraunhofer-Forscher. Die Drohne könne nicht nur über Mobilfunk kommunizieren, sondern auch über Satelliten und über eine direkte Funkverbindung. Zudem sendet und empfängt sie Signale, wie sie auch etwa in der bemannten Luftfahrt Kollisionen verhindern sollen. Systeme, die Paraglider, Heißluftballons und Segelflieger erkennen können, wollen die Forschenden noch optimieren. Vögel seien nicht gefährdet, so der Forscher. "Die Drohne ist viel größer als ein Vogel und wird daher gemieden."
In Zukunft will das Team noch enger mit Biologen und den Forstbehörden zusammen arbeiten. Schließlich kann die Drohne, wenn sie entsprechend trainiert wird, nicht nur Brände erkennen, sondern zum Beispiel auch Borkenkäfer – und damit weitere wichtige Informationen aus dem Wald liefern.
(anh)