Как помехи в работе сотовой сети могут помочь отслеживать распространение лесных пожаров
Современные технологии позволяют многое из того, что ранее было совершенно невозможно. Причем некоторые решения — очень уж необычные. Например, сообщения в Twitter и Facebook помогают отслеживать распространение вируса гриппа или COVID-19. Простой анализ сообщений пользователей — и у нас есть объективная картина развития эпидемии.
И таких необычных комбинированных решений достаточно много. Сейчас оказалось, что при лесном пожаре создаются условия, которые изменяют распространение сигнала мобильной сети. Если вести мониторинг этих изменений, можно удаленно и с высокой точностью предсказывать распространение очагов возгораний и, соответственно, направлять экстренные службы в наиболее критичные места.
Как появилась эта идея?
О помехах во время пожаров было известно довольно давно. Но в 2020 году в Австралии случился пожар лесных массивов вокруг Мельбурна. Соответствующие службы отправляли информационные сообщения на мобильные телефоны местных жителей. Сообщения доходили до адресатов, но, как оказалось, сигнал распространялся довольно странным образом.
Чем выше была температура воздуха, чем больше было возгораний и возмущений атмосферы, связанных с ними, тем сильнее были помехи. Ученые стали разбираться в причинах и довольно быстро нашли причину. Так, в обычной ситуации температура выше у поверхности земли, которую нагревает Солнце. Во время пожаров все наоборот: чем ближе к поверхности, тем ниже температура.
Дым от пожаров закрывает Солнце, поглощая большую часть тепловой и световой энергии. Сухой, горячий и непрозрачный воздух покрывает в это время огромные территории. Как оказалось, все это оказывает очень сильное влияние на распространение радиосигнала: он не идет по прямой между антеннами, траектория получается несколько иной.
Сигнал отклоняется в сторону поверхности, отражается от нее, снова уходит в воздух (уже ослабленный), снова отражается и так далее — все зависит от расстояния, на которое передается сигнал сотовой сети. У местных жителей изменяется качество приема сигнала: где-то связь улучшается, а где-то, наоборот, становится хуже.
И что дальше?
Здесь уже вступают в работу технологии. Во время пожаров группа ученых из Австралии стала анализировать помехи сотовых сетей. Оказалось, что очертания регионов с помехами точно совпадают с границами задымления. На тот момент, к слову, воздух Мельбурна стал загрязненным настолько, что его признали самым загрязненным в мире. На время, конечно.
Прогнозирование распространение задымления и мониторинг уже пострадавших регионов — крайне важная задача. Главным образом потому, что дым противопоказан людям с заболеваниями легочных путей, особенно астматикам. Поэтому моделирование пути распространения задымления и пожаров может спасти не одну сотню жизней. Из-за пожаров 2019–2020 года погибло около 445 человек. И речь не об огне, а как раз о дыме, который крайне негативно воздействует на здоровье ослабленных людей. В Калифорнии, США, ситуация в 2020 году была еще хуже. Согласно ряду исследований тогда погибло 3000 человек.
Если бы ученые смоделировали точную ситуацию, что в Австралии, что в США, то жертв могло быть гораздо меньше или вообще все обошлось бы без них.
Сейчас метод находится на ранней стадии изучения, но перспективы обнаружения задымления по изменению сигнала сотовой сети довольно радужные. Важный момент: авторы не предлагают использовать его в качестве единственного способа обнаружения пожаров и прогнозирования их развития. Нет, его планируют использовать в связке с другими технологиями, включая аэрофотосъемку, спутниковую съемку и прочее. Объединенные результаты наблюдений и анализа позволят разработать очень точную модель распространения пожара и дыма, что позволит спасать как людей, так и их имущество.
Почти бесплатно
Огромный плюс этого метода состоит в том, что для работы не нужно задействовать дорогостоящее оборудование, разворачивать сети мониторинга и т.п. При низкой стоимости такого подхода данные получаются не менее точными, чем при использовании аэрофотосъемки, спутниковых снимков и т.п.
Более того, во время пожаров в регионе находятся специальные службы, которые ведут изучение качества воздуха. Это эксперты со специальным оборудованием, отбирающие образцы воздуха. Они оценивают количество различных загрязнителей, таких как аэрозоли, пыль, газы, и публикуют результаты исследований, указывая на необходимость эвакуации, когда ситуация выходит из-под контроля.
И, конечно, речь не только об Австралии. Здесь, в общем-то, можно обойтись и без дополнительного метода оценки задымления — экстренные службы работают отменно. Но так дела обстоят далеко не в каждой стране. Во многих регионах и государствах никаких служб нет вообще, либо они есть, но только те, что занимаются тушением пожаров. Соответственно, об анализе, моделировании и составлении прогнозной модели и речи не идет. А вот сотовые вышки есть сейчас везде. Зафиксировать искажение сигнала сотовой сети не так сложно, соответственно, можно довольно точно определить границы пожара, направление его развития и схему распространения дыма.
Здесь все просто: есть сотовая сеть — значит, можно определить степень опасности пожара. Хотелось бы надеяться на то, что этот способ не будет положен «под сукно», а получит признание в разных странах.
В целом, это еще один пример того, как технологии помогают людям, пусть и несколько неожиданным образом.
