Onbemande technologie zoals drones en robots wordt steeds populairder bij de Nederlandse brandweerkorpsen. Nieuwe dreigingen en de nood om mensen veilig te houden stimuleren innovatie, van onderwatervaartuigen tot drones die vanuit de lucht branden blussen. Stroeve regels en conservatisme hinderen echter de invoering van die nieuwe technologie.
Rook stijgt op uit een openstaand raam bovenaan een woonhuis. Kleine vlammetjes likken het dak. Dit is een kritiek moment. De brand is nog klein, het huis staat niet helemaal in lichterlaaie. Plots verschijnt een drone. De drone positioneert zich voor het openstaande raam, schiet meerdere keren een wolk van water op het vuur en blust de brand net op tijd.
Dit is een test die onderzoekers van de Hogeschool Saxion uitvoerden. Ze bouwden een blusdrone, die branden in een vroeg stadium kan doven en erger voorkomen.
“We willen hulpverleners veilig houden”, vertelt Abeje Mersha, professor bij Saxion. “Ze moeten hun taken veiliger en effectiever kunnen doen. Daarom ontwikkelen we deze technologie. Nu zit je met een ethisch dilemma: je moet telkens personen in gevaar brengen als je een brand wil bestrijden. Met onbemande technologie komt dat ethische dilemma minder vaak voor.”
Het is één voorbeeld van hoe technologie het blussen van branden verandert. Zeker onbemande technologieën, zoals drones, robots en onderwater-rovers, worden steeds vaker ingezet door Nederlandse brandweerkorpsen. Dat is nodig, want nieuwe dreigingen komen op hen af, van intensere bosbranden tot onblusbare batterijen.
Van verkennen naar blussen
Zeker vliegende drones zijn populair bij brandweerkorpsen. Inmiddels hebben 14 van de 25 Nederlandse veiligheidsregio’s al droneteams, die zich vooral specialiseren in verkenning.
“Verkenning van de omgeving is cruciaal”, vertelt Mersha. “Je moet verifiëren wat er aan de hand is, en waar de brandhaard zich bevindt. Dat is lang niet altijd makkelijk. Soms zit je met een brand in een huis, bos of zelfs een ondergrondse garage, waar je blind naar binnen moet. Onbemande systemen, zoals drones, die allerlei sensoren meedragen, kunnen daar een groot verschil maken.”
Mersha wil nu ook de volgende stap nemen. Hij wil vliegende drones branden laten blussen. “Er zijn heel wat branden waar je moeilijk bij de brandhaard raakt, van bosbranden tot huizenbranden”, vertelt Mersha. “Traditioneel moet je die brand dan stelselmatig terugdringen, van buitenaf, met heel veel water. Onze blusdrone kan soms tot aan de brandhaard komen.”
Ze plaatsten een spuitsysteem op de drone, genaamd Impulse Fire Extinguishing System (IFEX). Dat schiet een geconcentreerde wolk van water af. “Het is een soort shotgun dat water schiet op het vuur”, vertelt Mersha. “Het is echter erg gevaarlijk voor een mens om dicht genoeg bij het vuur te komen om die shotgun te gebruiken. Daarom hebben we die op een drone geplaatst.”
Met zo’n systeem zou je branden in een vroeg stadium in de kiem kunnen smoren. Die drone werkt momenteel al in een experimentele context. Toch was het toestel niet makkelijk om te bouwen. IFEX zorgt namelijk voor een terugslag, die de drone makkelijk kan doen neerstorten. “De terugslag van dit systeem is significant”, vertelt Mersha. “Op de markt was er geen enkele drone beschikbaar die daarmee om kon gaan. We moesten dus zelf een geschikte drone ontwikkelen.”
Dat probleem losten de onderzoekers van Saxion uiteindelijk op met een slimme hardwareoplossing. “We ontwikkelden een pneumatische demper die de terugslag opvangt. Dat werkt vergelijkbaar met de schokabsorbeerders in je auto of mountainbike”, vertelt Mersha.
Daarnaast laten ze de drone in een specifiek patroon vliegen. De drone kantelt naar voren, om zich klaar te maken voor de terugslag.
Batterijbranden
Brandweerkorpsen verkennen en blussen tegenwoordig lang niet alleen met vliegende drones. Ook andere onbemande systemen komen steeds vaker voor. Dat is een van de zaken waaraan het Nederlands Instituut Publieke Veiligheid (NIPV) werkt.
Het NIPV werkt intensief met de veiligheidsregio’s samen aan de inzet van vliegende drones. Maar de inzet gaat verder dan dat. Rijdende robots worden ook ingezet voor verkenningen, en blussen daarnaast branden. Brandweerkorpsen zetten ook onderwaterdrones in om hun duikteams aan te vullen. “Een duiker ziet in Nederlandse wateren gemiddeld drie meter vooruit, als er een goede waterkwaliteit is”, vertelt Bram Seen, landelijk coördinator van het Team digitale verkenning bij het NIPV. “Met een onderwaterdrone met daarop een sonar kijk je al snel vijfentwintig meter vooruit. Je kan dus sneller een groter gebied onderzoeken. Zo kan je duikers veel gerichter inzetten. De rode draad in ons gebruik van autonome systemen is zaken veiliger maken voor onze hulpverleners.”
Dat is broodnodig. Er komen namelijk nieuwe dreigingen af op brandweerlieden. Bosbranden komen nu zelfs in meer noordelijke landen zoals Nederland voor. En ook nieuwe technologie biedt dreigingen. “Denk maar aan de energietransitie”, vertelt Seen. “We zien steeds meer voertuigen die lithium-ionbatterijen gebruiken. Dat levert branden op die veel intenser zijn, en moeilijker te blussen. Als zoiets bijvoorbeeld uitbreekt in een ondergrondse parkeergarage dan heb je een probleem, want je kan maar moeilijk mensen naar binnen sturen. Onbemande systemen zijn daar cruciaal. Technologie helpt ons om het hoofd te bieden aan nieuwe dreigingen.”
Tunnelvisie
Sensoren zijn cruciaal om onbemande systemen goed hun taken te laten uitvoeren. Die sensoren komen echter soms in de problemen in chaotische omgevingen. Daar doet Benjamin van Manen bij Saxion onderzoek naar. “Omgevingsbewustzijn is een uitdaging voor de brandweer, zelfs wanneer je een onbemand systeem hebt”, vertelt Van Manen. “Je weet niet altijd goed wat er rond de robot of drone gebeurt. Je krijgt al snel te maken met tunnelvisie. Dat probleem probeer ik op te lossen.”
Op basis van sensordata probeert Van Manen een 3D-beeld op te bouwen van de omgeving waarin een robot zich bevindt, zelfs wanneer de ruimte vol met rook of brokstukken zit.
Je weet niet altijd goed wat er rond de robot of drone gebeurt. Je krijgt al snel te maken met tunnelvisie.”
“We gebruiken daarvoor thermische camera’s en artificiële intelligentie (AI)”, vertelt Van Manen. “Je kan dus camerabeelden in een algoritme voeren. Dat algoritme maakt een 3D-voorstelling van een ruimte op basis van de beelden die het krijgt. Dat werkt goed, maar heeft ook beperkingen. AI heeft bijvoorbeeld erg veel rekenkracht nodig, wat moeilijk is wanneer je in een noodsituatie zit, met mogelijk een slechte verbinding. Ook zijn AI-algoritmen vaak getraind op normale kleurenbeelden, en hebben ze moeite met thermische beelden.”
Van Manen bouwt daarom een hybride systeem om een 3D-beeld te krijgen. “Je hebt ook traditionele systemen om een kaart te bouwen”, vertelt Van Manen. “Hier plak je eigenlijk foto’s aan elkaar. Je zoekt overeenkomsten tussen verschillende foto’s, denk maar aan hoeken of opvallende objecten in de ruimte, die je aan elkaar verbindt. We gaan uit van zo’n systeem, en gebruiken daarbovenop AI. Die combinatie werkt veel beter dan pure AI, en is ook minder intensief.”
Conservatisme en regels
Zulke onbemande systemen vinden steeds meer ingang bij brandweerkorpsen in Nederland. Toch loopt dat ook tegen zijn grenzen. De brandweer is in Nederland decentraal georganiseerd, wat de snelle toepassing van nieuwe technologie in de weg staat.
De regelgeving is de grootste beperkende factor voor onbemande systemen bij de Nederlandse brandweer.”
“In Nederland is er nog veel terughoudendheid ten aanzien van innovatie”, stelt Van Manen. “Elke veiligheidsregio heeft zijn eigen innovatiebeleid. Vroeger werd er daarover onderling ook vrij weinig gecommuniceerd. Dat is de afgelopen jaren wel duidelijk verbeterd: vanuit het NIPV komen er steeds meer initiatieven en wordt innovatie actief gedeeld tussen regio’s. Toch keert iedereen na dat soort momenten weer terug naar de eigen regio, waardoor het lastiger blijft om innovatie structureel op te schalen. Ook budgetten worden niet gebundeld. Onlangs sprak ik met iemand uit Zuid-Korea. Daar koopt de nationale brandweer bijvoorbeeld in één keer vijftig robots aan. In Nederland koopt elke veiligheidsregio apart één of twee robots, elk met een eigen aankooptraject. Dat vertraagt innovatie enorm.”
Daarnaast zijn er de regels. Onbemande systemen, zeker vliegende drones, mogen niet zomaar overal gebruikt worden. Ook brandweerkorpsen lopen tegen die beperkingen aan. Het NIPV heeft bijvoorbeeld geëxperimenteerd met fixed-wingdrones, die een grotere actieradius hebben. “Die drones kunnen grote gebieden bewaken”, vertelt Seen. “Met een AI-gestuurde camera kan je rookpluimen detecteren, om bijvoorbeeld een bosbrand in een vroeg stadium op te sporen. Dat werkt erg goed. Maar je moet de drone laten vliegen zonder dat de piloot hem nog visueel kan zien, zogenaamd beyond visual line of sight. Dat is in het Nederlandse luchtruim maar zeer beperkt toegestaan. De resultaten van onze experimenten waren goed, maar we kunnen niet vooruit vanwege de regelgeving.”
“De regelgeving is de grootste beperkende factor voor onbemande systemen bij de Nederlandse brandweer”, besluit Mersha. “De technologie evolueert snel. Maar het inzetten van die technologie in de praktijk blijkt nog moeilijk. Om nieuwe technologie te ontwikkelen moet je kunnen testen in echte situaties. Je moet feedback krijgen uit het echte leven. Dat blijkt voorlopig erg stroef te lopen, en dat is jammer.”
