Bei der Vermengung von exotherm oxidierbarem (brennbarem) Material und einem Oxidationsmittel wie Sauerstoff kann es zu der Entstehung von explosionsf\u00e4hige Atmosph\u00e4ren kommen [1].<\/p>\n
Stoffen, die unter normalen Umst\u00e4nden nur an \u00dcbergangsfl\u00e4chen zu Oxidationsmitteln brennbar sind, steht nun im gesamten Volumen Oxidationsmittel zur Verf\u00fcgung, sodass die Oxidationsreaktion beim Entz\u00fcnden im gesamten Volumen nahezu zeitgleich abl\u00e4uft und es zu explosionsartigen Verbrennungsprozessen kommt. Diese werden als Deflagrationen, bzw.<\/abbr> Verpuffungen bezeichnet.<\/p>\n Ein bekanntes Beispiel ist die Mehlstaubexplosion: Brennbares, aber f\u00fcr sich allein nicht explosionsf\u00e4higes Mehl wird durch Aufwirbelung in sauerstoffhaltiger Luft in eine explosionsf\u00e4hige Atmosph\u00e4re umgewandelt. Ein Funke kann reichen, um eine Deflagration herbeizuf\u00fchren. Doch auch in der Prozessindustrie und im Inneren von milit\u00e4rischen Fahrzeugen ergeben sich zahlreiche Szenarien, in denen Deflagrationen auftreten k\u00f6nnen.<\/p>\n Deflagrationen stellen nicht nur durch den Temperatur-, sondern auch den Druckanstieg eine ernstzunehmende Gefahr f\u00fcr Mensch und Material dar. Die Explosion der Rolandm\u00fchle in Bremen 1979 forderte 14 Menschenleben und richtete einen Sachschaden von 100 Millionen Mark an [2].<\/p>\n Unf\u00e4lle wie dieser haben zu einer starken Verbesserung der Sicherheitsvorkehrungen in deflagrationsgef\u00e4hrdeten Bereichen gef\u00fchrt. Konnte eine Deflagration dennoch nicht vermieden werden, gilt es zum einen, den Verbrennungsvorgang zu st\u00f6ren (L\u00f6schen durch Wasser oder Schaum, Freisetzen von reaktionshemmenden Gasen) und so den durch sie entstehenden Schaden zu minimieren, zum anderen, die Ausbreitung auf weitere deflagrationsgef\u00e4hrdete Bereiche zu verhindern (z.B.<\/abbr> durch das Ausl\u00f6sen von sogenannten L\u00f6schmittelsperren). Im Idealfall wird die Deflagration so schon in ihrer Entwicklungsphase unterdr\u00fcckt\/gel\u00f6scht und somit ihr Zerst\u00f6rungspotential minimiert.<\/p>\n Diese aktiven Schutzma\u00dfnahmen ben\u00f6tigen einen Detektionsmechanismus, durch den sie ausgel\u00f6st werden. Die Herausforderung liegt dabei nicht nur in der zuverl\u00e4ssigen Detektion von Deflagrationen (Sensitivit\u00e4t), sondern auch in einer m\u00f6glichst niedrigen Fehlalarmrate (Spezifit\u00e4t).<\/p>\n Bisherige Systeme beruhen zumeist auf Temperatur- und Infrarotsensoren. Letztere weisen eine hohe Sensitivit\u00e4t und Spezifit\u00e4t auf, k\u00f6nnen aber keine weiteren Informationen \u00fcber die Deflagration liefern. Mit dem Verbot des in Vergangenheit genutzten, hoch wirksamen, aber auch stark umweltsch\u00e4dlichen, reaktionshemmenden Gases Halon muss in einigen Bereichen auf weniger wirksame L\u00f6schsysteme wie Hochdrucksysteme auf Wasserbasis zur\u00fcckgegriffen werden. Diese k\u00f6nnen ihre L\u00f6schwirkung nur auf einen gewissen Bereich aus\u00fcben und dementsprechend eine entstehende Deflagration nur dann effektiv hemmen, wenn deren Position bekannt ist.<\/p>\n Vor diesem Hintergrund werden in diesem Vorhaben die M\u00f6glichkeiten der Bildverarbeitung untersucht, Deflagrationen in Echtzeit-Video\u00fcberwachungsaufnahmen zu detektieren und lokalisieren. Das Vorhaben baut dabei auf der Arbeit zweier Vorg\u00e4ngerprojekte auf.<\/p>\n Die Erkennung von Feuern, bzw.<\/abbr> Flammen in Video\u00fcberwachungsaufnahmen sind schon l\u00e4nger Objekt der Forschung (z.B.<\/abbr> [3]). Entsprechende Algorithmen k\u00f6nnen zumeist innerhalb weniger Sekunden ein Ergebnis liefern. Der Detektionsprozess von Deflagrationen hingegen muss aufgrund der schnellen Ausbreitung und der Notwendigkeit, eine Deflagration schon in ihrer Entstehungsphase zu detektieren, innerhalb weniger Millisekunden abgeschlossen sein.<\/p>\n Um dieser Anforderung gerecht zu werden, werden Hochgeschwindigkeitskameras mit einer Bildaufnahmefrequenz von aktuell 200 Hz verwendet. Der Algorithmus selbst nutzt dabei die typischen Eigenschaften einer Deflagration aus: Steigende Bildintensit\u00e4t (Helligkeit), \u00fcberproportionaler Rotkanalanteil, starke r\u00e4umliche Ausbreitung und einige weitere. Aufgrund der durch die Bildaufnahmerate pro Bild zur Verf\u00fcgung stehenden Berechnungszeit von 5 Millisekunden ist die Bildverarbeitung auf zeiteffiziente und m\u00f6glichst parallelisierbare Methoden beschr\u00e4nkt.<\/p>\n Die Verwendung einer einzigen Kamera erm\u00f6glicht die Lokalisierung innerhalb des 2D-Kamerabildes, der Abstand und somit die genaue Position im dreidimensionalen Raum hingegen kann nur bei Verwendung von mindestens zwei Kameras mittels trigonometrischer Verfahren bestimmt werden.<\/p>\n Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung des Detektionsalgorithmus, um eine robuste Detektion und zus\u00e4tzlich m\u00f6glichst genaue Lokalisierung der Deflagration zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n <\/p>\n [1] VDI 2263 \u2013 Staubbr\u00e4nde und Staubexplosionen \u2013 Gefahren \u2013 Beurteilung \u2013 Schutzma\u00dfnahmen<\/p>\n [2] https:\/\/www.weser-kurier.de\/bremen\/bremen-historisch_artikel,-Schwerste-Detonation-seit-dem-Krieg-erschuettert-Bremen-_arid,1071917.html<\/p>\n [3] Lee, C.-Y., Lin, C.-T., Hong, C.-T., Su, M.-T.: Smoke detection using spatial and temporal analyses. International Journal of Innovative Computing, Information and Control, Ausgabe 7 (A), Vol. 8, 2012, S. 4749-4770<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Bei der Vermengung von exotherm oxidierbarem (brennbarem) Material und einem Oxidationsmittel wie Sauerstoff kann es zu der Entstehung von explosionsf\u00e4hige Atmosph\u00e4ren kommen [1]. 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