Alexa Renata Juárez Ramos[3° Tikal], Romina Nuñez Palacios[3° Tikal], Diego García García[3° Tikal]
La programación de drones enjambre se basa en algoritmos que permiten que los drones sigan ciertas reglas de comportamiento. Los lenguajes más sencillos para este tipo de proyectos incluyen Python y Scratch. Python es muy popular por su simplicidad y las bibliotecas como DroneKit-Python y Little bee go (biblioteca que usaremos a lo largo del proyecto) que permiten controlar drones desde una computadora. Scratch, por otro lado, es un lenguaje visual para principiantes, donde se usan bloques para crear instrucciones que los drones deben seguir. El funcionamiento básico de los drones enjambres se centra en la comunicación entre los drones. Por ejemplo, si uno de ellos detecta un obstáculo, puede informar a los demás para que cambien su ruta y eviten accidentes. Para lograr esto, los drones usan herramientas como algoritmos de consenso y algoritmos de posicionamiento para mantenerse en formación y ejecutar las tareas de manera eficiente. Este tipo de programación también involucra la creación de mapas del área de vuelo y el cálculo de rutas óptimas para que los drones no se choquen entre sí ni desperdicien energía. Se suelen usar simuladores de drones para probar estos algoritmos en un entorno controlado antes de hacer los vuelos reales, en nuestro caso, usando simuladores basados en Unity. Usar lenguajes como Python o Scratch permite que más personas, incluso sin mucha experiencia, puedan involucrarse en este campo, situación que, aplicada a nuestro caso de estudio, es decir, incendios forestales, facilita la operación urgente de las aeronaves en situaciones de emergencia.
Swarm drone programming is based on algorithms that allow drones to follow certain rules of behavior. The simplest languages for this type of project include Python and Scratch. Python is very popular for its simplicity and its libraries, such as DroneKit-Python and LittlebeeGo (library which we will use throughout the project), allow drones to be controlled from a computer. Scratch, on the other hand, is a visual language for beginners, where blocks are used to create instructions for drones to follow. The basic operation of swarm drones focuses on communication between drones. For example, if one drone detects an obstacle, it can inform the others to change their route and avoid accidents. To achieve this, the drones use tools such as consensus algorithms and positioning algorithms to stay in formation and execute tasks efficiently. This type of programming also involves mapping the flight area and calculating optimal routes so that the drones don’t collide with each other or waste power. Drone simulators are often used to test these algorithms in a controlled environment before performing actual flights, in our case using Unity-based simulators. Using languages like Python or Scratch allows more people, even without much experience, to get involved in this field. This, when applied to our case study, forest fires, facilitates the urgent operation of aircraft in emergency situations.
Nopa programas tlen drones tlen itoka Swarm kitekiuiaj algoritmos para kiyektlaliskej ininnemilis. Uelis mo programas ika Python, ika bibliotecas kej DroneKit-Python, o ika Scratch. Itekiuajkayo mosentlalijtok ipan tlajtoli tlen onka tlatlajko drones pampa amo ma onka tlauejkayotl uan ma kiyektlalikan ojtli. Nopa algoritmos tlen mosentlalijtokej uan tlen mosentlalijtokej motekiuia para kipixtosej nopa formación uan nopa eficiencia. Achtoui tlen melauak tlauilankayotl, kinyejyekouaj ipan simuladores kej Unity. Nopa tlajtoli tlen amo ouij tijkuamachilia ika programas kichiua amo ouij tijtekiuis ipan tlaijiyouilistli (amo moneki seyok tlamachtili), kej kema tlami tlitl ipan tepetl.
Los programas de drones Swarm utilizan algoritmos para optimizar su comportamiento. Puedes programar en Python, con librerías como DroneKit-Python, o en Scratch. Su tecnología se centra en la comunicación entre drones para evitar colisiones y optimizar rutas. Se utilizan algoritmos estandarizados y optimizados para mantener la formación y la eficiencia. Antes de los juegos reales, se prueban en simuladores como Unity. Su lenguaje de programación fácil de entender facilita su uso en situaciones de emergencia (sin capacitación adicional), como incendios forestales
Los incendios forestales son un problema muy cercano a nuestra sociedad, en especial dado el contexto de los incendios masivos en Los Ángeles, Estados Unidos. Se sabe que cuando estalla un siniestro de este tipo, trae consigo consecuencias no solo para la vida humana, sino también para el ecosistema circundante a la región.
Teniendo en cuenta esta situación, una solución factible es el uso de drones y medios aéreos para el combate y contención de los mismos. A pesar de esto, todos estos medios presentan problemáticas de relevancia como son el poner en riesgo las vidas de quienes pilotan las aeronaves o la dificultad de programar aeronaves no pilotadas (drones, avionetas ligeras, etc…). Nuestro proyecto busca atacar a este último punto, realizando una programación efectiva para el control de dichas aeronaves en un lenguaje de fácil entendimiento.
Para esto empleamos una interfaz que facilita la comprensión del lenguaje “Python” y un dron capaz de ser controlado en masa, lo cual es una alternativa eficaz para tener un mayor control sobre este tipo de catástrofes.
A lo largo de los años cientos de miles de vidas se han perdido durante el combate a los incendios, por lo que resulta necesaria la búsqueda de una alternativa a las formas de combate actuales. Una de las técnicas de contención más populares es el esparcimiento de agua mediante avionetas medianas pilotadas por dos personas. Una alternativa viable a este método sería el uso de drones. Entre las cualidades que favorecen esta idea se encuentra la seguridad y maniobrabilidad de estos, ya que, un solo piloto (que se encuentra alejado de la zona de riesgo), puede pilotar un centenar de drones, haciendo uso de controles menos sofisticados que los de una avioneta común. Otra característica de los drones que favorece el uso de los mismos es la facilidad de movilización de estos, no solo en términos de tiempo, si no en la economía y el impacto ambiental provocado. Un enjambre (entendiendo +100 drones por esto), puede ser configurado y desplegado en cuestión de minutos, en comparación de con los vehículos tripulados cuyo despliegue demora horas, como ya mencionado la economía también juega un papel determinante, ya que, en comparación, el transporte de un enjambre resulta más barato que el de avionetas necesarias para el mismo propósito. Los drones son totalmente eléctricos en contraste a los litros de combustible fósil que una sola avioneta quema durante el recorrido, haciendo los drones una alternativa más segura en cuánto el ambiente se refiere.
El efecto de los incendios forestales puede ser catastrófico, sobre todo en términos de escurrimiento y erosión de la tierra, particularmente cuando se combina con factores propios del incendio y del ambiente físico, siendo los primeros:
Otros efectos que los incendios forestales tienen son las pérdidas humanas, con esto no solo hablamos de la pérdida de la vida, si no que en algunos casos, la pérdida de salud física y mental y la calidad de vida:
Si logramos programar un enjambre de drones mediante un lenguaje sencillo, entonces conseguiremos una forma más segura de contener incendios forestales.
Dar a conocer alternativas de programación para drones en masa que asisten en desastres naturales.
Programar un enjambre de drones, mediante un lenguaje de programación sencillo, para el control de incendios forestales.
Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.
Promover el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras y frenar la pérdida de la diversidad biológica.
Los incendios forestales son un fenómeno devastador que afecta a ecosistemas, comunidades y economías en todo el mundo. Enfrentar estos incendios requiere de estrategias innovadoras y tecnológicas. Los drones han emergido como una herramienta valiosa en la prevención, detección y gestión de incendios forestales. A continuación, se describen algunos de los usos más importantes de los drones en este contexto:
1. Prevención y monitoreo
Uno de los roles más importantes de los drones en la gestión forestal es la prevención de incendios. Los drones pueden sobrevolar grandes áreas de terreno y proporcionar imágenes en alta resolución y en 3D del paisaje. Estas imágenes permiten a los expertos identificar áreas de riesgo, como acumulaciones de material combustible, que podrían convertirse en focos de incendios. Además, los drones pueden monitorear la salud del bosque, detectando signos de estrés en la vegetación que podrían indicar condiciones propicias para incendios.
2. Detección temprana
La detección temprana de incendios es crucial para minimizar su impacto. Los drones equipados con cámaras térmicas y sensores avanzados pueden detectar anomalías de temperatura que indican la presencia de incendios en sus etapas iniciales. Al identificar rápidamente estos focos, es posible desplegar recursos de manera más eficiente y evitar que los incendios se propaguen. Esta capacidad de detección temprana es especialmente valiosa en áreas remotas o de difícil acceso, donde las técnicas tradicionales de vigilancia pueden ser insuficientes.
3. Evaluación de daños
Durante y después de un incendio, es fundamental evaluar el alcance de los daños para planificar las acciones de recuperación. Los drones pueden sobrevolar las áreas afectadas y proporcionar imágenes detalladas y en tiempo real. Estas imágenes permiten a los expertos evaluar la extensión de los daños, identificar áreas que necesitan atención urgente y planificar la recuperación del ecosistema.
Además, las imágenes obtenidas por los drones pueden ser utilizadas para documentar el impacto de los incendios y apoyar estudios científicos sobre sus efectos a largo plazo.
4. Apoyo a los bomberos
Los drones también son una herramienta valiosa para los equipos de bomberos que combaten incendios en el terreno. Durante un incendio, los drones pueden proporcionar imágenes aéreas en tiempo real que ayudan a los bomberos a identificar puntos críticos, como líneas de fuego activas o áreas con mayor acumulación de combustible. Esta información permite a los bomberos planificar sus acciones de manera más efectiva y mejorar su seguridad. Además, los drones pueden ser equipados con altavoces para comunicar instrucciones a los equipos en tierra, mejorando la coordinación durante las operaciones de extinción.
5. Reducción de costos
El uso de drones en la gestión de incendios forestales puede generar importantes ahorros en comparación con los métodos tradicionales. Por ejemplo, el costo de operación de un dron es significativamente menor que el de un helicóptero o avión tripulado. Además, los drones pueden operar en condiciones adversas, como durante la noche o en áreas de difícil acceso, lo que reduce la necesidad de despliegue de recursos humanos y equipos costosos. Estos ahorros pueden ser reinvertidos en otras áreas críticas de la gestión forestal, como la reforestación o la educación comunitaria sobre prevención de incendios.
El uso de drones en el control de incendios forestales representa un avance significativo en la lucha contra estos desastres. Desde la prevención y detección temprana hasta la evaluación de daños y el apoyo a los bomberos, los drones ofrecen una combinación única de tecnología avanzada y eficiencia operativa. A medida que la tecnología de drones continúa evolucionando, es probable que su papel en la gestión de incendios forestales se expanda y se vuelva aún más integral. La implementación adecuada de drones puede ayudar a proteger los ecosistemas forestales, salvaguardar comunidades y reducir el impacto económico de los incendios forestales.
Todas las técnicas de extinción son eficaces y no lo son, en función de donde se apliquen, como se apliquen y cuando se apliquen. Pero en los grandes incendios, con frentes de elevada energía se hace necesario realizar una síntesis de ellas, significando especialmente aquellas, que, por eficaces y seguras, merecen ser señalados de forma independiente y separada del conjunto, pues pueden ser, en general, las más apropiadas para conseguir la extinción de estos frentes y que no produzcan accidentes.
Materiales:
1 laptop.
1 dron de enjambre.
Interfaz de programación “little bee go”.
1 Cable USB-C.
Metodología:
Se obtuvo una programación eficaz la cual realiza que los drones enjambre partan de un punto en dirección hacia el incendio, teniendo en cuenta que un incendio es impredecible, los drones realizan figuras estratégicas (cuadrado, triángulo, pentágono, rombo, etc), para combatir puntos clave y lograr la contención de los mismos, además de que realizan el movimiento de simulación de riego, para lograr la distinción de los drones, estos fueron asignados con un color, con un costo aproximado de $ 700 por unidad.
La utilización de interfaces de fácil comprensión para la programación de drones en enjambre, resulta una opción viable ya que omite lenguaje y/o símbolos que podrían dificultar la operación de los mismos a manos de personal poco entrenado. Por otra parte, la programación en este tipo de interfaces puede resultar menos ágil que en un lenguaje común, ya que se tiene que ordenar cada movimiento por individual; aunado a esto, el uso de interfaces amigables al usuario, con el debido uso de estos, resulta una mejor opción para programar y controlar enjambres de drones en situaciones de crisis, como los incendios forestales / masivos.
