Vizuális módszerek alkalmazása a tűzérzékelésben
A mesterséges intelligencia fejlődésével és alkalmazásával az elektronika és az IT világ térnyerésébe illeszkedő biztonságtechnikai eszközök az irányadók a fejlesztésben és egyre inkább a használatban is. Milyen lehetőségei vannak a képi tartalom elemzésével végzett tűzdetektálásnak? Ezt vizsgálta szerzőnk.
Képi elemzés – lépés a hatékonyság felé
A képi tartalom elemzésével végzett detektálás akár teljes-értékű, komplex rendszerként is működhet. A benne rejlő potenciál számos módon kiaknázható a különféle hardverek, szoftverek, és elemzési módok alkalmazásával, valamint ezek egyvelegének kombinálásával.
A hagyományos tűzjelző berendezésekkel összevetve a vizuális módszerek átgondolt és megfelelő megválasztásával hatékonyabb, kevesebb időveszteséget és ezzel együtt nagyobb élet és/vagy vagyonbiztonságot prognosztizálhatunk. Milyen szabványok vonatkoznak rájuk?
Vizsgálati- és minősítési szabványok
A mozgókép alapú tűzjelző eszközökre az FM 3232 [2011], ANSI/UL 268 [2009], MSZ EN 54-20 [2007] szabványok vonatkoznak. A videóalapú tűzjelző érzékelők minősítésére az FM 3232 4. fejezete füst-és lángérzékenységi vizsgálatok elvégzésére különböző tűzteszteket (fa-, éghető folyadék-, papírtűz, parázsló füst vizsgálat) ír elő. A teszttüzek kialakításának szabályait az ANSI/UL 268 szabvány 38-39. fejezetei tartalmazzák. Az MSZ EN 54-20 az aspirációs érzékelőkre vonatkozó előírásai a videóalapú tűzjelzők vizsgálatára, minősítésére is alkalmazhatók, az tartalmazza a vizsgálatokra vonatkozó környezeti és egyéb részletes előírásokat is.
Saját vizsgálatomhoz alkalmazott teszttüzek eltértek a szabványos vizsgálatoktól, mert a célom nem a minősítés, hanem a mérés volt. Mennyire megbízható és alkalmazható videóalapú tűzérzékelés? Erre kerestem a választ.
A teszttüzekhez hozzáférhetősége és égési jellemzői (kormozó, meleg füst/gőz keverék) miatt – füstérzékeléshez és lángdetektáláshoz is alkalmas – gázolajat alkalmaztam.
A vizsgálat előkészítése
1. Felhasznált eszközök, berendezések
A teszttűz kialakításánál meghatározó szempont volt az egyik gyártó, a Bosch által kiadott tervezési- és telepítési- segédlet, egy „okos-táblázat”. A tűztesztek során 2 db „J” típusú Fe-Ko termoelem és 2 db „K” típusú NiCr-Ni termoelem, valamint 1 db Fluke 572 kézi infravörös hőmérő leolvasási adatai adták a környezeti lég- és falhőmérséklet, valamint a tűzfészekben, a lángon mért hőmérséklet értékeit. Maximálisan 20 cm magasságú lángoszlop keletkezett a 8 cm nyílásátmérőjű ónozott acéllemez festékesdobozokban. A füst, gázolaj gőzével keveredő, kormozó, meleg füst volt. A környezeti megvilágítás értéke 7-9 lx között mozgott.
Gyújtás, Teszttűz, Fluke 572
2. A vizsgálatra használt kamerák
1 db Bosch AVIOTEC IP Starlight 8000 típusú, hagyományos optikai érzékelővel rendelkező, de speciálisan láng- és füstérzékelésre fejlesztett kamera; 1 db AXIS Q2901-E Temperature Alarm Camera hőkamera. Egy számítógépbe integrált webkamera. A 3 eszközzel megvalósítható egy láng- és füstérzékelésre fejlesztett, hagyományos optikával szerelt kamera, egy hőkamera, valamint egy hagyományos, minden szakirányú fejlesztéstől mentes kamera által generált adatállomány összevetése egymással, és esetlegesen más, elterjedtebb tűzjelzésre fejlesztett eszköz által adható értékekkel.
Kamerák és eredményeik
- Webkamera
A Dell Venue 11 Pro 7139 készülékem szolgáltatta a 3. kamerát az éles tűztesztekhez.
Az eszköz végig vette az eseményeket. Maga az eredmény élőképben végigkövethető volt
a beépített kijelzőn.
Az első opció hagyományos rendszerű kamera alkalmazására igen egyszerű. A felügyeleti személyzet oktatását követően alkalmazható arra, hogy azonosítsák a már látható fázisban lévő tűz jellemzőit. A füst detektálása ilyen módon nehézkes, mivel a berendezések zöme nem rendelkezik megfelelő objektívvel a füstnek a háttértől való egyértelmű, könnyű elkülönítéséhez.
A másik lehetőségnél a különféle tűzjellemzők detektálására vásárolt speciális videóalapú eszközök már rendelkeznek megfelelő algoritmussal és adatbázissal az egyes, igen eltérő fizikai megjelenéssel azonosítható tüzek magabiztos érzékelésére. Ezt szakértelemmel és tűzvédelmi, kémiai, fizikai és biológiai ismeretekkel rendelkező programozó csapat magának is elő tudja állítani. Tehát leszűrhető színkódokra a várható láng színe, és amennyiben ezt a színt ismeri fel az alkalmazott kamera, úgy valamilyen látható, érzékelhető jelzést adhat erről számunkra. Ettől kezdve ugyanaz a metódus, mint a kezelőszemélyzet általi felismerésnél. Meg kell győződni, hogy valódi, vagy téves a detektálás. Ehhez egy keretszoftver is szükséges, ami fogadja és feldolgozza a színekre vonatkozó információkat, mivel a hétköznapi használatban lévő megfigyelésre szánt szoftverek zöme ezzel nem rendelkezik.
Ezek, a megfelelő számítógéppel és kamerával, vagy akár webkamerával kivitelezhető módszerek, de bonyolultabbak, és körülményesebbek, mint egy készen vásárolt céleszköz és infrastruktúra alkalmazása. Sőt a háttértámogatás hiánya miatt nem alkalmazhatók megbízhatóan.
- AXIS Q2901-E Temperature Alarm Camera
Az AXIS Q2901-E Temperature Alarm Camera ε = 0,95 értékre állítva, ONVIF PC csatlakozással került bevetésre. Oszlop mögött takarásban lévő, 7,5 m távolságban elhelyezett festékesdobozban lévő tüzet egyik kamera sem érzékelte. 1-1,5 cm-nyire kimozdítottam a dobozt a takarásból, így ez,
a hőkamera már érzékelte a hőmérséklet különbözetet. Néhány másodperc elteltével a takarást szolgáló oszlop oldalán is megjelent az oszlop 5 ℃ értékénél magasabb, 12 ℃-os hőmérséklet.
A hagyományos, nem színezett, nem germánium anyagú lencsét alkalmazó eszközökhöz képest az AXIS előnye itt volt felismerhető. Az AXIS, amennyiben rálátott a tűzre, voltaképpen kevesebb, mint 3 mp-en belül megállapította a hőmérséklet, környezetétől eltérő értékét.
AXIS Q2901-E és annak képe
- Bosch AVIOTEC IP Starlight 8000
A Bosch AVIOTEC IP Starlight 8000 tűzérzékelő kamera a Bosch Video Management System szoftverrel teljesített szolgálatot.
- A 13 lángérzékelésből: 69,23 %-ban eredményes, legrövidebb detektálási idő 9 mp, leghosszabb detektálási idő 43 mp, átlagosan 20 mp. (6-8 verifikációt végez riasztást előtt az AVIOTEC)
- A 4 füstérzékelésből: 75 %-ban eredményes, 1,75 mp átlagos idővel.
Észlelés kimaradás csak Widezoom, 4,1 mm fókusztávolsággal történő optika beállítás estén történt. Telezoom, 9 mm fókusztávolság beállítású optika esetén minden láng érzékelésre került a készülékkel.
Bosch AVIOTEC és a munkaállomás
Detektált füst- és detektált láng maszkolva
17 tűzteszt eredményei Bosch AVIOTEC kamerával
Értékelés
A 17 vizsgálat során igen jó időkkel generált riasztási jelzést a Bosch AVIOTEC IP Starlight 8000. A 17 tűztesztből 5 teszt alkalmával nem került sor tűzjellemző detektálására. Ez 70,58 % eredményes tűzérzékelést mutat. A 4 füstérzékelési vizsgálat 75 %-ban, a 13 lángérzékelési vizsgálat pedig 69,23 %-ban eredményes. Utóbbinál csak a Widezoom, 4,1 mm fókusztávolsággal történő optika beállítás estén maradt ki az észlelés; Telezoom, 9 mm fókusztávolság beállítású optikával minden lángot érzékelt a készülék, ami pedig 100 %-os eredményt jelent.
A videó alapú tűzérzékelő kamerák elsősorban olyan tüzek detektálására alkalmazhatóak nagy hatékonysággal, ahol a feltételezhető tüzek jól látható lángképződéssel és/vagy füstfejlődéssel járnak. Lángnál elég a kamera számára látható kép 2 %-ában megjelenő láng is, füst esetén viszont – szintén eszközfüggően – szükséges a függőlegestől 45°-nál nem nagyobb terjedési szög is. Szintén lényeges a videó alapú tűzérzékelő által látott környezet színe, a füst és vagy láng mögötti környezet színe. Ez nagyban befolyásolja a sikeres detektálást.
Vizsgálati eredményeim alapján megállapíthatom, hogy a füstérzékelők méltó vetélytársa egy megfelelően kiválasztott, jól konfigurált videó alapú tűzérzékelő kamera.
Ami ma még korlátozó tényező, hogy szabványi megfeleltetés híján riasztási jelzés tűzoltóság felé továbbítására és vezérlés indítására nincs lehetőség közvetlenül a vizuális eszközzel. Azonban előjelzőként, vagy a szabvánnyal, hitelesítéssel rendelkező eszközök támogatására, – vizsgálatai eredményeim alapján – megfelelően alkalmazhatóak.
Irodalom a szerzőnél. (szerk.)
Pivarcsi István Zsolt
tűzjelző berendezés tervező
Védelem – Katasztrófavédelmi Szemle
26. évfolyam, 2019/5. szám; oldalak: 3, 31-33
http://www.vedelem.hu/
