1 / 24

31 Maio 2007

Simulação Virtual de Agentes Autônomos para a Identificação e Controle de Incêndios Gustavo Pessin et al. RBV - Rede Brasileira de Visualização / FINEP. Simulação Virtual de Agentes Autônomos para a Identificação e Controle de Incêndios em Reservas Naturais Gustavo Pessin 1

theo
Download Presentation

31 Maio 2007

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Simulação Virtual de Agentes Autônomos para a Identificação e Controle de Incêndios Gustavo Pessin et al. RBV - Rede Brasileira de Visualização / FINEP Simulação Virtual de Agentes Autônomos para a Identificação e Controle de Incêndios em Reservas Naturais Gustavo Pessin1 Fernando Osório1 Vinícius Nonnemmacher2 Sandro S. Ferreira2 Soraia Musse3 1Unisinos - PPG Computação Aplicada 2Unisinos - Graduação em Desenvolvimento de Jogos e Entretenomento Digital 3PUCRS - FACIN 1 Apresentado por: Prof. Dr. Fernando S. OSÓRIO -PPG Computação Aplicada / Unisinos { fosorio@unisinos.br } 31 Maio 2007

  2. Simulação Virtual de Agentes Autônomos para a Identificação e Controle de Incêndios em Reservas Naturais Gustavo Pessin, Fernando Osório Unisinos – PIPCA Vinícius Nonnemmacher, Sandro S. Ferreira Unisinos –GT JEDi Soraia Musse PUC-RS – FACIN

  3. Motivação • Contexto: anualmente são registrados 45.000 incêndios nas florestas da Europa. Entre 1989 e 1993, 2,6 milhões de hectares florestais na zona mediterrânica foram destruídos pelo fogo • Brasil: Grande extensão territorial e expressivo número de ocorrências de incêndios florestais • Órgãos públicos envolvidos: Secretaria Nacional de Defesa Civil e a criação de novos CEPEDs - Centro de Estudos para a Prevenção de Emergências e Desastres. • Iniciativas do governo: RBV – Rede Brasileira de Visualização (FINEP)Competência de Segurança e Defesa (Civil e Militar) / Unisinos

  4. Proposta • Projeto e desenvolvimento de um ambiente virtual de simulação realística utilizando agentes robóticos autônomos e comunicativos. • Aplicação no processo de automatização da identificação e combate de incêndios em reservas florestais, usando agentes autônomos. • Simulação utilizada também no treinamento e no acompanhamento de equipes - estratégia - de combate a incêndios. • Os agentes planejam suas ações baseados em dados de sensores, como GPS, odômetro, sensor de temperatura, entre outros. • As operações dos agentes autônomos são realizadas em um terreno que simula aspectos naturais e respeita taxa de propagação do fogo baseado na intensidade e orientação do vento, vegetação e topografia.

  5. Objetivos • Recolher informações sobredados florestais, tipos de vegetação, topografia, e comportamento de incêndios para criar o ambiente virtual mais realista possível; • Simular incêndios em florestas, reproduzindo de forma bastante realista o ambiente e a propagação dos focos de incêndio; • Pesquisar ferramentas etécnicas de combate à incêndio florestais utilizadas por bombeiros; • Simular de agentes móveis autônomos capazes de formar uma brigada de combate a incêndios; • Simular o combate ao incêndio, incluindo a operação de identificação, comunicação, planejamento, deslocamento e extinção do foco de incêndio pelos agentes => Operações realizadas de forma autônoma!

  6. Fogo em Ambientes Naturais • Estudo de Combustíveis Florestais • Combustíveis florestais = cobertura vegetal • Importante parâmetro no processo de propagação dos incêndios • O Ministério da Agricultura do Brasil apresenta uma tabela com 13 modelos: * Herbáceo, arbustivo, manta morta, resíduos lenhosos, ... • Cada modelo de vegetação tem um conjunto próprio de propriedades: • Facilidade de deslocamento de agentes, • Velocidades de propagação de incêndios, • Tipos de combate indicados.

  7. Fogo em Ambientes Naturais • Estudo de Combustíveis Florestais • Estudos dos modelos de florestas e resíduos florestais são de grande importância para o aprimoramento dos modelos de simulação a serem implementados em ambientes virtuais. • Por exemplo, aplicar no simulador as velocidades de propagação provindas de medições reais de velocidade de propagação e velocidade de vento em parques nacionais. * Vegetação arbustiva: velocidade do vento de 20km/h => velocidade de propagação de 0,09m/s * Vegetação herbácea: velocidade do vento de 60km/h => velocidade de propagação de 1,94m/s

  8. Fogo Simulado 2D::SDL 3D::OSG+DEMETER+ODE

  9. 2D::SDL RoBombeiros Simulados [Agentes Autônomos] 3D::OSG+DEMETER+ODE

  10. Técnicas Reais de Operação • Estudo de técnicas reais de operação a fim de: • melhor entender como proceder para combater incêndios • planejar as estratégias a serem implementadas nos agentes autônomos • Operações de combate • Detecção: torres de vigilância, patrulhamento terrestre, patrulhamento por avião ou imagens de satélites? • Comunicação: Quanto tempo o responsável demora para receber o aviso de incêndio? • Mobilização: Formação inicial do time (atribuições, responsabilidades). • Deslocamento: quanto tempo para chegar ao foco? • Planejamento: Avaliar o comportamento do fogo e planejar estratégia de combate. • Combate: Eliminação do incêndio. • + estudo de equipamentos de combate... • + estudo de métodos e estratégias de combate...

  11. Técnicas Reais de Operação • Estudo de técnicas reais de operação a fim de: • melhor entender como proceder para combater incêndios • planejar as estratégias a serem implementadas nos agentes autônomos • Operações de combate • Detecção: torres de vigilância, patrulhamento terrestre, patrulhamento por avião ou imagens de satélites? • Comunicação: Quanto tempo o responsável demora para receber o aviso de incêndio? • Mobilização: Formação inicial do time (atribuições, responsabilidades). • Deslocamento: quanto tempo para chegar ao foco? • Planejamento: Avaliar o comportamento do fogo e planejar estratégia de combate. • Combate: Eliminação do incêndio. • + estudo de equipamentos de combate... • + estudo de métodos e estratégias de combate... Criação de Aceiros

  12. Dois Protótipos: 2D e 3D • 2D • SDL • Validação inicial dos conceitos • 3D • OSG + Demeter (terrenos) + ODE (física) • Permite a visualização utilizando óculos especiais para visão estéreo, junto a Sala de Visualização de Realidade Virtual da RBV criada em nossa Universidade.

  13. Protótipo: Sala de Visualização • O hardware disponível na Sala de Visualização é composto de um sistema de visão estereoscópica passiva, usando 2 projetores Christie LX34 e tela 3D com luz polarizada e óculos passivos, além de um monitor de 21” com óculos estereoscópico ativo. • Os projetores e o monitor de 21” estão ligados a estações de trabalho bi-processadas Xeon 2.8 GHz e Opteron 2.4 GHz com placas de video Nvidia Quadro FX 4500 (512 MB). • A sala ainda possui uma parede com 6 monitores sincronizados (LCD Wall) e dispositivos para interação, Gyromouse e SpaceBall.

  14. Protótipo: Implementação • Mapa • Criado conceitualmente a partir de: • Carta topográfica (UTM) 0578000, 6764000 até 0584000,6770000 representando um quadrante de 6km x 6km. • Mapa de modelo combustível do Ministério da Agricultura.

  15. Implementação • Fogo e Vento • Alastramento de um foco • Vento leste-oeste • 2D • Alastramento de dois focos • Sem vento • 2D • Áreas mais escuras representam maior densidade de vegetação.

  16. Implementação • Comunicação • Trocas de mensagens entre os agentes utilizando quadro-negro (blackboard) • Tratamento de erros de sensores • Posicionamento • GPS real foi testado: apresentou erro médio de 18 metros! [5 à 20m]

  17. Simulação de Combate ao Incêndio • Um agente satélite monitora focos de incêndio; • Ao identificar um foco de incêndio, envia uma mensagem ao agente líder que, através de comunicação, solicita a informação de posicionamento de cada robô-combatente (RoBombeiro). • O agente líder recebe mensagens com a identificação e distâncias de cada RoBombeiro ao foco e coleta, com sensores, a direção e intensidade do vento. • O agente líder envia aos RoBombeiros selecionados uma mensagem de “AGIR” passando a posição para qual deve se deslocar a fim de atuar no combate ao incêndio.

  18. Simulação de Combate ao Incêndio • Um agente satélite monitora focos de incêndio; • Ao identificar um foco de incêndio, envia uma mensagem ao agente líder que, através de comunicação, solicita a informação de posicionamento de cada robô-combatente (RoBombeiro). • O agente líder recebe mensagens com a identificação e distâncias de cada RoBombeiro ao foco e coleta, com sensores, a direção e intensidade do vento. • O agente líder envia aos RoBombeiros selecionados uma mensagem de “AGIR” passando a posição para qual deve se deslocar a fim de atuar no combate ao incêndio.

  19. Simulação de Combate ao Incêndio • Um agente satélite monitora focos de incêndio; • Ao identificar um foco de incêndio, envia uma mensagem ao agente líder que, através de comunicação, solicita a informação de posicionamento de cada robô-combatente (RoBombeiro). • O agente líder recebe mensagens com a identificação e distâncias de cada RoBombeiro ao foco e coleta, com sensores, a direção e intensidade do vento. • O agente líder envia aos RoBombeiros selecionados uma mensagem de “AGIR” passando a posição para qual deve se deslocar a fim de atuar no combate ao incêndio.

  20. Simulação de Combate ao Incêndio • Um agente satélite monitora focos de incêndio; • Ao identificar um foco de incêndio, envia uma mensagem ao agente líder que, através de comunicação, solicita a informação de posicionamento de cada robô-combatente (RoBombeiro). • O agente líder recebe mensagens com a identificação e distâncias de cada RoBombeiro ao foco e coleta, com sensores, a direção e intensidade do vento. • O agente líder envia aos RoBombeiros selecionados uma mensagem de “AGIR” passando a posição para qual deve se deslocar a fim de atuar no combate ao incêndio.

  21. Simulação • Vídeo 3D: http://www.youtube.com/watch?v=y7Y7PxrDizE • 2D::Criação de um aceiro natural (área livre de vegetação) ou um aceiro químico (aplicação de retardantes químicos).

  22. Conclusão • Sistema de simulação multi-agente, baseado em um ambiente de realidade virtual, para o controle de incêndios em florestas utilizando agentes autônomos e comunicativos. • Protótipo do sistema permite acompanhar a simulação e o deslocamento dos “robôs-bombeiros”, implementado junto a uma sala de visualização com tela de projeção e monitor adaptados ao uso de óculos estereoscópicos (ativo e passivo), permitindo assim uma melhor imersão junto ao ambiente virtual e junto a simulação. • Os primeiros resultados demonstraram que ambientes de Realidade Virtual como este podem vir a ter um papel muito importante no planejamento e execução de operações de combate a incêndios em reservas naturais.

  23. Trabalhos Futuros • Atualmente: desenvolvendo com ODE um veículo com propriedades sensorio-motoras físicas. Sensor de distância (radar, laser ou infravermelho) permite o veículo se deslocar através do controle por uma rede neural artificial. • Implementação de novas estratégias de combate a incêndios, para comparação com a atual estratégia implementada, bem como para comparação com técnicas convencionais • Implementação de uma versão do sistema que permita o controle manual dos robôs-bombeiros, ao contrário do automático e autônomo, de modo a permitir o treinamento de equipes de combate a incêndio • Adaptação da atual implementação de modo a permitir uma melhor parametrização do sistema e incorporação (importação) de modelos reais de terrenos e de vegetação • Extensão do sistema para permitir a inclusão de novos métodos e estratégias de combate a incêndios, como por exemplo, o uso de métodos aéreos de combate ao fogo • Validação das simulações junto a especialistas de combate a incêndio em florestas

  24. Agradecemos ao CNPq, Unisinos, FAPERGS e a FINEP (RBV - Rede Brasileira de Visualização) pelo apoio a este trabalho. Gustavo Pessin, Fernando Osório Unisinos – PIPCA Vinícius Nonnemmacher, Sandro S. Ferreira Unisinos –GT JEDi Soraia Musse PUC-RS – FACIN

More Related