Guía de detección de incendio por video

Revisaremos este tipo de soluciones teniendo en cuenta:

• Conceptos básicos de funcionamiento
• Análisis de contenido de video en las cámaras de detección de incendio
• Ventajas de implementar detección de incendio por video
• Contras de la tecnología
• Aplicaciones típicas
• Normatividad que aplica
• Marcas reconocidas en detección de incendio por video 

Conceptos básicos de funcionamiento

El principio básico de funcionamiento de este tipo de sistemas se centra en el análisis de contenido de video, pese a que es una tecnología relativamente nueva existen soluciones basadas en la cámara, o en borde así como soluciones de software instaladas en servidor o centralizadas.

Cuando la solución es de borde la cámara contiene el software embebido, no requiere de sistemas adicionales y funciona como un detector más del sistema de detección. 

Es importante anotar que la detección de incendio por video no desplaza ni reemplaza a los sistemas de detección de incendio tradicionales, al contrario son una opción de detección que se integra al sistema de detección y  que puede tener múltiples ventajas. 

Principios de detección 

Las cámaras de detección de incendio analizan dos componentes que usualmente están presente en el conato de un incendio, las llamas y el humo. 

En cuanto a la detección de llama las cámaras usan aspectos que las caracterizan:

• Color del fuego en el núcleo: este es un color característico que puede ser analizado por la cámara. 
• Parpadeo de la llama: el cual se da con una frecuencia determinada que puede ser reconocida por la cámara. 
• La forma de la llama: como una imagen que representa el comportamiento natural del fuego.

El humo producido por la combustión, también hace parte del análisis que hace la cámara o el software y se basa en la dinámica del movimiento del humo, el cual generalmente es vertical y que también puede tener un patrón, que se caracteriza por una velocidad de propagación constante.

Análisis de contenido de video en cámaras para detección de incendio

Analítica de video para detección temprana de incendios. Fuente: Fike.com

Básicamente son tres los métodos sobre los cuales se basan las analíticas de video para este tipo de soluciones: 

• Análisis mediante redes neuronales
• Algoritmos físicos 
• Algoritmos basados en contraste

Análisis por medio de redes neuronales

En esta nota no profundizaremos sobre los detalles de los principios sobre los cuales se basan las redes neuronales, pero abordaremos el tema desde los conceptos generales. 

Las redes neuronales utilizan árboles de decisión con los cuales el algoritmo tiene la capacidad de generar cierta inteligencia o aprendizaje mediante imágenes de video según la escena y los parámetros que se pre-configuran en la cámara por medio del aplicativo de gestión que cada fabricante incorpora. 

Dependiendo de las configuraciones iniciales sobre imágenes de video o el campo visual de la cámara, estos algoritmos aprenden sobre las características del aspecto o forma que tienen las llamas y el humo en la escena.

Así se crea una dependencia entre el aprendizaje del algoritmo basado en redes neuronales y el contenido de la escena, este tipo de aprendizaje debe ser limitado hasta cierto punto y generalmente no es constante o repetitivo ya que un “sobre-aprendizaje” puede hacer que la detección no se dé de manera acertada o en defecto provocar falsas alarmas. 

Por ejemplo, el efecto anterior en las escenas típicas de falsas alarmas por el exceso de “entrenamiento” son los cambios de iluminación por reflejos en superficies brillantes y movimientos de sombras en la escena de interés. 

Algoritmos físicos

Estos algoritmos usan imágenes de video para revelar o detectar incendios por el comportamiento o la dinámica del fuego.

Como lo anotamos antes en esta nota las llamas producen un parpadeo característico con una frecuencia determinada y generan colores también característicos, estos detalles son usados por estos algoritmos para el análisis de la imagen.  

Algoritmos basados en contraste

Estos algoritmos se enfocan en el humo, tanto en su dinámica de desplazamiento como en las características de opacidad, que puede ser relativa al material de combustión y que cubre de manera parcial partes de la escena a una velocidad constante (en ausencia de corrientes de aire externas) en escala de grises que aumenta a la vez que disminuye el contraste original de la escena. 

Las cámaras que usan este tipo de algoritmos tienen funciones de alto contraste y alta resolución para minimizar las falsas alarmas. 

Según el modelo y fabricante los niveles de opacidad pueden ir desde el 30% hasta 70%, por lo que es importante validar el tipo de material susceptible de combustión en el sitio de implementación y especificar la marca y modelo que mejor se ajuste a las posibles condiciones de detección.

Ventajas de implementar detección de incendio por video

Desarrollo del fuego y tiempo de respuesta de diferentes sistemas de detección.

Son múltiples las ventajas de incorporar este tipo de soluciones en los sistemas de detección de incendio, en especial en ambientes difíciles y de amplias áreas de procesos ya sea de producción o de almacenamiento.

En proyectos de tipo industrial, agentes nocivos para los sistemas tradicionales como el polvo, la humedad y las altas temperaturas, con frecuencia ocasionan falsas alarmas a parte de que los equipos de detección requieren con mayor frecuencia mantenimiento por suciedad o deterioro prematuro.

Las grandes alturas en aplicaciones de complejos o bodegas grandes también presenta un reto en la detección temprana debido al tiempo que puede tomar el humo de la combustión en llegar hasta los detectores. 

Tiempo y velocidad de detección 

Es la ventaja más representativa de este tipo de tecnología. La detección se da en segundos, dado que solo es necesario que la llama sea visible o el humo haga parte de la escena que captura la cámara y no requiere que la alta temperatura o el humo lleguen hasta la cámara, como si debe ocurrir con los detectores de temperatura puntuales y/o volumétricos, como los detectores tipo barrera, e incluso como los sistemas de aspiración. 

En aplicaciones en donde los techos son muy altos y superan más de 8 mts, esta solución puede generar alertas en segundos, mientras que con los sistemas tradicionales puede tomar minutos. 

Así, se pueden advertir situaciones de peligro para salvar vidas humanas desde mucho tiempo antes que el incendio se propague y se vuelva incontrolable. Del mismo modo se pueden minimizar pérdidas materiales de forma significativa.

Directamente de la fuente

Las cámaras logran ubicar de manera precisa el punto del conato de incendio permitiendo al personal de seguridad o de brigadas de emergencia tener un panorama más claro al tener imágenes que aún no han sido contaminadas por la concentración de humo y  reaccionar con más tiempo para mitigar el fuego. 

Los usuarios del sistema o el operador en una central de control podrán verificar las señales de alarma en la imagen de video de manera más proactiva y decidir si es necesario activar una alarma de incendio general o iniciar un proceso de evacuación.

Área de cobertura 

La detección de incendios mediante video también puede cubrir áreas y espacios más grandes que los detectores de tipo puntual, por lo que es una solución mucho más asequible para almacenes, hangares y naves de producción.

Los daños se reducen 

En ambientes de alta temperatura o incluso baja, los sistemas convencionales pueden deteriorarse más rápido, incluso por la suciedad o polución a las que pueden estar expuestos. En el caso de la detección de incendio por video, esta situación se mejora de manera importante usando cubiertas especiales para las cámaras, dependiendo del tipo de ambiente o necesidad. 

Mantenimiento rápido y fácil

Dado que una sola cámara puede abarcar áreas grandes que con los sistemas tradicionales podrían requerir de varios dispositivos, las revisiones y mantenimientos pueden ser más eficientes y ágiles al compararse con los detectores de tipo barrera, por la altura a la que generalmente estos se instalan. 

Múltiples usos más allá de la detección

Al tratarse de cámaras de video estas también pueden ser usadas como elementos de videovigilancia, incluso según el modelo y marca pueden incluir analíticas de video como detección de personas. 

Estos atributos pueden configurar una respuesta bastante proactiva al poder alertar al personal de seguridad y control, sobre la presencia de personas en situaciones de peligro por el inicio de un conato de incendio y avisar con más tiempo una evacuación del área de peligro. 

Al ser también parte del sistema de videovigilancia, se podrán tener imágenes grabadas de modo continuo, que pueden ayudar en los procesos de investigación en cómo se produjo el incendio y así tomar medidas preventivas para que este no suceda nuevamente o al menos mitigar el riesgo de nuevas ocurrencias. 

Contras de la tecnología

No hay tecnología perfecta o totalmente desarrollada, aunque hemos visto múltiples ventajas de la detección por video, hay varios aspectos que implican un reto a la hora de implementarlos. 

Humo ambiental y campo visual de la cámara

Si la escena se contamina de humo por transferencia de un punto a otro la detección puede que no sea confiable ya que la mayoría de sistemas de detección por video generan el análisis desde la formación del incendio, es decir las llamas que este produce.

Así, el conato de incendio debe estar en el campo visual de la cámara, por lo que puntos ciegos con alto riesgo de incendio deben ser cubiertos por sistemas de detección tradicional.

Los vapores en el ambiente de instalación como aquellos producidos por el procesamiento de sellado al calor en la industria del plástico o textil, pueden generar distorsión en la cámara y producir falsas alarmas, aunque se pueden generar máscaras de no visualización en la escena, pero determinar cuál será la dinámica del movimiento del vapor o gases en muchos casos no es posible. 

Opacidad

Como sabemos hay humos que generan una opacidad muy tenue como el de varios tipos de alcoholes que incluso pueden estar por debajo del 30%, para estos casos y si son aplicaciones críticas para la seguridad y vidas de las personas, sigue siendo recomendable el uso de detectores de fuga de alcohol o vapores junto con equipos especializados que utilizan imágenes térmicas para este tipo de detección.

Corrientes de viento

Es uno de los principales factores a tener en cuenta a la hora de especificar en las aplicaciones de detección de incendio por video ya que las corrientes de aire producidas por elementos como ventiladores y extractores o naturales en escenarios a techo abierto harán que la dinámica de movimiento o dispersión del humo sea totalmente diferente a lo que las cámaras han “aprendido” con los algoritmos de análisis de video, por lo que la detección temprana puede no darse.

Reflejo de la luz 

El reflejo de la luz en especial luz solar, sobre superficies brillantes como las que se producen sobre acero o aluminio puede causar falsas alarmas al confundir el análisis que la cámara genera. En este punto es muy importante seguir las recomendaciones del fabricante en cuanto a la correcta ubicación y parametrización del equipo. 

Soluciones costosas

Este tipo de soluciones pueden resultar costosas para aplicaciones en espacios reducidos de altura típica por ejemplo, en áreas de trabajo de oficinas, hospitales, colegios etc. Esto se debe a que son equipos de última generación y requieren una electrónica especial para el procesamiento de los algoritmos de análisis de video. 

Con el tiempo, los avances tecnológicos y un mayor número de fabricantes aportando nuevos modelos y tecnologías seguramente serán más comunes y de menor costo. 

Aplicaciones típicas

Cámara AVIOTEC. Fuente: BOSCH

Dentro del abanico de posibilidades algunas de las aplicaciones de mayor uso actualmente en este tipo de soluciones son:

• Industria textil
• Aserraderos y procesamiento de maderas
• Hangares
• Bodegas de almacenamiento o de producción con altura superior a los 8 mts 
• Túneles 
• Centrales eléctricas 

En general todos los sitios de difícil instalación para los sistemas tradicionales, por ejemplo en donde la línea de vista es difícil y con altos niveles de suciedad. Estos lugares son susceptibles de este tipo de aplicaciones.

Es importante validar con el fabricante de los equipos si este cuenta con aplicaciones de diseño para especificar la cantidad de cámaras para un mejor cubrimiento y nivel de detección. Esto no solo brindará confianza, sino que será de mucha utilidad en la especificación de la correcta instalación de los equipos en el proyecto.

Normatividad que aplica

Como sabemos y según la región puede aplicar la normatividad con estándares americanos o con europeos. 

En cuanto la norma NFPA 72 hay dos apartes que se deben tener en cuenta y los mencionamos como referencia:

• Capítulo: 17.7.7 Detección de humo por imagen de video.
• Capítulo: 17.8.5 Detección de flama por imagen de video. 

Marcas reconocidas en detección de incendio por video 

Ya sea con analítica en borde o centralizada o incluso por análisis térmico, marcas que se destacan en la industria por estas soluciones son:

• BOSCH 
• AXIS 
• DAHUA 
• HIKVISION 
• FIKE 
• FLIR 
• Gekkom Technologies 

Conclusión 

Los sistemas de detección de incendio tradicionales tienen limitaciones de velocidad de respuesta, eficiencia y cobertura. Las tecnologías de detección de incendio no están diseñadas para el reemplazo de los sistemas de detención pero sí son una alternativa que presenta múltiples beneficios, en especial el de la detección temprana qué sí puede hacer la diferencia a la hora de salvar vidas humanas y la protección de la propiedad. Como mejor práctica y de ser posible, siempre será mejor especificar de manera conjunta ambas soluciones de modo de minimizar los riesgos. Recordemos que cada proyecto tiene condiciones específicas y puntuales que requieren toda atención.