Detecţia video a incendiilor

O tehnologie inovatoare pentru protecţia împotriva incendiilor.

Fiecare dintre noi poate recunoaşte un incendiu atunci când îl vede. Îl putem detecta deoarece ştim cum arată. Acelaşi principiu stă la baza detecţiei video, o tehnologie de detecţie a incendiilor care prezintă un interes deosebit. Dar cum poate un sistem automat să detecteze eficient un incendiu doar printr-o simplă vizualizare a acestuia?

În timp ce funcţionarea sistemelor de detecţie a incendiilor se bazează pe detectori de fum, flacără sau temperatură, senzorul utilizat în detecţia video (VID) este o cameră video asemănătoare (dar nu neapărat identică) cu tipul celor folosite la sistemele de securitate. Principiul de funcţionare a sistemelor VID este unul simplu: una sau mai multe camere video capturează imagini din spaţiile necesar a fi protejate, iar aceste imagini sunt analizate utilizându-se algoritmi complecşi pentru a căuta indicatorii unui incendiu.

Detaliile exacte ale acestor algoritmi sunt complicate, dar principiul poate fi uşor explicat. Imaginile video capturate de camerele VID se compun dintr-un număr foarte mare de elemente (pixeli) dispuse ca o matrice. Într-un sistem VID obişnuit matricea este formată din 640 pixeli orizontal şi 480 vertical.

Algoritmul analizează această machetă 640 x 480 pixeli de 15 ori pe secundă. Algoritmul utilizează în analiză valoarea luminozităţii unui pixel. Acesta localizează printr-un semnal digital fiecare pixel pe rând, astfel reuşind să citească într-o secundă valoarea luminozităţii a peste 4,5 milioane de pixeli.

Dacă un pixel rămâne luminos în cele 15 verificări ale machetei 640 x 480 pixeli, se înregistrează valoarea ridicată de luminozitate statică. Dacă pixelul licărire luminos/întunecat la frecvenţa de licărire a unui foc, se înregistrează valoarea ridicată de luminozitate dinamică. Toate aceste date formează un şablon la fiecare secundă, care este introdus într-o reţea neuronală programată cu mii de modele ale unor incendii. Dacă şablonul (format dintr-un nucleu luminos la bază şi o aureolă care licăre în partea de sus) este asociat cu unul din memoria sistemului, timp de 4 secunde consecutive, este declanşată alarma de incendiu. Aceeaşi metodă este  folosită şi pentru detecţia fumului, evident folosindu-se modele diferite asociate  algoritmilor.

Deşi această abordare a detecţiei incendiilor poate părea nefamiliară, ea oferă o serie de avantaje importante. Să privim protecţia împotriva incendiilor având în vedere sistemele tradiţionale care au ca componentă principală detectoarele de fum. Deşi sunt dispozitive fiabile, detectoarele de fum au o limitare foarte importantă:  pot detecta fumul doar când acesta ajunge la ele.

Într-un depozit înalt sau chiar în atriumul unei clădiri moderne, sunt necesare câteva minute pentru ca fumul generat de un incendiu produs la nivelurile inferioare să ajungă la detectoarele de fum, timp în care incendiul se poate propaga în alte zone ale clădirii. În realitate, sunt situaţii în care detectoarele de fum tradiţionale nu vor reacţiona. De exemplu, în depozitele frigorifice, fumul se răceşte pe măsură ce este produs şi nu atinge înălţimea necesară pentru a stimula detectorul de fum tipic.

Bineînţeles, detectoarele de fum nu sunt singurele detectoare tradiţionale. Detectoarele de temperatură sunt deasemeni populare, dar au o limitare similară: nu pot reacţiona până ce căldura degajată de incendiu ajunge la acestea, de obicei fiind necesare minute şi nu secunde pentru a se întâmpla acest lucru. Există deasemenea detectoare speciale cu aspiraţie, dar utilizarea acestora este costisitoare, în special pentru spaţiile cu volume mari.

În cazul sistemelor VID, nu este necesar ca fumul generat de incendiu să ajungă la cameră pentru a fi detectat – atâta timp cât camera poate vedea incendiul aceasta poate reacţiona imediat. S-ar putea spune că detectoarele de fum cu raze infraroşii oferă aceleaşi beneficii, dar în realitate acestea asigură o acoperire limitată a spaţiului, în multe situaţii fiind dificil de instalat din cauza obstacolelor generate de corpuri de iluminat sau elemente ale construcţiei.

Este important de reţinut că sistemele VID urmăresc apariţia flăcărilor şi a fumului, deci pot reacţiona aproape instantaneu la incendiile care se dezvoltă rapid înainte ca acestea să poată genera o cantitate însemnată de fum. Viteza de reacţie este un beneficiu important al sistemelor VID. În cercetările efectuate, timpul obişnuit de răspuns al unui sistem VID a fost aproximativ 3 secunde. În contrast, detectoarele de fum au nevoie de 25 de secunde, iar detectoarele de temperatură nu reacţionează până la 3-4 minute după iniţierea incendiului de test. De fapt, camerele VID nu au nevoie de o vizualizare directă a flăcărilor pentru a detecta incendiul. Acestea pot reacţiona la lumina reflectată a flăcărilor, permiţând efectiv să ”vadă după colţ” sau după obstacole.

Sistemele VID asigură o protecţie foarte economică pentru spaţiile cu volume mari. Protejarea unui depozit sau a unei săli de sport cu un sistem tradiţional implică nenumărate detectoare de fum şi/sau temperatură, dar cu un sistem VID, de cele mai multe ori, 2 sau 3 camere sunt de ajuns. Sistemele VID sunt se pot folosi şi în exterior, acolo unde sistemele tradiţionale sunt aproape imposibil de utilizat. De exemplu, monitorizarea benelor pentru deşeuri din apropierea şcolilor sau obiectivelor industriale care sunt frecvent ţintele incendiatorilor.

Sistemele de detecţie VID oferă beneficii importante în cazul podurilor neutile, în special acolo unde accesul este limitat cum ar fi clădirile istorice. Dacă un detector obişnuit se declanşează într-un asemenea spaţiu, este dificil să se confirme ce se întâmplă: este o alarmă falsă sau este o problemă reală? Cu un sistem VID răspunsul la aceste întrebări se obţine instantaneu prin simpla vizualizare a imaginile furnizate de camera VID.

De vreme ce chiar şi cele mai ample sisteme VID necesită un număr relativ mic de camere, sunt mult mai uşor de instalat şi de menţinut decât sistemele tradiţionale. Şi bineînţeles, în aceste cazuri, costurile de instalare sunt mult mai scăzute. Un sistem VID poate fi utilizat şi ca sistem de securitate, simultan cu funcţia principală de protecţie împotriva incendiilor. Un sistem VID poate asigura înregistrarea video, la fel ca posibilitatea de a vizualiza imaginile live sau înregistrate, exact ca un sistem de securitate standard. Necesitatea unui sistem separat de securitate poate fi eliminată, fapt ce constituie o reducere substanţială a costurilor echipamentelor instalate dar şi faptul că se va asigura mentenanţă doar pe un singur sistem şi nu pe două.

Cât de bine funcţionează sistemele VID oare, în practică?

Pentru a obţine un răspuns hotărât la această întrebare, Compania Fike, producătoare de sisteme VID, a solicitat un studiu independent unei organizaţii cu o vastă şi lungă experienţă în domeniul protecţiei împotriva incendiilor. Studiul a implicat 63 de teste în care eficienţa şi viteza răspuns a tehnologiei VID a fost comparată cu un detector cu analiză a aerului, un detector de fum cu raze infraroşii, un detector de fum cu cameră de ionizare şi un detector liniar de temperatură. Detectorul VID folosit pentru aceste teste a fost modelul standard din gama de produse Fike SigniFire.

În fiecare test, dispozitivul VID a detectat incendiul şi, în 61 din cele 63 de teste, a fost primul detector care a reacţionat. Singurul detector care a mai detectat incendiul în toate cele 63 de teste a fost detectorul cu analiză a aerului, şi acesta a reacţionat semnificativ mai lent în toate testele cu excepţia unuia. Reiese evident din aceste rezultate că tehnologia VID este atât versatilă cât şi fiabilă.

Aşa cum reiese din cele relatate anterior, tehnologia VID oferă multe beneficii, dar nu toate sistemele VID sunt la fel. În realitate, sunt 2 tipuri principale:

Primul utilizează camere standard şi pot, în unele situaţii, să înglobeze camerele deja instalate pentru securitate sau alte pentru alte scopuri. Camerele funcţionează împreună cu un dispozitiv de înregistrare digital şi software-ul VID care analizează imaginile furnizate de camere pentru a descoperi indicatorii unui incendiu. Acest tip de sistem poate funcţiona bine şi este o variantă economică acolo unde camere compatibile sunt deja instalate. Este, totuşi, esenţial să-i înţelegem limitările. Cea mai importantă este aceea că, dacă dispozitivul de înregistrare digital sau software-ul VID se blochează, sistemul de protecţie împotriva incendiilor devine ineficient. O altă problemă: este puţin probabilă ca instalarea camerelor existente să se fi făcut cu cabluri rezistente la foc, ceea ce face ca sistemul să nu îndeplinească cerinţele reglementate. Şi dacă se instalează camere noi, necesitatea utilizării cablurilor video sau de reţea rezistente la foc va creşte costurile.

Cel de-al doilea tip de sistem VID utilizează camere dedicate care au încorporată capabilitatea de a analiză a imaginilor, de tipul celor descrise anterior. Aceste camere sunt, de obicei, conectate printr-o reţea IP la un dispozitiv de înregistrare de reţea (NVR) dintr-o staţie de monitorizare unde imaginile pot fi folosite în scopuri privind securitatea.

Important este că acestea au o ieşire separată care se conectează la o centrală de semnalizare a incendiilor. Avantajul este că, dacă reţeaua sau dispozitivul de înregistrare cad, fiecare cameră poate funcţiona ca un detector de incendiu putând transmite semnalul de alarmă direct către centrala de semnalizare a incendiilor. Un alt avantaj este că, neavând un rol esenţial în funcţia de detecţie a incendiilor, cablurile de reţea nu trebuie să fie rezistente la foc. Singurul cablu la care ar fi necesară rezistenţa la foc  este cel prin care se face conectarea camerei la centrala de semnalizare a incendiilor.

Un alt avantaj în plus al acestui tip de sistem este posibilitatea monitorizării de la distanţă, din alt obiectiv sau din altă ţară utilizându-se conexiunea la internet.

 Merită menţionat că tehnologia VID, pe lângă faptul că este o soluţie excelentă pentru asigurarea protecţiei unei clădiri împotriva incendiilor, poate avea şi alte aplicaţii mai puţin convenţionale. Un exemplu se referă la o maşină utilizată la fabricarea discurilor abrazive. Un stadiu al producţiei implică coacerea acestor discuri a temperaturi înalte utilizându-se o sursă de căldură cu infraroşii şi, din când în când, adezivul folosit în aceste discuri ia foc. Aceasta nu reprezintă neapărat un pericol, maşina este concepută să suporte apariţia acestor mici incendii, dar este necesar ca aceasta să fie oprită şi să-i fie atrasă atenţia operatorului în cel mai scurt timp posibil.

Apariţia tehnologiei VID este probabil cel mai mare pas înainte în protecţia împotriva incendiilor din ultimele decenii. Totuşi, este normal să existe unele rezerve din partea consumatorilor faţă de o tehnologie care este atât de inovatoare,  dar avantajele sistemelor VID le vor impune cu siguranţă în detecţia incendiilor.

Articol publicat in Revista „Salvatorii Nemteni”-nr.5/2013/ Autor: Cpt. Adrian CONSTANTIN