Kontrollsystem das im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich der Infrarotstrahlung arbeitet, besonders geeignet für die Verhütung von Bränden

Beschreibung

[0001] 

[0002] Es ist bekannt das , dass eines der schwerwiegendsten Probleme während der warmen Jahreszeit , insbesondere in einigen italienischen Gebieten , aber auch in solchen anderer Länder , jenes der Brände ist ; jedes Jahr gera­ten grosse Ausdehnungen von Wald , Kulturen , usw. in Brand , sei es aufgrund natürlicher und/oder zufälliger Ursachen , sei es durch Verschulden von Übelgesinnten.

[0003] Die Folgen dieser Brände sind besonders schwerwie­gend und betreffen sowohl eine Störung des hydrogeolo­gischen Gleichgewichtes mit den konsequenten Erdrutschen und Überschwemmungen als auch eine natürliche Verarmung der ansässigen Bewohner , welche ein Einkommen aus der Erde und dem Fremdenverkehr ziehen , welcher durch den Mangel an Grünland unc durch die Veränderung der Land­schaft fern gehalten wird .

[0004] Die bisher zur Überwachung von hochgefährlichen Ge­bieten verwendeten Methoden beruhen grösstenteils auf der Sichtung des Brandherdes vonseiten einer Vedette , welche in einer gegenüber dem zu kontrollierenden Ge­ bietsstreifen hohen Zone gesetzt ist . Es ist offen­sichtlich , dass diese vollkommen überholte Methode zahlreiche Nachteile aufweist : erstens , ausgesprochen übermässige Kosten ; zweitens , eine relative Zuver­lässigkeit , zumal insbesondere im Sommer und tagsüber ein Brand in den ersten Phasen nur sichtbar ist , wenn eine reichliche Rauchentwicklung zugegen ist ; fehlt dieses Element , so wird der Posten , bzw. die Vedette , den Brand erst in einer weiter vorgeschrittenen Phase sichten , d.h. die Löschung wird sich viel schwieriger erweisen ; drittens , die dürftige Eingriffsgeschwindig­keit , zumal die Vedette , nur wenn sie eine einwandfreie Kenntnis des Gebietes hat , den Löschgruppen beschreiben kann , wo sich der Brand entwickelt , anderenfalls werden sich die Löschgruppen in Schwierigkeiten befinden das Ge­biet rasch zu erreichen ; viertens , äusserst harte Ar­beitsbedingungen in jeder Jahreszeit für die in der Über­wachung beschäftigten Personen .

[0005] Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kontrollsystem im Sichtbaren und/oder Infrarotkontroll­system , besonders geeignet für die Verhütung von Brän­den , welches den erwähnten Übelständen zuvorkommt und es dabei gestattet mit einem Minimum an Personaleinsatz ein sehr grosses Landgebiet unter Kontrolle zu halten .

[0006] Das erfindungsgemässe Kontrollsystem besteht aus einer gewissen Anzahl von Stationen , indem jede von diesen aus zwei oder mehreren Videoaufnahmekomplexen zusammengesetzt ist , wobei einer gegen Infrarotstrah­lungen und der andere gegen die sichtbaren Strahlungen empfindlich ist , aus einem Komplex von photovoltai­schen Speisern , die durch eine Batterie von Puffer­akkumulatoren vervollständig sind , welche die Versor­gung vollführen , aus einer Antisabotage- und Blitzab­leitervorrichtung und aus einem oder mehreren Sensoren , welche geeignet sind die Geschwindigkeit des Windes , dessen Richtung , die Temperatur der Luft und den Feuch­tigkeitsgrad zu messen .

[0007] Das Kontrollsystem ist auf eigens dazu erdachten Gitterwerken gelagert , um auch in besonders unwegsamen Zonen installiert zu werden .

[0008] Die Informationen und die Bilder der kontrollierten Zone werden z.B. mittels Funkverbindungen auf die opera­tive Zentrale übertragen , welche an einem vom Benutzer bevorzugten Ort gelegen ist .

[0009] Die Einheit operative Zentrale , welcher wie er­wähnt die Daten zukommen , ist mit einem Computer ver­sehen , welcher zweckdienlich programmiert ist und nach der Ausarbeitung der Daten somit in der Lage ist alle jene Angaben zu liefern , welche sowohl aufgrund der von der Wetterbeobachtungsstelle gelieferten Daten als auch aufgrund des in der Zone zugegenen Pflanzewuches die Fest­stellung des Brandes und die Einschätzung seines Aus­masses und seiner wahrscheinlichen Verbreitungsgeschwin­digkeit gestatten .

[0010] Immer von der operativen Zentrale aus ist es mög­lich sowohl automatisch als auch von Hand mittels eigens dazu vorgesehener Knüppel die Schwenkungen der Fernseh­kameras des Sichtbaren zu bewerkstelligen , derart um so sehr weite Zonen des Gebietes zu kontrollieren .

[0011] Die von den Aufnahmeeinheiten erfassten und von der operativen Zentrale auf die Kontrolleinheit über­tragenen Daten werden von einem Elektronenrechner in Form einer Matrize mit sehr dichten Punkten in digitale Signa­le umgewandet und gedruckt , derart um so gemeinsam mit genauen Angaben für die Feststellung der Zone , des Aus­masses des Brandes und anderer wichtiger Daten den Lösch­gruppen übergeben werden zu können .

[0012] Zwecks Vermeidung dass die Fernsehkameras Gegenstand vandalischer Handlungen sind , ist sowohl ein Alarmsystem als auch ein Schutzsystem vorgesehen , wobei letzters Ge­genstand eines anderen Schutzrechtes ist .

[0013] Was bisher im wesentlichen angeführt kann anhand der nachstehenden Erläuterung des Erfindungsgenstandes besser verstanden werden .

[0014] Das Sichtkontrollsystem und/oder Infrarotkontroll­ system , besonders geeignet für die Verhütung von Brän­den , gemäss der vorliegenden Erfindung , stellt sich heraus aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzt zu sein :
    eine oder mehrere optoelektronische Vorrichtungen , welche gegen den Bereich der Infrarotstrahlungen empfind­lich sind , die von einem Brand ausgestrahlt werden ;
    eine vorzugsweise mit einer Newicon-Röhre oder an­derem Wandler ausgestattete Aufnahmeeinheit , welche im Bereich des Sichtbaren empfindlich ist ;
    ein Fernübertragungssystem der Video-Informationen ;
    Sensoren , welche geeignet sind die Geschwindigkeit ud die Richtung des Windes , die Temperatur und die Feuchtigkeit zu erfassen , bzw. zu messen ;
    eine Elektronikkarte , welche die digitale Umwandlung der Bilder und die anschliessende elektronische Verarbei­tung gestattet .

[0015] Wie vorstenhend bereits angeführt wird das von den Einheiten erfasste Quantum vorzugsweise vermittels einer Mikrowellen-Funkverbindung auf die zentrale Kontrollein­heit übertragen .

[0016] Hier wird es in digitale Signale umgewandelt , wel­che von einem Elektronikrechner in Form einer Matrize z.B. der Abmessung 256 x 256 oder auch 512 x 512 ausge­arbeitet werden .

[0017] Bei Anwesenheit eines Brandes liefert die Verarbei­tungsanlage vorher ein Voralarmsignal und nachher ein Alarmsignal .

[0018] Die Infrarotaufnahmeeinheit kann automatisch fern­gesteuert werden ; um dies zu erreichen ist eine eigens dazu bestimmte Einheit vorgesehen , welche aus einem Richtsystem , aus einer zweigerichteten oder eingerich­teten Funkverbindung für die Übertragung der Daten und aus einer programmierbaren Kontrollkarte , welche die Gesamtheit betreibt , zusammengesetzt ist . Die Abtei­lung ist mit der Kontrolle der Bewegungen der Infrarot­aufnahmeeinheiten und mit der Verwaltung der von diesen aufgenommenen Bildern betraut . Sie liefert dem Verar­beitungssystem praktisch alle jene Informationen , wel­che es benötigt , sei es Lageinformationen sei es Sicht­informationen , wobei weiters am System eine andauernde Analyse der Fehler verrichtet wird und der Benutzer von jeder beliebigen Störung im Betrieb unverzüglich in­formiert wird . Es ist weiters möglich die Kontrollkarte zu programmieren , damit von den Aufnahmeeinheiten Kom­binationen von Sektoren unter einigen vorbestimmten ab­getastet werden .

[0019] Das Richtsystem ist mit Lagewandlern (ENCODERS) für die Orientierung der Aufnahmeeinheiten während der Ab­tastung der Zone ausgestattet .

[0020] Das Infrarotsystem ist von einem anderen im "Sicht­baren" unterstützt , dessen Kontrollpaneel auf genaue Sicherheitsmerkmale anspricht , wie z.B. der Übergang von der Kontrolle des Infraroten auf jene im Sichtbaren vermittels eines Sicherheitsschlüssels mit automatischer Rückkehr in die "infrarote" Stellung , im Fall dass ausschliesslich ein alleiniger Kanal für die Videoüber­tragung abwechselnd im Sichtbaren oder Infraroten verwendet wird ; im Fall von zwei Kanälen ist der vorge­nannte Schlüssel hingegen unverwendet .

[0021] Das Kontrollsystem il Sichtbaren ist mit der Hand­fernsteuerung aller Funktionen der Fernsehkamera ver­sehen : ein azimutaler und zenitaler Schwenkmechanismus mit Regelung der Brennlänge und Einstellung ; eine Kon­trolltafel ; eine Funkverbindung für Datenübertragung und eine Mikrowellen-Funkverbindung für die Übertragung der Bilder . Jede der beiden Verbindungen wird abwech­selnd auf Befehl im "sichbaren" Abschnitt oder im In­frarotabschnitt verwendet . Dieser Abschnitt wirkt in Verknüpfung mit dem vorherigen Abschnitt und es ist dieser , welcher der Fernsehkamera des Sichtbaren die Befehle liefert . Vermittels der Funkverbindung ermög­licht man die Fernsteuerung der azimutalen und zenita­len Orientierung sowie die Regelungen der Schnellschwen­kung und Einstellung . Sein Betrieb ist äusserst einfach und erfolgt mittels zweier Knüppel industrieller Art .

[0022] Wie bereits frueher angedeutet, werden die bei der Erhebungsstation eingehenden Bilder durch ein ent­sprechendes Interface digitalisiert und vom elektro­nischen Rechner verarbeitet.

[0023] Das Programm, das das Forschungssystem leitet, wurde zur Ermittlung von Leuchtspots "BRIGHT SPOT DETECTION SYSTEM" erstellt, das heisst fuer eine Reihe von Leuchtpunkten, deren Stärke ueber der errechneten Schwelle liegt. Dazu muss das digitalisierte Bild von Hintergrundstoerungen und -geraeuschen gereinigt werden. Das Problem wurde analytisch geloest, indem die Bildflaeche in mehrere Zonen unterteilt wurde: in einer jeden wird Pixel fuer Pixel eine statistische Untersuchung mit dem Ziel angestellt, fuer jedes ein­zelne den idealen Schwellenwert bei Auszug der even­tuell vorhandenen einzelnen Spots zu ermitteln. Wenn dieser Punkt erreicht ist, prueft der Rechner, welcher der ermittelten Spots die Mindestausdehnung ueber­steigt, was die Anzahl der eingeschalteten Pixel an­betrifft; diese Ausdehnung wird bei Anfahren des Systems als Datum geliefert.

[0024] Die Ausdehnung und die Bildschirmkoordinaten der Schwerachse dieser Spots werden gespeichert und fuer die einzelnen Werte wird ein Voralarmsignal ausge­druckt.

[0025] Somit ist bekannt, dass in dem untersuchten Bereich Infrarotquellen der von uns untersuchten Art vorhanden sind, aber wir sind noch nicht sicher, dass es sich um von Menschen nicht kontrollierte Feuer­herde handelt.

[0026] Das Programm loest das letztere Problem durch Analyse der zeitlichen Entwicklung der ermittelten Kenn­werte: es vergleicht die gegenwaertig aufgezeigten Spots mit den bei vorausgegangenen Lauf ermittelten. Der erste Schritt bezieht sich auf die Festlegung, ob der Feuerherd anhaelt, indem man prueft, ob die Schwerachse der untersuchten Spots sich in der Nach­barschaft einem der dem vorausgegangenen Suchlauf angehoerdenden Spots entspricht. Der Radius dieser Naehe besitzt einen vorab festgelegten Wert und wird beim Anfahren des Systems geliefert.

[0027] Falls ein Fortbestand ermittelt wird, ergeht der "Feuer" Alarm wenn die Beziehung gegenwaertige Flaeche des Spots/vorhergehende Flaeche des Spots den festgelegten Wert uebertrifft, der bei Anfahren des Systems ge­liefert wird (Steigerungsfaktor der Spotflaeche). Die Bedeutung dieses Alarmsystems ist offenkundig, denn es gestattet, die Maenner nur im Falle einer tatsaechlichen Notwendigkeit zu alarmieren und somit eine Verschwendung von Zeit und Mitteln zu vermeiden. Die bisher in grossen Zuegen dargelegten Eigenschaften koennen aufgrund der praktischen Umsetzung und der Technik der Bereiches geaendert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlaasen, so wie er aus den nach­stehenden Patentanspruechen hervorgeht.

Ansprüche

1. Kontrollsystem durch Sicht und/oder Inrarot, das besonders zur Verhuetung von Braenden geeignet ist und das durch die Tatsache gekennzeichnet wird, dass es aus einer bestimmten Anzahlt von Stationen be­steht, die jeweils aus zwei oder mehreren Videoaufnahme­anlagen besteht, von denen eine auf Infrarotstrahlungen anspricht und die andere auf die sichtbaren, aus einem Komplex von photovoltaischen Speisegeraeten, die durch eine Reihe von Pufferakkumulatoren ergaenzt werden, die die Versorgung liefern, aus einer Anti­sabotagevorrichtung und Blitzablietern und aus einem oder mehreren Sensoren, die die Windgeschwindigkeit und -richtung, die Lufttemperatur und den Feuchtigkeits­grad ermitteln.

2. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem nach dem vorstehen­den Patentanspruch, das durch die Tatsache gekennzeich­net wird, dass dieses System auf Netzwerk unterge­bracht wird, das so ausgelegt ist, dass es auch in besonders unzugaenglichen Zonen installiert werden kann.

3. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem nach den vor­stehenden Patentansprüchen, das durch die Tatsache gekennzeichnet wird, dass die Informationen und die Bilder aus dem kontrollierten Gebiet zum Beispiel ueber eine Richtfunkverbindung in die Betriebszent­rale uebermittelt werden, die an einem vom Nutzter bevorzugten Ort aufgestellt werden kann.

4. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem nach den vor­stehenden Patentanspruechen, das durch die Tatsache gekennzeichnet wird, dass die zentrale Betriebs­einheit, an die, wie gesagt, die Daten uebermittelt werden, mit einem entsprechen programmierten Rechner ausgestattet ist und folglich in der Lage ist, nach der entsprechenden Verarbeitung alle die Daten zu liefern, die die Ermittlung des Brandes, die Beurteilung seines Ausmasses und seine wahrschein­liche Ausdehnungsgeschwindigkeit sowohl aufgrund der von der meteorologischen Zentrale gelieferten Daten als auch aufgrund der in dem Gebiet vorhandenen Vegetation gestatten.

5. Sicht- oder Infrarotkonstrollsystem nach den vor­stehenden Patentanspruechen, die durch die Tatsache gekennzeichnet wird, dass man von der Betriebszen­trale aus sowohl automatisch als von Hand ueber entsprechende Cloches die Schwenkungen der Infrarot- und Sichtfernsehkameras bedienen kann, damit sehr ausgedehnte Gebiete kontrolliert werden.

6. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem nach den vor­stehenden Patentanspruechen, das durch die Tatsache gekennzeichnet wird, dass die von den Aufnahmegeraeten ermittelten und an die Betriebszentrale an die Kontroll­einheit uebertragenen Daten durch einen elektronischen Rechner in Digitalsignale in Form einer sehr engen Punktmatrize umgewandelt und ausgedruckt werden, sodass sie den Feuerwehrmanschaften zusammen mit genauen Daten zur Ermittlung der Zone, der Ausdehnung des Feuers und anderen nuetzlichen Daten geliefert werden koennen.

7. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem nach den vor­stehenden Patentanspruechen, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass sowohl ein Allarm- als auch ein Schutzsystem vorgesehen ist, das wandalische Taten an dem Ermittlungssystem verhueten soll.

8. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem, das nach den vorstehenden Patentanspruechen besonders zur Verhuetung von Braenden geeignet ist und das dadurch gekennzeich­net ist, dass es mit einem computergesteuerten Feueralarm­system ausgestatet ist, das auf der Verarbeitung von Bildern und insbesondere auf Spots basiert, deren Leuchtkraft eine bestimmte Schwelle uebersteigt und der Alarm nur dann erfolgt, wenn nach mehreren Infrarot- oder Sichtlaeufen das Verhaeltnis gegenwaertige Flaeche des Spots/vorherige Flaeche des Spots den bei Anfahren des Systems festgelegten Wert uebersteigt.

9. Sicht- oder Infrarotkontrollsystem, das nach den vorstehenden Patentanspruechen besonders zur Verhuetung von Braenden geeignet und durch die Tatsache gekennzeich­net ist, dass der fuer die Sichtkontrolle vorgesehene Bereich automatisch ueber die durch Verarbeitung der Infrarotbilder gelieferten Daten aktiviert und auf den Brandherd zentriert werden kann.

10. Sicht- und Infrarotkontrollsystem, das nach den vorstehenden Patentanspruechen besonders fuer die Verhuetung von Braenden geeignet und durch die Tat­sache gekennzeichent ist, dass es ausser fuer den vorgesehenen Einsatz auch aus Sicherheitsgruenden dazu benutzt werden kann, um durch entsprechende Aenderungen an den Wandlern und an der Software stillstehende und sich bewegende Gegenstaende zu ermitteln und die Koordinaten sowie eventuelle Verschiebungen gegenueber der Landschaft oder Hinter­grundgegenstaende in vorab festgelegten Zonen zu berechnen.