Sensor Placement on a Forwarder for Wildfire Ignition Risk Detection in Forest Harvesting Operations
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Sensorplacering på en Skotare för Detektering av Antändningsrisk vid Skogsavverkning (Swedish)
Abstract [en]
When the risk of wildfires is elevated, large areas of forest are often restricted from harvesting, causing financial losses for forest companies. Consequently, there is a need to explore methods to mitigate this impact by reducing the size of the restricted zones. Two key factors for assessing the wildfire ignition risk posed by forwarders are the number of boulders in their path and the moisture level of the vegetation. This study aims to identify the most suitable sensor placement on a forwarder to estimate local wildfire ignition risk based on these factors. By exploring different sensor setups, including a LiDAR, RADAR, thermal camera, and RGB camera, this study determines the most effective setup for ignition risk detection. A case study was conducted to investigate a scenario that may be encountered when operating a forwarder. This involved a predefined route on a clear-felled area, where the ground truth regarding wildfire ignition risk indicators had been established – specifically, the number of stones that could potentially pose an ignition risk and the soil moisture content. During the study, sensor placement was varied for each run along the route, and the results were evaluated based on the accuracy, precision, and recall in identifying these wildfire ignition risks, along with the relevance of the data collected from each sensor position. Additionally, a qualitative analysis comparing the advantages and disadvantages of different sensor positions is included in the evaluation. The study concludes that the most suitable position for all sensors is at the front of the forwarder. However, the most suitable angle relative to the ground differs for each sensor: the LiDAR should be mounted at a 10–20° angle, the RADAR at a 90° angle, the thermal camera at a 30° angle, and the RGB camera at an angle of 30°. Here, 0° is defined as the forwarder’s direction of travel, and 90° is defined as pointing directly down to the ground.
Abstract [sv]
Under perioder med förhöjd risk för skogsbränder blir stora skogsområden ofta förbjudna för avverkning, vilket leder till ekonomiska förluster för skogsföretag. Följaktligen finns det ett behov av att utforska metoder för att mildra den här påverkan genom att minska ytan av de avstängda områdena. Två nyckelfaktorer för att bedöma antändningsrisken från skotare är antalet stenar i deras väg tillsammans med markens och vegetationens fukthalt. Denna studie syftar till att identifiera den mest lämpliga placeringen av sensorer på en skotare för lokal bedömning av antändningsrisken baserat på dessa faktorer. Genom att utforska olika sensorplaceringar för en LiDAR, RADAR, värmekamera och RGB-kamera, fastställer denna studie den mest effektiva placeringen för att estimera antändningsrisken. En fallstudie genomfördes för att undersöka ett scenario som kan uppstå när man kör en skotare i produktion. Detta involverade en fördefinierad rutt på ett kalhygge, där “ground truth” för indikatorer av antändningsrisk hade fastställts – specifikt antalet stenar som potentiellt kunde utgöra en antändningsrisk och fukthalten i jorden. Under studien varierades sensorplaceringen för varje körning längs rutten, och resultaten utvärderades utifrån noggrannhet, precision och återkallelse vid identifiering av risker för skogsbrand, tillsammans med relevansen av data som samlats in från varje sensorposition. Dessutom ingår en kvalitativ analys i utvärderingen av resultaten som jämför fördelarna och nackdelarna med olika sensorpositioner. Studien drar slutsatsen att den mest lämpliga positionen för alla sensorer är framtill på skotaren. Dock varierar den mest lämpliga vinkeln i förhållande till marken för varje sensor: LiDARn bör monteras med en 10–20° vinkel, RADARn med en 90° vinkel, värmekameran med en 30° vinkel, och RGB-kameran med en vinkel på 30°. Här definieras 0° som skotarens färdriktning, och 90° definieras som pekande rakt ner mot marken.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 38
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:38
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-348191OAI: oai:DiVA.org:kth-348191DiVA, id: diva2:1874368
Subject / course
Mechatronics
Educational program
Degree of Master
Presentation
2024-06-12, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-06-202024-06-202024-06-20Bibliographically approved