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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Branddetektionsvorrichtung zur Detektion eines Brandes, eines Feuers und/oder von Rauch in einem Überwachungsbereich.
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Zur Detektion eines Brandes mit Rauch und/oder Feuer werden im Wesentlichen drei Verfahren eingesetzt. Zum einen Ionisationsrauchmelder, welche ein schwach radioaktives Material zur Detektion von Rauch verwenden. Zum anderen Rauchmelder mit Lichtschranken, welche durch aufsteigenden Rauch ausgelöst werde und zum dritten Rauchmelder auf Videobasis, welche durch automatische Videoauswertung charakteristische Merkmale eines Brandes detektieren.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 214 624 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Branderkennungsvorrichtung, wobei die Branderkennungsvorrichtung mit mindestens einer Überwachungskamera zur Aufnahme von Bilddaten eines Überwachungsbereiches verbindbar ist, mit einer Windermittlungseinrichtung zur Erfassung von Windgeschwindigkeiten und/oder Windrichtungen in dem Überwachungsbereich, mit einer Auswerteeinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung eine Steuereinheit umfasst, wobei die Steuereinheit zur Auswertung der auf Basis der Windermittlungseinrichtung erfassten Windgeschwindigkeitsdaten und/oder Windrichtungsdaten ausgebildet ist, wobei die Auswerteeinrichtung eine Bildverarbeitungseinheit umfasst, die Bildverarbeitungseinheit zur Auswertung von mindestens einem Branderkennungsmerkmal aus den von der Überwachungskamera übermittelten Bilddaten ausgebildet ist, wobei die Bildverarbeitungseinheit zur Branderkennung in dem Überwachungsbereich ausgebildet, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtungsdaten die Bildverarbeitungseinheit in unterschiedliche Branderkennungsbetriebsmodi schaltet.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Branddetektionsvorrichtung zur Detektion eines Brandes, eines Feuers und/oder von Rauch in einem Überwachungsbereich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die vorgeschlagene Branddetektionsvorrichtung ist vorzugsweise zur Detektion eines Brandes, eines Feuers und/oder von Rauch in einem Überwachungsbereich ausgebildet. Der Überwachungsbereich kann ein abgeschlossener Bereich, wie beispielsweise ein Raum eines Hauses oder eine Halle sein, oder ein offener Bereich sein, wie zum Beispiel ein Freilandbereich. Insbesondere ist die Branddetektionsvorrichtung ausgebildet, bei Detektion eines Brandes, eines Feuers und/oder von Rauch einen Alarm auszugeben. Der Alarm ist vorzugsweise ein akustischer Alarm. Alternativ und/oder ergänzend ist der Alarm ein optischer Alarm und/oder ein stummer Alarm.
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Die Branddetektionsvorrichtung umfasst einen flächigen Dynamic-Vision-Sensor zur Aufnahme des Überwachungsbereiches, wobei der Dynamic-Vision-Sensor auch Sensoreinheit genannt wird. Insbesondere ist die Arbeitsweise des Dynamic-Vision-Sensors ähnlich der Arbeitsweise der menschlichen Retina. Beispielsweise ist der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet, statt dem unnötigen Übersenden vollständiger Bilder in konstanter Framerate, nur lokale Änderung in Zellen und/oder Pixeln des Dynamic-Vision-Sensors zu senden, wobei die Änderungen beispielsweise von einer Bewegung und/oder einer Veränderung in der vom Dynamic-Vision-Sensor zu erfassenden Szene im Überwachungsbereich herrührt. Daher wird der Dynamic-Vision-Sensor auch als ereignisbasierter Sensor und/oder Event basierter Sensor und/oder Eventsensor und/oder event based sensor bezeichnet. Entsprechend wird die Kamera, die den Sensor enthält, als ereignisbasierte Kamera und/oder Event basierte Kamera und/oder Eventkamera und/oder event based camera bezeichnet. Insbesondere ist der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet, Veränderungen in den Pixeln und/oder Zellen an dem Zeitpunkt zu senden, an dem sie auftreten. Dies führt beispielsweise zu einer zeitlichen Auflösung im Mikrosekundenbereich. In Hinsicht auf den Dynamic-Vision-Sensor wird Bezug genommen auf die Anmeldung
WO 2013/092666 A9 , deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
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Der Dynamic-Vision-Sensor umfasst eine Zellenmatrix mit Zellen. Insbesondere können die Zellen der Zellenmatrix als Pixel aufgefasst werden. Der Dynamic-Vision-Sensor ist ausgebildet, Intensitätsänderungen in einer Zelle der Zellenmatrix als Intensitätsdaten zu bestimmen. Insbesondere ist der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet die Intensitätsänderungen zu in einem Zeitintervall DT2 zu detektieren, in dem sie auftreten. Vorzugsweise ergibt sich das Zeitinterwall DT2 aus den vom Dynamic-Vision-Sensor detektierten Zeitpunkten einer Intensitätsänderung. Beispielsweise ist eine Intensitätsänderung eine Änderung einer inaktiven Zelle zu einem ersten Zeitpunkt T1 in aktive Zelle zu einem zweiten Zeitpunkt T3, wobei sich das Zeitintervall DT2 als DT2 = T3 – T1 ergibt. Insbesondere ist das Zeitinterwall DT2 veränderlich und nicht zwangsläufig für alle detektierten Ereignisse konstant. Beispielsweise ergibt sich DT2 aus den detektierten Intensitätsänderungen in einer Zelle und/oder aus der Übertragungsrate beziehungsweise Detektionsrate des Dynamic-Vision-Sensors.
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Die Branddetektionsvorrichtung umfasst ein Detektionsmodul, wobei das Detektionsmodulmodul beispielsweise softwaretechnisch realisiert ist. Alternativ und/oder ergänzend kann das Detektionsmodul hardwaretechnisch umgesetzt sein. Das Detektionsmodul ist ausgebildet, auf Basis der Intensitätsdaten einen Brand, ein Feuer und/oder Rauch im Überwachungsbereich zu detektieren. Insbesondere ist das Detektionsmodul ausgebildet einen entstehenden Brand und oder Feuer im Überwachungsbereich in einer frühen Phase zu detektieren. Vorzugsweise umfasst das Detektionsmodul eine Alarmeinheit, wobei die Alarmeinheit bei Detektion eines Brandes, Feuers und/oder Rauch einen Alarm ausgibt.
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Es ist eine Überlegung der Erfindung, einen Brand, Feuer und/oder Rauch mittels der Überwachung eines Überwachungsbereiches mit einem Dynamic-Vision-Sensor durchzuführen. Aufgrund der schnellen Detektion von Intensitätsänderungen im Mikrosekundenbereich kann ein Brand, Feuer und/oder Rauch schon während der Entstehungsphase detektiert werden. Zudem ermöglicht der Einsatz eines Dynamic-Vision-Sensors eine günstige und robuste Auswertungsmöglichkeit von neuartigen charakteristischen Brand-, Feuer- und/oder Rauchmerkmalen, die bisher nicht zur Verfügung standen. Als synergetischer Effekt der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass der Dynamic-Vision-Sensor unempfindlich gegenüber stark variierender Helligkeiten und Blendungen im Überwachungsbereich ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Intensitätsdaten zu der Intensitätsänderung in einer Zelle zusätzlich die Position der Zelle in der Zellenmatrix als Positionsinformation, in welcher die Intensitätsänderung detektiert wurde und/oder einen Zeitstempel, wobei der Zeitstempel angibt, wann die Intensitätsänderung stattfand. Insbesondere ist aus dem Zeitstempel das Zeitintervall DT2 bestimmbar. Vorzugsweise ist der Dynamic-Vision-Sensor mit Zellenadressbussen verbunden. Der Dynamic-Vision-Sensor ist vorzugsweise ausgebildet, Intensitätsänderungen in einer Zelle asynchron und/oder nahezu instantan an den Zellenadressbus zu senden und/oder diese als Intensitätsdaten bereitzustellt. Beispielsweise sind die Intensitätsdaten als Datentupel ausgebildet, wobei das Datentupel die Position der Zelle und den Zeitstempel umfasst.
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Besonders bevorzugt ist, dass der Dynamic-Vision-Sensor eine Mehrzahl von Zellen umfasst, wobei jede Zelle Mittel zur Ausgabe eines Fotostromes umfasst. Beispielsweise sind die Mittel zur Ausgabe des Fotostromes Fotodioden und/oder Fototransistoren. Insbesondere ist das Mittel zur Ausgabe eines Fotostromes ausgebildet, die Helligkeit auf eine Zelle der Zellenmatrix zu bestimmen, wie beispielsweise anhand der Höhe des Fotostromes. Vorzugsweise sind die Mittel zur Bestimmung des Fotostromes ausgebildet, einen zur Intensität des einfallenden Lichtes proportionalen Fotostrom zu liefern. Der Dynamic-Vision-Sensor umfasst insbesondere ein Veränderungsdetektionsmodul, wobei das Veränderungsdetektionsmodul mit dem Mittel zur Ausgabe des Fotostroms elektronisch verbunden ist. Das Veränderungsdetektionsmodul ist ausgebildet, ein Veränderungssignal dann und nur dann auszugeben, wenn sich die Intensität des einfallenden Lichtes stärker ändert als eine vorgegebene Schwellenänderung. Insbesondere umfassen die Intensitätsdaten das Veränderungssignal.
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Die Branddetektionsvorrichtung umfasst ein Veränderungsbestimmungsmodul, wobei das Veränderungsbestimmungsmodul beispielsweise softwaretechnisch realisiert ist. Alternativ und/oder ergänzend kann das Veränderungsbestimmungsmodul hardwaretechnisch umgesetzt sein. Das Veränderungsbestimmungsmodul ist ausgebildet, auf Basis der Intensitätsdaten eine Veränderung und/oder eine Bewegung eines Überwachungsbereichsabschnittes als Veränderungsdaten zu bestimmen. Beispielsweise ist das Veränderungsbestimmungsmodul ausgebildet, auf Basis der Intensitätsdaten abzuschätzen und/oder zu bestimmen, wohin ob und/oder wohin sich ein Überwachungsbereichsabschnitt hinbewegt und diese Information als Veränderungsdatendaten bereitzustellen. Beispielsweise ist der Überwachungsbereichsabschnitt ein Rauchabschnitt im Überwachungsbereich und/oder ein Feuerabschnitt, in dem es zu Intensitätsänderungen aufgrund des Flackerns von Feuer kommt. Insbesondere sind die Veränderungsdaten vom Detektionsmodul nutzbar um einen Brand, Feuer oder Rauch im Überwachungsbereich auf Basis von charakteristischen Merkmalen zu detektieren und so Fehlalarme zu vermeiden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Dynamic-Vision-Sensor ausgebildet, Intensitätsänderungen in Zellen der Zellenmatrix von einem ersten Zeitpunkt T1 zu einem zweiten Zeitpunkt T3 als Intensitätsdaten zu bestimmen, wobei T3 – T1 = DT2. Vorzugsweise ist das Zeitintervall DT2 kleiner als 500 Mikrosekunden, insbesondere kleiner als 50 Mikrosekunden und im Speziellen kleiner als 5 Mikrosekunden. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch ein Zeitintervall DT2 im Mikrosekundenbereich eine Auflösung von Ereignissen im Überwachungsbereich besonders schnell ist und so ein Brand, Feuer oder Rauch im Entstehungsstadium detektierbar ist.
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Vorzugsweise umfasst die Branddetektionsvorrichtung ein Flussmodul. Das Flussmodul kann softwaretechnisch und/oder hardwaretechnisch realisiert sein. Das Flussmodul ist ausgebildet, auf Basis der Intensitätsdaten den optischen Fluss eines Überwachungsbereichsabschnittes als Flussdaten abzuschätzen und/oder zu bestimmen. Insbesondere wird unter dem optischen Fluss die scheinbare Bewegung eines Helligkeitsmusters in einem Bild verstanden. Vorzugsweise ist der optische Fluss einer Bildsequenz, wobei die Bildsequenz mehrere Einzelbilder umfasst, das Vektorfeld der in eine Bildebene projizierten Geschwindigkeit von sichtbaren Punkten eines Objektraumes im Bezugssystem der Abbildungsoptik. Beispielsweise wird der lokale optische Fluss auf Basis von sich bewegenden Mustern im Bild in einer mehr oder weniger großen Umgebung eines betrachteten Bildpunktes geschätzt. Das Detektionsmodul ist insbesondere ausgebildet, auf Basis der Flussdaten einen Brand, ein Feuer und/oder Rauch im Überwachungsbereich zu detektieren. Beispielsweise nutzt das Detektionsmodul das Wissen, dass bei einem Brand bestimmte Flussrichtungen aufgrund der Thermodynamik bevorzugt sind, wie zum Beispiel in Aufwärtsrichtung.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Branddetektionsvorrichtung eine optische Kamera zur Aufnahme von mindestens einem Bild des Überwachungsbereiches. Die optische Kamera ist beispielsweise als eine Schwarz-weiß-kamera oder Farbkamera ausgebildet. Insbesondere ist die Kamera als eine CCD-Kamera ausgebildet. Alternativ ist die Kamera als eine CMOS-Kamera ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kamera ausgebildet eine Mehrzahl von Bildern des Überwachungsbereiches, wie zum Beispiel eine Bildsequenz als Videoaufnahme des Überwachungsbereiches. Insbesondere ist die Kamera ausgebildet das mindestens eine Bild des Überwachungsbereiches als Bilddaten bereitzustellen.
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Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher das Detektionsmodul einen Brand, Feuer oder Rauch im Überwachungsbereich auf Basis des mindestens einen Bildes der optischen Kamera durchführt. Insbesondere ist das Detektionsmodul mindestens ein für einen Brand, Feuer und/oder Rauch charakteristisches optisches Brandmerkmal aus dem mindestens einen Bild zu nutzen und/oder zu extrahieren. Vorzugsweise ist das Detektionsmodul ausgebildet auf Basis der Bilddaten einen Brand, Feuer oder Rauch zu detektieren. Als charakteristisches Brandmerkmal kann beispielsweise die Form, Farbe und/oder Intensität eines Bildabschnittes dienen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die optische Kamera den Dynamic-Vision-Sensor. Insbesondere weist die Kamera ein Kameragehäuse auf, wobei der Dynamic-Vision-Sensor in dem Kameragehäuse angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Dynamic-Vision-Sensor in der Kamera so angeordnet, dass das Bild der Kamera den Überwachungsbereich des Dynamic-Vision-Sensors abbildet.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Branddetektionsvorrichtung ein Frequenzbestimmungsmodul. Das Frequenzbestimmungsmodul kann softwaretechnisch oder hardwaretechnisch ausgebildet sein. Das Frequenzbestimmungsmodul ist ausgebildet, eine Eventfrequenz eines Überwachungsbereichsabschnittes zu bestimmen. Insbesondere ist das Frequenzbestimmungsmodul ausgebildet, für mindestens zwei Überwachungsbereichsabschnitte die Eventfrequenzen zu bestimmen. Vorzugsweis wird unter der Eventfrequenz die Anzahl von Intensitätsänderungen im Überwachungsbereichsabschnitt pro Sekunde verstanden. Das Detektionsmodul ist insbesondere ausgebildet, einen Brand, Feuer und/oder Rauch auf Basis der Eventfrequenz zu bestimmen. Die Eventfrequenz bildet dabei beispielsweise ein charakteristisches Merkmal eines Brandes, Feuers und/oder von Rauch.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Branddetektionsvorrichtung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Branddetektionsvorrichtung;
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3 ein drittes Ausführungsbeispiels einer Branddetektionsvorrichtung umfassend eine optische Kamera,
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4a, 4b, 4c Aufnahmen eines Überwachungsbereiches.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Branddetektionsvorrichtung 1. Die Branddetektionsvorrichtung 1 umfasst einen Dynamic-Vision-Sensor 2, der auch als ereignisbasierter Sensor bezeichnet wird. Der Dynamic-Vision-Sensor 2 ist vorzugsweise in einer Dynamic-Vision-Kamera bzw. einer ereignisbasierten Kamera angeordnet. Der Dynamic-Vision-Sensor 2 ist mit Aufnahmerichtung 3 zu einem Überwachungsbereich 4 angeordnet. Der Überwachungsbereich 4 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Brand mit einem Feuer 5 und Rauch 6. Der Überwachungsbereich 4 ist beispielsweise Teil einer Freilandanlage oder Teil eines Innenbereiches. Beispielsweise ist der Überwachungsbereich 4 eine Fabrikhalle oder ein Wohnraum. Alternativ kann der Überwachungsbereich 4 als Teil eines Freilandbereiches beispielsweise als ein Parkplatz ausgebildet sein. Ferner ist in dem Überwachungsbereich 4 eine Lichtquelle 7 gezeigt, wobei die Lichtquelle 7 beispielsweise eine Leuchtstoffröhre ist. Insbesondere kann die Lichtquelle 7, beispielsweise aufgrund eines Defektes, flackern, wobei die meisten herkömmlichen optischen Brandmelder die flackernde Lichtquelle 7 als einen Brand detektieren und so einen Fehlalarm auslösen.
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Der Dynamic-Vision-Sensor 2 ist ausgebildet, den Überwachungsbereich 4 abzubilden. Der Dynamic-Vision-Sensor 2 umfasst eine Zellenmatrix mit Zellen. Intensitätsänderungen in einer Zelle der Zellenmatrix werden vom Dynamic-Vision-Sensor 2 als Intensitätsdaten bestimmt. Dabei umfassen beispielsweise die Zellen der Zellenmatrix Mittel zur Ausgabe eines Fotostromes, wie zum Beispiel Fotodioden und/oder Fototransistoren. Der Fotostrom ist dabei proportional zur Intensität des auf die Zelle einfallenden Lichtes. Jede Zelle ist dabei mit einem Veränderungsdetektionsmodul verbunden, wobei das Veränderungsdetektionsmodul ausgebildet ist, ein Veränderungssignal dann und nur dann auszugeben, wenn sich die Intensität mehr als eine vorgegebene Schwellenänderung ändert. Die dabei ausgegebenen Veränderungssignale werden von den Intensitätsdaten umfasst.
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Der Dynamic-Vision-Sensor 2 ist mit einem Detektionsmodul 8 datentechnisch verbunden. Der Dynamic-Vision-Sensor 2 stellt die Intensitätsdaten dem Detektionsmodul 8 zur Verfügung. Das Detektionsmodul 8 ist ausgebildet, auf Basis der Intensitätsdaten einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 7 zu detektieren. Das Detektionsmodul 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel softwaretechnisch auf einer Rechnereinheit umgesetzt, insbesondere kann die Rechnereinheit als eine externe zentrale Rechnereinheit ausgebildet sein, welche zum Beispiel mit mehreren Dynamic-Vision-Sensoren 2 datentechnisch verbunden ist. Insbesondere ist das Detektionsmodul 8 ausgebildet, charakteristische Kenndaten für einen Brand, Feuer 5 und/oder Feuer 6 mit Daten der Intensitätsdaten zur Detektion eines Brandes, Feuers 5 und/oder Rauch 6 abzugleichen. Bei Vorliegen von charakteristischen Merkmalen und/oder Kenndaten für einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 in den Intensitätsdaten detektiert das Detektionsmodul 8 einen Brand.
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Das Detektionsmodul 8 ist datentechnisch mit einer Alarmeinheit 9 verbunden. Die Alarmeinheit 9 ist ausgebildet, bei einem von dem Detektionsmodul 8 detektierten Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 einen Alarm auszugeben. Dazu ist die Alarmeinheit 9 mit einem optischen Alarmgeber 10 und einem akustischen Alarmgeber 11 verbunden. Der akustische Alarmgeber 11 ist beispielsweise eine Sirene und ausgebildet ein akustisches Alarmzeichen bei Vorliegen eines Brandes, Feuers 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 auszugeben. Der optische Alarmgeber 10 ist beispielsweise ein Blinklicht und signalisiert Personen durch einen optischen Alarm einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch im Überwachungsbereich 4.
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Die Branddetektionsvorrichtung 1 ist daher ausgebildet Personen einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 in einem Überwachungsbereich 4 zu signalisieren und diese durch einen Alarm vor Gefahren zu schützen. Die Branddetektionsvorrichtung 1 kann insbesondere Bestandteil einer Brandmeldeanlage sein, wobei die Brandmeldeanlage mehrere der gleichen Branddetektionsvorrichtungen 1 umfasst.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Branddetektionsvorrichtung 1. Die Branddetektionsvorrichtung 1 umfasst wie in 1 einen Dynamic-Vision-Sensor 2, wobei der Dynamic-Vision-Sensor 2 wieder mit Aufnahmerichtung 3 auf den Überwachungsbereich 4 gerichtet ist.
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Der Dynamic-Vision-Sensor 2 ist datentechnisch mit einem Veränderungsbestimmungsmodul 12, einem Flussmodul 13 und einem Frequenzbestimmungsmodul 14 verbunden. Das Veränderungsbestimmungsmodul 12, das Flussmodul 13 und/oder das Frequenzbestimmungsmodul 14 sind in diesem Ausführungsbeispiel softwaretechnisch auf einer Rechnereinheit ausgebildet. Alternativ und/oder ergänzend können das Veränderungsbestimmungsmodul 12, das Flussmodul 13 und/oder das Frequenzbestimmungsmodul 14 hardwaretechnisch ausgebildet sein.
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Das Veränderungsbestimmungsmodul 12 ist ausgebildet, eine Veränderung und/oder eine Bewegung im Überwachungsbereich 4, insbesondere in einem Überwachungsbereichsabschnitt zu detektieren. Eine Veränderung kann beispielsweise durch aufsteigenden Rauch 6, ein sich ausbreitendes Feuer 5 und/oder einen aufglimmenden Brand zustande kommen. Insbesondere ist die Veränderung und/oder die Bewegung eines Überwachungsbereichsabschnittes auf Basis der Intensitätsdaten bestimmbar.
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Das Detektionsmodul 8 ist datentechnisch mit dem Veränderungsbestimmungsmodul 12 verbunden, wobei das Detektionsmodul 8 ausgebildet ist, auf Basis der vom Veränderungsbestimmungsmodul 12 bereitgestellten Veränderungsdaten einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 zu detektieren. Beispielsweise nutzt die Detektionseinrichtung 8 dazu das Wissen, dass im Falle eines Brandes bestimmte Bewegungen aufgrund der Thermodynamik bevorzugt werden, wie beispielsweise, dass Rauch 6 mit einer Vorzugsrichtung nach oben aufsteigt. Alternativ und/oder ergänzend kann das Detektionsmodul 8 aus den Veränderungsdaten einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 detektieren mit dem Wissen, welche spektralen Farben bei einem Feuer 5 und/oder Brand bevorzugt vorhanden sind.
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Die Branddetektionsvorrichtung 1 umfasst ein Flussmodul 13. Das Flussmodul 13 ist ausgebildet, auf Basis der von der DVS-Kamera bereitgestellten Intensitätsdaten den optischen Fluss eines Überwachungsbereichsabschnittes als Flussdaten abzuschätzen und/oder den optischen Fluss des Überwachungsbereichsabschnittes zu bestimmen. Als optischer Fluss wird insbesondere die Bewegung eines Überwachungsbereichsabschnittes von einer ersten Aufnahme zu einer zweiten Aufnahme verstanden, wobei die zweite Aufnahme in einem zeitlichen Abstand nach der ersten Aufnahme aufgenommen wurde. Insbesondere korrespondiert im der optische Fluss mit der Bewegungsrichtung eines Objektes in zwei Bildern.
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Das Detektionsmodul 8 ist ausgebildet, auf Basis der vom Flussmodul 13 bestimmten Flussdaten einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 zu detektieren. Das Detektieren eines Brandes, Feuers 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 auf Basis der Flussdaten kann beispielsweise auf Basis der Richtung und der Geschwindigkeit des optischen Flusses eines Überwachungsbereichsabschnittes stattfinden. Alternativ und/oder ergänzend ist das Detektionsmodul 8 ausgebildet, auf Basis der Flussdaten eine Turbulenz in einem Überwachungsbereichsabschnitt zu detektieren und auf Basis der Turbulenzen im Überwachungsabschnitt auf Vorliegen von Rauch 6 schließen. Dieser Ausführung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich Rauch 6 durch eine natürliche intrinsische Turbulenz auszeichnet, wohingegen sich die meisten anderen im Überwachungsbereich 4 bewegenden Objekte durch eine geringere natürliche Turbulenz auszeichnen.
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Die Branddetektionsvorrichtung 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Frequenzbestimmungsmodul 14. Das Frequenzbestimmungsmodul 14 ist ausgebildet, eine Eventfrequenz in einem Überwachungsbereichsabschnitt zu bestimmen. Beispielsweise wird hierzu der Überwachungsbereich 4 vom Frequenzbestimmungsmodul 14 in mehrere, vorzugsweise gleichgroße, Überwachungsbereichsabschnitte eingeteilt. Die Eventfrequenz ist vorzugsweise die Frequenz, mit der Intensitätsänderungen in einem Überwachungsbereichsabschnitt in einem vorgegebenen Zeitintervall, insbesondere einer Sekunde, stattfinden. Vorzugsweise ist das Frequenzbestimmungsmodul 14 ausgebildet, in allen Überwachungsbereichsabschnitten eines Überwachungsbereiches 4 die Eventfrequenzen zu bestimmen.
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Das Detektionsmodul 8 ist datentechnisch mit dem Frequenzbestimmungsmodul 14 verbunden. Das Detektionsmodul 8 ist ferner ausgebildet, auf Basis der von dem Frequenzbestimmungsmodul 14 bestimmten Eventfrequenzen auf ein Vorliegen eines Brandes, Feuers 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 zu schließen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass Eventfrequenzen zur Detektion eines Brandes, Feuer 5 und/oder Rauch 6 in einem Überwachungsbereich 4 genutzt werden können. Insbesondere sind die Eventfrequenzen für Feuer und/oder einen Brand in einem Überwachungsbereich 4 unregelmäßig und in einem charakteristischen Frequenzbereich für Feuer. Ausgeschlossen kann so beispielsweise eine Fehldetektion eines Brandes auf Basis einer flackernden Lichtquelle 7 werden.
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Das Detektionsmodul 8 ist datentechnisch mit der Alarmeinheit 9 verbunden. Die Alarmeinheit 9 ist insbesondere ausgebildet, einen Alarm, in diesem Beispiel einen akustischen Alarm mit dem akustischen Alarmgeber 11, auszugeben, sofern ein Brand mindestens von zwei aus drei Prüfmodulen bestimmt wird, wobei die drei Prüfmodule das Veränderungsbestimmungsmodul 12, das Flussmodul 13 und das Frequenzbestimmungsmodul 14 umfassen.
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3 zeigt ein weiteres Beispiel der Branddetektionsvorrichtung 1. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Branddetektionsvorrichtung 1 zusätzlich eine optische Kamera 15. Die optische Kamera 15 ist mit Aufnahmerichtung 3 zum Überwachungsbereich 4 ausgerichtet. Die optische Kamera 15 ist insbesondere als eine CMOS-Kamera oder als eine CCD-Kamera ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kamera 15 eine Farbkamera, alternativ ist die Kamera 15 als eine Schwarz-Weiß-Kamera, Grauwertkamera, Infrarotkamera oder Ultraviolettkamera ausgebildet.
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Die Kamera 15 ist ausgebildet, vom Überwachungsbereich 4 mindestens ein optisches Bild 16 (siehe 4) aufzunehmen. Alternativ ist die Kamera 15 ausgebildet, eine Bildsequenz bestehend aus mehreren optischen Bildern des Überwachungsbereiches 4 aufzunehmen, wobei die optischen Bilder 16 der Bildsequenz vorzugsweise in einem konstanten zeitlichen Abstand aufgenommen wurden. Die Kamera 15 umfasst eine Kameraschnittstelle, wobei die Kameraschnittstelle datentechnisch mit dem Detektionsmodul 8 verbunden ist. Die Kamera 15 ist ausgebildet, über die Kameraschnittstelle das mindestens eine optische Bild 16 des Überwachungsbereiches 4 als Bilddaten dem Detektionsmodul 8 bereitzustellen. Das Detektionsmodul 8 wiederum ist ausgebildet, einen Brand, ein Feuer 5 und/oder Rauch 6 im Überwachungsbereich 4 auf Basis der Bilddaten und der Intensitätsdaten zu bestimmen. Vorzugsweise ist die Branddetektionsvorrichtung 1 ausgebildet, ein Ereignis im Überwachungsbereich 4 als Brand, Feuer 5 und/oder Rauch 6 zu detektieren in dem Fall, dass sowohl in den Bilddaten als auch in den Intensitätsdaten charakteristische Merkmale für das Vorhandensein eines Brandes, Feuers 5 oder Rauches 6 vorliegen. In diesem Fall, dass das Detektionsmodul 8 einen Brand, Feuer 5 oder Rauch 6 detektiert, wird von der Alarmeinheit 9 ein akustischer Alarm ausgelöst.
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Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Kombination einer optischen Kamera und einer DVS-Kamera eine sichere Detektion eines Brandes, Feuers 5 und/oder Rauch 6 in einem Überwachungsbereich 4 ermöglicht, wobei gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit für die Detektion eines Fehlalarmes reduziert wird, da ein Alarm nur ausgelöst wird, wenn sowohl in den Bilddaten als auch in den Intensitätsdaten charakteristische Merkmale für einen Brand, Feuer 5 und/oder Rauch detektiert werden.
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4a zeigt ein optisches Bild 16 des Überwachungsbereiches 4 zu einem Zeitpunkt T1. In dem Überwachungsbereich 4 zum Zeitpunkt T1 ist im unteren Bereich des Überwachungsbereiches 4 ein Feuer 5 zu sehen und darüber ein Rauch 6, wobei der Rauch 6 sich nur im unteren mittleren Drittel des Überwachungsbereiches 4 befindet.
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4b zeigt ein zweites optisches Bild des Überwachungsbereiches 4 zu einem späteren Zeitpunkt T2, wobei T2 einen Zeitintervall DT nach T1 liegt. Während des Zeitintervalls DT hat sich das Feuer 5 ausgebreitet und sich nach links und rechts im Bild 16 des Überwachungsbereiches 4 ausgedehnt. Über dem Feuer 5 ist Rauch 6 zu sehen, wobei sich auch hier der Bereich des Rauches 6 vergrößert hat und der Rauch 6 nun bis zur halben Höhe des Überwachungsbereiches 4 reicht.
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4c zeigt eine Aufnahme des Überwachungsbereiches 4 aufgenommen mit dem Dynamic-Vision-Sensors 2 zu einem Zeitpunkt T3, wobei T3 zwischen T1 und T2 liegt. Der Zeitpunkt T3 ist ein Zeitintervall DT2 von T1 beabstandet, wobei DT2 < DT und insbesondere DT2 < 100 µs ist. Der Dynamic-Vision-Sensor 2 ist ausgebildet, ein Veränderungssignal dann und nur dann auszugeben, wenn sich eine die Lichtintensität auf Zelle der Zellenmatrix des Dynamic-Vision-Sensors 2 mehr als eine Schwellenänderung ändert. Insbesondere ist der Dynamic-Vision-Sensor 2 ausgebildet, ein Hinzukommen eines aktiven Pixels und/oder einer aktiven Zelle in der Zellenmatrix als eine Änderung zu detektieren. Eine Zelle und/oder ein Pixel gilt/gelten als aktiv, wenn die Lichtintensität auf die Zelle und/oder den Pixel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
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In diesem Beispiel ist in 4c daher von dem Feuer 5 und von dem Rauch 6 nur der Bereich als DVS-Bild 17 sichtbar, der in der Zeit von T1 nach T3, also DT2, hinzugekommen ist. In dem ursprünglich vorhandenen Bereich des Feuers 5 und des Rauches 6, wie er in T1 zu sehen ist, hat keine Veränderung stattgefunden, sodass diese Bereiche in der Aufnahme des Dynamic-Vision-Sensors 2 nicht zu sehen sind. In dem Zeitintervall DT2 zwischen T1 und T3 ist nur die Differenz hinzugekommen, wie sie in 4c zu sehen ist. Das zwischen T1 und T3 hinzugekommene entspricht hier dem Konturbereich, welcher in 4c zu sehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013214624 A1 [0003]
- WO 2013/092666 A9 [0006]
