DE19715811A1 - Müllbunkeranlage mit temperaturbildgebender Beobachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Müllbunkeranlage der im Oberbegriff des Anspruches genannten Art.

Müllbunkeranlagen mit solchen Beobachtungseinrichtungen werden als Großan­ lagen z. B. bei Müllverbrennungsanlagen eingesetzt. Der Innenraum hat eine Grundfläche von der Größe eines Tennisplatzes oder sogar noch weit darüber und ist sehr hoch, um ein großes Fassungsvermögen zu gewährleisten. Unter der den Raum überspannenden Decke befindet sich üblicherweise eine verfahrbare Kra­ nanlage die den Müll umschichtet, sortiert und aus dem Bunker zur Weiterverar­ beitung austrägt.

In solchen Anlagen gelagerter Müll ist stark brandgefährdet, z. B. durch hochre­ aktive chemische Stoffe, durch Kompostierungsvorgänge an organischem Müll oder durch Eintragen heißen Mülls, z. B. glimmender Asche. Dadurch kommt es in solchen Anlagen, die aus Gründen der Belastung der Umwelt nur schwach belüftet sind, zu starker Sichtbehinderung durch Rauch- und Dampfentwicklung.

Wegen dieser Sichtbehinderungen ist eine Beobachtungseinrichtung erforderlich, die dem Kranfahrer und auch dem zur Brandüberwachung eingesetzten Personal oder Computer ungehinderte Sicht auf den Innenraum, insbesondere auf die dort vorhandenen Anlagen (Krangreifer, Trichterränder, Bunkerwände) und auf den Müll gewährleistet.

Es haben sich zu diesen Zwecken temperaturbildgebende, im Infrarot-Bereich arbeitende Einrichtungen bewährt, die in einem strahlungsdurchlässigen Fre­ quenzfenster der vorkommenden sichtbehindernden Substanzen (Rauch, Dampf, CO₂) ungehinderten Blick gewährleisten und den Vorteil haben, daß sie eine Temperaturüberwachung des Mülls ermöglichen, um heiße, also brennende oder brandgefährdete Stellen zur rechtzeitigen Brandbekämpfung sichtbar zu machen. Temperaturbildgebende Einrichtungen der verwendeten Art weisen eine thermo­ grafische Kamera auf die ein Temperaturbild gibt, das zur Beobachtung auf ei­ nem Monitor, z. B. einem üblichen Computermonitor, angezeigt werden muß. Die verwendeten Thermokameras bilden beispielsweise den Temperaturbereich von 0°-1000°C ab. Die Temperaturauflösung liegt bei hochwertigen Systemen im Bereich unter 1°C.

Die Bildschärfe eines mit einer solchen Einrichtung gewonnenen Temperaturbil­ des hängt nicht nur von der geometrischen Auflösung, also der Pixelauflösung, ab, sondern auch wesentlich von der Temperaturauflösung. Ist die Temperatur­ auflösung gering, so sinkt die Bildschärfe. Nur bei sehr hoher Temperaturauflö­ sung werden scharfe Konturen wiedergegeben. Dies gilt insbesondere bei Be­ trachtung der Mülloberfläche, die eine mittlere Temperatur von z. B. 40°C hat und mit hoher Temperaturauflösung im Bereich 1/10°C oder darunter aufgelöst werden muß, um noch Strukturen erkennen zu können.

Gattungsgemäße temperaturbildende Einrichtungen können den erwähnten hohen Temperaturbereich wiedergeben und sind auch fähig zu extrem hoher Tempera­ turauflösung. Sie haben jedoch den prinzipbedingten Nachteil, daß sie nur eine bestimmte Anzahl von Temperaturstufen auflösen können, üblicherweise 256 Stufen. Mit diesen 256 Stufen kann also der gesamte mögliche Temperaturbe­ reich von 0°-1000°C in 4°-Schritten aufgelöst werden. Genauso gut kann aber auch ein Temperaturbereich von 10°C in 256 sehr feinen Stufen von je 1/25°C aufgelöst werden, beispielsweise der Bereich von 35°C-45°C, um eine Mülloberfläche mit einer mittleren Temperatur von 40°C sehr scharf abzubilden.

Zur Darstellung des Thermobildes wird üblicherweise ein Schwarz/Weiß-Monitor, z. B. ein üblicher Computermonitor, verwendet. Den einzelnen darge­ stellten Temperaturstufen werden Graustufen zugeordnet, und zwar üblicherwei­ se so, daß die kälteste Temperatur schwarz und die heißeste Temperatur weiß dargestellt wird. Wird dabei zur Beobachtung der Mülloberfläche in einem sehr engen Temperaturbereich von z. B. 35°C-45°C gearbeitet, so sind alle Tempe­ raturen unter 35°C schwarz dargestellt und alle Temperaturen über 45°C weiß dargestellt. Eine heiße Flamme mit 90°C läßt sich also von einer heißen Stelle des Mülls mit 45°C nicht unterscheiden. Bei Brandbekämpfung eingesetztes kaltes Löschwasser von 8°C läßt sich von einer kälteren Stelle des Mülls mit 35°C ebenfalls nicht unterscheiden.

Bei der Planung solcher Anlagen muß also sorgfältig überlegt werden, welcher Temperaturbereich gewählt wird, ob es also darauf ankommt alle vorkommenden Temperaturen unterscheiden zu können und dafür eine geringere Bildauflösung in Kauf zu nehmen, oder ob mit hoher Bildauflösung in einem sehr engen Tempe­ raturbereich gearbeitet werden soll.

Man hat versucht, diesem Übelstand durch umschaltbare Temperaturbereiche abzuhelfen, was sich jedoch in der Praxis als unbrauchbar erwiesen hat. Wenn der Bedienungsraum, z. B. der Kranfahrer, eine Ecke des Müllberges beobachtet und dazu einen kleinen Temperaturbereich gewählt hat und sodann mit diesem Bereich auf eine andere Stelle schwenkt, an der es brennt, so kann er die dort vorhandene Flammen nicht sehen. Er muß dann auf einen größeren Temperatur­ bereich umschalten, um die Flammen und das Löschwasser unterscheiden zu können und gezielt löschen zu können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Müllbunkeranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei allen vorkommenden Beobach­ tungs- und Überwachungsaufgaben eine optimale Bildauflösung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches gelöst.

Erfindungsgemäß ist die temperaturbildgebende Einrichtung derart ausgebildet, daß sie für jedes dargestellte Bild sofort bzw. mit geringer Verzögerung den aus­ gewählten Temperaturbereich den im Bild vorkommenden Temperaturen anpaßt. Wenn das Bild durch Verfahren der Kamera bzw. durch Brennweitenverstellung den Bildbereich oder Bildausschnitt verändert, wird sofort der Temperaturbereich an die vorkommenden Extremtemperaturen angepaßt. Wird beispielsweise die Mülloberfläche mit hoher Bildschärfe abgesucht, so wird ein sehr enger Tempe­ raturbereich z. B. zwischen 35° und 45°C auf die vom Monitor zur Verfügung gestellten Stufen gespreizt. Kommt eine heißere oder kältere Stelle ins Bild, z. B. ein Löschwasserstrahl oder eine Flamme, so wird sofort der Temperaturbereich entsprechend verändert, um noch die heißesten und kältesten vorkommenden Temperaturen anzeigen zu können. Befindet sich eine Flamme im Bild mit einer Temperatur von ca. 1000°C, so reicht zwar die Auflösung im unteren Tempera­ turbereich nicht immer aus, um Einzelheiten im Müll zu unterscheiden, bei einem kurzen Schwenk der Kamera zur Seite kann man aber sofort wieder Einzelheiten unterscheiden, da der dargestellte Temperaturbereich sofort entsprechend ange­ paßt wird. Erfindungsgemäß wird also das Optimum an Beobachtbarkeit ge­ währleistet, und zwar vollautomatisch, ohne daß der Bedienungsmann in der Hektik eines Katastrophenfalles sich auch noch auf die Einstellung der tempera­ turbildgebenden Einrichtung konzentrieren müßte.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Müllbunkeranlage mit Thermokamera,

Fig. 2 das von der in Fig. 1 dargestellten Thermokamera erfaßte Bild mit gestrichelt dargestellten Bildausschnitten und

Fig. 3 die Zuordnung von in unterschiedlichen Temperaturbereichen dar­ stellbaren Temperaturstufen zu auf einem Monitor darstellbaren Graustufen.

Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Müllbunker mit einer Wandung 1, teilweise im Erd­ boden 2 eingelassen, wie er beispielsweise bei Müllverbrennungsanlagen einge­ setzt wird. Von einer Rampe 3 wird durch die dargestellte Öffnung Müll in den Innenraum 4 abgeworfen und bildet einen Müllberg mit Mülloberfläche 5 aus.

An der Decke des Bunkers ist ein Kran mit Greifer 6 verfahrbar angeordnet, der den Müll umschichtet, auf der zur Verfügung stehenden Fläche verteilt und über eine Trichter 7 zur Weiterverarbeitung ausgibt.

Im Innenraum 4 ist eine Thermokamera 8 angeordnet, die über nicht dargestellte Verarbeitungseinrichtungen ein Temperaturbild an einen nicht dargestellten Mo­ nitor, z. B. einen üblichen Computermonitor, abgibt.

Fig. 2 zeigt das von der Thermokamera 8 erfaßte Gesamtbild mit einer warmen Stelle 20 (gestrichelte Umrißlinie) oberhalb eines unter der Mülloberfläche 5 tief im Müll angeordneten Glutrestes 11, wobei die Oberflächentemperatur z. B. 40°C beträgt. Ferner ist zu sehen eine Flamme 21 von z. B. 900°C, ein frisch aufge­ worfener Haufen 9 von z. B. 80°C Temperatur sowie ein aus einer fernsteuerba­ ren Löschanlage 22 kommender Wasserstrahl 23 von z. B. 8°C.

Die nicht dargestellte, zur Bildgebung verwendete Einrichtung, die die Thermo­ kamera 8, entsprechende Rechnereinrichtungen und einen Monitor, z. B. einen Schwarz/Weiß-Monitor zur Bildanzeige umfaßt, kann z. B. 256 unterschiedliche Temperaturen mit unterschiedlichen Grauwerten darstellen. Aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung ist die Einrichtung jedoch nur mit Möglichkeiten zur Darstellung von sechs unterschiedlichen Grauwerten erläutert, die in Fig. 3 mit einer Grauskala 24 dargestellt sind.

Um die vorkommenden Bildinhalte, also das Gesamtbild der Fig. 2 oder auch durch Verfahren der Kamera oder durch Zoomen mittels elektronischer Verände­ rung des Bildausschnittes oder mit einem Objektiv veränderlicher Brennweite gewinnbare Bildausschnitte, die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien als Bildaus­ schnitte I-IV an gedeutet sind, optimal darzustellen, ist die nicht dargestellte Bildverarbeitungseinrichtung so ausgebildet, daß sie das den einzelnen Bildpixeln zugeordnete Temperatursignal der Thermokamera 8 jeweils passend zum Bild­ ausschnitt mit entsprechendem Temperaturbereich der Grauskala 24 bzw. im Falle eines Farbmonitors einer entsprechenden Farbskala automatisch anpaßt.

Dazu weitet sie das auf dem Monitor darzustellende Gesamtbild auf vorhandene Temperaturen aus, ermittelt die höchste und tiefste vorkommende Temperatur und legt den darzustellenden Temperaturbereich so, daß die niedrigste darzustel­ lende Temperatur im wesentlichen in der niedrigsten im Bild vorkommenden und die höchste darzustellende Temperatur im wesentlichen in der höchsten im Bild vorkommenden Temperaturstufe liegt. Die Zwischenwerte werden entsprechend dazwischen aufgeteilt.

Betrachtet man die verschiedenen Bildausschnitte, die in Fig. 2 dargestellt sind, so sieht man z. B. im Bildausschnitt I nur die Mülloberfläche 5 und den heißen Müllhaufen 9, also im erwähnten Beispiel die Temperaturen von z. B. 40°C für die Mülloberfläche und von 80°C oder 90°C für den heißen Haufen 9. Fig. 3 zeigt entsprechend einen passenden Temperaturbereich zwischen 40°C und 90°C, den die bildverarbeitende Einreichung automatisch auswählt und der Grau­ skala 24 zuordnet. Der Bildausschnitt 11 zeigt lediglich die normale Mülloberflä­ che mit ihrer Temperatur von 40°C und den kalten Löschwasserstrahl von 8°C. Hier wäre die mit II angegebene Temperatur Aufteilung in 7°-Schritten passend, die den gewünschten Temperaturbereich gut auflöst.

Der Bereich III umfaßt die Mülloberfläche mit 40°C und die Flamme 21 mit 900°C. Hierzu ist die in Fig. 3 dargestellte Aufteilung III passend, die in 200°-Schritten den Bereich von 0°C-1000°C umfaßt.

Der Bereich IV zeigt normale Mülloberfläche mit ihrer Temperatur von 40°C und die warme Stelle 20 mit ihrer leicht höheren Temperatur von 42°C. Hierfür ist die Skala gemäß IV in Fig. 3 passend, die in 1°-Schritten angelegt ist. Damit lassen sich sehr feine Temperaturunterschiede in der Mülloberfläche auflösen, so daß Glutnester unter der Oberfläche frühzeitig erkannt werden und eine hohe Bildschärfe gegeben ist.

Wird das gesamte Bild der Fig. 2 zur Anzeige gebracht, so wäre die höchste Temperatur die der Flamme 21 mit 900°C und die niedrigste Temperatur die des Wasserstrahles 23 mit 8°C. Hier würde also wiederum die Temperaturskala ge­ mäß III in Fig. 3 passend sein. Dann würde die Flamme 21 weiß angezeigt wer­ den. Alle übrigen im Bild der Fig. 2 enthaltenen Bildkomponenten lägen im Be­ reich 0°C-200°C und würden schwarz erscheinen. Es wäre also auf einem schwarzen Bild nur die Flamme 21 weiß dargestellt. Um die übrigen Bildkompo­ nenten aufzulösen, müßte das Bild so weit beiseite geschwenkt oder der Bildaus­ schnitt verkleinert werden, z. B. auf einen der Bildausschnitte I, II oder IV, bis die Flamme 21 nicht mehr erfaßt wird. Dann wählt die Einrichtung sofort einen pas­ senden Temperaturbereich, der wieder Einzelheiten erkennen läßt.

Das bildverarbeitende System muß also sofort oder mit möglichst geringer Ver­ zögerung den dargestellten Temperaturbereich dem Bildinhalt anpassen mit den Endpunkten des dargestellten Temperaturbereiches bei den im Bild enthaltenen Minimal- und Maximaltemperaturen, wobei es auf die genaue Abstimmung der Endpunkte des dargestellten Temperaturbereiches auf diese Extremtemperaturen nicht ankommt. Die Grenzen können auch etwas weiter gelegt werden.

Claims (1)

1. Müllbunkeranlage mit einer temperaturbildgebenden Einrichtung zur Beobach­ tung des Innenraumes (4) und zur Abgabe eines Bildes zu Zwecken der Fern­ steuerung von Geräten und/oder zur Brandüberwachung, mit Anzeige des Tempe­ raturbildes innerhalb eines Temperaturbereiches (I-IV) auf einem Monitor mit Farb- oder Graustufen (24), die einer beschränkten Anzahl von unterschiedlichen Temperaturen innerhalb des Temperaturbereiches zugeordnet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einreichung im jeweils anzuzeigenden Bild die vorkom­ menden Maximal- und Minimaltemperaturen ermittelt und den darzustellenden Temperaturbereich (I-IV) mit im wesentlichen diesen Temperaturen als Grenz­ werten bestimmt.