Hasenie poziaru na australskej pevnine

Táto stránka bola vypracovaná za účelom popisu simulácie hasenia požiarov na austrálskej pevnine

Názov simulácie: Hasenie požiarov na austrálskej pevnine

Predmet: 4IT495 Simulace systémů

Semester: LS 2023/2024

Autor: Matúš Ravas, ravm01

Modelovací nástroj: NetLogo

Stav projektu: Na projekte sa pracuje, stránke nie je dokončená..

Definícia problému

Lesné požiare predstavujú významnú environmentálnu, ekonomickú a sociálnu hrozbu na celom svete. V posledných rokoch sme svedkami narastajúceho počtu a intenzity lesných požiarov, čo vedie k rozsiahlym škodám na prírode, majetku a životoch ľudí. V Austrálii, kde je táto simulácia situovaná, sú lesné požiare obzvlášť časté a devastujúce. Táto simulácia je vytvorená na tzv. grassfire požiaroch.

Napríklad počas rokov 2019-2020 bolo zaznamenaných viac než 11 264 grassfire požiarov, pri ktorých zhorelo viac ako 5,4 milióna hektárov pôdy, zničilo 2 439 domov a použilo viac ako 24 miliónov litrov fire retardantu.

Cieľ

Hlavným cieľom simulácie hasenia požiarov je optimalizovať stratégie a zdroje používané na boj proti požiarom. Konkrétne sa zameriava na:

• Analýzu účinnosti rôznych hasiacich techník a materiálov (voda vs. retardéry).

• Zistenie, ktorá kombinácia techník a stratégií je najefektívnejšia pri obmedzovaní šírenia požiaru.

• Identifikáciu kritických faktorov, ktoré ovplyvňujú šírenie požiaru a účinnosť hasenia - t.j. hlavne počasie - rýchlosť vetra a relatívna vlhkosť vzduchu.

Metóda

Simulácia využíva agentný model v prostredí NetLogo, ktorý je vhodný na modelovanie situácií, kde sú jednotlivé entity (agenti) schopné interagovať medzi sebou a s prostredím.

V tomto modeli sú agenty reprezentované:

• Patches (časti povrchu), ktoré môžu byť v stave "horí" alebo "nehorí".

• Turtles (lietadlá), ktoré môžu byť typu "water" (vodné) alebo "retardant" (s retardérom).

Kľúčové faktory zahrnuté v simulácii:

• Rýchlosť šírenia požiaru je ovplyvnená relatívnou vlhkosťou a rýchlosťou vetra.

• Intenzita dažďa (light vs. heavy) ovplyvňuje pravdepodobnosť uhasiť alebo rozšíriť oheň.

• Reakčný čas hasičov určuje, kedy začnú lietadlá zasahovať.

Obmedzenia simulácie

Aj keď táto simulácia poskytuje zaujímavé informácie a umožňuje analyzovať rôzne scenáre hasenia požiarov, má niekoľko obmedzení:

• Zjednodušenie reálneho sveta: Simulácia nemôže úplne reprezentovať komplexnosť a dynamiku skutočných grassfire požiarov. Mnohé ďalšie faktory, ako sú topografia, typ vegetácie, vlhkosť pôdy a ďalšie meteorologické podmienky, nie sú zahrnuté.

• Obmedzené interakcie: Interakcie medzi agentmi (lietadlami) a prostredím sú zjednodušené. Skutočné hasenie požiarov zahŕňa koordináciu viacerých tímov a zdrojov, čo je v simulácii ťažké modelovať.

• Náhodné prvky: Simulácia obsahuje náhodné prvky (napr. pravdepodobnosť uhasiť oheň dažďom), čo môže viesť k variabilným výsledkom. Aj keď to umožňuje simulovať rôzne scenáre, nemusí vždy presne reflektovať reálnu situáciu.

• Časová škála: Simulácia modeluje udalosti v priebehu 7 týdňa(168 hodín), čo nemusí byť dostatočné na zachytenie dlhodobých efektov a zmien, ktoré môžu nastať počas týždňov alebo mesiacov.

Model

Simulácia hasenia požiarov v NetLogo je agentný model, ktorý simuluje dynamiku šírenia lesného požiaru a účinnosť rôznych hasiacich stratégií. Model zahŕňa interakcie medzi agentmi (lietadlami), patchami (plochami) a environmentálnymi faktormi, ako sú vlhkosť, rýchlosť vetra a intenzita dažďa. Simulácia je vytvorená na obdobie 168 hodín (7 dní) - každý tick v simulácii reprezentuje jednu hodinu. Obrázok 1 - používateľské prostredie simulácie

Hlavné globálne premenné:

total-water-supply: Celková zásoba vody dostupná pre hasenie. (v litroch) total-retardant-supply: Celková zásoba retardérov dostupná pre hasenie. (v litroch) fire-spread-rate: Rýchlosť šírenia požiaru. (manuálna hodnota, ktorú je možné nastaviť) fire-intensity: Intenzita požiaru. response-time: Doba reakcie hasičov, po ktorej začnú lietadlá zasahovať. current-humidity: Aktuálna vlhkosť vzduchu. current-rainfall: Aktuálna intenzita dažďa. Môže nadobúdať hodnoty none, light a heavy. wind-speed: Rýchlosť vetra. hours-passed: Počet uplynulých hodín od začiatku simulácie. fire-coverage: Percento oblasti pokrytej ohňom.

V samotnom používateľskom prostredí sa nachádza plocha, ktorá reprezentuje samotnú oblasť, na ktorej sa nachádza požiar. Môže nadobudnúť tieto stavy (farby):

• zelená: predstavuje trávu, ktorá nie je postihnutá požiarom

• červená: aktívny alebo už prebehnutý požiar

Každý tick predstavuje jednu hodinu v samotnej simulácii. Celkovo je v simulácii maximálne 168 tickov, t.j. 168 hodín, čo predstavuje 1 týždeň. Kliknutie na tlačidlo "go" predstavuje posunutie sa o jednu hodinu v celej simulácii, pričom tlačidlo "Start simulation" predstavuje celých 168 hodín simulácie.

Kód modelu

File:Haseni.nlogo