ESTACION DE SUPERVISION REMOTA COMO MEDIO DE APOYO Y SEGURIDAD EN LA EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES

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1 ESTACION DE SUPERVISION REMOTA COMO MEDIO DE APOYO Y SEGURIDAD EN LA EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES M. Domínguez, P. Reguera, J.J. Fuertes, R. Garcia Instituto de Automática y Fabricación. Área: Automática y Control. Escuela de Ingenierías Industrial e Informática, Campus Universitario de Vegazana, Universidad de León León, España. Fax: {diemdg, diepra, diejfu}@unileon.es Resumen La aplicación de las TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) a la gestión y protección de los recursos medioambientales es un campo nuevo que puede conseguir ahorros importantes no solo en recursos materiales, sino también en vidas humanas. En este artículo, se expone una metodología operativa de racionalización de recursos en incendios forestales de bajo coste y alto rendimiento que se puede extender a otros campos de aplicación con características similares. obtengan su localización así como la extensión del mismo, para lanzar todos los medios de ataque. En este sentido la AGENCIA EUROPEA DEL ESPACIO, a través del proyecto REMFIRESAT en el que participa la empresa española INSA, está liderando un proyecto en el cual mediante el uso de satélites de pequeñas dimensiones se pueda tener una red de vigilancia y alerta a escala continental, que suministre imágenes a un centro de control, en periodos lo más cortos posibles de tiempo, de las cuales se pueda extraer información que permita la rápida detección y localización de focos incipientes de incendio Palabras Clave: Tecnologías de la Información, GPS,, supervisión remota. 1 INTRODUCCIÓN Estamos asistiendo en los últimos años a un espectacular aumento en el numero de incendios forestales que se producen en nuestro país, con un incremento considerable de las hectáreas calcinadas, y lo que es aun mas preocupante, con un incremento en este ultimo verano, como puede observarse a diario en los diversos medios de comunicación, de las cifras en cuanto a daños humanos se refiere y se prevé que en años sucesivos la situación se agrave debido al aumento de masa forestal en los montes y al poco cuidado que de ellos se hace. [1],[2] Los informes oficiales y los de diversas asociaciones así lo avalan (véanse las figuras de 1 a 3). De las consecuencias ecológicas y medioambientales que provocan los incendios tenemos amplia información y sabemos de la necesidad de concienciar cada vez mas a la sociedad en la importancia que tiene la prevención como primer medio de lucha. Ahora bien, cuando ya se ha producido el incendio, la lucha contra el mismo está condicionada en función de la rapidez con que se Figura 1: Incendios Intencionados Figura 2: Número de Incendios Figura 3: Superficie Forestal Quemada

2 Como continuación a esta línea de trabajo, y avanzando en el sentido de conseguir una mayor eficacia tanto en la gestión de los recursos humanos y materiales que se desplazan al incendio, como en aumentar la seguridad de las personas que intervienen en el mismo, se ha planteado el desarrollo de una estación de supervisión portátil y autónoma que suministre a todos los agentes implicados un conjunto de informaciones visuales, auditivas, graficas, textuales, etc. que les dote de una visión con más perspectiva y segura de su entorno de trabajo, pudiendo así determinar cuales son las mejores estrategias que deben ser tomadas, prácticamente en tiempo real, y siempre teniendo una indicación clara de cuáles pueden ser los caminos de escape más seguros ante cambios súbitos y peligrosos del incendio (la dinámica de un incendio en un monte es muy rápida).[3] 2 OBJETIVOS De forma general, y en base a la gran expansión que están experimentando las denominadas TIC (Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones), las cuales inciden de forma cada vez más notable en aspectos cotidianos, se plantea a través de este trabajo la utilización de las citadas TIC y sus tecnologías emergentes en otros ámbitos en los que hasta ahora no se habían aplicado y permitir así la apertura de nuevos campos de investigación de las mismas como puede ser el de la seguridad ante catástrofes medioambientales y la racionalización de los agentes que colaboran en su resolución.[4] 3 ESTRUCTURA Dado que las necesidades de portabilidad y movilidad son prioritarias en este sistema, se ha escogido como soporte hardware la utilización de equipos del tipo PDA (Personal Digital Assistant) por sus características de: bajo coste, capacidades gráficas, capacidad de comunicaciones y facilidad de uso. Se opta por una estructura cliente-servidor debido a que se trata de una arquitectura versátil y modular, basada en mensajes, que intenta mejorar la usabilidad (facilidad para que un cliente pueda hacer uso de los recursos que ofrece el servidor), flexibilidad (capacidad de modificar una arquitectura para ser utilizada en otros entornos o para otras funciones distintas a las de diseño), interoperabilidad (capacidad de que varios sistemas intercambien información sin problemas) y escalabilidad (facilidad para ajustarse al área del problema).[5] Y puesto que se hace necesario conocer, mediante la supervisión remota, la coordinación simultánea y en tiempo real (en este caso, tiempo real hace referencia a unos valores del orden de segundos) de los diferentes agentes que intervienen en un incendio, es necesario disponer de una estructura con un mínimo de 5 clientes PDA con los que analizar los comportamientos de las comunicaciones con el servidor y entre ellos. De forma particular, se pueden expresar los siguientes objetivos: 1. Desarrollar una estación de supervisión autónoma, portátil y de bajo coste, flexible y abierta, que permita disponer de información rápida en el mismo frente del incendio de todos los medios, incidencias, vías de acceso y escape más cercanas. 2. Implementar sobre dicha estación de supervisión mecanismos de comunicación tanto con el centro de control como con otras estaciones ubicadas en otros puntos geográficos. 3. Secuenciar la información enviada a la estación de supervisión mediante una estructura multicapa en la que se puedan integrar otras informaciones procedentes de otros servicios de protección civil (Guardia Civil, Ejercito, Policía, Bomberos, etc..) 4. Desarrollar una tecnología que permita su extensión a otros campos de aplicación: gestión de ayudas agrarias, gestión medioambiental, protección de espacios naturales, etc. PDA 5 PDA 4 PDA 3 PDA 1 PDA 2 Figura 4: Arquitectura cliente-servidor

3 Como cada cliente ( PDA) va a estar deslocalizado, tiene que estar dotado de un medio de comunicación basado en tecnología móvil, utilizándose en este caso tecnología porque es una tecnología más fiable que UMTS (los productos UMTS serán dual mode, por lo que se utilizará donde no haya cobertura UMTS) y de un coste menor que GSM (sólo se tarifica por paquetes de datos efectivos enviados y no por mantenimiento de la conexión). El, por tanto, no puede ser visto como una tecnología de transición, sino como una tecnología perfectamente operativa ya en nuestros días; además, no está tan claro que UMTS llegue en un plazo de tiempo razonable, no al menos fuera de núcleos urbanos.[6] PDA 5 GPS PDA 1 Se obtiene así la estructura básica de la Fig. 4 que permite la supervisión remota de la coordinación y avances del incendio y sobre la que se pueden ir incorporando otras prestaciones bien en la parte del servidor, bien en la parte del cliente o en ambas. Además de la capacidad de comunicación, es necesario disponer de capacidad de posicionamiento, por lo que un receptor GPS es necesario. Se escoge un sistema de posicionamiento global basado en tecnología GPS, de entre todas las tecnologías existentes: Galileo, Glonass, GPS, etc. por su eficacia más que probada, alta cobertura a nivel mundial y existencia de gran cantidad de fabricantes de hardware con productos que utilizan esta técnica de posicionamiento. Además, el GPS proporciona una precisión muy adecuada para aplicaciones de este tipo, menor de 10 m. de error, valor este más que suficiente.[7] Por tanto, sobre la estructura de la Fig. 4 se incorpora entonces la información correspondiente a la posición, en valores de Latitud y Longitud (deben ser proyectados a coordenadas UTM en los mapas que se visualizan) de cada uno de los clientes (PDA). Cada cliente visualizará su posición y la del resto de los clientes; actualizando su posición cada 2 segundos y la del resto de los clientes cuando el servidor lo considere necesario (en estos momentos, el ratio de actualización de las informaciones que envía el servidor es de 15 segundos). En definitiva, la posición es enviada a través de la estructura de comunicaciones al servidor y desde este se distribuye al resto de PDA s. Se obtiene así el esquema de la Fig. 5. Toda la información que van a manejar los clientes remotos (PDA) tiene que estar vinculada a la zona geográfica donde se está trabajando; para ello, cada uno de los clientes recibe del servidor un soporte gráfico constituido por un mapa básico en el que se le pueden incorporar, a petición de los clientes, las siguientes capas: PDA 4 PDA 3 PDA 2 Figura 5: Arquitectura cliente-servidor -GPS Capa orográfica Capa de recursos hidráulicos Capa de carreteras Capa de ferrocarriles Curvas de nivel Etc. Ha de tenerse en cuenta que estas capas deben ser tratadas previamente debido a las limitaciones hardware de las PDA s en cuanto a capacidad de memoria. Muchas de las capas que deben ser enviadas a los clientes poseen un tamaño voluminoso, por lo que es necesario limitar dicho tamaño a fin de no saturar el canal de comunicación por una parte y no sobrepasar la memoria RAM de los clientes (PDA) por otra. Ese tratamiento y la gestión de qué tamaño debe ser enviado a los clientes (PDA) es tarea del servidor. En definitiva, sobre las diferentes capas que ya se encuentran en los clientes (PDA), se reciben y representan las informaciones provenientes de la red de satélites de vigilancia y detección: aquellos puntos donde se está produciendo un incendio así como los recursos activos para su extinción (Ver Fig. 6).

4 GPS Tipo de la petición: enviar posición GPS, enviar un mensaje corto, petición de una zona determinada, petición de una capa determinada. Destino de la información si procede. La información en sí misma. PDA 5 CAPAS PDA 1 El servidor no sólo escucha, sino que puede hacer le papel de cliente cuando deba enviar información de eventos importantes a sus clientes; en este caso, las PDA s se comportan como servidores (escuchan continuamente en un puerto). El tipo de información que envía el servidor en este caso es: Actualización de posición GPS de otras PDA s Actualización de recursos humanos y materiales: nueva llegada de vehículos, nuevas brigadas,... Actualización del frente del fuego. Llegada de mensajes cortos de otras PDA s PDA 4 PDA CLIENTE PDA 3 Figura 6: Arquitectura cliente-servidor CAPAS 3.1 SERVIDOR Se encarga de obtener la información de los satélites y transformarla para poder enviarla a los clientes: información de incendios, de ubicación de recursos, mapas y capas, etc. Es decir, reducir su tamaño, obtener las características esenciales de la misma y enviarla a los clientes en paquetes de tamaño razonable. También se encarga de incorporar todas aquellas informaciones que se obtengan de otros servicios de protección civil y de meteorología y distribuirlas a sus clientes. También se encarga de la gestión de la mensajería entre los clientes. La mensajería sigue una política análoga a la seguida por MSN; es decir, mensajes cortos que se envían entre las PDA s y conocimiento de las que se encuentran disponibles para poder enviar o recibir. La estructura que se sigue es la de un servidor típico, que escucha en un puerto determinado (es un PC conectado a Internet con suficiente capacidad de proceso), al que le llegan peticiones de los clientes. Las peticiones incorporan información relativa a: Cliente PDA del que llega la petición Para la estructura hardware del cliente, estacion de visualización, se ha optado por una PDA (Personal Digital Assistant) con capacidad de comunicación y posicionamiento GPS.[8] La elección de una PDA como cliente viene determinada por el hecho de que se necesitaba un cliente portátil, de pequeño tamaño y peso y con suficiente capacidad de proceso; características todas ellas que se encuentran recogidas en un cliente de tipo PDA. La elección de un modelo u otro de PDA es un caballo de batalla importante porque las diferencias de conectividad, velocidad de procesamiento, capacidades gráficas entre todas las PDA s existentes en el mercado son muy grandes, incluso a igualdad de características de procesador, memoria y tamaño de pantalla; es decir, el fabricante del hardware es, en este punto, un aspecto muy importante. Las características de las PDA s utilizadas para esta aplicación se encuentran recogidas en el punto 4. En lo que se refiere a la estructura software, se caracteriza por dotar a cada cliente de funcionalidad en cuanto a prestaciones de visualización y supervisión tanto en modo local como remoto y deslocalizado mediante la gestión de los enlaces y del posicionamiento GPS. Cada cliente incorpora las siguientes funciones: 1. Un entorno software que permite al responsable de la extinción del incendio interactuar con los clientes suministrándoles

5 información gráfica de los frentes del incendio, de los diferentes recursos implicados, de sus localizaciones y de las características orográficas de su entorno. 2. Un entorno de navegación a través de un mapa en el que se muestran, mediante iconos, los recursos disponibles y la situación de los focos de incendio. En este mapa, es posible realizar acciones tipo zoom, obtener información de elementos activos, navegación a través de él y visualizar la posición de la PDA actual y la de otras PDA s que formen parte de la estructura. 3. Un sistema de mensajería con el servidor y entre todos los clientes remotos, en el que se envían mensajes cortos de texto tipo MSN. PMA Internet 4. Capacidad para poder visualizar, a elección, capas de información distintas en función de las necesidades del usuario y del momento. En el caso de que se desee una capa de la que no se disponga, es necesario descargarla previamente a través de Internet (por medio de FTP). Estas capas suministran información relativa vías de comunicación, recursos hídricos, provincias, etc. 3.2 ESTRUCTURA FINAL La estructura diseñada corresponde a la indicada en la Fig. 7 y constituye en su conjunto un sistema de supervisión formado por estaciones de visualización remotas y deslocalizadas situadas en los diferentes puntos de ataque de un incendio, y que están conectadas, vía, con un ordenador central que actúa de servidor. Esta estructura es escalable en base al software que se ha desarrollado para las estaciones de visualización dada su modularidad y flexibilidad. Como se observa en la Fig. 7, desde el servidor, llegan al cliente/s todas las informaciones anteriormente mencionadas y la información entre las PDA s (mensajería y posición de PDA s vecinas) se envían utilizando como intermediario el servidor y todo ello a través de Internet; dado que el servidor se haya conectado a Internet y los clientes, vía, también. Figura 7: Estructura 4 CARACTERÍSTICAS Las características técnicas de esta aplicación, en cuanto a lo que se refiere al y GPS son: Comunicación con 1 canal de subida y 3 de bajada (siempre se recibe más información en las PDA s desde el servidor que se envía desde ellas hacia aquel a 9600 bps. Tarjeta de comunicación con 5 Mb de memoria con capacidad para comunicación, GSM y SMS. Las PDA s están escuchando continuamente la información que reciben desde el servidor. El posicionamiento propio de una PDA se obtiene leyendo la posición del hardware GPS cada 3 segundos y se obtiene una lectura con una precisión de 10 metros. La memoria de las PDA s es de 48 Mb de ROM y 64 Mb de RAM (hace referencia a programas en ejecución y a archivos) y el procesador es Intel Xscale 400 MHz 5 CONCLUSIONES El sistema diseñado y desarrollado ha sido probado de forma experimental obteniéndose resultados satisfactorios que permiten confirmar la viabilidad de implantación de sistemas de supervisión en otros ámbitos no industriales como pueden ser los relacionados con el medioambiente. El desarrollo de las TIC s jugará en ello un papel cada vez más

6 relevante y, por ello, debemos estar atentos a su evolución. Por las características técnicas de las estaciones de visualización, se obtiene una estructura que permite una mayor deslocalización y movilidad geográfica de los clientes en la tradicional arquitectura cliente/servidor, no viéndose los mismos constreñidos a un lugar físico en el que exista una toma de acceso a Internet. El funcionamiento de esta estructura, en el estado actual de la tecnología no presenta ningún problema en lo que respecta al posicionamiento GPS (opera perfectamente siempre que no se esté dentro de edificaciones) y existen algunos problemas en cuanto al funcionamiento derivados del operador de telefonía. Siempre que exista una adecuada cobertura, el funcionamiento es muy razonable, aunque los operadores deberían aumentar el ancho de banda de los servicios a fin de poder atender simultáneamente a varios clientes (el ancho de banda que ofrecen para el servicio es escaso). La posibilidad de obtener la posición de forma bastante exacta y poder enviar la misma, junto con otras informaciones que puedan resultar interesantes, abre un amplio abanico de soluciones a problemas de la vida real que involucren a muchos agentes dispersos geográficamente: empresas de paquetería, gestión de flotas, gestión de recursos humanos, seguridades en presas, seguridades en centrales, localización de roturas en líneas, etc. y, todo ello, a un coste muy razonable. Referencias [1 ] Informe incendios y medioambiente Asociación Nacional de empresas forestales. Asempo [2] Plan contra incendios forestales Ministerio del Interrior. [3] Real Time Emergency Management via Satellite. European Space Agency. ESA 2002 [4] European Council. e-europe. An information society for all. Lisboa [5] Comer, D. Internetworking with TCP/IP: principles, protocols and architecture. Prentice Hall International. [6] White Paper Cisco Systems, Inc. [7] Global Positioning System Standard Positioning Service Specification, 2nd Edition, June2, Available on line from United States Coast Guard Navigation Center. [8] Las PDA s pueden ser sustituidas por teléfonos móviles de nueva generación siempre que la aplicación lo permita. La capacidad gráfica de dichos teléfonos es lo que determinará si es posible utilizarlos o no; de todas formas, en este año. Aparecerán nuevos modelos de PDA con mayor potencia gráfica y de cálculo, más pequeñas y con mayor posibilidad de interconexión, por lo que creemos que la utilización de estos elementos debe ir en orden creciente para tareas como las mencionadas en el párrafo anterior. Por ultimo, concluir con la importancia que este sistema supone al dotar a las personas que se encuentran en la primera línea de un incendio de una guía visual que les oriente no sólo en su actividad si no en lo que es muchísimo más importante en marcarles caminos, zonas seguras o vías de escape en situaciones imprevistas de gran riesgo para su integridad física.