ИЗВЕЩАТЕЛЬ «ВИДЕОСЕНС». ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Группа компаний «ЭРВИСТ» предлагает эффективный аппаратно-программный модуль раннего обнаружения дыма, который обеспечивает обработку видео высокого разрешения в реальном времени и реализован в качестве извещателя пожарного с видеоканалом (ИПВ) — ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» (далее «ВИДЕОСЕНС») по ГОСТ 34698-2020.

Извещатель пожарный ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» разработан компанией «ЭТРА-спецавтоматика» (г. Новосибирск). Работы проводились около трёх лет, в течение которых осуществлялись неоднократные натурные эксперименты и испытания.

Извещатель «ВИДЕОСЕНС» реагирует на задымление в соответствии с ГОСТ 34698-2020 и относится к классу В.

Извещатель предназначен для применения в системах автоматической пожарной сигнализации (АСПС). В соответствии с п. 6.2.9 СП 484.1311500.2020 извещатели пожарные с видеоканалом обнаружения (ИПВ) следует применять, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается появление открытого пламени и/или дыма. Основная область применения ИПВ аналогична извещателям пожарным дымовым и пламени.

В том числе ИПВ может быть включён в существующую систему видеонаблюдения.

Алгоритмическое и программное обеспечение детектирования дыма

С учётом анализа работ, посвящённых методам и алгоритмам обнаружения дыма, сформулированы предположения относительно его признаков, которые наиболее эффективны для обнаружения на видео (рис. 1).

Источник задымления на последовательности видеокадров является квазистатичным, то есть практически не меняет своего положения. Следовательно, наличие в рассматриваемой области движения в течение определённого количества времени позволяет игнорировать быстро перемещающиеся объекты, такие как люди, облака, животные и машины.

Дым визуально характеризуется преимущественно оттенками серого цвета. Таким образом, соответствие усреднённой цветовой характеристики области определённым диапазонам уровней яркости и насыщенности, подобранным на основе анализа реальных видеозаписей, позволяет исключить из дальнейшей обработки заведомо неподходящие объекты: колеблющиеся на ветру растения, деревья, стоящие на месте люди.

Одно из оптических свойств дыма заключается в отсутствии у него чётких переходов и границ, а также в снижении резкости контуров объектов, находящихся за ним. Исходя из этого, учёт падения энергии высокочастотных компонент и контраста объектов переднего плана ниже заданного уровня внутри области на рассматриваемом изображении относительно фона снижает количество ложных срабатываний, отбрасывая области без падения общего уровня резкости и контраста.

Рисунок 1. Лесной пожар. Увидеть оком и извещателем «ВИДЕОСЕНС».

Дым состоит из продуктов горения, которые, как правило, увлекаются восходящими потоками воздуха от источника возгорания. Следовательно, направленный характер движения элементов области вверх с определённой шириной лепестка позволяет не учитывать класс объектов, перемещение которых описывается набором векторов, представляющих горизонтальное или направленное вниз движение.

На основе этих особенностей разработан алгоритм обнаружения дыма светло-серых оттенков на видеопоследовательностях, формируемых стационарной видеокамерой. Повышение результативности обнаружения дыма по сравнению с существующими подходами обеспечивается за счёт уточнения выделенных регионов интереса для сокращения временных затрат на самом вычислительно сложном этапе, который требует определения оптического потока, и увеличения количества направлений при анализе векторов движения.

Для обеспечения минимизации вычислений обработка признаков и выделение обладающих ими областей осуществляется последовательно, при этом на очередном этапе обработки участвуют только регионы кадров, выделенные на предыдущем шаге. Последовательность проверок признаков диктуется важностью каждого из них для детектирования дыма, а также вычислительной сложностью, скорость работы которых зависит от объёма входных данных.

На основе созданного уникального алгоритма разработано программное обеспечение «ЭТРА-СА Детектор дыма», которое реализует обработку кадров, получаемых с помощью RTSP-протокола.

НАЗНАЧЕНИЕ ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

Извещатель пожарный с видеоканалом обнаружения (далее ИПВ) — ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» предназначен для обнаружения загораний, сопровождающихся выделением дыма оттенков серого цвета на открытых площадках и в закрытых помещениях различных зданий и сооружений.

Извещатель пожарный с видеоканалом обнаружения ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» соответствует требованиям ТР ЕАЭС 043/2017, ТР ЕАЭС 037/2016, ГОСТ 34698-2020, ТУ 26.30.50-025-50385815-2024 «Извещатель пожарный с видеоканалом обнаружения ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС». Технические условия».

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» относится к извещателям пожарным с видеоканалом обнаружения по п. 14 ГОСТ 34698-2020 «Извещатели пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний».

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» реагирует на задымление. В соответствии с ГОСТ 34698-2020 он относится к классу В.

Режим работы ИПВ «ВИДЕОСЕНС» — непрерывный круглосуточный.

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» не является средством измерения и не имеет метрологических характеристик.

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» является контролируемым, обслуживаемым устройством многоразового действия.

ИП 928-1-В-РБ «Видеосенс» имеет Сертификат соответствия требованиям ТР ЕАЭС «О требованиях к средствам пожарной безопасности и пожаротушения» (ТР ЕАЭС 043/2017) № ЕАЭС RU С-RU.ПБ74.В.01175/26.

СОСТАВ ИЗВЕЩАТЕЛЯ

Извещатель пожарный с видеоканалом ИПВ «ВИДЕОСЕНС» по ГОСТ 34698-2020 состоит из выносного сенсора и устройства обработки контролируемых данных (УКОД) (препроцессор) (рис. 2).

Рисунок 2. Структурная схема ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

УКОД выпускается в двух модификациях:

1. В корпусе из пластика со степенью защиты оболочки IP31 (рис. 3).
2. В корпусе из стали со степенью защиты оболочки IP54 (рис. 3А).

Более подробно характеристики УКОД указаны в Таблице 1.

В составе устройства обработки контролируемых данных (УКОД) используется микроконтроллер типа Raspberry Pi 4 с программным комплексом «ЭТРА-СА Детектор дыма» под управлением ОС Linux (рис. 3, рис. 3А).

Для практической реализации алгоритма детектирования дыма разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК), который включает в себя сервер в виде удалённого одноплатного компьютера, IP-видеокамеру и сетевой коммутатор (серверный модуль), а также клиентский модуль — рабочее место оператора в виде персонального компьютера (ПК) со специализированным программным обеспечением (ПО).

В качестве видеосенсора может быть использована IP-видеокамера, например видеокамера Novicam BASIC 33, изображённая на рисунке 4. Основные и необходимые технические характеристики видеокамеры Novicam BASIC 33 приведены в Таблице 2. Это всепогодная IP-видеокамера с инфракрасной коррекцией и углом обзора по диагонали 105°.

Используемая в ПАК IP-видеокамера формирует RTSP-поток (Real Time Streaming Protocol) и передаёт его в локальной сети, где он доступен для приёма и обработки по определённому URL (Uniform Resource Locator), состоящему из IP-адреса и дополнительной информации о типе потока.

Видеокамера неподвижная, с фиксированным фокусным расстоянием и не допускает смену объектива.

В зависимости от области установки извещателя — климатических условий, влажности, запылённости, наличия агрессивных сред, морского солевого тумана или взрывоопасных зон — могут использоваться видеокамеры с различными параметрами, которые должны соответствовать конкретным задачам.

Видеокамеры (видеосенсоры) извещателя «ВИДЕОСЕНС» должны в обязательном порядке соответствовать ряду технических характеристик, указанных в Таблице 2.

ТРЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКЕ ВИДЕОСЕНСОРА

Рисунок 4. Вариант исполнения выносного видеосенсора — IP-видеокамера Novicam BASIC 33

Работа ИПВ в значительной степени определяется качеством установки видеосенсора.

В качестве видеосенсора используется выносная IP-видеокамера, неповоротная, с постоянным фокусным расстоянием, без сменного объектива.

• Углы обзора видеосенсора и зоны покрытия определяются исходя из задач обнаружения пожара по задымлённости и архитектурных особенностей объекта. Обязательным требованием является отсутствие «слепых зон» в критически важных областях наблюдения.
• Видеосенсор располагается таким образом, чтобы в сцену обзора попадали потенциальные источники дымовыделения при пожаре.
• Видеосенсор необходимо направлять так, чтобы небо не попадало в поле зрения камеры, либо применять маскирование зоны покрытия.
• Необходимо исключить прямое попадание солнечного света и/или искусственного освещения в объектив видеосенсора.
• Высота установки видеосенсора является критическим параметром, определяющим зону обзора и защищённость оборудования от несанкционированного воздействия. Для внутренних помещений рекомендуемая высота установки видеосенсора составляет 2,5–3,5 метра, допустимое отклонение ±0,2 метра. Для наружного наблюдения высота установки видеосенсора должна быть не менее 3,5 метра с допустимым отклонением ±0,3 метра.
• Надёжность крепления видеосенсора и сопутствующего оборудования является основополагающим фактором долговечности и стабильности работы ИПВ. Установка должна обеспечивать неподвижность камеры при вибрациях.
• Совмещение с системой видеонаблюдения. В случае если ИПВ подключается к системе видеонаблюдения и видеосенсор одновременно выполняет функции камеры наблюдения, для снижения вероятности ложного срабатывания необходимо соблюдать требования к размещению ИПВ.
• Соответствие условиям эксплуатации. Для видеосенсора наружной установки должны соблюдаться требования к оборудованию, эксплуатируемому на открытых площадках. Коррозионная стойкость крепёжных элементов должна соответствовать условиям эксплуатации.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

Технические характеристики ИПВ «ВИДЕОСЕНС» приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

Примечение: характеристики видеосенсора указаны для конкретной видеокамеры типа Novicam BASIC 33.

Видеокамеры (видеосенсоры) извещателя «ВИДЕОСЕНС» могут быть любыми, но они должны в обязательном порядке соответствовать ряду технических характеристик указанных в Таблице 2.

Таблица 2. Необходимые основные характеристики видеокамеры ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

ФОРМИРУЕМЫЕ ИЗВЕЩЕНИЯ

Извещатель настраивается с помощью специализированного web-интерфейса. Доступ к нему осуществляется с помощью компьютера, подключённого к ИПВ по сети Ethernet.

Web-интерфейс — это веб-страница, предоставляющая пользовательский интерфейс для взаимодействия с сервисом или устройством посредством протокола HTTP и веб-браузера (рис. 11).

Извещение «Пожар» выдаётся при обнаружении движущейся области дыма в рамках настроек устройства обработки контролируемых данных.

Извещение «Неисправность» выдаётся:

• при потере связи между выносным сенсором и устройством обработки контролируемых данных;
• при затенении объектива выносного сенсора или блокировании объектива;
• при отключении питания ИП.

Извещения выдаются коммутацией сухих контактов реле «Пожар» и «Неисправность».

Индикация состояния извещателя обеспечивается:

• встроенными светодиодными индикаторами: «Пожар» — красного цвета, «Неисправность» — жёлтого цвета, «Питание» — зелёного цвета;
• вставкой в видеопоток водяного знака «ETRA-SA» при включении ИПВ «ВИДЕОСЕНС»;
• вставкой в видеопоток текстового сообщения «ТРЕВОГА» и графическим красным контуром прямоугольника обнаруженной области дыма;
• вставкой в видеопоток текстового сообщения «НЕИСПРАВНОСТЬ» при обнаружении неисправности ИПВ «ВИДЕОСЕНС».

ПРИМЕНЕНИЕ ИПВ «ВИДЕОСЕНС» В АСПС

Извещатель пожарный ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» применяется совместно с аналоговыми пожарными приёмно-контрольными приборами (ППКП), работающими с двухпроводными шлейфами сигнализации и способными фиксировать три различных состояния шлейфа: «НОРМА», «ПОЖАР» и «НЕИСПРАВНОСТЬ» (рис. 5).

Извещатель пожарный ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» также применяется совместно с адресно-аналоговыми охранно-пожарными приёмно-контрольными приборами (ППКОП) и системами.

Адресность извещателя обеспечивается подключением адресного расширителя к клеммам реле «Пожар» и «Неисправность» извещателя. Адресные расширители (адресные метки) используются в соответствии с руководством по эксплуатации применяемого адресного приёмно-контрольного прибора.

Питание ИПВ обеспечивается по двухпроводной линии от внешнего источника электропитания (ИЭ) либо от клемм выходного напряжения ППКП. Линия питания подключается к клеммнику «+ПИТ» с соблюдением полярности.

Видеосенсор (видеокамера) подключается к устройству обработки контролируемых данных и к источнику питания.

Для передачи извещений «Пожар» и «Неисправность» ИПВ использует оптоэлектронные реле с сухим контактом.

Рисунок 5. Подключение ИПВ «ВИДЕОСЕНС» в шлейф ППКП

При пожаре контакты реле «Пожар» замыкаются.

При отсутствии питания и при обнаружении неисправности реле «Неисправность» размыкаются.

Типовая схема подключения ИПВ «ВИДЕОСЕНС» в шлейф сигнализации ППКП приведена на рис. 6. Значения резисторов Rк и Rок определяются руководством по эксплуатации ППКП.

Рисунок 6. Извещения о срабатывании. Загорается красный светодиод «Пожар», замыкаются контакты реле «Пожар»

На плате ИПВ находятся клеммники выходных реле «Пожар» и «Неисправность», которые извещают о событии с помощью размыкания «сухих» контактов реле.

Шлейф сигнализации ППКП подключается к клеммам «ШС» без соблюдения полярности шлейфа.

Тестирование подключения ИПВ к ППКП осуществляется с помощью магнита. Необходимо поднести магнит к указанному месту на корпусе устройства обработки контролируемых данных и дождаться получения сигнала срабатывания. При этом светодиод ИПВ светится красным цветом, а контакты реле «Пожар» замыкаются. После удаления магнита ИПВ автоматически восстанавливает дежурное состояние (рис. 6).

При необходимости ИПВ подключается к компьютеру по сети Ethernet (рис. 7).

Рисунок 7. Подключение ИПВ «ВИДЕОСЕНС» по сети Ethernet

Выход Ethernet ИПВ «ВИДЕОСЕНС» может использоваться:

• для ввода установок, которые могут быть введены до подключения ИПВ к ППКП;
• для считывания стоп-кадров срабатывания извещателя. Сохранённых кадров может быть до 249, и они могут использоваться для определения причин срабатывания;
• для просмотра видеопотока с помощью программного обеспечения (ПО).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИПВ «ВИДЕОСЕНС» В СИСТЕМЕ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

В качестве видеосенсоров извещателя пожарного ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС» могут быть использованы различные видеокамеры, в том числе видеокамеры, ранее установленные на объекте и входящие в систему видеонаблюдения. При этом видеокамеры действующей системы видеонаблюдения должны удовлетворять параметрам, указанным в Таблице 2.

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» может быть включён в действующую или проектируемую систему видеонаблюдения через выходы Ethernet ИПВ, как показано на рисунке 8. Использование видеокамер действующей системы видеонаблюдения экономит средства заказчика и обеспечивает дополнительную пожарную безопасность на объекте в автоматическом круглосуточном режиме.

Рисунок 8. Подключение нескольких ИПВ «ВИДЕОСЕНС» к серверу системы видеонаблюдения

ИПВ транслирует видеоизображение, полученное от видеокамеры, по сети Ethernet на ПК или в систему видеонаблюдения (видеорегистратор, коммутатор, монитор и т.п.).

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» добавляет в видеосигнал водяной знак «ETRA-SA» в левом верхнем углу, а также контур маски (при её наличии).

При обнаружении извещателем дыма в видеоизображение добавляется красный контур обнаруженной области дыма и надпись «ТРЕВОГА» (рис. 9–10).

Рисунки 9–10. Обнаружение области дыма и включение в видеопоток области дыма, точных областей дыма (при включении опции в установках), надписи «Тревога» (при включённой опции в установках)

При трансляции видеосигнала возникает небольшая задержка между приёмом видеоизображения от видеосенсора ИПВ и его последующей передачей по сети Ethernet. Задержка связана с тем, что устройство обработки контролируемых данных ИПВ выполняет поиск признаков задымления в видеоизображении по установленным критериям.

Задержка возрастает по мере увеличения количества обнаруженных областей дыма и составляет от 1,5 до 6 секунд. Она проявляется в том, что выходное видеоизображение передаётся короткими рывками.

Нагрузка на сервер при этом не увеличивается, поскольку анализ выполняется непосредственно в ИПВ, а на сервер поступает обычный видеопоток.

РУЧНЫЕ НАСТРОЙКИ ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

ИПВ «ВИДЕОСЕНС» настраивается с помощью клиентского web-приложения (рис. 11).

Рисунок 11. Клиентское web-приложение извещателя «Видеосенс»

Настройки позволяют изменять область детектирования (1, 5 или 10%), время анализа областей-кандидатов на дым, изменять световые характеристики дыма, а также приоритетное направление лепестка дыма.

При необходимости можно маскировать область в кадре и реагировать на задымление только вне границ маски либо только внутри границ маски. Такой способ исключает из анализа области кадра, задымление в которых является ложным.

Детектор саботажа

В ИПВ «ВИДЕОСЕНС» реализован программный способ защиты от несанкционированного воздействия на видеосенсор (видеокамеру).

Выделяются следующие события:

• потеря связи устройства обработки контролируемых данных с видеокамерой;
• блокирование поля зрения видеокамеры;
• потеря резкости изображения от видеокамеры вследствие запыления или запотевания объектива.

При обнаружении неисправности в видеопоток вставляется текст с кодом неисправности (рис. 12). Одновременно извещатель коммутирует реле «Неисправность» и включает жёлтый светодиод «Неисправность» (рис. 13).

Рисунок 12. Неисправность извещателя по перекрытию поля зрения видеокамеры

Рисунок 13. Извещения о неисправности. Загорается жёлтый светодиод «Неиспр», размыкаются контакты реле «Неисправность»

Извещение «Неисправность» сохраняется до устранения причин неисправности. Если признаков неисправности ИПВ не обнаруживает, устройство автоматически переходит в дежурный режим.

ОБЛАСТИ И ОБЪЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

Сегодня системы VSD (Video Smoke Detection) широко применяются во всём мире. Они устанавливаются в ангарах для самолётов, автомобильных и железнодорожных тоннелях, на объектах подземного и наземного транспорта, складах, атриумах, заводах по переработке отходов, объектах энергетики, добычи, переработки и хранения нефти и нефтепродуктов, газа, угля, а также на многих других крупных промышленных объектах.

Технология VSD применяется также в сложных условиях на открытом воздухе, где отсутствуют другие эффективные способы обнаружения пожара, например:

• производственные площадки и склады;
• объекты установки и эксплуатации различного оборудования;
• зоны переработки и хранения отходов;
• стоянки автомобильного, авиационного и железнодорожного транспорта;
• объекты городского хозяйства;
• лесные массивы, парки, выставки.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИПВ «ВИДЕОСЕНС» В ЖЁСТКИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Области и объекты применения извещателя пожарного «ВИДЕОСЕНС» во многом определяются характеристиками видеосенсора (видеокамеры), являющегося неотъемлемой частью пожарного извещателя.

В случае использования извещателя «ВИДЕОСЕНС» в жёстких климатических условиях, а также в условиях повышенной влажности, запылённости, наличия агрессивных сред и других неблагоприятных факторов, видеокамеру следует выбирать таким образом, чтобы она соответствовала параметрам окружающей среды и месту её установки (рис. 14).

Рисунок 14. Примеры применения в сложных условиях эксплуатации

Устройство обработки контролируемых данных следует выносить за пределы зоны установки видеокамеры и размещать его в помещении согласно характеристикам, указанным в Таблице 1.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИПВ «ВИДЕОСЕНС» ВО ВЗРЫВООПАСНЫХ ЗОНАХ

В случае использования извещателя «ВИДЕОСЕНС» во взрывоопасных зонах видеокамеру следует выбирать во взрывозащищённом исполнении с маркировкой взрывозащиты согласно классу взрывоопасной зоны, типу взрывоопасной пыле- или газовоздушной смеси и другим параметрам взрывоопасной среды (рис. 14).

Устройство обработки контролируемых данных не имеет средств взрывозащиты, поэтому его следует выносить за пределы взрывоопасной зоны и размещать в помещении согласно характеристикам, указанным в Таблице 1.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИПВ «ВИДЕОСЕНС»

Новейшая инновационная разработка компании «ЭТРА-спецавтоматика» — извещатель пожарный с видеоканалом обнаружения ИП 928-1-В-РБ «ВИДЕОСЕНС», регистрирующий возгорание на основе обнаружения дыма с помощью анализа видеоизображения, обладает рядом преимуществ и перспектив применения по сравнению с другими типами пожарных извещателей:

• наблюдение за территориями большой площади;
• контроль открытых площадок;
• быстрый процесс обнаружения;
• обеспечение информирования об окружающей обстановке;
• запись кадров тревоги в памяти извещателя, что позволяет анализировать происшествие после регистрации события пожара;
• точное определение местоположения пожара;
• настройка извещателя на игнорирование выделяемых зон, что дополнительно позволяет избежать ложных срабатываний;
• ручные настройки извещателя позволяют изменить стандартные параметры обнаружения и подобрать оптимальные параметры для конкретного объекта;
• встроенный детектор саботажа;
• возможность включения в систему АСПС и/или систему видеонаблюдения.

• Сертификат ТР ЕАЭС 043/2017
• Руководство по эксплуатации
• Буклет "ВИДЕОСЕНС"