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Fachbeitrag

AVIOTEC von Bosch: Mit Video gegen Rauch und Feuer

Video-basierte Technologien zur Brandfüherkennung

Wahrscheinlich hat jeder Feuerwehrmann seinen eigenen Alptraum. In vielen davon spielen sicherlich große Gebäude mit vielen Menschen oder immensen Brandlasten eine wesentliche Rolle. Der Grund dafür ist einfach: Es gibt in solchen Umgebungen nur wenige Möglichkeiten einer automatischen Brandfrüherkennung, und so ist das Feuer oft schon sehr weit fortgeschritten, bevor die Helfer am Brandort eintreffen.

In den meisten Fällen gilt die Raucherkennung als zuverlässige Option zur Brandfrüherkennung, da Rauch in der Regel entsteht, bevor eine Flamme sichtbar wird. Zur Raucherkennung können Punkt-, linearoptische oder Ansaugrauchmelder verwendet werden. Dazu muss der Rauch sie in ausreichender Konzentration erreichen. In weitläufigen Gebäuden und ganz besonders bei solchen mit hohen Decken sind die Melder jedoch meist weit von der Rauchquelle entfernt. Außerdem wird der Rauch aufgrund des großen Gebäudevolumens stark verdünnt. Ein beginnender Brand kann daher oftmals nicht genügend Rauch erzeugen, um erkannt zu werden, oder er generiert nicht genug Auftrieb, um den Rauch an die Melderposition zu treiben.

Darüber hinaus können herkömmliche Detektoren im Laufe der Zeit verschmutzen, was zu einer Verringerung der Empfindlichkeit und zu einer höheren Wahrscheinlichkeit von Falschalarmen führt. Sie müssen daher regelmäßig gereinigt werden, was in solchen Umgebungen schwierig und teuer sein kann. Zudem kann gelegentlich ein Batterietausch erforderlich werden, wenngleich hochwertige Melder heute in der Regel mit langlebigen Batterien ausgeliefert werden. Auch in staubigen und feuchten Umgebungen ist es mit der etablierten Brandmeldetechnik sehr schwierig, eine zuverlässige Früherkennung unter möglichst weitgehendem Ausschluss von Falschalarmen zu gewährleisten.

AVIOTEC

In Bahnhöfen oder auf Flughäfen (Hangars) erschweren Größe und Höhe der Hallen eine Früherkennung mit herkömmlichen Meldern sowie sich in Bewegung befindliche Personen, Maschinen oder Fahrzeuge den Einsatz linearer optischer Melder. In solch anspruchsvollen und rauen Umgebungsbedingungen sowie in großvolumigen Gebäuden ermöglichen video-basierte Technologien eine deutlich zuverlässigere Früherkennung und eine entsprechend frühere Alarmierung als herkömmliche Melder, die immer darauf angewiesen sind, dass der Rauch zu ihnen migriert. Bei video-basierten Systemen genügt es, dass Rauch oder Flammen in das Blickfeld des Detektors geraten; sie erkennen den Brand direkt an der Quelle.

Intelligente Algorithmen mit physikalischen Brandmodellen oder neuronale Netze verarbeiten das Videobild und erkennen anhand typischer Charakteristika unterschiedlicher Feuer, ob in diesem Bild Rauch vorhanden ist. Auch die verschiedenen Flammenbilder können auf diese Art und Weise frühzeitig erkannt werden. Außerdem sind diese Systeme wartungsarm und benötigen weder Batterien noch Stromanschluss, wenn sie mit Power over Ethernet (PoE) betrieben werden.

Ideal für große Hallen

Insbesondere in vielen industriellen Anwendungen mit ihren oft hohen und großen Hallen können video-basierte Technologien die Früherkennung deutlich verbessern. Zwar kann man hier schon mit linearen optischen Meldern eine Verbesserung gegenüber Deckenmeldern erzielen, doch diese sind empfindlich gegen Bewegungen von Menschen oder Maschinen innerhalb ihres Erkennungsbereichs. Zudem sind sie ebenso wie Deckenmelder anfällig für Fehlalarme durch Staub oder Feuchtigkeit.

Video-basierte Technologien sind hier deutlich schneller und zuverlässiger und kommen aufgrund ihrer Intelligenz auch mit wechselnder Hintergrundbeleuchtung gut zurecht. Zudem können diese Systeme wesentlich einfacher und flexibler montiert werden als Deckenmelder und benötigen nur minimale Wartung. Schließlich können sie die Ereignisse, die sie melden, auch visualisieren, was zur Optimierung der Einsatzplanung dienen kann. Diese Features machen video-basierte Technologien auch besonders interessant für den Schutz kritischer Infrastrukturen, etwa von Kraftwerken, bei denen ein Komplettausfall erhebliche Konsequenzen für die Versorgung der Bevölkerung hätte.

Lagerhalle

Das Problem hoher Hallen stellt sich auch in der Logistik. Gerade in Lagerhäusern kommen hier noch die enormen Brandlasten hinzu. Auch hier können Deckenmelder erst mit großer Verzögerung anschlagen, während Video Rauch und Flammen frühzeitig erkennt. Zudem werden aufgrund des großen Erkennungsbereichs deutlich weniger Detektoren benötigt. Schließlich kann die Sicherheitslösung, die zur Brandfrüherkennung eingesetzt wird, gleichzeitig für die konventionelle Videoüberwachung genutzt werden.

Lagerhalle Produktion

Weitere Einsatzgebiete der video-basierten Brandfrüherkennung sind weitläufige Hallen, wie man sie etwa in Bahnhöfen oder auf Flughäfen (Hangars) antrifft. Hier erschweren Größe und Höhe der Hallen eine Früherkennung mit herkömmlichen Meldern und sich in Bewegung befindliche Personen, Maschinen oder Fahrzeuge auch den Einsatz linearer optischer Melder. Video-basierte Branderkennung lässt sich in den großen Hallen einfach installieren und bietet auch hier den Vorteil der Visualisierung aller Ereignisse. Die gleichen Vorteile prädestinieren diese Technologie auch für den Einsatz in großen Einkaufszentren mit ihren hohen Decken und ihrer immensen Brandlast durch Ware und Dekoration. Wie im Lagerhaus kann diese Art der Branddetektion hier auch für die Videoüberwachung genutzt werden.

Doch nicht nur in weitläufigen Zweckbauten können herkömmliche Melder problematisch sein. Denkt man etwa an denkmalgeschützte Gebäude und andere Kulturgüter, kommen ganz neue Herausforderungen auf die Planer zu. Hier geht es neben dem Brandschutz auch um die Optik, die durch auffällige Deckenmelder beeinträchtigt werden kann. Zudem finden sich gerade in älteren Gebäuden oft kaum oder gar nicht begehbare Bereiche, was die Montage und den Betrieb von herkömmlichen Brandmeldern deutlich erschwert. Die video-basierte Branderkennung dagegen kann wegen ihres großen Blickfelds meist dezent und ohne Beeinträchtigung des optischen Eindrucks installiert werden und auch die nicht begehbaren Bereiche aus der Distanz überwachen. Auch hier kann sie zudem der Videoüberwachung dienen.

In der Rohstoffverarbeitung bergen vor allem Förderbänder ein hohes Brandrisiko, da sie unter der Last von oft tausenden von Tonnen der Rohmaterialien heiß laufen können. Das besondere Risiko besteht hier darin, dass viele Rohstoffe leicht entflammbar sind und ein beginnender Brand sich daher extrem schnell ausweiten kann. Zudem kann der Transport über ein Förderband sehr staubintensiv sein. Aus diesem Grund hat ein führender deutscher Rohstoffkonzern das bestehende Brandschutzkonzept für seine Förderbänder um video-basierte Erkennung erweitert und darüber hinaus auch Werkstätten in das Konzept integriert, in denen es zu Funkenbildung kommen kann. Ein nigerianischer Hersteller von Matratzen und anderen Schaumstoffprodukten schützt auf die gleiche Weise seine Produktion in drei Werken, da er wegen der extremen Brandlast durch Schaumstoff und Polyurethanen sehr hohe Anforderungen an die Brandfrüherkennung hat. Das Ziel, entstehende Brände in weniger als 30 Sekunden zu detektieren, ließ sich mit herkömmlichen Meldetechniken nicht realisieren.

Stand der Normung

In der Regel wird die video-basierte Branderkennung heute nicht isoliert eingesetzt, sondern als Ergänzung bestehender EN-54-zertifizierter Lösungen, wie etwa Sprinkleranlagen und Rauchmelder, um die Geschwindigkeit und die Zuverlässigkeit der Branderkennung zu erhöhen. So schreibt die EN-54 beispielsweise eine Erkennung innerhalb von 180 Sekunden vor, während video-basierte Technologien diese Zeit deutlich unterbieten können. In manchen Fällen kann dies auch dazu führen, dass man für besonders kritische Umgebungen mit hoher Brandlast deutlich günstiger oder überhaupt erst Versicherungsschutz erhält.

Für die video-basierte Branderkennung selbst existiert noch keine EN-54-Norm. Sie ist jedoch ein sogenanntes Active Work Item der ISO, und mit FM3232 und der UL268B gibt es bereits Standards für die video-basierte Branderkennung. Als bisher einziges System besitzt AVIOTEC von Bosch zudem die Zulassung der VdS Schadenverhütung GmbH (VdS) als automatische Videokamera zur visuellen Brandüberwachung. Hierfür hat VdS ein komplexes Prüfverfahren für die video-basierte Branderkennung entwickelt, das die bewährten VdS-Richtlinien 2203 „Anforderungen an Brandschutzsoftware“ sowie die „Anforderungen an die Prüfung von Flammenmeldern“ beinhaltet. VdS-Zertifizierungen von Einzellösungen waren in der Vergangenheit mehr als einmal der Ausgangspunkt für die formale Normung von Raucherkennungstechniken, so dass auch hier möglicherweise in nicht allzu ferner Zukunft mit einer EN-54-Norm gerechnet werden kann.

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