Fachartikel aus PROTECTOR 11/2017, S. 44 bis 45

Brandfrüherkennung mit Infrarotmesstechnik Präventiv und effektiv

In der heutigen Zeit spielt die frühzeitige Detektion von Entstehungs- und Schwelbränden bei der Lagerung von Abfall-, Recycling- und Materialgütern eine große Rolle. Für die Brandfrüherkennung bietet die Infrarotmesstechnik hier einen vielversprechenden Lösungsansatz.

Bild: Dias Infrared
Die Dias-Infrarotkameras werden auf einem Schwenk-Neigekopf montiert, was einen flexiblen Einsatz erlaubt. (Bild: Dias Infrared)

Brände zu verhindern heißt gleichzeitig auch finanzielle Schäden und die Verschmutzung der Umwelt zu verhindern. So fordern Versicherungen schon seit Jahren den Einsatz von zuverlässigen Detektionsverfahren in Unternehmen der Abfallwirtschaft. Die vielfältigen Brandursachen, wie etwa chemische oder organische Reaktionen von Stoffen, erfordern ein flexibles System zur Erfassung sowohl von einer Initialzündung (Hotspot alarm) als auch einer Temperaturerhöhung des gesamten Lagergutes (Flächenalarm). Durch die Nutzung von geeigneten Messverfahren sind Täuschungsalarme zu vermeiden, um hohe Kosten für die fehlerhafte Alarmierung von Feuerwehrkräften zu verhindern. Nicht zuletzt sollte auch bei extremen äußeren Umgebungseinflüssen, wie etwa Staub oder hohe Luftfeuchte, die Branddetektion möglich sein. Meist erweisen sich konventionelle Überwachungssysteme hier störanfällig und unzuverlässig.

Temperaturen präzise messen

Durch den Einsatz eines Dias-Brandfrüherkennungssystems können optimale Randbedingungen für die Detektion geschaffen werden: Mit einer Infrarotkamera ist es möglich, die Oberflächentemperatur von Materialien genau zu bestimmen. Durch die hohe Auflösung von 384 mal 288 Pixeln können auch kleine Glutnester zuverlässig erkannt werden, eine zusätzliche visuelle Kamera ist nicht notwendig. Bei starker Rauchentwicklung kann nur mit einer IR-Kamera die aktuelle Situation beurteilt und der Löschvorgang beobachtet werden. Die Kamera wird von einen geschlossenen Edelstahlgehäuse mit einer integrierten Luftspülung zur Vermeidung von Verschmutzungen des Objektivs umfasst. Sie ist somit optimal vor den äußeren Einflüssen geschützt. Durch die IR-Kamera können kritische Situationen zeitnah detektiert werden. Beim Brandfrüherkennungssystem von Dias wird die IR-Kamera auf einen Schwenk- Neige-Kopf montiert, wodurch die Änderung des Blickwinkels ermöglicht wird. Es erfolgt die Unterteilung der zu überwachenden Fläche in Sektoren, welche nacheinander zyklisch angefahren werden. Durch nur geringe Überlappungen zwischen den Sektoren kann gewährleistet werden, dass die größtmögliche Fläche komplett und effizient überwacht wird. In jedem Sektor können Bereiche ausgegrenzt oder mit besonderen Merkmalen überwacht werden (zum Beispiel elektrische Anlagen). Es können dabei objektbezogene Temperaturschwellen für einen Voralarm und einen Hauptalarm vorgegeben werden.

Verschiedene Betriebsarten

Grundsätzlich wird zwischen den Betriebsarten „Manuell“ und „Automatik“ unterschieden: Im manuellen Betrieb kann der Bediener die Blickrichtung der Kamera ändern. Im Automatikbetrieb werden die Sektoren nacheinander angefahren. Wird eine Überschreitung der Temperaturschwellen in einem Sektor detektiert, so erfolgt eine optische und akustische Alarmierung des Bedieners. Außerdem erfolgt die Ansteuerung eines Relaisausgangs für die Kommunikation mit einer Brandmeldezentrale (BMZ). In einem Ringspeicher werden alle Sektoraufnahmen und Alarmbilder radiometrisch gespeichert, damit ist es möglich, im Nachgang die IR-Aufnahmen temperaturbezogen auszuwerten. Außerdem erfolgt die Protokollierung aller Ergebnisse wie Alarm, Quittierung, Störungen und der Änderung von Systemparametern (passwortgeschützt). Mit einer kostenfreien Analysesoftware ist es möglich die Protokolldateien komfortabel auszuwerten und Berichte zu generieren. Durch die Nutzung eines speziellen Detektionsalgorithmus können Täuschungsalarme durch Fahrzeuge oder Reflexionen verhindert werden. Mit Hilfe einer Vorlagenumschaltung ist es möglich eine zeitabhängige Überwachung zu realisieren. Dabei können je nach Tageszeit unterschiedliche Alarmbedingungen definiert werden, etwa wird ein Tag/Nacht-Betrieb dadurch ermöglicht. Des Weiteren kann die Umschaltung von Vorlagen durch externe Signale (digital) gesteuert werden.

Referenzmessungen

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Jeder IR-Kamera ist ein Referenzstrahler zugeordnet. Es handelt sich dabei um eine definierte Strahlungsquelle. In einem vorgegebenen Intervall (beispielsweise 24 Stunden) wird die Kamera in Richtung Referenzstrahler ausgerichtet und es erfolgt die Überprüfung der gemessenen Temperatur. Da die Temperatur des Referenzstrahlers bekannt ist, kann während der Referenzmessung einerseits die korrekte Temperaturmessung der Kamera geprüft werden, außerdem wird gleichzeitig die korrekte Ausrichtung der IR-Kamera kontrolliert. Sollte es zu Abweichungen kommen, so wird das dem Bediener optisch als Störung dargestellt. Alle IR-Kameras sind über eine Datenschnittstelle (Ethernet/LWL) mit der Zentrale verbunden, diese bildet der Schaltschrank. Die Software „PYROSOFT FDS Server“ verarbeitet die Informationen der angeschlossenen IR-Kameras und übernimmt die Protokollierung und externe Alarmierung. Für den Bediener werden an einer Überwachungsstation alle Informationen an einem Touch-PC dargestellt. Ein Beispiel für ein kundenspezifisches Brandfrüherkennungssystem mit Wärmebildkameras ist die Überwachung der Abbauhalle der ehemaligen Sondermülldeponie Kölliken. In dem bereits abgeschlossenen Projekt wurde für die mit 46.000 Quadratmetern größte Halle der Schweiz ein permanentes Überwachungssystem konzipiert und mit Infrarotkameras von Dias ausgestattet. Zur stationären Überwachung kamen vierzehn hochauflösende Wärmebildkameras vom Typ „PYRO - VIEW 380L“ mit Schwenk-Neigekopf und 21 kleinere feste IR-Kameras zum Einsatz, alle mit einer effizienten Luftspülung ausgestattet. Die Informationen liefen im zentralen Softwaresystem zusammen.

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