Universität Duisburg-Essen Home
Englisch

Anfahrt
Mitarbeiter
Studenten@NTS
Forschung
Veröffentlichungen
Aktuelles / Veranstaltungen
Externe Links

Intranet

Studium / Lehre
Abschlussarbeiten /
Projektarbeiten: Themen


Service
Heinz-Luck-
      Brandentdeckungslabor


AUBE '17 / SUPDET 2017
ICOF 2016

EUSAS e.V.

Elektrotechnik
Alumni
Ingenieurwissenschaften
Universität Duisburg-Essen


Mobilfunk:
Intelligente Antennen
Adaptive MIMO
     communication systems

Filter bank multicarrier
    transmission systems

Adaptive multicarrier
    transmission


Radar-Technik:
Breitbandige GHz und THz
     Radarsensorik


Brandentdeckung:
Automatische Brandentdeckung
Testgeräte für
     Staub- und Wassernebeltests

Aerosolcharakterisierung
     durch Polarisation



NTS-Poster

Fire Detection

Stand: 08.08.2016
Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg
  • Von den Schadensversicherungen in Deutschland werden in jedem Jahr Schadenssummen von mehreren Milliarden Euro verzeichnet. Der Anteil der Schäden in Wohnbereichen liegt dabei im Vergleich zu denen in Industrie- und Gewerbe bei etwa 20%. Die o.g. Summe kennzeichnet nicht die gesamten durch Feuer verursachten Schäden, weil sie die nichtversicherten, durch andere Versicherungsarten abgedeckten Schäden (Haftpflicht, technische Versicherungen) und die Folgeschäden durch Betriebsunterbrechungen nicht enthält. Die tatsächliche Schadensumme dürfte um etwa den Faktor 2 bis 3 höher liegen.


    Dieser gewaltige volkswirtschaftliche Schaden in der Größenordnung von ca. 10 Milliarden Euro dokumentiert die Notwendigkeit des Einsatzes von automatischen Brandmelde- und Löschanlagen. Aus diesem Grund spielen automatische Überwachungssysteme eine wichtige Rolle in der öffentlichen Sicherheit. Alle Sicherheitssysteme auf automatischer Basis, wie z.B. automatische Brandbekämpfungsanlagen, sind auf eine sehr zuverlässig funktionierende Signalentdeckung angewiesen. Automatische Brandmelder können als Signaldetektoren für ein spezielles "Signal im Rauschen" - Detektions-Problem aufgefaßt werden, das mit modernen Methoden der Signalverarbeitung z.T. unter folgenden Randbedingungen zu lösen ist:

    • Die Signalentdeckung muss so schnell wie möglich erfolgen, weil die damit verbundene Kostenfunktion in hohem Maße von der Entdeckungszeit abhängt.
    • Die Fehlalarmrate muss extrem niedrig liegen, weil jede Gegenmaßnahme in einer "Nicht-Alarm"-Situation unakzeptabel hohe Kosten verursachen kann, so z.B. bei Auslösung eines automatischen Feuerlöschsystems in einer "Nicht-Alarm"-Situation.
    • Dabei ist zu beachten, dass zu entdeckende Signal ist nicht in allen Einzelheiten bekannt, weil es durch eine gefährliche und/oder unerwünschte Situation ausgelöst und von einer sehr großen Anzahl verschiedener Parameter beeinflußt wird.


    Die mit diesen Forderungen verbundenen Probleme sind bisher keineswegs vollständig gelöst. Es gibt viele funktionstüchtige Brandmeldeanlagen mit guten Detektionseigenschaften aber auch einem damit verbundenen Problem, das umso gravierender wird, je mehr Melder installiert werden; das Problem der falschen bzw. unerwünschten Alarme. Folgende Ansätze werden z.Zt. verfolgt, um das Falschalarmproblem in den Griff zu bekommen:

    • die Verwendung verschiedenartiger Sensoren zur Brandentdeckung, weil durch die Beobachtung unterschiedlicher physikalischer Phänomene im Zusammenhang mit Schadenfeuern und Störeinflüssen eine fundiertere Entscheidung getroffen werden kann
    • durch eine aufwendigere Signalverarbeitung bei Einfach- und Mehrfachsensorsystemen, weil es ggf. möglich ist, aus charakteristischen Eigenschaften der gemessenen Signale Rückschlüsse auf die Art der Signalquelle zu ziehen.
    • Verbesserte Sensorik u.a. durch polarimetrische Komponenten.
    • Neue Methoden zur Überprüfung der Melderempfindlichkeit für Störaerosole.


    Fortschritte auf technologischem Gebiet machen beides möglich, insbesondere die Einbindung aufwendigerer Signalverarbeitungsmethoden mit Hilfe leistungsfähiger Mikroprozessoren mit geringer Versorgungsenergie. Im Regelfall gibt es aber keine rein rechnerisch handhabbare Methode zur Ermittlung der Detektivität (Wirksamkeit eines Detektors unter Beachtung der Risiken im Zusammenhang mit Fehlerwahrscheinlichkeiten im Brandfall und im Nichtbrandfall). Die Entdeckungseigenschaften im Brandfall können in relativ kurzer Zeit durch Testbrände hinreichend geklärt werden, das zum Fachgebiet Nachrichtentechnische Systeme gehörende Heinz-Luck-Brandentdeckungs-Labor ermöglicht die Ausführung.



    Ebenso wichtig aber ungleich schwieriger ist die Erfassung der Falschalarmrate im Nichtbrandfall, weil auch dadurch unerwünschte oder gar untragbare Kosten und Risiken entstehen. Schwieriger deshalb, weil neue Verfahren bessere Fehlalarmraten als etwa 1 pro Jahr und Melder bei mindestens gleich guten Entdeckungseigenschaften im Brandfall aufweisen müssen.


    Forschungsschwerpunkte:

    • Detektionsalgorithmen / Simulationsmethoden
    • Aerosolcharakterisierung durch Polarisation
    • Sensor-Modellierung
    • Prüfmethoden für Brandmeldeanlagen
    • Videobasierte Brandentdeckung