Исследователи разработали новую лазерную систему, которая предлагает эффективный и недорогой способ обнаружения пожаров в сложных условиях, таких как промышленные объекты или большие строительные площадки. При дальнейшем развитии система может в конечном итоге обнаруживать пожары на расстоянии более километра.
«Наша новая система позволяет обнаруживать возгорание в пыльных зонах, подверженных возгоранию, где существующие системы демонстрируют ограниченную производительность или не могут работать», - сказал старший научный сотрудник Микаэль Лассен из Danish Fundamental Metrology A / S, член исследовательской группы. «Его можно использовать в различных отраслях промышленности, таких как предприятия по переработке отходов, электростанции, предприятия пищевой промышленности и текстильные фабрики».
Многопрофильная группа исследователей описывает новую систему в журнале Оптического общества Applied Optics . Система обнаруживает возгорание или изменение температуры с помощью недорогих оптических компонентов для создания и обнаружения изменений в спекл-структуре .
«Анализ пятен - это совершенно новое решение для обнаружения изменений температуры и возгорания», - сказал Лассен. «Это не только быстро и относительно недорого, но и работает в больших суровых условиях ».
Исследование является частью проекта Eurostars, целью которого является разработка системы, которая может определять небольшие повышения температуры, чтобы обеспечить раннее и надежное обнаружение пожара. Помимо Датской фундаментальной метрологии, в проекте участвовали исследователи из Elotec A / s в Норвегии, LAP-Sikkerhed ApS и Датского института пожарных и охранных технологий в Дании.
Предотвращение ложных срабатываний
Большинство используемых сегодня систем обнаружения и предотвращения пожара не работают в суровых промышленных условиях или на больших площадях. Стандартные дымовые извещатели часто выдают ложные срабатывания из-за пыли и загрязняющих веществ в этих средах и не могут обнаружить субмикронные твердые частицы, выделяемые на ранних стадиях пожара.
Хотя системы оптического обнаружения, основанные на измерении изменений амплитуды оптического сигнала, являются более совершенными, они также чувствительны к вибрациям и не всегда могут обнаруживать возгорания через пыль и пар. Для датчиков, которые обнаруживают излучение, испускаемое пламенем, излучение от других источников, таких как солнечный свет, искусственный свет, сварка или другие неопасные источники, может вызывать ложные тревоги.
В новой работе Лассен и его коллеги применили совершенно другой оптический подход для обнаружения пожаров путем измерения динамических спекл-структур. Эти изменяющиеся рисунки возникают из-за интерференции, когда лазерный луч попадает на шероховатую поверхность. Когда происходит возгорание, тепловой поток заставляет лазерный луч дрожать, что можно обнаружить, когда лазерный свет отражается на детектор на лазерном источнике. Исследователи использовали статистику и машинное обучение, чтобы проанализировать шумовую диаграмму динамической спекл-структуры, создаваемой этим лазерным светом . Присутствие широкополосного белого шума указывало на пожар, в то время как источники шума, ограниченные узким диапазоном длин волн, можно было исключить как механическое воздействие, такое как вибрация.
Испытания завода по переработке отходов
Чтобы проверить новую систему обнаружения пожара , исследователи протестировали дистанционно управляемый экспериментальный прототип на мусороперерабатывающем заводе Energnist I / S в Колдинге, Дания. Из-за чрезвычайно суровых, шумных и пыльных условий на заводе обычно бывает от трех до четырех ложных срабатываний в месяц.
«Система обнаруживала пожары с точностью до 91 процента, что является очень хорошим результатом, учитывая суровые условия окружающей среды», - сказал Лассен. «Поскольку он не зависит от абсолютной интенсивности светового луча, он устойчив к общему затуханию из-за пыли и дыма».
Преобразование прототипа в законченный продукт потребует дополнительной разработки продукта, такой как завершение корпуса, оптимизация электроники и алгоритмов, а также разработка пользовательского интерфейса. Исследователи также планируют модернизировать оптический детектор и лазер до более мощных, чтобы повысить чувствительность и расширить диапазон обнаружения сначала до 500-600 метров, а затем и до более чем 1 километра.
