Der slowakische Militärwald (VLM) ist ein staatliches Unternehmen, das für die Bewirtschaftung umfangreicher Wald- und Agrarflächen in militärischen Übungsgebieten zuständig ist. Mit 63.000 Hektar Waldfläche in vier regionalen Niederlassungen verfügt der VLM über beträchtliche Besitzungen. Als dem Verteidigungsministerium unterstellte Organisation steht der VLM vor besonderen Herausforderungen bei der Bewirtschaftung der Waldressourcen unter Einhaltung strenger Sicherheitsvorgaben. Der VLM verfolgt einen fortschrittlichen Ansatz und integriert autonome Drohnentechnologie zur Verbesserung der Überwachung und Sicherheit im Militärbezirk Záhorie - einem Gebiet, das seit 1950 als wichtiges militärisches Übungsgelände dient. Im Rahmen einer der NestGen '25-Veranstaltungen sprachen wir mit Michal Severa, CEO von UAVONIC, einem führenden Anbieter von Drohnentechnologien mit Sitz in Bratislava, Slowakei. UAVONIC ist auf Luftfahrttechnologien spezialisiert und bietet drohnenbasierte Lösungen für Bau-, Energie- und Industrieanwendungen mit Expertise in Drohnenintegration, Automatisierung und Datenerfassung. Hier erfahren Sie, was sie über den Einsatz automatisierter Drohnenlösungen zur Waldbranderkennung zu sagen hatten 👇
Die Herausforderung
"Das Verständnis der Faktoren, die die hohe Entflammbarkeit von Kiefernwäldern in Verbindung mit Trockenheit und starken Winden bedingen, ist für die Entwicklung effektiver Präventions- und Reaktionsstrategien unerlässlich." - Michal Severa, CEO, UAVONIC
Die Region Záhorie in der Westslowakei birgt aufgrund folgender Faktoren ein erhebliches Waldbrandrisiko:
- Hochgradig entzündliche Landschaft: Das Gebiet ist von großen Kiefernwäldern bedeckt, die extrem entzündlich sind, insbesondere in Verbindung mit Trockenheit und starken Winden.
- Historische Waldbrandschäden: Frühere Ereignisse führten zu erheblichen Zerstörungen, darunter ein Waldbrand im Jahr 1994, bei dem 1.171 Hektar verbrannten, ein Brand im Jahr 2007, bei dem drei Hektar zerstört wurden, und ein Brand im Jahr 2012, bei dem 200 Hektar Kiefernwald vernichtet wurden.
- Erkennungsbeschränkungen: Herkömmliche Methoden zur Waldbranderkennung weisen erhebliche Nachteile auf. Satellitengestützte Technologien ermöglichen zwar eine großflächige Überwachung, bieten aber nur begrenzte Frühwarnmöglichkeiten. Beobachtungstürme sind in ihrem Abdeckungsbereich eingeschränkt, und Meldungen von Bürgern sind zwar hilfreich, kommen aber oft zu spät, wenn der Melder bereits in Gefahr ist.
- Reaktionszeit ist entscheidend: Die rasche Ausbreitung von Waldbränden erfordert sofortige und genaue Informationen für eine effektive Reaktion der Feuerwehr, wodurch ein dringender Bedarf an schnelleren Erkennungs- und Bewertungsfähigkeiten entsteht.
Der sandige Untergrund der Region verschärft diese Herausforderungen und macht Brände besonders schwer zu bekämpfen, sobald sie sich über die Anfangsphase hinaus ausbreiten. Daher besteht ein dringender Bedarf an Frühwarnsystemen, die Waldbrände in ihren frühesten Phasen erkennen und so größere Zerstörungen verhindern können.
Die Lösung
UAVONIC implementierte für VLM ein autonomes Drohnensystem auf Basis der DJI-Dock-Technologie und FlytBase Software. Diese Komplettlösung ermöglicht die kontinuierliche, automatisierte Überwachung der 27.000 Hektar Waldfläche des Militärbezirks Záhorie.
Die Lösungskomponenten umfassen:
- Hardware: DJI-Dockingstation mit Mavic 3T-Drohne, ausgestattet mit visueller und Wärmebildkamera.
- Software: FlytBase eine On-Premise-Lösung für sichere autonome Operationen.
- Integration: Benutzerdefinierte Kartierungsintegration mit dem Forstverwaltungssystem von VLM
- Kommunikation: Starlink-Konnektivität für die Datenübertragung
Das System nutzt fortschrittliche Wärmebildtechnik zur Erkennung von Wärmeanomalien und bietet damit eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Erkennungsmethoden. Durch den autonomen Betrieb können die Drohnen regelmäßige Patrouillen auf vordefinierten Flugrouten durchführen und so die Wahrscheinlichkeit einer frühzeitigen Waldbranderkennung erheblich erhöhen.
So funktioniert es
Die DJI-Dockingstation beherbergt die Drohne und dient gleichzeitig als Lade- und Datenübertragungsstation.
- Das System führt in regelmäßigen Abständen automatisierte Missionen durch und deckt dabei einen Radius von 2-3 Kilometern um das Dock ab.
- Die Drohne erfasst während des Fluges sowohl visuelle (4K) als auch thermische Bilder (640×512 Pixel).
- Die Daten werden innerhalb der Betriebsreichweite mithilfe des DJI-Übertragungssystems zurück zur Dockingstation übertragen.
- Die Dockingstation lädt die erfassten Daten via Starlink zur Verarbeitung an FlytBase -Server hoch.
- Wird ein potenzieller Brand erkannt, alarmiert das System die Bediener, die die Bedrohung überprüfen und die Feuerwehrkräfte alarmieren können.
- Zukünftige Implementierungen werden die Erkennung von Wärmeanomalien durch KI-gestützte Verfahren weiter automatisieren.
Das System arbeitet innerhalb strenger Luftraum- und technischer Beschränkungen und hält eine maximale Flughöhe von 120 Metern über dem Boden ein, während es dennoch eine effektive Abdeckung gewährleistet. Die Wärmebildfunktion erweitert die effektive Überwachungsreichweite auf bis zu 5 Kilometer und ermöglicht so die präzise Erkennung von Waldbränden und eine umfassende Lagebeurteilung.
Durchführung
Die Implementierung der Drohnen-Komplettlösung im militärisch kontrollierten Luftraum stellte zahlreiche Herausforderungen dar. UAVONIC führte im August mehrtägige erste Tests durch, um die tatsächliche Funkreichweite zu ermitteln und Video- sowie Fotomaterial zur Überprüfung optimaler Flugparameter zu sammeln. Tests unter realen Bedingungen (über 35 °C) waren unerlässlich, um die technischen Spezifikationen und Betriebsparameter zu validieren.
Der Implementierungsprozess erforderte die Bewältigung mehrerer zentraler Herausforderungen:
- IT-Sicherheitsintegration: Als staatliches Unternehmen des Verteidigungsministeriums unterliegt VLM strengen militärischen Standards für IT-Sicherheit. Die Entwicklung einer Netzwerkarchitektur, die sowohl die Sicherheitsanforderungen von VLM als auch die betrieblichen Bedürfnisse von FlytBase erfüllte, stellte eine erhebliche Herausforderung dar und erforderte eine sorgfältige Abstimmung zwischen dem IT-Team von VLM und den Entwicklern FlytBase.
- Luftraumkoordination: Der Betrieb im beschränkten Luftraum (LZR 314) erforderte die Einrichtung von Verfahren zur kontinuierlichen Kommunikation mit der Flugsicherung Malacky sowie die Koordinierung mit den militärischen Übungsaktivitäten auf dem Schießplatz Zuzana, der in der gleichen Höhenzone operiert.
- Technische Einschränkungen: Die theoretische maximale Reichweite des Systems beträgt 15 Kilometer (8 Kilometer nach europäischer CE-Norm), im praktischen Betrieb ist sie jedoch aufgrund der bodennahen Positionierung und der Signalabschirmung durch Bäume auf einen Radius von 2 bis 2,5 Kilometern beschränkt. Daher war eine strategische Platzierung der Dockingstation erforderlich, um die Abdeckung zu optimieren und gleichzeitig einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
Die Ergebnisse
Die Implementierung des autonomen Drohnensystems hat VLM erhebliche Vorteile für seine Fähigkeiten im Bereich der Waldbrandbekämpfung gebracht:
Erweiterte Überwachungsabdeckung
Das System ermöglicht die regelmäßige Überwachung des Waldgebiets aus der Luft in einem Radius von 2-3 Kilometern um das Dock. Die Wärmebildkameras erweitern die effektive Abdeckung auf bis zu 5 Kilometer.
Verbesserte Früherkennung
Regelmäßige autonome Flüge erhöhen die Wahrscheinlichkeit, Waldbrände in ihren Anfangsstadien zu erkennen, wenn sie am besten beherrschbar sind.
24/7-Bereitschaft
Das Drohnen-im-Karton-System gewährleistet die ständige Verfügbarkeit für einen sofortigen Einsatz bei Erkennung von Brandgefahren und verkürzt so die Reaktionszeiten.
Reduzierter Personalbedarf
Durch die autonome Funktionsweise des Systems wird der Bedarf an menschlichen Bedienern minimiert, sodass VLM Personal für andere wichtige Aufgaben einsetzen kann.
Besseres Situationsbewusstsein
Das System liefert Luftbilder in Echtzeit, die den Einsatzkräften helfen, die Größe, Richtung und Intensität des Feuers zu verstehen und so die taktische Entscheidungsfindung zu verbessern.
„Nur anhand realer Tests lässt sich überprüfen, was in den technischen Spezifikationen steht. Wir waren froh, dass VLM uns mit diesen Tests beauftragt hat, und wir haben sie durchgeführt, um zu zeigen, dass die DJI-Dockingstation und FlytBase tatsächlich die richtige Lösung für den regulären Betrieb darstellen.“ sagte Michal Severa, CEO, UAVONICDie
Der Weg nach vorn
UAVONIC und VLM arbeiten an mehreren Erweiterungen, um die Leistungsfähigkeit des Systems weiter zu verbessern:
- KI-Integration: Einsatz von maschinellem Lernen zur automatisierten Brand- und Raucherkennung, um die Abhängigkeit von menschlicher Überwachung zu verringern und die Erkennung schneller und effizienter zu gestalten.
- Multi-Dock-Einsatz: Es ist geplant, das System durch die Installation zusätzlicher Dockingstationen in den vier Einsatzgebieten von VLM zu erweitern und so ein umfassendes Überwachungsnetzwerk zu schaffen.
- Zentrale Kontrollzentrale: Entwicklung einer zentralen Operationszentrale, die alle Drohnenstationen in der Slowakei, in denen VLM tätig ist, steuern wird.
- Regulatorischer Rahmen: Fortsetzung der Zusammenarbeit mit den nationalen Behörden zur Schaffung erfolgreicher Luftraumvorschriften für Flüge außerhalb der Sichtweite.
- DJI RTK-Implementierung: Untersuchung des Einsatzes der DJI RTK-Technologie als Relaisstationen zur Erhöhung der Reichweite des Systems.
Die zukünftige Weiterentwicklung des Systems wird sich auf eine stärkere Automatisierung und eine Ausweitung der Abdeckung konzentrieren, wobei gleichzeitig die für militärische Anwendungen erforderlichen hohen Sicherheitsstandards eingehalten werden.
Abschluss
Die Implementierung eines autonomen Drohnensystems zur Waldbranderkennung stellt einen bedeutenden Fortschritt für VLM im Bereich des Forstmanagements dar. Durch die Nutzung der Drohnen-in-a-Box-Technologie mit Wärmebildkameras und sicheren autonomen Betriebsabläufen hat VLM seine Fähigkeit verbessert, Waldbrände in ihren kritischen Frühstadien zu erkennen und darauf zu reagieren.
„Die DJI-Dockingstation mit der M3T-Drohne hat sich für die kontinuierliche Gebietsüberwachung als wertvoll erwiesen. Wir arbeiten noch an der Ausgestaltung der Rahmenbedingungen für eine erfolgreiche Luftraumregulierung, sehen aber großes Potenzial in der Automatisierung und der Integration von KI für dieses Projekt.“ sagte Michal Severa, CEO, UAVONICDie
Häufig gestellte Fragen
Frage 1: Welche Einsatzreichweite hat das Drohnen-im-Karton-System zur Waldbranderkennung?
Das System arbeitet in einem Radius von 2-3 Kilometern um die Dockingstation. Die Wärmebildkameras ermöglichen eine effektive Überwachung bis zu 5 Kilometer. Theoretisch sind größere Reichweiten möglich, die tatsächliche Reichweite wird jedoch durch praktische Einschränkungen wie die Positionierung am Boden und Signalstörungen durch Wald bestimmt.
Frage 2: Wie funktioniert das Drohnensystem im eingeschränkten militärischen Luftraum?
Der Betrieb erfordert eine ständige Abstimmung mit der Flugsicherung Malacky und den in dem Gebiet trainierenden Militäreinheiten. Die Drohnen fliegen in einer maximalen Höhe von 120 Metern über dem Boden und befolgen strenge Protokolle, um Konflikte mit anderen Flugzeugen und militärischen Aktivitäten zu vermeiden.
Frage 3: Welche Wetterbedingungen schränken den Drohneneinsatz zur Waldbranderkennung ein?
Das System stößt bei extremen Temperaturen an seine Grenzen. Bei Hitze dauert das Laden der Akkus aufgrund des Kühlbedarfs länger. Im Winter treten Probleme wie das Einfrieren der Propeller und Windbeschränkungen auf. Bei Windgeschwindigkeiten über 12 Metern pro Sekunde können keine Drohnen von der Plattform gestartet werden.
Frage 4: Welche Cybersicherheitsmaßnahmen schützen das autonome Drohnensystem?
Die Implementierung entspricht den strengen IT-Sicherheitsstandards des Verteidigungsministeriums. Die Netzwerkarchitektur trennt die einzelnen Komponenten und ermöglicht gleichzeitig die Systemerweiterung. FlytBase bietet als On-Premise-Lösung wichtige Schutzfunktionen für den Betrieb autonomer Drohnen.
