lunes 15 de octubre de 2018
Revista Innovación Seguridad » Detección de incendios » 1 jul 2008

Cámaras de video que detectan humo

La detección de incendios automática mediante cámara es la tecnología más reciente usada para identificar con eficacia la presencia de humo o fuego en áreas consideradas poco prácticas para los sistemas típicos de detección de humo. Los métodos tradicionales de detección requieren que los indicios de fuego, como son el humo o el calor, lleguen hasta el dispositivo mismo, mientras que la Video Detección de Humo - VSD - descubre el fuego en su primer origen.


La capacidad para detectar incendios es independiente de las condiciones ambientales o de la arquitectura que afectan a los métodos tradicionales de detección. Los detectores y sensores de incendio están diseñados para captar una o más de las emisiones o de las etapas incipientes del fuego, casi siempre humo, seguidas por calor.

En las aplicaciones comerciales e industriales más típicas, estos principios de detección funcionan muy bien. Sin embargo, los métodos de detección tradicionales no pueden proporcionar protección adecuada en estructuras singulares e instalaciones especializadas como son plantas de procesamiento, túneles, hangares  para aviones, instalaciones de transporte masivo, estructuras históricas o áreas de acceso difícil o inseguro para la detección por puntos.

Dependiendo del uso del edificio, es decir, de los tipos de operaciones y procesos que debe alojar, es posible que el diseño con métodos  de detección tradicionales no conduzca a la detección del humo. Algunas características, como es el caso de áreas abiertas amplias (atrios y techos altos), pueden disminuir enormemente la eficacia de los detectores de humo de punto o  por haz de luz y de los detectores térmicos. La VSD supera todos estos entornos sin comprometer el tiempo de respuesta de la alarma. Se puede detectar humo y/o fuego en cualquier área visible para una cámara de video estándar, aún a través de  puertas o ventanas de vidrio.

Condiciones que afectan a los métodos tradicionales de Detección de Humo
Tradicionalmente, los detectores o sensores automáticos de humo funcionan cuando las partículas de humo o los indicios del fuego llegan al dispositivo antes de que se pueda iniciar el proceso de toma de decisiones de alarma/no alarma en el panel de control de alarma de incendio. Este proceso puede verse afectado por uno o más de los siguientes factores:

1. Distancia de la fuente del fuego al detector
Los detectores de humo y de calor  normalmente se ubican en el lugar hacia donde viaja el humo/calor, generalmente en el techo. La distancia desde el detector hasta cualquier área del piso es, por lo general, la distancia máxima permitida conforme a los códigos de incendio nacional o local. Estos códigos se calculan a partir del tiempo de retraso aceptable que se requiere para que el humo llegue al detector desde cualquier punto. Una vez que el humo llega al punto de detección, tiene que acumular la densidad suficiente requerida para activar al detector.  Aún cuando se usen sistemas de aspiración para atraer el aire muestreado hasta el detector, el humo tiene que alcanzar un punto determinado de  muestreo, que normalmente estará en la misma posición que en los detectores estándar.
2. Estratificación
El humo asciende porque está más caliente que el aire que lo rodea y, al viajar  a través del aire más frío, con el tiempo también se enfría. El humo deja de subir una vez que alcanza la misma temperatura que el aire ambiental. A este proceso se le conoce como estratificación. Si los detectores se encuentran sobre el nivel de estratificación, no detectarán ningún tipo de humo sino hasta que se haya generado la cantidad suficiente de calor desde la fuente del fuego como para elevar aún más el nivel de estratificación.

A esto se debe que las normas internacionales limiten la altura de los techos para ciertos tipos de detectores de humo. La altura puede ser tan baja como veinte pies para algunos tipos de detectores térmicos de punto; veinticinco pies para los detectores de humo de punto; o treinta pies para los detectores de humo de haz de luz. 

3. Barreras térmicas
El calor se eleva y, por lo tanto, el aire más caliente se encuentra en el punto más alto de la habitación. Esto crea una barrera de aire caliente en donde el humo sólo puede penetrar cuando su temperatura supera a la del aire de la  barrera. Esto es muy evidente en áreas con techos de cristal como son los atrios de los centros comerciales o edificios de gran altura. 
4. Difusión
Conforme el humo se eleva, tiende a desviarse hacia los lados y hacia arriba y, por lo tanto, su concentración es menor. Los sensores de humo están diseñados para entrar en alarma cuando los niveles de humo alcanzan cierto porcentaje de obscuración, medida que depende de la concentración de humo en el sitio del detector. Cuanto mayor sea la difusión de humo, mayor será el tiempo requerido para que los niveles de concentración alcancen el umbral de activación de alarma del detector.

5. Movimiento del aire
Cualquier movimiento de aire alejará al humo de la fuente del fuego. Esto no es problema si se puede predecir la ruta exacta que seguirán los movimientos del aire. En los centros de cómputo, cuartos de control y áreas limpias por lo general se conoce bien dicho movimiento  y los detectores se pueden ubicar frente a las rejillas de ventilación, etc. Sin embargo, habrá necesidad de colocar detección adicional en los techos cuando el flujo de  aire se detenga (i.e. cuando se apague el aire acondicionado) y el humo de nuevo siga su trayectoria tradicional vertical hacia el techo. Si las áreas protegidas están en exteriores (o en áreas donde exista un ambiente similar, como hangares para aviones, que tienen amplias puertas abiertas) entonces no hay flujo de aire predecible.

 

 Otros métodos de detección en la fuente
Además de la VSD, los otros detectores en la fuente son:

1. Cámaras de formación de imágenes térmicas – Estos sistemas pueden detectar cambios en la temperatura monitoreando las emisiones infrarrojas. Pueden ser útiles en ambientes controlados donde no haya otras formas de fuentes impredecibles de calor. No resultan prácticos en áreas donde las fuentes de calor, como son personas, automóviles y maquinarias, se mueven en la pantalla.

2. Procesamiento de imágenes de los cambios térmicos. – Estos sistemas funcionan colocando una almohadilla sensible al calor en las áreas donde se sabe que hay riesgo. Estas almohadillas cambian de color, o de contraste, al aumentar la temperatura. El cambio se puede monitorear y procesar usando una cámara de procesamiento de imágenes térmicas.

3. Detectores de flama – Los sistemas más populares de detección de  incendio en la fuente son los detectores de flama. La dificultad con los detectores de flama es que para cuando las llamas surgen para activar el dispositivo en condición de alarma, el fuego ya ha causado mucho daño y se puede expandir  rápidamente; también se habrá emitido una gran cantidad de humo ocasionando riesgos importantes a la salud de las personas.     

Principio de operación de la video detección de humo
La VSD, desarrollada por primera vez a finales de la década del 90, se basa en un sofisticado análisis por computadora de las imágenes de video observadas en una cámara estándar de CCTV (sensor). Al usar una tecnología avanzada en el procesamiento de imágenes y gran cantidad de algoritmos de detección (y los fenómenos conocidos de falsas alarmas), la VSD puede identificar automáticamente las diversas características de los patrones del humo y de las llamas.

La industria de la detección de incendios tiene una gran cantidad de fenómenos conocidos de humo y de llamas, como es la frecuencia del centelleo, y todos estos factores se integran al sistema para proporcionar una decisión precisa sobre si hay o no presencia de humo y/o llamas.  El sistema VSD es tan preciso en sus análisis que puede diferenciar entre vapor y humo.

 El sistema VSD utiliza cámaras estándar de CCTV (blanco y negro, color, infrarrojas, usadas o nuevas) enlazadas con un sistema de procesamiento auto-contenido que puede reconocer cantidades pequeñas de humo y llamas dentro de la imagen del video y alertar al operador del sistema tanto en el  procesador como en distintas salidas remotas.

El sistema VSD ejecuta algoritmos muy complejos para procesar la información del video proveniente de hasta 8 cámaras simultáneamente. En condiciones normales, funcionando con ocho cámaras, logra una velocidad por cuadro de 5Hz por cada canal.

Además, detecta rápidamente el humo y las llamas al analizar pequeñas áreas de cambio dentro de la imagen en la etapa de digitalización y sólo pasa estos cambios en los píxeles hacia el procesador principal para realizar filtros adicionales.

La información del video se pasa a través de una serie de filtros que buscan características particulares asociadas con el comportamiento del humo y de las llamas. Además, se realiza un análisis de las relaciones entre las características filtradas para determinar si se cumplen con todas las condiciones requeridas para que el sistema prediga con precisión la presencia de humo y/o llamas.

El hardware del video está diseñado para permitir la digitalización simultánea en tiempo real de las ocho imágenes, lo que significa que el sistema no hace una transmisión multiplex de las imágenes y por lo tanto no se pierde ni retrasa ninguna información. Todas las imágenes de la condición de alarma se registran en una bitácora de tiempo, se estampan con la fecha y se almacenan en la memoria del sistema.

El instalador del sistema tiene la capacidad de variar la cantidad de la señal de humo y el tiempo que  debe durar la presencia del mismo antes de que se emita una condición de alarma; esto con el objeto de dar cabida a las situaciones donde haya humo presente en un segundo plano (fondo). El instalador también puede dividir la imagen de video en zonas y programar que el sistema entre en alarma sólo cuando haya humo y/o llamas en dos o más zonas.

Para un mejor desempeño, las imágenes de dos cámaras se pueden asociar para que el humo y/o la flama de una imagen se traten como pre-alarma y el humo y/o la flama de la segunda imagen desencadene la alarma completa. Para compensar las áreas donde las imágenes pudieran causar problemas, como es el caso de superficies reflectantes o procesos donde se produce humo, el instalador o el usuario del sistema tienen la capacidad de eliminar u ocultar partes de la imagen para realizar una detección individual, píxel por píxel.

 

Beneficios de la Video Detección de Humo
Investigación rápida y Rechazo de Falsas Alarmas
La capacidad de la VSD para ubicar con exactitud la fuente del fuego en un monitor de cámara permite que el operador o el personal de seguridad vean el área afectada y evalúen la severidad de la situación, sin tardanza. Esto se puede hacer en cada una de las etapas para que el operador pueda ver la imagen de la cámara  cuando se dispare localmente un estrobo o un resonador y entonces emprenda las acciones pertinentes. La evacuación del edificio se puede retrasar para que el operador, antes de sonar de la alarma, pueda comprobar  y, en su caso, rechazar las falsas activaciones.

Detección no afectada por la altura del techo
La VSD es especialmente eficaz en áreas con techos altos tales como atrios, salas de conciertos, estaciones de ferrocarril, etc. Sólo se requiere que las cámaras de VSD se monten de manera que capten las imágenes por encima del área de riesgo y estos lugares generalmente permiten facilidad de mantenimiento, de montaje inicial de la cámara y de puesta en servicio.

Zonificación no restringida
De manera similar a los sistemas convencionales de detección de incendio, la VSD utiliza zonas de detección para ubicar y confirmar el fuego. La VSD tiene la capacidad de mover libremente las zonas sin necesidad de volver a cablear las cámaras. Las zonas de VSD son manejadas por software y se pueden colocar en cualquier lugar dentro de la imagen o del área de detección. Por ejemplo, si una de las áreas monitoreadas contiene un elemento que constituye un riesgo de incendio, como un bote de basura o un equipo telefónico, entonces la zona de detección se puede colocar directamente sobre el peligro del alto riesgo. Si el equipo después se reubica, entonces la zona se puede mover fácilmente para que siga al equipo hasta su nueva posición. Un operador puede hacer esto rápida y fácilmente a través de la Terminal Operativa del Sistema de VSD.
La VSD utilizará las cámaras instaladas para los monitoreos de seguridad como parte del sistema VSD. Compartir las funciones de la cámara es una manera excelente de ofrecer al dueño de las instalaciones el valor más alto posible. Este servicio no requiere cableado adicional en campo ni afecta la función principal de las cámaras instaladas como detectores tempranos de humo. Las cámaras originalmente instaladas para VSD también pueden usarse para vigilancia de seguridad, monitoreo de elementos y detección de no-movimiento.

 

Arquitectura del sistema
El sistema VSD consiste en una computadora industrial de alto grado, ratón, teclado y monitor VGA. Las grabadoras de video patentadas de alto desempeño están alojadas dentro de la computadora. El monitor VGA muestra en la pantalla las imágenes de video digitalizadas de cualquiera de las ocho cámaras en el  modo de detección, así como todos los gráficos de control y definidos, la información sobre la disposición de las zonas, la información de pre-alarma y alarma total, la identificación de la zona y la cámara en alarma. La bitácora de la alarma del sistema se puede descargar en un CD opcional o en una unidad zip.


Conclusión
Los sistemas VSD detectan humo y fuego en la fuente y no se ven afectados por los elementos ambientales o arquitectónicos de la estructura: i.e. atrios, sistemas de ventilación o grandes áreas abiertas. Los sistemas VSD pueden detectar humo y/o fuego en cualquier área visible para una cámara de video estándar, incluso a través del cristal, asegurando, con esto, una respuesta rápida ante los primeros indicios de fuego en áreas anteriormente consideradas como poco prácticas o imposibles de proteger.

 

Fuente: Notifier
Gentileza: Detcon
Para más información: info@detcon.com.ar
Tel: + 54 11 4823-1221

VIDEOS