Khảo sát địa hình trong chữa cháy và cứu nạn cứu hộ bằng công nghệ LiDAR

Bài viết Khảo sát địa hình trong chữa cháy và cứu nạn cứu hộ bằng công nghệ LiDAR trình bày ứng dụng công nghệ LiDAR trong việc khảo sát địa hình khi thực hiện nhiệm vụ chữa cháy và cứu nạn cứu hộ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát địa hình trong chữa cháy và cứu nạn cứu hộ bằng công nghệ LiDAR KHOA HỌC CÔNG NGHỆ KHẢO SÁT ĐỊA HÌNH TRONG CHỮA CHÁY VÀ CỨU NẠN CỨU HỘ BẰNG CÔNG NGHỆ LIDAR Nguyễn Thị Thu Thủy*, Đặng Tuấn Tú* Vũ Nguyên Thức** ABSTRACT This study presents the problem of applying Light Detection and Ranging (LIDAR) technology for fire-fighting and rescue. We first present several obstacles of low visibility in fire-fighting and rescue such as strong background light, light, fog, and smoke; and discuss how LiDAR technology could overcome the challenge. Based on existing experiments of LiDARs systems on various low-visibility conditions, we propos some applycation of LiDARs system for topographical survey in case of fire-fighting or rescue. Keywords: Firefighting, Rescue, LIDAR, TOF, SLAM, low-visibility conditions Received:11/11/2022; Accepted: 18/01/2023; Published: 28/02/2023 1. Đặt vấn đề Với cấu tạo, nguyên lý hoạt động như trên, LiDAR LiDAR (Light Detection And Ranging). Về cơ bản có những ưu điểm vượt trội so với các công nghệ truyền có thể hiểu nguyên lý hoạt động của LiDAR giống như thống như sau: rada, tuy nhiên nếu như rada sử dụng sóng vô tuyến - Công nghệ LiDAR chủ yếu là tự động hóa, ít có sự thì LiDAR sử dụng các tia laser với bước sóng trong can thiệp trực tiếp của con người, dữ liệu thu thập được khoảng 600 - 1550 mm. Do các tia laser đó có khả năng rất khách quan, mức độ tin cậy cao. Đây là điểm khác phản xạ trên hầu hết bề mặt các vật rắn nên LiDAR có biệt so với các phương pháp đo ảnh hay đo đạc ngoài khả năng đo chính xác được khoảng cách từ nguồn phát trời khác. đến vật với sai số nhỏ hơn 5 cm. Thông thường thiết bị - Hệ thống LiDAR sử dụng tia laser với các bước LiDAR gồm 4 thành phần chính: nguồn phát laser, cảm sóng khác nhau để thu thập dữ liệu nên không phụ thuộc biến ánh sáng, bộ điều khiển góc quét, bộ xử lý. Thông vào ánh sáng mặt trời thực hiện cả ngày và đêm. Xung qua bộ điều khiển góc quét, xung của laser được phát laser có thể xuyên qua khói, lửa, sương mù, mặt nước... đi các hướng trong không gian tới một điểm nào đó và - Hình ảnh thu được có độ phân giải chi tiết cao, khi phản hồi về bộ cảm biến quang. Bộ xử lý sẽ đo được đầu phát laser đạt hàng trăm nghìn xung trên 1 giây. thời gian đi và về của tín hiệu và tính được khoảng cách - Công nghệ LiDAR ghi nhận được các giá trị mức từ nguồn phát laser tới bề mặt khảo sát. Với các giá trị phản xạ ánh sáng của các đối tượng khác nhau, dữ liệu khoảng cách đó kết hợp với vị trí của LiDAR bộ xử lý sẽ có thể được dùng để phân loại đối tượng trong ảnh. Đây tính được vị trí (tọa độ không gian) của các điểm trong là một đặc tính có giá trị gia tăng của dữ liệu LiDAR. không gian cần khảo sát. Dữ liệu thu được của hệ thống Công nghệ LiDAR đã thể hiện nhiều ưu thế vượt trội là tập hợp đám mây điểm phản xạ 3 chiều của tia laser hơn với các công nghệ khác trong việc đo đạc thành lập từ đối tượng được khảo sát [6]. bản đồ, xây dựng cơ sở dữ liệu hay mô phỏng không Hình 1. Sơ đồ cấu tạo của LiDAR gian ba chiều. Các nguồn dữ liệu thu nhận được có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như giáo dục, viễn thông, theo dõi đánh giá khai thác mỏ, quân sự, nghiên cứu lập bản đồ khu vực ngập lụt, dự báo thảm hoạ, bản đồ địa hình dải ven biển, quy hoạch đô thị, hỗ trợ xe tự lái, robot tự hành trong nhà, trong công nghiệp... Tại Việt Nam, những năm gần đây bắt đầu xuất hiện một số nghiên cứu khoa học ứng dụng LiDAR trong đo *Trường Đại học Phòng cháy Chữa cháy, Bộ Công an **Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ - SỐ 24 QUÝ 1/2023 39 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ đạc và thiết lập bản đồ địa hình, địa mạo, mô hình hóa Cảm biến LiDAR có hiệu quả trong việc lập bản đồ lũ... Qua các nghiên cứu có thể thấy đây là công nghệ bề mặt và khả năng này hỗ trợ đáng kể trong việc thực mới hứa hẹn mang đến nhiều ứng dụng để nâng cao hiệu hiện các hoạt động tìm kiếm và cứu hộ. Khi được lắp quả trong công tác phòng cháy chữa cháy, cứu nạn cứu đặt trên máy bay không người lái, các cảm biến này có hộ và dự báo các tình huống khẩn cấp. thể dễ dàng phát hiện con người trên bất kỳ địa hình nào 2. Nội dung nghiên cứu và hỗ trợ nhân viên cứu hộ xác định vị trí của người mất 2.1. Ứng dụng công nghệ LiDAR trong việc khảo tích một cách nhanh chóng. Từ đó, các đội cứu hộ có thể sát địa hình khi thực hiện nhiệm vụ chữa cháy và cứu lên kế hoạch cho tuyến đường tốt nhất để đưa người đó nạn cứu hộ trở lại an toàn. Vì cảm biến không cần ánh sáng để thu Chữa cháy là hoạt động của người và phương tiện thập dữ liệu, nên việc thực hiện các hoạt động cứu hộ chữa cháy, với việc áp dụng các phương pháp để ngăn trong đêm trở nên dễ dàng hơn. Ngoài ra với đặc tính chặn sự lan truyền và dập tắt đám ...