EP3167937A1 - Verfahren zur eliminierung von thermischen störungen bei der infrarot- und video-brandfrüherkennung - Google Patents

Verfahren zur eliminierung von thermischen störungen bei der infrarot- und video-brandfrüherkennung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for the elimination of thermal disturbances in the infrared and video early fire detection in waste incineration plants, recycling plants, free warehouses and the like.
  • extinguishing systems considerably more powerful deluge systems and hand-controlled extinguishing monitors are used as extinguishing systems.
  • the latter are also referred to as extinguishing cannons or as a water cannon.
  • infrared detectors in particular infrared cameras and video cameras, are used for early fire detection in waste incineration plants, recycling plants, outdoor storage facilities and the like.
  • the early fire detection in infrared camera-based early fire detection systems is realized by exceeding a threshold temperature.
  • early fire detection is realized by smoke detection, flame detection or evaluation of the short-wave infrared component.
  • a threshold temperature of 80 ° C is often set as the fire alarm temperature as the fire triggering temperature.
  • the temperature is chosen so high that it does not detect self-heating through fermentation processes in the recycling material as a fire trigger.
  • the alarm temperature is chosen as low as possible in order to detect as soon as possible fires which are located in the interior of a heap of material, or its rising convective heat, which penetrates to the surface of the heap of material.
  • This method has proven itself and works smoothly as long as no thermal disturbances occur. These are caused, for example, by a hot exhaust or a hot engine of a wheel loader. During operation, peak temperatures of up to 500 ° C are reached quickly.
  • the boundary temperature-exceeding area can increase as quickly as 3 m 2 .
  • the advantage of early detection by means of infrared and video analysis is significantly reduced, since such a large contiguous area, the 80 ° C of a heap exceeds a huge fire in the pile. Even a second higher limit temperature, eg at 200 ° C, does not significantly change the result.
  • the smaller detection surface works in combination with a higher temperature limit, but again has the disadvantage that a covered fire in a heap already has a significant size.
  • the object is achieved by an additional noise or vibration analysis by measuring the noise level of located in the area to be detected vehicles or other sources of thermal interference, such as drive motors of machines, being distinguished when measuring the noise level between daytime and nighttime operation and determines the volume thresholds and are used as thresholds for deciding whether a fire extinction is triggered.
  • the currently known analysis methods namely the infrared and / or video early fire detection, combined with a noise or vibration detection, it can be distinguished whether vehicles or other sources of thermal interference, such as in particular drive motors of machinery in the area to be detected in waste incineration plants , Recycling plants, free warehouses and the like.
  • the noise or vibration analysis can be performed permanently and / or time-controlled.
  • volume thresholds for the non-working operation for example, the night mode
  • the working operation such as the daytime operation
  • analog or / and digital filters, directional microphones, external microphones for a 3-dimensional noise pattern, brand-specific noise filters and / or vibration sensors are used for noise or vibration analysis.
  • the disturbance variable can be spatially assigned to the currently detected object. It is also possible to use several directional microphones.
  • a 3-dimensional noise pattern can also provide information about powered devices and include them in the analysis.
  • the noise analysis can also be used to detect a fire by using brand-specific noise filters for analysis.
  • an even better decision is possible whether it is a fire or a disturbance.
  • vibration sensors in particular low-frequency microphones, can be used to analyze low-frequency or sub-frequency noise.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von thermischen Störungen bei der Infrarot- und Video-Brandfrüherkennung in Müllverbrennungsanlagen, Recyclinganlagen, Freilagern und dergleichen. Das Verfahren zeichnet sich durch eine zusätzliche Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse durch Messen des Lärmpegels von im zu detektierenden Bereich befindlichen Fahrzeugen oder anderen thermischen Störquellen aus, wobei beim Messen des Lärmpegels zwischen Tagbetrieb und Nachtbetrieb unterschieden wird. Dabei werden die Lautstärkeschwellen ermittelt und als Schwellwerte zur Entscheidung eingesetzt werden, ob eine Brandlöschung ausgelöst wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Eliminierung von thermischen Störungen bei der Infrarot- und Video-Brandfrüherkennung in Müllverbrennungsanlagen, Recyclinganlagen, Freilagern und dergleichen.
  • Es sind unterschiedliche Sensorsysteme bekannt, die einen Brand detektieren können. Weiterhin gibt es verschiedene Löschsysteme, mit denen Brände in Industrieanlagen oder größeren Räumen gelöscht werden. Üblicherweise wird ein Brand detektiert und eine Löschanlage eingeschaltet, die eine große Menge Löschmittel, z.B. Wasser oder Löschschaum, in den Brandbereich hinein sprüht bzw. flutet und damit den Brand löscht. Von größter Bedeutung ist die Detektion eines Brandes. Diese erfolgt insbesondere mittels Thermodifferenzialmelder, Rauchgasbrandmelder, Rauchansaugsysteme, Flammenmelder, Infrarotdetektoren oder Infrarotkameras.
  • Als Löschsysteme kommen insbesondere Sprinkleranlagen, erheblich leistungsfähigere Sprühflutanlagen und handgesteuerte Löschmonitore zum Einsatz. Letztere werden auch als Löschkanonen oder auch als Wasserwerfer bezeichnet.
  • Zunehmend werden immer mehr Infrarotdetektoren, insbesondere Infrarotkameras und Videokameras, zur Brandfrüherkennung in Müllverbrennungsanlagen, Recyclinganlagen, Freilager und dergleichen eingesetzt.
  • Dabei wird die Brandfrüherkennung bei Infrarotkamerabasierenden Brandfrüherkennungssystemen durch Überschreitung einer Grenztemperatur realisiert.
  • Bei videobasierenden Systemen wird eine Brandfrüherkennung durch Raucherkennung, Flammendetektion oder durch Auswertung des kurzwelligen Infrarotanteils realisiert.
  • Beispielsweise in einer Lagerhalle, die mit Recyclingmaterial beladen ist, wird häufig als Brandauslösetemperatur eine Temperaturschwelle von 80°C als Brandalarmtemperatur festgelegt. Die Temperatur ist einerseits so hoch gewählt, um Eigenerwärmung durch Gärprozesse im Recyclingmaterial nicht als Brandauslöser zu detektieren. Andererseits ist die Alarmtemperatur möglichst tief gewählt, um Brände, die sich im Inneren eines Materialhaufens befinden, bzw. dessen aufsteigende Konvektionswärme, die an die Oberfläche des Materialhaufens dringt, so früh wie möglich zu detektieren.
  • Dieses Verfahren hat sich bewährt und funktioniert reibungslos, solange keine thermischen Störungen auftreten. Diese entstehen z.B. durch einen heißen Auspuff oder einen heißen Motor eines Radladers. Im Betrieb werden hier schnell Spitzentemperaturen bis 500°C erreicht.
  • Derzeit wird versucht, durch Temperatur- und Größenverhältnisse diese thermischen Störungen zu eliminieren. So hat beispielweise die Fläche eines Auspuffs eines Radladers bei einer Grenztemperatur von 80°C schnell eine grenztemperaturüberschreitende Fläche von 1 m2. Das bedeutet, dass derzeit mindestens eine Größe von 1 m2 über 80°C detektiert werden muss, um einen Brandalarm auszulösen. Im Alltagsbetrieb besteht die Möglichkeit, dass sich diese Fläche sogar noch vergrößert. So summiert sich zu Auspufffläche noch die Fläche des heißen Motors und der aufgeheizten Karosserieteile in der Nähe des Motors. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass nebeneinanderstehende Radlader und andere Fahrzeuge sich in der Größe der Störflächen kombinieren. Da die Abstände zwischen Infrarotdetektionssystem und den Fahrzeugen variieren, muss bei der Festlegung der Größe der grenztemperaturüberschreitende Fläche eine Toleranz mit eingerechnet werden. Letztendlich kann so schnell die grenztemperaturüberschreitende Fläche bis auf 3 m2 anwachsen.
  • Damit wird der Vorteil der Frühdetektion mittels Infrarot- und Videoanalyse erheblich abgeschwächt, da eine so große zusammenhängende Fläche, die 80°C eines Haufwerks überschreitet, einen sehr großen Brand im Haufwerk voraussetzt. Auch eine zweite höhere Grenztemperatur, z.B. bei 200°C, verändert nicht wesentlich das Ergebnis. Die kleinere Detektionsfläche funktioniert in Kombination mit einer höheren Grenztemperatur, hat aber wieder den Nachteil, dass ein verdeckter Brand in einem Haufwerk bereits eine wesentliche Größe besitzt.
  • Eingesetzte Analysen über Farbe, Form und Markierungen die Störgrößen eindeutig erkennen zu können, sind bis jetzt an der erheblichen Schmutzbelastung der Objekte und an der Tatsache, dass sich heiße Störobjekte, wie ein Auspuff von Fahrzeugen, die aus dem Regen in eine Halle gefahren werden, sich bei einer Wärmebildanalyse genauso verhalten wie ein Entstehungsbrand, dessen grenztemperaturüberschreitende Ränder sich ausdehnen.
  • Weiterhin unterscheidet man zwischen dem sogenannten "Tagbetrieb", an dem Fahrzeuge innerhalb des auf Brand zu überwachenden Bereichs fahren dürfen, und "Nachtbetrieb", der Fahrzeuge und andere thermische Störquellen wie Antriebsmotoren von Maschinen, nicht zulässt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Eliminierung von thermischen Störungen bei der Infrarot- und Video-Brandfrüherkennung in Müllverbrennungsanlagen, Recyclinganlagen, Freilagern und dergleichen zu schaffen, das eine sichere Brandfrüherkennung unter Eliminierung möglichst vieler thermischer Störungen ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine zusätzliche Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse durch Messen des Lärmpegels von im zu detektierenden Bereich befindlichen Fahrzeugen oder anderen thermischen Störquellen, wie Antriebsmotoren von Maschinen, wobei beim Messen des Lärmpegels zwischen Tagbetrieb und Nachtbetrieb unterschieden wird und die Lautstärkeschwellen ermittelt und als Schwellwerte zur Entscheidung eingesetzt werden, ob eine Brandlöschung ausgelöst wird.
  • Werden somit die derzeit bekannten Analyseverfahren, nämlich die Infrarot- und/oder Video-Brandfrüherkennung, mit einer Geräusch bzw. Schwingungserkennung kombiniert, kann unterschieden werden, ob sich Fahrzeuge oder andere thermische Störquellen, wie insbesondere Antriebsmotoren von Maschinen, im zu detektierenden Bereich in Müllverbrennungsanlagen, Recyclinganlagen, Freilagern und dergleichen befinden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse permanent und/oder zeitgesteuert erfolgen.
  • Des Weiteren werden die Lautstärkeschwellen für den arbeitsfreien Betrieb, beispielsweise den Nachtbetrieb, und den Arbeitsbetrieb, beispielsweise den Tagbetrieb, ermittelt. Die mit der Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse ermittelten Lautstärkeschwellen werden sodann als Schwellwerte zur Entscheidung eingesetzt, ob eine Brandlöschung ausgelöst wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung werden zur Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse analoge oder/und digitale Filter, Richtmikrofone, externe Mikrofone für ein 3-dimensionales Geräuschmuster, brandspezifische Geräuschfilter und/oder Schwingungssensoren verwendet.
  • Beim Einsatz von analogen oder/und digitalen Filtern in der Geräuschanalyse kann damit erkannt werden, um welches Fahrzeug oder welchen Typ von Fahrzeug, z.B. Radlader, Lastkraftwagen oder dergleichen, es sich im zu detektierenden Bereich oder ob es sich um einen bestimmten Betriebsbereich einer zu überwachenden Anlage handelt. Hierüber können auch anlagenfremde Störgeräusche ausgefiltert werden.
  • Wird alternativ ein Richtmikrofon verwendet, das parallel zur Infrarot- oder Videoanalyse eingesetzt wird, kann die Störgröße dem aktuell detektierten Objekt örtlich zugeordnet werden. Möglich ist auch der Einsatz von mehreren Richtmikrofonen.
  • Bei Verwendung externer Mikrofone kann auch ein 3-dimensionales Geräuschmuster Aufschlüsse über betriebene Geräte geben und diese in die Analyse mit einbeziehen.
  • Die Geräuschanalyse kann auch zum Erkennen eines Brandes genutzt werden, indem brandspezifische Geräuschfilter zur Analyse eingesetzt werden. Damit ist in Kombination mit der Infrarot- und/oder Videoanalyse eine noch bessere Entscheidung möglich, ob es sich um einen Brand oder um eine Störgröße handelt.
  • Schließlich können statt üblicher Mikrofone auch Schwingungssensoren, insbesondere Niederfrequenzmikrofone, verwenden werden, um Geräusche im niederfrequenten Bereich oder Subfrequenzbereich zu analysieren.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Eliminierung von thermischen Störungen bei der Infrarot- und Video-Brandfrüherkennung in Müllverbrennungsanlagen, Recyclinganlagen, Freilagern und dergleichen, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse durch Messen des Lärmpegels von im zu detektierenden Bereich befindlichen Fahrzeugen oder anderen thermischen Störquellen, wie Antriebsmotoren von Maschinen, wobei beim Messen des Lärmpegels zwischen Tagbetrieb und Nachtbetrieb unterschieden wird und die Lautstärkeschwellen ermittelt und als Schwellwerte zur Entscheidung eingesetzt werden, ob eine Brandlöschung ausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse permanent und/oder zeitgesteuert erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautstärkeschwellen für den arbeitsfreien Betrieb, beispielsweise den Nachtbetrieb, und den Arbeitsbetrieb, beispielsweise den Tagbetrieb, ermittelt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Geräusch- bzw. Schwingungsanalyse analoge oder/und digitale Filter, Richtmikrofone, externe Mikrofone für ein 3-dimensionales Geräuschmuster, brandspezifische Geräuschfilter und/oder Schwingungssensoren verwendet werden.
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