Artículos técnicos

Nuevas tecnologías aplicadas a la detección de incendios

15/11/2019 - Articulos Técnicos

José Manuel Rodríguez Herrero, Comité Sectorial de Detección. Tecnifuego

Uno de los campos en los que más se está investigando es sin duda en el denominado Internet de las Cosas (IoT) y en Big Data. Cada vez existen más dispositivos conectados a la red. El número de estos dispositivos es comparable a la población mundial. A través de estas tecnologías se está incrementando la seguridad en la conducción; haciendo más cómoda nuestra vida a través de dispositivos Smart Home, en la que de forma remota tenemos el control de nuestros electrodomésticos, e incluso, se potencia la agricultura con sensores conectados que aportan información del desarrollo de las plantas y su necesidad de aporte de agua para maximizar el rendimiento.

¿Dónde están estas tecnologías en el sector de la protección contra incendios? Pese a que se podría obtener un gran incremento en la seguridad y eficacia en la protección de las personas contra los incendios, este tipo de tecnologías no están proliferando tanto como en otros sectores. Aun así, sí se dispone de algunos ejemplos que están empezando a asentarse en nuestro sector.

En el ámbito de los paneles de detección se pueden extraer grandes beneficios de tecnologías IoT. Los paneles más modernos permiten su conexión de forma segura a servicios Cloud en los que se pueden analizar todos los datos procedentes del panel y obtener conclusiones útiles para el mantenedor, instalador y usuario final. Con los datos que aportan todos los sensores de un sistema, se puede predecir de forma muy precisa cuándo es necesaria la sustitución de algún componente antes de que falle. Además, la disponibilidad de la información de los paneles online y en tiempo real, permite extraer de forma remota el estado de todos los componentes antes de cualquier operación de mantenimiento, haciendo así mucho más productivas las visitas a la instalación. Se pueden optimizar recursos, al poder realizar la programación de forma remota y cualquier cambio en ésta se puede hacer sin necesidad de estar presente en la instalación. Y ante cualquier evento que suceda en el panel, este puede notificar en tiempo real a cualquiera que deba recibir esa información. La conexión de los paneles a la nube puede incrementar los niveles de servicio que las empresas instaladoras y mantenedoras pueden ofrecer a sus clientes acortando en gran medida los tiempos de reacción y de resolución de averías.

Desde que las tecnologías digitales se aplicaron al vídeo, una de las fuentes de datos más potentes de las que disponemos es las cámaras de video vigilancia. Gracias al desarrollo de los algoritmos de análisis de video se ha evolucionado de la simple detección de movimiento en una escena, a poder contar las personas que acceden por una determinada puerta, detección y reconocimiento de caras o incluso a la detección de llama y/o humo.

Las tecnologías clásicas de detección de incendios llegan a sus límites en entornos exigentes y duros como plantas industriales o grandes edificios con techos altos. En aplicaciones industriales las interferencias de perturbaciones como el polvo y la humedad pueden crear falsas alarmas o contaminar el detector, mientras que los techos altos, con frecuencia, impiden la detección temprana debido a la lenta migración del humo hacia el detector, que normalmente está montado en el techo.

No hay por qué resignarse a estas limitaciones. De los algoritmos de análisis, evolucionan las tecnologías de detección basadas en vídeo, que utilizan analítica inteligente de video y pueden detectar los incendios desde su origen. La detección antes de que las evidencias del incendio como son el calor, el humo o gases de combustión tengan que alcanzar el techo, puede proporcionar un tiempo crítico para reaccionar antes de que el incendio cause daños y se pueda actuar mientras su dimensión sea perfectamente controlable. Cada instante que se tarde en detectar el conato de incendio se torna crítico a la hora de proteger ocupantes y activos en los edificios. Estas tecnologías suponen una excelente propuesta de detección temprana en entornos donde ésta es difícil de conseguir.

Los proveedores de sistemas clásicos de detección de incendios, siguen mejorando sus metodologías de detección para ofrecer una cobertura más amplia y una respuesta más rápida a orígenes de fuego reales tratando de eliminar al mismo tiempo las falsas alarmas de la forma más fiable posible. Además, las mejoras incluyen funciones que reducen los costes de mantenimiento, pruebas e instalación. Sin embargo, algunos problemas fundamentales limitarán siempre las capacidades de las tecnologías de detección clásicas debido a restricciones físicas, especialmente cuando el humo tiene que migrar a los detectores y más aún en ambientes exigentes. En entornos de ambiente contaminado como la industria papelera o aserraderos, no es propicio el uso de detección óptica por la alta incidencia de falsas alarmas que puede provocar la suciedad en suspensión. Aquí una detección térmica puede no ser lo suficientemente precoz. En edificios con techos altos y grandes volúmenes como almacenes, hangares o naves de producción; la estratificación del aire debido a bolsas de aire caliente, puede hacer que la temperatura que necesita el humo para romper esa barrera térmica y alcance el detector sea elevada y esto quiere decir que el incendio en ese momento tendrá una energía mucho más alta que lo deseable para su control.

Una cámara de vídeo estaría observando el evento desde el mismo momento que se produce. Con analítica de detección puede detectar un incendio tan pronto como el humo o la llama entre en su campo de visión y no requiere por tanto que el humo migre a ningún sensor. La notificación de la detección será así mucho más rápida que la de los detectores de humo de tipo puntual, lineales o por aspiración. En entornos exigentes con techos altos, es especialmente importante la detección del incendio en su origen, pudiendo detectar el inicio de un incendio en segundos, mientras que otras tecnologías necesitan minutos debido al tiempo de ascensión y transporte (en caso de sistemas de aspiración) del humo hacia el detector. Además, se analiza simultáneamente la presencia de humo o llama, ampliando así el espectro de incendios que se pueden detectar: Desde una combustión de alcoholes sin humo hasta combustión de madera sin llama.

Una vez que un sistema detecta un incendio, el tiempo sigue corriendo. La evacuación de un recito es una tarea crítica de cara a la seguridad y además en entornos de producción puede ocasionar unos costes por parada de maquinaria muy elevados. Las tecnologías de detección de fuego por video, aportan la secuencia de video en vivo para la verificación del incendio y grabaciones para un posterior análisis de las causas. De esta forma se acelera de manera muy considerable la verificación del incendio y la toma de decisiones a la hora de gestionar una posible evacuación. Los operadores de un centro de control o los vigilantes locales pueden verificar la alerta en la imagen de vídeo antes de activar una alarma de evacuación. Además, pueden localizar con precisión la ubicación exacta del incendio, así como las mercancías afectadas. Proporcionando potencialmente un tiempo valioso para la lucha contra el fuego.

Las soluciones de detección de incendios mediante vídeo se basan en algoritmos inteligentes que analizan la imagen de vídeo para ver dónde se ha producido la llama o el humo. En general, hay distintos métodos para analizar la imagen, como redes neuronales, algoritmos físicos y basados en el contraste.

Las redes neuronales utilizan árboles de decisión que se entrenan mediante imágenes de vídeo etiquetadas. Dependiendo de las imágenes de vídeo de entrenamiento, estos algoritmos aprenden qué aspecto tienen las llamas o el humo en la imagen de vídeo.

Los algoritmos de detección de humo basados en el contraste revisan las imágenes de vídeo para encontrar áreas grises en aumento y la pérdida de contraste con respecto al fondo, utilizando los efectos ópticos del humo en la imagen de vídeo. Estos algoritmos solo pueden detectar humo.

Los algoritmos físicos detectan incendios por su comportamiento. Las llamas, por ejemplo, parpadean y muestran colores especiales. El humo cubre el fondo, como se detecta también mediante los algoritmos basados en el contraste, pero a la vez se analiza el movimiento de este, que se comporta de forma especial debido a la flotación térmica.

En el futuro será posible entender el contenido del vídeo y su contexto, así como la semántica utilizando visión artificial con algoritmos de aprendizaje profundo. En la actualidad, estos algoritmos todavía están en fase de investigación, incluido el desarrollo de hardware específico.

 

La evolución tecnológica ha ido dotando a los edificios de infraestructuras que responden a necesidades de confort, seguridad y protección. Los sistemas hasta ahora han funcionado aislados. Cada sistema capturaba sus propios datos para realizar las funciones para las que está diseñado. Con las tecnologías tratadas, todos los sistemas pueden aportar datos para algoritmos de inteligencia artificial que aporten un nivel superior en los servicios demandados por los ocupantes. La aplicación de nuevas tecnologías a la protección contra incendios puede incrementar el nivel de protección de los sistemas y los responsables podrán dar un mejor servicio a menor coste, contribuyendo así a que los espacios sean cada vez más seguros. 

Participación en organismos:
Nacionales:
Internacionales: