Tulevaisuuden älymetsässä ilmalaiva tekee metsänhoitotyöt

Jo muutaman vuoden kuluttua metsien yllä voidaan nähdä zeppeliinejä, jotka hoitavat taimikkoja harvennuksen sijaan latvomalla. Idea on Reijo Pankan, joka voitti Sitran ideakuulutuksen LoggerZeppelin-ehdotuksellaan.

Sitran järjestämässä Smart Forest -kilpailussa etsittiin ratkaisuja, jotka kasvattavat metsän tuotteiden ja palveluiden lisäarvoa ja yhdistävät niin kutsutun teollisen internetin (Internet of Things) elementtejä metsäteollisuuteen.

Teollisen internetin edelläkävijöitä ovat olleet esimerkiksi metsäkoneet, jotka ovat jatkuvassa verkkoyhteydessä puuta ostavan teollisuuden tietojärjestelmiin.

Sitran kilpailun voitti LoggerZeppelin, ilmalaiva, jolla taimikoita hoidetaan ylhäältä päin. Idean kehittäneen metsänhoitajan Reijo Pankan mukaan alusta voisi hyödyntää myös esimerkiksi metsätuholaisten torjuntaan, maatalouden kohdennettuun lannoitukseen ja rikkatorjuntaan, malminetsintään tai esimerkiksi lämpökuvaukseen kadonneiden etsinnässä.

Sitran ideakuulutuksen tuomaristo arvioi LoggerZeppelinin ”innovatiiviseksi ideaksi, jolla on laajat käyttömahdollisuudet”. Ideat arvioi raati, johon kuuluivat edustajat Sitrasta, Tekniikka & Talous -lehdestä, Nokia Growth Partnersista, Nokiasta, Metsäteollisuus ry:stä sekä Pöyry Management Consultingista.

Latvominen voi ehkäistä hiilinielun pienenemistä

Metsien hiilivarastoa voidaan kasvattaa hoitamalla ja hakkaamalla metsiä niin, että niiden puusto tihentyy ja järeytyy. Toisaalta kun taimikonhoidossa raivataan huonolaatuisimmat puut pois, se samalla poistaa hiiltä sitovaa biomassaa.

”Tuota hiilinielun pienenemistä voidaan ehkäistä latvonnalla. Samalla tuetaan tukeiksi kasvatettavien puiden laatukehitystä”, Reijo Pankka sanoo.

Latvonnassa hoidettavasta taimikosta ei poisteta puita kokonaan, vaan niistä katkaistaan latva. Siten huonompien puiden kasvu hidastuu ja tulevat tukkipuut saavat lisää tilaa.

Latvotut taimet jatkavat kuitenkin arvokasta hiilen sitomista. Myöhemmin ne kasvattavat uuden latvan ja ne voidaan korjata esimerkiksi energiapuuna.

Pankka on perehtynyt muun muassa ruotsalaiseen tutkimukseen latvomisesta. Hänen mukaansa toimenpide sopii kaikille puulajeille ja parhaiten varttuneisiin taimikoihin. ”Siten oli löydettävä ratkaisu latvonnan toteuttamiseksi ylhäältä käsin. Siitä syntyi idea ilmalaivasta, LoggerZeppelinistä.”

Ilmalaiva ratkaisee energiapulan

Pankan idea ilmalaivasta metsänhoitolaitteena perustuu aluksen vähäiseen energiantarpeeseen. Ilmalaiva pysyy ilmassa ilmaa kevyemmän nostekaasun avulla. LoggerZeppelinin ohjaamiseen ja toimintaan tarvitaan aluksi akkuja, mutta Pankan mukaan aluksen energiantarvetta kevennetään jatkossa aurinkopaneeleilla.

Esimerkiksi ilmakuvaukseen paljon käytetyt pienet, kauko-ohjattavat multikopterit olisivat soveltuneet latvomiseen erinomaisesti, mutta kuten usein teollisen internetin innovaatioissa, kopterien energiakapasiteetti ei olisi riittänyt toimintaan.

Keksijä arvioi ilmalaivan kooksi 4–10 kuutiometriä. Koko riippuu siitä, kuinka painavat sen varusteet ovat eli kuinka paljon kaasua tarvitaan riittävään nosteeseen. Kovin järeää sahaa LoggerZeppelin ei tarvitse.

”Nyrkkisääntönä on metri. Kun latvottavat puut katkaistaan metri viereisen primaaripuun latvan alapuolelle, esimerkiksi männikössä koivu ei pääse piiskaamaan kasvatettavia puita. Latva on katkaisukohdasta parin, kolme sentin paksuinen”, Pankka sanoo.

Tavoitteena täysin automaattinen metsätyörobotti

Reijo Pankka valmistelee parhaillaan ilmalaivahankkeeseen liittyvää informaatioteknologian diplomityötä Tampereen yliopistossa. Ilmalaivan ohjaukseen ja operointiin käytettävä ohjelmisto perustuu avoimeen lähdekoodiin.

Liikkumisessa hyödynnetään satelliittiteknologian paikannustietoja. Puuston tunnistamisessa auttaa laserkeilausaineisto ja muu 3D-mallinnus.

Oleellista LoggerZeppelinin kehitystyössä ovat prosessoinnin automatisoinnin algoritmit ja parametrit, jotka mahdollistavat latvomisen robotisoinnin, ja joiden avulla laite esimerkiksi tunnistaa säästettävät puut tai oikean latvomiskorkeuden.

”Metsänomistaja päättää, mitä puita kasvatetaan, mitkä latvotaan. Puukartoitus pystytään kuitenkin tekemään myös laskennallisesti tila-avaruusanalyysin avulla. Siinä määritetään esimerkiksi puiden välimatka, puulaji ja puiden laatu, kuten niiden suoruus”, Pankka sanoo.

Aluksi LoggerZeppeliniä kauko-ohjataan kameran välittämän kuvan perusteella vaikka metsän laitaan parkkeeratusta autosta. Tavoitteena on kuitenkin täysin automaattinen metsätyörobotti, joka hoitaa latvomisen ja vaihtaa itse akkunsa.

Sitran Smart Forest -ideakuulutus

Teollinen internet