Η επιδεινούμενη κλιματική κρίση έχει συντελέσει στην έξαρση των πυρκαγιών και τη συρρίκνωση των δασικών εκτάσεων στην Ελλάδα και παγκοσμίως. Τα συστήματα έγκαιρης ανίχνευσης πυρκαγιών αποτελούν τομέα με σημαντικό ερευνητικό και οικονομικό ενδιαφέρον. Η παρούσα εργασία εξετάζει τη δυνατότητα υλοποίησης ενός συστήματος πυροπροστασίας χαμηλού κόστους. Το σύστημα κάνει χρήση περιβαλλοντικών αισθητήρων και έχει τη δυνατότητα μετάδοσης πληροφορίας χωρίς να εξαρτάται από υπάρχουσες δικτυακές υποδομές.

Στα πλαίσια της εργασίας υλοποιήθηκαν δύο τύποι σταθμών. Οι τερματικοί σταθμοί τοποθετούνται εντός της δασικής έκτασης, σε σημεία με αυξημένη πιθανότητα εκδήλωσης φωτιάς. Διαθέτουν αισθητήρες θερμοκρασίας-υγρασίας και συγκέντρωσης καπνού, καθώς και δικτυακές μονάδες LoRa που χρησιμοποιούν τη ζώνη ραδιοσυχνοτήτων κάτω του 1 GHz (sub-gigahertz). Καθώς τροφοδοτούνται μέσω επαναφορτιζόμενης μπαταρίας, ελήφθη μέριμνα για να ελαχιστοποιηθεί η ενεργειακή τους κατανάλωση και να έχουν τη μέγιστη δυνατή αυτονομία. Τα μηνύματα που αποστέλλουν αποτελούνται από δυαδικά δεδομένα μήκους μόλις 21 bytes και μεταξύ των διαδοχικών εκπομπών μεταπίπτουν σε κατάσταση βαθέος ύπνου.

Οι σταθμοί μεταγωγής διαθέτουν μονάδα LoRa, μέσω της οποίας λαμβάνουν την πληροφορία από τους τερματικούς σταθμούς, και σύνδεση WiFi ή 3G/4G/5G, μέσω της οποίας προωθούν την πληροφορία στο διαδίκτυο, σε μορφή JSON, μέσω της υπηρεσίας μηνυμάτων MQTT.

Για την αποθήκευση, ανάλυση και παρουσίαση της πληροφορίας χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο οπτικού προγραμματισμού Node-Red, που βασίζεται στην τεχνολογία Node.js και διευκολύνει τη δημιουργία εφαρμογών βασισμένων σε ροές (flow-based) μέσω μιας φιλικής προς το χρήστη διεπαφής. Η πληροφορία που παράγεται από τους τερματικούς σταθμούς εμπλουτίζεται με δεδομένα που παρέχονται από εξωτερικούς μετεωρολογικούς σταθμούς μέσω διαδικτύου. Η εφαρμογή έχει τη δυνατότητα να αποστέλλει διαφορετικούς τύπους ειδοποιήσεων όταν οι μετρήσεις ξεπερνούν τα προκαθορισμένα όρια ασφαλείας.

Τέλος, διεξήχθησαν δοκιμές με την τοποθέτηση των σταθμών σε δασικές εκτάσεις και άλλα περιβάλλοντα και έγιναν μετρήσεις σε διαφορετικές αποστάσεις μεταξύ των σταθμών και με διαφορετική παραμετροποίηση του δικτύου LoRa.

The deteriorating climate crisis has contributed to the escalation of wildfires and the shrinking of forest areas, in Greece and worldwide. Early detection systems for wildfires present an area of ​​significant research and economic interest. This paper examines the possibility of implementing a low-cost fire protection system. The system makes use of environmental sensors and is capable of transmitting information without depending on existing network infrastructures.

As part of the work, two types of stations were implemented. Terminal stations are placed within the forest area, in places with an increased probability of fire. They are equipped with temperature-humidity and smoke sensors, as well as LoRa network modules operating on the sub-gigahertz radio frequency band. As the stations are powered by a rechargeable battery, minimization of their energy consumption and maximization of their autonomy has been taken care of. The messages they transmit are only 21 bytes long and consist of binary data, and between successive transmissions the stations fall into deep sleep mode.

Relay stations are also equipped with a LoRa module, through which they communicate with the terminal stations, and with a WiFi or 3G/4G/5G module, through which they forward information in JSON format to the internet, using MQTT message service .

Storing, analysis and presentation of the information is performed by use of Node-Red, a visual programming tool based on Node.js technology that facilitates the creation of flow-based applications through a user-friendly interface. The information produced by the terminal stations is enriched with data provided by external meteorological stations via the Internet. The application is capable of sending different types of notifications when measurements exceed predefined safety limits.

Finally, tests were conducted by placing the stations in forested areas and other environments and measurements were made at various distances between sender and receiver stations and with different configurations of the LoRa network.