Systemy detekcji i sygnalizacji pożaru postrzegane są na rynku jako bardzo konserwatywne byty, zamknięte na nowości techniczne. Dzieje się tak z kilku powodów, gdzie zasadniczym z nich jest pełniona przez nie funkcja, czyli ochrona życia ludzkiego i mienia. Przypominając, wymagania dla systemów detekcji pożaru definiuje seria norm EN-54 gdzie opisano nie tylko wymagania ogólne ale i procedury testowe dla każdego istotnego elementu systemu.
Detektory wykrywające pożar bazują na różnych zjawiskach fizycznych, takich jak pomiar gęstości dymu na skutek rozproszenia światła, zmiana rezystancji pod wpływem temperatury, czy detekcja wypromieniowanego widma. I tak też działają kamery systemów VSS, które jak każdy inny detektor można zaprząc do wykrywania pożaru. Wraz z rozwojem mocy obliczeniowej w kamerach, otrzymujemy coraz doskonalsze urządzenia, które przestają być tylko serwerem strumienia obrazu, ale stają się niezależnym urządzeniem detekcyjnym. Kamery, są to urządzenia przechwytujące obraz w świetle widzialnym lub widmie podczerwieni. Bazując na algorytmach analitycznych możemy wygenerować sygnał alarmu pożarowego z dwóch typów technologii:
- kamera światła widzialnego - systemy wykrywania dymu lub płomienia oparte na „konwencjonalnych” kamerach;
- kamery termowizyjne - systemy detekcji ciepła oparte na obrazowaniu termicznym.
Kamery światła widzialnego wyposażone w specjalnie opracowane algorytmy, identyfikują określone zjawiska na obrazie. Algorytmy mogą korzystać zarówno z mocy obliczeniowej samej kamery, lub pracować na strumieniowanych danych wykorzystując zewnętrzne jednostki obliczeniowe. Uproszczając algorytmy detekcyjne najczęściej przeprowadzają analizę piksel po pikselu. Dzięki porównaniu kolejnych ramek identyfikują zjawiska charakterystyczne dla dymu lub płomieni, na bazie zmiany kolorów, kontrastów, ale także charakterystycznych przemieszczeń, przykładowo przemieszczenia pionowe i oscylacje dymu lub płomieni.
Obecnie, kiedy mamy możliwość wykorzystania sztucznej inteligencji i baz danych, wydajność tych algorytmów może być doskonała. Możemy otrzymać urządzenia, które lepiej niż tradycyjnie stosowane detektory porządzą sobie z chociażby atriami i pomieszczeniami bardzo wysokimi. Technologia ta jest na tyle obiecująca, że dzięki fizyce działania kamery nadzorujemy całą przestrzeń i nie czekamy, na dym, który musi dotrzeć do czujki.
Ograniczeniem wydajnościowym tego typu systemu jest jakość analizowanych obrazów oraz wymagana na tyle duża aktywność zjawiska, aby mogło to wywołać widoczne dla kamery zmiany. Kamera musi dostosować się do potencjalnych różnic w oświetleniu. Dodatkowo należy w sposób szczegółowy sprawdzić działanie samego algorytmu, gdyż zjawiska „rozpoznawane” przez algorytmy nie pojawiają się w ten sam sposób w zależności od kąta widzenia kamery, lub jej odległości.
Chociaż w roku 2007 ISO wydało pierwszą specyfikację techniczną dla systemów detekcji pożaru z zastosowaniem wizyjnych czujek pożarowych ISO/TS 7240-29: 2017, do tej pory jedynie Francuskie laboratorium pokusiło się o wydanie własnych specyfikacji technicznych. Obecnie kilku producentów posiada systemy certyfikowane działające wg powyżej opisanych mechanizmów.
A co dzieje się w kwestii detekcji ciepła w widmie podczerwieni?
W roku 2018 Francuski CNPP opracował specyfikację ST LPMES - 19.005.12 określającą wymagania i metody badań dotyczące oceny systemów wykrywania ciepła przez kamery termowizyjne.
Wszystkie obiekty o temperaturze wyższej niż zero absolutne emitują promieniowanie w paśmie podczerwieni. Kamery termowizyjne pracują w paśmie podczerwieni fal długich od 8 do 14 µm. Obiektyw kamery zrobiony ze specjalnego szkła germanowego przepuszcza promieniowanie do przetwornika i następnie obraz konwertowany jest na sygnały elektryczne, które po obróbce przez procesory zamieniane są na obrazy termiczne.
Kamery termowizyjne podobnie do wcześniej opisywanego przypadku również wyposażane są w algorytmy analityczne wykorzystujące moc obliczeniową procesorów instalowanych w urządzeniach.
Systemy detekcji ciepła działające na podstawie analizy obrazu oferują możliwość zdefiniowania stref (całości lub części obrazu), w których zostanie wygenerowany stan alarmowy po przekroczeniu temperatury progowej. Kamery charakteryzują się dużą zdolnością wykrywania gorących punktów w polu widzenia. Jeśli źródło nadmiernego ciepła zostanie wykryte bezpośrednio, alarm zostanie wygenerowany bardzo wcześnie co umożliwi szybką akcję służb.
Bardzo dużą zaletą urządzeń termowizyjnych jest ich nieczułość na zmiany oświetlenia, ze względu na to, że przechwytują promieniowanie własne obiektów, a nie używają fal światła widzialnego.
Wiosną tego roku firma Hikvision otrzymała dla swoich urządzeń certyfikaty laboratorium CNPP potwierdzające przydatność kamer do detekcji temperatury. Certyfikowane zostały kamery stacjonarne oraz obrotowe, co daje klientom możliwość swobodnego dostosowania urządzeń do aplikacji. Aby otrzymać certyfikaty urządzenia musiały przejść szereg badań laboratoryjnych według niezależnych kryteriów. Badania prowadzone były pod kątem niezawodnościowym, środowiskowym, funkcjonalnym oraz dokładności detekcji.
Procedura testowa wymaga od urządzeń między innymi:
- możliwości definicji przynajmniej 4 stref detekcji o minimalnej wielkości 20x20pix. Wymaganie ma wpływ na redukcję fałszywych alarmów. Wiele zjawisk może spowodować wywołanie fałszywego alarmu. Przykładowo zjawiska odbicia w metalach, które bardzo silnie odbijają promieniowanie radiacyjne. Drugim przykładem jest promieniowanie słoneczne, które odpowiada temperaturom znacznie powyżej progów alarmowania;
- detekcji temperatury dla obiektów o wielkości 5x5pix;
- określenia odległości pomiaru z dokładnością do 10m;
- możliwości zdefiniowania emisyjności niezależnie dla każdej aktywnej strefy detekcji z dokładnością 0,05. Nie wszystkie obiekty są w stanie wyemitować taką samą ilość promieniowania w tej samej temperaturze. Jedną z trudności w ustawieniu parametrów jest fakt, że progi temperatury, które mają być zdefiniowane dla alarmów, będą różne (niższe) niż „rzeczywiste” temperatury. Mówimy o temperaturze „pozornej”. Trzeba pamiętać, że powietrze nie ma emisyjności w dalekiej podczerwieni i nie można wykryć gorącego powietrza.
- regulacji progu temperatury wykrywania z dokładnością do 2°C;
- ustawienia progu czasowego opóźnienia alarmowania;
- wygenerowania alarmu na skutek zasłonięcia kamery lub utraty połączenia.
Dodatkowo kamery zostały sprawdzone w opcjonalnym badaniu odporności na cyberataki i otrzymały zgodność z poziomem 2 zabezpieczeń.
Certyfikowane kamery pracują zarówno z przetwornikami o rozdzielczości 384x288 oraz 640x512 i występują w wersji termowizyjnej oraz dualnej (z powiązaną kamerą światła widzialnego). Ciekawą propozycją zabezpieczenia obiektów są kamery PTZ i na głowicach uchylno-obrotowych mające możliwość skanowania terenu. Skanowanie odbywa się z wykorzystaniem presetów i definiowanych scen. W każdej scenie można zdefiniować do 10 regionów detekcji.
Obecnie nie ma możliwości formalnych żeby podłączyć bezpośrednio kamerę termowizyjną do systemu detekcji pożaru, dlatego urządzenia otrzymały certyfikat z oprogramowaniem zarządzającym IVMS4200. Dla rozwiązań typowo termowizyjnych dostępne jest oprogramowanie IVMS-4800.
Do tej pory na ryku nie było niezależnych ocen dla kamer termowizyjnych i producenci, żeby przekonać klienta musieli wspomagać się własnymi badaniami i torami testowymi dla urządzeń. Kamery termowizyjne stosowane są do ochrony takich urządzeń jak taśmociągi, stacje energetyczne, turbozespoły, składowiska paliw itd.
Przyglądając się obecnym trendom na rynku można pokusić, się o tezę, że w zakresie detekcji pożaru pomału pojawiają się nowe technologie. Chociaż „klasyczne” systemy detekcji pożaru są dobrze opisane przepisami, i wprowadzenie nowych technologii wiąże się z długą drogą legislacyjno-normatywną to i one nie unikną rozwoju. Ważne jest aby w zakresie ochrony życia i mienia zapewnić niezawodność pracy i detekcji potwierdzaną odpowiednimi badaniami.
Dobrze się dzieje, że na rynku pojawiła się jaskółka w postaci certyfikatów CNPP, które w sposób niezależny opisują przydatność kamer stosowanych w wielu miejscach jako nieobowiązkowe urządzenia detekcji zabezpieczające mienie i ciągłość procesu technologicznego. Prace w narodowych laboratoriach UE niewątpliwie przyspieszą akceptację rozwiązań VSS jako systemów detekcyjnych i doprowadzi to niewątpliwie na końcu do pojawienia się zharmonizowanej normy dla tego typu urządzeń.
ARTYKUŁ EKSPERTA
Zbigniew Morawski, Security Solution Engineer w Hikvision Poland
Podstawowe technologie
HiTools Designer
New Products
Hikvision App Store
.png){kind=icon}
