neolidar · 2015-02-11 · sistema automÁtico de detecciÓn precoz de incendios en espacios...
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NeoLIDAR
SISTEMA AUTOMÁTICO
DE DETECCIÓN
PRECOZ DE INCENDIOS
EN ESPACIOS
ABIERTOS
iosf®
@integra Open Space fire
( iosf es un sistema doblemente premiado)
SISTEMA AUTOMÁTICO DE DETECCIÓN PRECOZ DE
INCENDIOS EN ESPACIOS ABIERTOS
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INDICE DE CONTENIDOS
1. Principios de desarrollo de iosf® 2. Componentes de iosf®
3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® 4. Principales características de iosf®
5. Posibles usos6. Resultados de pruebas reales
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1. Principios de desarrollo de iosf® (I)
iintegra ha desarrollado una nueva tecnología para la detección y seguimiento
de incendios incipientes, materializada en el producto iosf®. La tecnología se
denomina Extracción de Señal Óptica Pseudoaleatoria y Eliminación de Ruido
(ESOPER), o con el nombre más intuitivo de NeoLIDAR, porque tiene alguna
similitud con la conocida tecnología LIDAR.
Se basa en la captación y análisis de la
radiación dispersada por las partículas
contaminantes al ser iluminadas por el
denominado Haz Electromagnético
Pseudo-Aleatorio Modulado (HEPAM), que
el propio sistema genera.
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1. Principios de desarrollo de iosf® (II)
El sistema iosf® está basado en la tecnología NeoLIDAR, desarrollada y
patentada por iintegra, y tiene las siguientes características principales:
● No detecta el calor ni depende de la temperatura del
foco emisor. No es un sistema térmico.
● Detecta columnas de humo incipiente a más de 3
km, en menos de 3 min (condiciones diurnas).
● Es mucho más eficiente de noche que de día.
● Barre el área alrededor (360º) en unos 3 minutos.
● Detecta el fuego cuando aún no hay llama
apreciable.
● Seguimiento en tiempo real de los focos detectados.
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1. Principios de desarrollo de iosf® (III)
La dispersión (scattering) se produce
cuando la radiación EM interactúa con
partículas materiales. La energía de la
onda EM se ve afectada por la
extinción=dispersión+absorción.
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1. Principios de desarrollo de iosf® (IV)
El mecanismo que emplea iosf® es
similar al utilizado por el LIDAR,
aunque con notables diferencias. El
emisor envía al infinito un Haz
Electromagnético Pseudo-Aleatorio
Modulado (HEPAM), con unas
propiedades muy peculiares. Al
impactar con el humo que aparece
por encima del horizonte, el
HEPAM se dispersa en todas
direcciones. Una pequeña fracción
de dicho haz dispersado vuelve
hacia el receptor, donde es
detectado.
EMISORRECEPTOR
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1. Principios de desarrollo de iosf® (V)
El tipo de dispersión y la capacidad de detección depende de la relación entre la longitud
de onda () y el tamaño promedio de partícula (d) que se pretende detectar. Si la longitud
de onda es mucho mayor que el tamaño de las partículas de humo o polvo, d, la
dispersión será muy débil. Por otro lado, a mayor longitud de onda mayor alcance.
~ dPartícula de humo
(tamaño d)
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1. Principios de desarrollo de iosf® (VI)
Se envía el HEPAM por
encima de la línea del
horizonte, sobre cualquier
obstáculo existente. Si el
HEPAM no impacta con
ninguna masa de
partículas, se perderá en el
infinito y no llegará HEPAM
dispersado. Este es el
estado normal del sistema.
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1. Principios de desarrollo de iosf® (VII)
Cuando el HEPAM impacta con una columna de humo se dispersa HEPAM en todas direcciones y una pequeña fracción llega al Detector. Se produce un análisis de la Diana. Si se superan los filtros de falsas alarmas, la cámara toma una foto y se enviará la información al Centro de Control.
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1. Principios de desarrollo de iosf®(VIII)
El software ubicado en el Centro de Control recibe la notificación del foco de humo junto con la imagen de la cámara. El usuario decide qué hacer, a la vista de la información aportada. Se presenta la curva de detección generada por iosf®. El software muestra en tiempo real todos los focos de humo activos hasta el momento (código de colores).
Gris: Señal aún por confirmar. Amarillo: Diana débil confirmada. Rojo: Diana fuerte confirmada. Marrón: Diana Ignorada
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1. Principios de desarrollo de iosf®(y IX)
Las características más importantes de iosf® en función de sus principios de desarrollo, son su capacidad para detectar incendios o emisiones de partículas a la atmósfera cuando aún están en su fase inicial (en el caso de incendios, incluso cuando aún no hay llama), la capacidad para reducir falsas alarmas debido a la capacidad discriminatoria de su software y el seguimiento en tiempo real de todos los focos existentes.
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2. Componentes de iosf® (I)
EMISOR
EMISOR
El Emisor genera el HEPAM y lo modula con un código predeterminado para que el Sistema lo pueda reconocer posteriormente. La fuente de luz no es un láser. La longitud de onda se adecua al tamaño de partícula (1m, infrarrojo).La señal es transmitida continuamente, con una potencia variable en función de la dirección. El Sistema comprueba que realmente existe una señal en todo momento.
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2. Componentes de iosf® (II)
RECEPTOR
RECEPTOR
El Receptor se compone de un gran sistema óptico en cuyo foco se coloca un avanzado sensor electrónico. La sensibilidad del sistema es extraordinaria, sobre todo al pensar que tiene que discriminar la luz solar (I
bs/I
solar<10-9). Por esta razón
funciona mejor de noche.
Es capaz de detectar fracciones muy pequeñas del HEPAM dispersado.
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2. Componentes de iosf® (III)
PLACAS ELECTRÓNICAS(inteligencia distribuida)
El proceso de detección está basado en la aplicación reiterada de unos algoritmos capaces de obtener la señal que se busca dentro de un nivel de ruido muy superior. Se ha dotado al sistema de cinco microprocesadores, cada uno de los cuales ejecuta una misión: cálculo matemático, gestión global del sistema, movimiento de la montura, gestión del vídeo, atención a las comunicaciones, compensación de perturbaciones externas,...
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2. Componentes de iosf® (IV)
CÁMARA
CÁMARA
La cámara se usa cuando iosf® ha detectado una fracción del HEPAM dispersado, después de que el sistema realice una doble verificación.
La cámara se utiliza únicamente para aportar evidencias al usuario, no forma parte del proceso de detección activa. iosf® puede alojar más de una cámara y pueden ser de tipo estándar, infrarroja, térmica, etc.
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2. Componentes de iosf® (V)
MONTURA CARDÁN La montura de iosf® permite un movimiento giratorio en los ejes azimutal y cenital. Está controlada por uno de los microprocesadores del sistema. Es muy resistente a condiciones meteorológicas adversas, soporta una carga muy superior a la que lleva en iosf® y tiene una excelente repetibilidad.
Incorpora sensores de vibración, movimiento, inclinación y orientación, para proporcionar una superior estabilidad mecánica. Realiza un giro completo en menos de 3 minutos.
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2. Componentes de iosf® (VI)
SISTEMA DE TELECOMUNICACIÓNEl Sistema se comunica de forma estándar mediante WiFi (entorno industrial), UMTS/3G o GSM/GPRS (entorno forestal). El tráfico de datos es pequeño y el Sistema funciona a partir de 300 kbps. Otras alternativas de comunicación:●Terrestrial Trunked Radio (TETRA). ●Radio-enlace.●Comunicación vía satélite.●Zigbee.
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2. Componentes de iosf® (VII)
FUENTE DE ALIMENTACIÓNEl Sistema sólo necesita 12Vcc/18W para realizar el proceso de detección y control del área bajo su influencia, por lo que si existe acceso a energía en su emplazamiento obtendrá de dicha fuente la alimentación que necesita.
Otras alternativas para el Sistema son:● Panel Solar.● Pequeño aerogenerador.● Pila de metanol.● Baterías recambiables.
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2. Componentes de iosf® (y VIII)
SOFTWAREEl software analiza las señales que indican la detección de la fracción de HEPAM dispersado por el humo o masa de partículas.
El Sistema capturará una imagen del punto del que proviene la señal y enviará la información al Centro de Control, donde un operador tomará la decisión operativa final.
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (I)
El sistema está diseñado de forma óptima para emitir el HEPAM en movimientos predefinidos por encima del horizonte. iosf® puede girar 360º o cualquier fracción. Puede tener distinta potencia de emisión, sensibilidad, tasa de repetición, tiempo de muestreo, umbral de detección, etc., para cada azimut.
Cuando el emisor envía el HEPAM, tanto emisor como receptor deben estar perfectamente alineados. Realizando esa acción de manera continua, el sistema cubre el área bajo su influencia en régimen 24*7.
El sistema cuenta con un potente algoritmo de gestión de Dianas.
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (II)
Horizonte
Parámetros definibles para cadaposición
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (III)
Radar
Gestión deDianas
Detección
Diana débil
Alarma
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (IV)
Detecciones
Gestión deDianas
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (V)
Dianasdébiles
Gestión deDianas
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (VI)
Comprobación de Diana
Gestión deDianas
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (VII)
La foto muestra una imagen de la cámara de iosf® ubicada en un bosque. Las medidas de luz recibida se realizan en cada movimiento que el sistema efectúa, cubriendo un círculo fino de pocos grados por encima del horizonte. El campo de visión de la cámara es deliberadamente superior, para facilitar la visión de las incidencias detectadas.
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (VIII)
El sistema está enviando el HEPAM de manera continua por encima de la línea del horizonte (constituido por edificios y naves en un espacio industrial, o por montañas y bosques en un entorno forestal). El HEPAM se pierde en el infinito, a menos que aparezca una columna de humo.
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (IX)
El HEPAM, que normalmente se dirige al infinito, impacta contra una nube de humo que asome por encima del horizonte. El HEPAM se dispersa en todas direcciones, incluida la que está a 180º (retrodispersión), que se dirige hacia el receptor.
iosf® reconoce su propia luz cuando el receptor la detecta. La detección del HEPAM se debe a la presencia de una Diana sobre el horizonte. El software analiza la señal recibida y discrimina las falsas alarmas.
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3. Aspectos técnicos relacionados con iosf® (y X)
El Receptor recibe luz dispersada (en rojo) como consecuencia del impacto del HEPAM con la columna de humo. La débil señal recibida es amplificada fuertemente, el software discrimina las falsas alarmas y, en caso positivo, se transmite un posible aviso de fuego al Centro de Control con una foto para evaluar la situación.
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4. Principales características (I)
◘ iosf® genera su propio HEPAM, de propiedades muy peculiares.
◘ iosf® detecta fracciones minúsculas del HEPAM dispersado, debido a una triple amplificación (óptica, electrónica y algorítmica), y por eso puede detectar débiles columnas de humo que acaban de producirse.
◘ iosf® barre el área que vigila en menos de 3 minutos.
◘ iosf® detecta humo muy débil a 3 km y el humo más denso a bastante más distancia (> 5 km).
◘ iosf® dispone de software que reduce las falsas alarmas. El sistema actúa como un radar que sigue a todos los focos activos.
◘ iosf® ayuda en el proceso de toma de decisiones enviando fotos o grabaciones de vídeo de la columna de humo detectada.
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4. Principales características (y II)
◘ iosf® opera en régimen de 24x7 y su capacidad de detección es mayor durante la noche.
◘ iosf® es autónomo y automático y no requiere supervisión humana. Sólo hay que atenderlo cuando se produce la detección.
◘ iosf® sólo responde a su propia luz emitida. Además, es extremadamente sensible a dicha luz (<10-9)
◘ Es posible el control remoto de iosf® desde el centro de mando.
◘ El software de iosf® se actualiza remotamente, incluso el firmware. Las unidades se mantienen actualizadas sin tener que acudir a ellas.
◘ iosf® proporciona periódicamente avisos de estado que facilitan el mantenimiento y el diagnóstico remoto de cualquier problema.
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5. Posibles usos (I)
◘ Incendios forestales y en grandes explotaciones agroforestales.
◘ Incendios en espacios abiertos (parques industriales, zonas de almacenamiento, puertos francos, infraestructuras críticas...).
◘ Detección de fugas químicas, fugas tóxicas, contaminantes atmosféricos, oleoductos o gasoductos...
◘ Emisiones industriales a la atmósfera (fábricas, incineradoras, plantas de reciclaje, complejos industriales...).
◘ Emisiones orgánicas de silos de cereales, fábricas de piensos...
◘ Nubes de polvo creadas por vehículos al cruzar las fronteras por caminos polvorientos (vigilancia de fronteras, movimiento de tropas en zonas desérticas,...).
◘ Aplicaciones de guerra química y bacteriológica.
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iosf® tiene un alcance que está limitado por la potencia del HEPAM. El siguiente caso muestra los resultados obtenidos en un ensayo real con un HEPAM no generado por láser, de 3W de potencia óptica. Se detecta la débil columna de humo de una quema de rastrojos situada a unos 3 km del Sistema. Ensayo en condiciones diurnas.
6. Resultados pruebas reales (I)
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6. Resultados de pruebas reales (II)
Resultados cuando el HEPAM se dirige al infinito. Sin
detección efectiva.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5-10
0
10
20
30
40
50
60
Angulo 354,5 19_39_55
Distancia / kmLínea roja: umbral de detecciónLínea negra: señal del NeoLIDAR
Círculo rojo arriba: Área vigilada
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6. Resultados de pruebas reales (III)
Resultados con el HEPAM unos 4º sobre el horizonte.
Humo muy difuso.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5-10
0
10
20
30
40
50
60
Angulo 0,0 19_48_44
Distancia / km
Línea roja: umbral de detecciónLínea negra: señal del NeoLIDAR
Círculo rojo arriba: Área vigilada
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0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5-10
0
10
20
30
40
50
60
Angulo 0,0 19_48_50
Distancia / km
6. Resultados de pruebas reales (IV)
Resultados con el HEPAM unos 4º sobre el horizonte.
Humo muy difuso. Helicóptero dentro del campo.
Línea roja: umbral de detecciónLínea negra: señal del NeoLIDAR
Círculo rojo arriba: Área vigilada
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0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
-10
0
10
20
30
40
50
60Angulo 358,0 19_33_40
Distancia / km
6. Resultados de pruebas reales (y V)
Resultados con el HEPAM 1º sobre el horizonte. Humo
muy difuso.
Línea roja: umbral de detecciónLínea negra: señal del NeoLIDAR
Círculo rojo arriba: Área vigilada
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Integraciones Técnicas de Seguridad, S.A.Integra Telecomunicación, Seguridad y Control, S.A.
Pol.Ind.Espíritu Santo-C/Nobel, 15 15660 - Cambre - A Coruña - España
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Tel. +34 981 639608 Fax + 34 981 637981
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
JAVIER GARCÍA GARCÍ[email protected]