آشکارساز ویدئویی دود و آتش چگونه کار می کند؟
آشکارسازی دود و آتش از طریق الگوریتم نرم افزاری انجام می گیرد که بر روی پردازندهی سیگنال بصری (ViSP) اجرا می شود. این پردازنده، موتورهای پردازش موازی را بر روی سخت افزار پیاده سازی می کند. تصاویر ویدئویی، بطور همزمان و با استفاده از تکنیک های پردازش دیجیتال تصویر مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. به کمک این تکنیک ها امکان آشکارسازی دود و آتش با درجه بالایی از اطمینان امکانپذیر می گردد. تصاویر ویدئویی دائماً با هدف یافتن تغییرات مونیتور می شوند و به لطف جبران سازی نویز و اطلاعات مربوط به نمای دوربین، آلارم های خطا در طول زمان حذف می شود.
می توان تصویر دیده شده بوسیله دوربین را به زون های مختلف تقسیم کرد. هر زون دارای مجموعه ای از پارامترها است که به کمک آنها می توان الگوریتم آشکارسازی را بطور کامل کنترل کرد. هر یک از این پارامترها برای هر زون بطور مجزا تنظیم می شوند تا بتوان آنها را برای گسترهی وسیعی از کاربردها آماده کرد. همچنین می توان در جهت ارتقاء فرایند آشکارسازی، اطلاعات چندین دوربین را با هم ترکیب کرد.
در نتیجهی سالها تحقیقات و توسعه، محاسبات متعدد هندسی و آماری پیچیده ای بر روی اطلاعات تصاویر ویدئویی هریک از زون ها انجام می گیرد. این محاسبات و اندازه گیری ها همه از طریق پارامترهای کنترلی تعیین می شوند. توانایی سخت افزار در پردازش دیجیتال سیگنال موازی این امکان را فراهم کرده است. پارامترها در محدوده ای تنظیم می شوند که امکان آشکارسازی دود را، از دود ضعیف با سرعت گسترش پایین تا دود بسیار غلیظی که به سرعت همه جا را فرا می گیرد، فراهم آورند.
زمانی که از روی اطلاعات تصاویر ویدئویی، اندازه گیری ها انجام گرفت، مجموعه ای از قوانین به ما کمک می کنند تا تعیین کنیم تصاویر مذکور شامل نشانه هایی از دود یا آتش هستند یا نه. این قوانین را می توان به گونه ای تنظیم کرد که متناسب با کاربردهای مشخصی، الگوریتم آشکارسازی موفق و قدرتمندی را ایجاد کنند.
اصول ابتدایی آشکارسازی ویدئویی دود
اساس کار VSD تجزیه و تحلیل پیچیدهی کامپیوتری تصاویر ویدئویی است که از طریق دوربین CCTV (سنسور) دیده می شوند. با استفاده از تکنولوژی پیشرفتهی پردازش تصویر و الگوریتم های گستردهی آشکارسازی (و الگوهای شناخته شدهی آلارم های خطا)، VSD می تواند بطور خودکار ویژگی های شاخص الگوهای دود را تعیین کند. در صنعت آشکارسازی حریق، مشخصات شناخته شده ای برای دود وجود دارند که همه درون سیستم جای داده می شوند تا بتوان در مورد وجود یا عدم وجود دود تصمیم دقیقی گرفت.
سیستم VSD از تجهیزات CCTV استاندارد استفاده می کند که با یک سیستم پردازشگر مستقل ارتباط داشته و قادر است در تصویر ویدئویی مقادیر اندک دود را شناسایی کند. این سیستم سپس هم در محل پردازشگر و هم از طریق مجموعه متنوعی از خروجی های کنترل از راه دور، اپراتور سیستم را مطلع می سازد.
سیستم VSD از الگوریتم های بسیار پیچیده برای پردازش همزمان اطلاعات ویدئویی دوربین های CCTV استفاده می کند. سخت افزار ویدئویی به گونه ای طراحی شده تا امکان دیجیتال کردن همزمان تصاویر را بطور زنده فراهم کند. یعنی سیستم، تصاویر را بصورت ترکیبی (Multiplex) مخابره نکرده و بنابراین هیچ اطلاعاتی از دست نرفته و یا با تاخیر همراه نخواهد بود. تمام تصاویر مربوط به موقعیت ویژهی آلارم، ثبت شده، زمان و تاریخ به آن ضمیمه شده و در حافظهی سیستم ذخیره می شوند.
سیستم VSD قادر است در مرحله دیجیتال کردن، تغییرات کوچک را در تصویر شناسایی کند و تنها با ارسال این پیکسل های مربوط به تغییرات به پردازندهی اصلی برای فیلترینگ بیشتر، دود را به سرعت شناسایی کند.
اطلاعات ویدئویی از مجموعه ای از فیلترها عبور می کنند. فیلترهایی که مشخصات ویژهی رفتار دود را جستجو می کنند. سپس بر روی ارتباطات بین مشخصات فیلتر شده، تجزیه و تحلیل های بیشتری انجام می گیرد تا بتوان تعیین کرد آیا همهی شرایط نشاندهندهی وجود دود محقق شده اند یا نه.
نصاب سیستم قادر است میزان سیگنال دود و همینطور مدت زمان وجود دود قبل از به صدا در آمدن آلارم را تغییر داد تا بتوان نیازهای شرایطی که در آن دود پسزمینه وجود دارد را برآورده ساخت. همچنین نصاب می تواند تصاویر ویدئویی را به 16 زون تقسیم کرده و سیستم را طوری برنامه ریزی کند که تنها زمانی آلارم به صدا درآید که وجود دود در چندین زون شناسایی شده باشد. همچنین می توان هر زون را بطور مجزا برنامه ریزی کرد به گونه ای که در سطوح مختلف فعالیت دود، آلارم ایجاد کند.
دستاورد این سیستم چیست؟
سیستم های استاندارد آشکارسازی دود، خواه سیستم های آشکارساز نقطه ای باشند، خواه آشکارسازهای پرتو مادون قرمز، یا سیستم های مکشی، در همه باید دود ناشی از اشتعال به آنها برسد تا بتوانند ذرات را تشخیص داده و آلارم را فعال کنند. چنین نسیستم هایی می توانند در محیط های سرپوشیده با سقف های کوتاه یا متوسط که از نظر دمایی پایدار هستند، بسیار موثر باشند.
در فضاهای با حجم زیاد مثل زمین های ورزشی سرپوشیده، سالنهای نمایشگاهها، آشیانه هواپیماها عواملی مثل تابش خورشیدی، سیستم های تهویه هوا، و شیشه های مات منجر به افزایش دمای محیط از کف تا سقف می شوند که محیط طبقه بندی شدهی دمایی نامیده می شود.
در شرایط آتش بدون دود و یا آتش با شعله های کم، ذرات حاصل از احتراق بلند شده به هوا با دورشدن از مرکز احتراق خنک تر می شوند. در یک محیط طبقه بندی شدهی دمایی، دمای هوای محیط با افزایش ارتفاع افزایش می یابد. وقتی دود ناشی از احتراق بالا می رود خنک می شود. اگر دمای دود با دمای هوای محیط به تعادل برسد، ذرات دود خاصیت بالاروندهی خود را از دست داده با حرکت بموازات سطح زمین، لایه ای افقی ایجاد می کنند. اگر دما به تدریج افزایش یابد، هوای داغ بالای دود گسترش یافته و ارتفاع لایهی طبقه بندی دود را بیشتر کاهش می دهد.
در محیط هایی با تغییرات هوایی زیاد، که می توانند از طریق سیستم های تهویه مطبوع پرسرعت یا دربهای بزرگ باز ایجاد شوند، ذرات ناشی از احتراق کم انرژی به سرعت پراکنده می شوند و تا جایی رقیق می شوند که اثر خود را برای فعال کردن آلارم در سیستم های استاندارد آشکارسازی دود از دست می دهند.
هر دو مشکل طبقه بندی و رقیق شدن، می توانند بطور جدی سیستم آشکارساز دود را از ورود به حالت آلارم بازداشته یا باعث تاخیر در به صدا درآمدن آن شوند.
سیستم های VSD شرکت D-Tec توانسته اند با عبور از نواحی طبقه بندی شده یا رقیق شده، هرگونه حریق را در نقطه آغاز و یا دود را در همان منبع آن یا بسیار نزدیک به آن، شناسایی کنند.