Optimización Integrada de Sistemas de Soporte Terrestre y Planificación de Tareas de UAV para una Inspección Eficiente de Incendios Forestales
Autores: Liu, Ze; Shi, Zhichao; Liu, Wei; Zhang, Lu; Wang, Rui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Integrada de Sistemas de Soporte Terrestre y Planificación de Tareas de UAV para una Inspección Eficiente de Incendios Forestales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Incendios forestales
Detección
Sistema basado en UAV
Inspección
Experimentos de simulación
Prevención
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Con la creciente frecuencia e intensidad de los incendios forestales impulsados por el cambio climático y las actividades humanas, la detección eficiente y la respuesta rápida se han vuelto críticas para la prevención de incendios forestales. La detección efectiva de incendios, la respuesta rápida y el rescate oportuno son vitales para los esfuerzos de extinción de incendios forestales. Este documento propone un sistema de inspección de incendios forestales basado en vehículos aéreos no tripulados (VANT) que integra un sistema de soporte terrestre (SST), con el objetivo de mejorar la automatización y flexibilidad en las tareas de inspección. Se desarrolla un modelo de programación lineal entera mixta de tres capas: la primera capa se centra en la selección de sitios y la planificación de la capacidad del SST; la segunda capa define el alcance de cobertura de las diferentes unidades del SST; y la tercera capa planifica las rutas de inspección de los VANT y coordina las tareas colaborativas de múltiples VANT. Para la planificación de las rutas de patrullaje de los VANT y las tareas colaborativas, se propone un algoritmo codicioso orientado a objetivos (ACOO) basado en métodos codiciosos tradicionales. Experimentos de simulación basados en un caso real de incendio forestal en Turquía demuestran que el modelo propuesto reduce los costos anuales totales en un 28.1% y un 16.1% en comparación con los modelos solo de tareas y solo de energía renovable, respectivamente, con una tasa de penetración de energía renovable del 68.71%. El algoritmo codicioso orientado a objetivos también acorta las distancias de patrullaje de los VANT entre un 7.0% y un 12.5% en diferentes ángulos de rotación. Estos resultados validan la efectividad del modelo integrado en la mejora de la eficiencia de inspección y los beneficios económicos, proporcionando así un apoyo crítico para la prevención de incendios forestales.
Descripción
Con la creciente frecuencia e intensidad de los incendios forestales impulsados por el cambio climático y las actividades humanas, la detección eficiente y la respuesta rápida se han vuelto críticas para la prevención de incendios forestales. La detección efectiva de incendios, la respuesta rápida y el rescate oportuno son vitales para los esfuerzos de extinción de incendios forestales. Este documento propone un sistema de inspección de incendios forestales basado en vehículos aéreos no tripulados (VANT) que integra un sistema de soporte terrestre (SST), con el objetivo de mejorar la automatización y flexibilidad en las tareas de inspección. Se desarrolla un modelo de programación lineal entera mixta de tres capas: la primera capa se centra en la selección de sitios y la planificación de la capacidad del SST; la segunda capa define el alcance de cobertura de las diferentes unidades del SST; y la tercera capa planifica las rutas de inspección de los VANT y coordina las tareas colaborativas de múltiples VANT. Para la planificación de las rutas de patrullaje de los VANT y las tareas colaborativas, se propone un algoritmo codicioso orientado a objetivos (ACOO) basado en métodos codiciosos tradicionales. Experimentos de simulación basados en un caso real de incendio forestal en Turquía demuestran que el modelo propuesto reduce los costos anuales totales en un 28.1% y un 16.1% en comparación con los modelos solo de tareas y solo de energía renovable, respectivamente, con una tasa de penetración de energía renovable del 68.71%. El algoritmo codicioso orientado a objetivos también acorta las distancias de patrullaje de los VANT entre un 7.0% y un 12.5% en diferentes ángulos de rotación. Estos resultados validan la efectividad del modelo integrado en la mejora de la eficiencia de inspección y los beneficios económicos, proporcionando así un apoyo crítico para la prevención de incendios forestales.