Beholder - Wykrywanie zagrożeń pożarowych
System wczesnego wykrywania zagrożenia pożarowego
Problem zagrożeń pożarowych występuje nawet w aktualnie używanych, nowoczesnych technologiach magazynowania i dostarczania energii elektrycznej. Zagrożenia te są wyjątkowo niebezpieczne a conajmniej kosztowne gdy pojazdy nie znajdują się w ruchu, są wyłączone i stoją blisko siebie. Taka sytuacja występuje np. w przypadku nocnego stacjonowania taboru pojazdów np. miejskich w zajezdni czy hangarze.
Rozwiązaniem dziedzinowym które odpowiada na tego typu zagrożenia jest, zbudowany w oparciu o Platformę Beholder, system wczesnego wykrywania, sygnalizacji i alarmowania o zagrożeniach pożarowych baterii trakcyjnych w pojazdach elektrycznych i hybrydowych.
Zasada działania i przewagi
Informacje zbierane są w czasie rzeczywistym bezpośrednio z pojazdów oraz z ich otoczenia przy pomocy specjalnych, bezinwazyjnych detektorów które zapewniają ciągły monitoring, wczesne wykrywanie oraz ostrzeganie przed zagrożeniami pożarowymi. Na ich podstawie podejmowana jest przez system decyzja o niezwłocznym, czyli natychmiast po wystąpieniu zagrożenia, powiadomieniu dyspozytora czy stosownych służb.
System analizuje szereg zdarzeń pochodzących z zestawu detektorów zainstalowanych na pojazdach, aby jak najszybciej wykryć anomalie termiczne dotyczące pakietów bateryjnych, mogące skutkować poważnymi pożarami i stratami w mieniu. To właśnie temperatura jest kluczowa we wczesnym ostrzeganiu przed zagrożeniami, gdyż na pewnym etapie wzrostu temperatury reakcje chemiczne w baterii nie są jeszcze gwałtowne. Możliwe jest więc podjęcie przeciwdziałania, np. poprzez przeparkowanie sąsiadujących pojazdów czy izolację zagrożonego pojazdu. Natomiast w momencie pojawienia się ognia i dymu, kiedy ryzyko gwałtowności reakcji czy po prostu wybuchu wzrasta wielokrotnie, niestety nie ma już najczęściej czasu na żadne działania zaradcze.
System posiada rozbudowany moduł autodiagnostyczny i samodzielnie informuje operatorów o problemach, które mogłyby ograniczać jego gotowość do wykrywania zagrożeń i alarmowania. Ponadto, dzięki analizom danych historycznych z detektorów możliwe jest zastosowanie podejścia prewencyjnego, polegającego na wykryciu niezdrowego i nieprawidłowo zachowującego się pakietu na długo przed potencjalnym zagrożeniem.
Analiza zagrożeń
Analiza zagrożeń w systemie odbywa się w czasie rzeczywistym w oparciu o dane telemetryczne przesyłane drogą radiową przez detektory zainstalowane na pakietach bateryjnych pojazdów objętych monitoringiem. Ze względu na własne zasilanie bateryjne, działające nawet w -40st.C, system pozostaje w pełni aktywy także po całkowitym wyłączeniu pojazdu. Montaż detektorów odbywa się bezinwazyjnie, tj. w szczególności bez ingerencji w poszycie pojazdów.
Detektory dokonują częstych (co 10-20 sekund) pomiarów poprzez swoje dwa sensory (każdy detektor ma w sobie dwa sensory), z których jeden mierzy temperaturę kontaktową (powierzchni) w sposób inercyjny, aby zapobiegać fałszywym odczytom związanym np. z naświetlaniem przez słońce. Drugi natomiast – mierzy temperaturę ambientową (otaczającego powietrza). Dzięki temu detektor dokładnie wie, z jakiego kierunku pojawił się wzrost ciepła. Jeżeli nie dzieje się nic wartego uwagi, urządzenie oszczędza baterię ikomunikuje się z pozostałą częścią systemu sporadycznie, w celach kontrolno – weryfikacyjnych. Jeżeli natomiast wykryje zagrożenie termiczne związane z nadmiernym poziomem temperatury, natychmiast przekazuje stosowne dane drogą radiową do oprogramowania centralnego, które decyduje o dalszym postępowaniu. Po weryfikacji danych, algorytmy mogą zdecydować o natychmiastowym uruchomieniu sygnalizacji alarmowej o zagrożeniu, co odbywa się poprzez:
- włączenie syreny oraz oświetlenia alarmowego oraz nadanie na terminale tekstowe urządzeń sygnalizacyjnych numerów zagrożonych pojazdów wraz z kodami detektorów, które wskazały zagrożenie,
- wysłanie wiadomości SMS lub/i e-mail ze szczegółami zagrożenia do wskazanej grupy osób,
- udostępnienie karty alarmu w aplikacji webowej, która zawiera pełne informacji na temat zdarzenia (m.in. z wykresami wzrostu temperatury), aby zapewnić świadomość sytuacyjną operatorom systemu, którzy będą podejmować decyzję co do reakcji na zagrożenie.
Elementy składowe
W skład systemu wchodzą następujące komponenty:
- Detektory odpowiedzialne za zbieranie informacji z terenu:
- Różnego rodzaju czujniki, sensory, mierniki czy kamery, które za pomocą bramek komunikacyjnych wysyłają i przyjmują dane pomiarowe.
- Charakteryzują się bezinwazyjnym montażem oraz bardzo niskim poborem mocy i dalekim zasięgiem działania.
- Zazwyczaj montowany jest 1 detektor na 1 pakiet bateryjny i minimum 2 na pojazd.
- Bramki komunikacyjne czyli urządzenia odpowiedzialne za odbieranie danych z urządzeń końcowych:
- Koncentratory radiowe (najczęściej 2-3 na lokalizację) z wyposażeniem (np. anteny) o zasięgu ok. 2 km.
- Odpowiedzialne są także za konwersje komunikatów z urządzeń na pakiety standardowych protokołów komunikacyjnych (IP).
- Specjalistyczne serwery przemysłowe odpowiedzialne za zbieranie i przechowywanie danych, które są następnie analizowane przez algorytmy dedykowanych aplikacji dziedzinowych.
- Urządzenia alarmowe i informacyjne:
- Dźwiękowo-wizualne urządzenia sygnalizacyjne z terminalem tekstowym
- Bramki SMS, głosowe itp.
- Aplikacja centralna czyli komplet algorytmów i rozwiązań sterujących odpowiedzialnych za reagowanie systemu na zadane zdarzenia (np. wykrycie i powiadomienie o możliwości powstania pożaru). Analizuje informacje z różnych źródeł starając się wykrywać anomalie i sytuacje potencjalnie niebezpieczne.
Detektory termiczne
Kluczem do sukcesu we wczesnym ostrzeganiu jest detekcja punktowa. Dlatego w systemie dominującym źródłem informacji są pomiary bezpośrednio na pakietach bateryjnych na pojazdach. Zawsze na pojeździe instalowane są co najmniej dwa detektory, a zazwyczaj jest ich 4.
Każdy detektor termiczny wyposażony jest w 2 sensory temperatury – kontaktowy, mierzący temperaturę na obudowie, w miejscu styku z autobusem oraz ambientowy, mierzący temperaturę otoczenia. Dzięki temu detektor wie m.in. skąd pochodzi wzrost ciepła.
Jako że mamy do czynienia z pojazdami elektrycznymi, hybrydowymi i trolejbusami założeniem jest bezinwazyjny sposób montażu detektorów. Montaż detektorów odbywa się bez żadnego okablowania, najczęściej poprzez przyklejenie detektora do wybranej powierzchni (obudowy baterii). Detektor jest wyposażony w specjalną taśmę przewodzącą ciepło.
Wymiary urządzenia to ok. 40 x 70 x 90 mm.
Detektory pozycji GPS
Detektory pozycji postojowej GPS pełnią rolę uzupełniającą do głównych funkcji systemu. Ich zastosowanie umożliwia w przypadku wystąpienia zagrożenia pożarowego:
- Szybsze dotarcie do zagrożonego pojazdu,
- Szacowanie ryzyka i reakcję na zagrożenia pojazdów znajdujących się w pobliżu.
Detektory są całkowicie niezależne od instalacji układów pojazdu, zarówno pod względem komunikacyjnym jak i energetycznym. Zasilanie jest bateryjne w technologii litowo-chlorkowo-tionylowej.
Detektory komunikują się z otoczeniem drogą radiową na częstotliwości 868 MHz i mocy poniżej 25mW (system spełnia dyrektywę unijną SRD), co oznacza, że ich zastosowanie nie wymaga licencji radiowej od użytkownika końcowego. Dyrektywa SRD nakłada rygorystyczne są ograniczenia dotyczące zajętości i sposobu wykorzystywania pasma.
Detektory dostosowują parametry swojej pracy (m.in. częstotliwość pomiarów) do aktualnej sytuacji, aby z jednej strony oszczędzać energię z baterii, optymalizować zajętość pasma komunikacyjnego, ale jednocześnie odpowiednio szybko reagować na zmiany wielkości mierzonych.
Czas życia baterii wynosi nawet do 10 lat i więcej, bo inteligentny detektor optymalizuje zużycie energii m.in. przez dobór częstotliwości nawiązywania połączenia. Nie wysyła danych gdy jest to niepotrzebne i z kolei zwiększa ilość komunikatów gdy wykrywane jest potencjalne zagrożenie.
Zasięg od sensorów do bramki komunikacyjnej – w zależności od zastosowanej anteny i miejsca jej montażu, wynosi nawet kilka kilometrów.
W zależności od potrzeb, w rozwiązaniu jest możliwość stosowania sensorów różnego typu. Wymogiem jest jednak aby zostały one certyfikowane do systemu. Certyfikowanymi sensorami są w szczególności: detektory radiowe AI-SENSO firmy In-Lab, kamery termowizyjne Hikvision i inne.
In-Lab AI-SENSO
Detektorami, które są zgodne i które można wykorzystać przy wdrażaniu systemu Beholder są m.in. urządzenia AI-SENSO firmy In-Lab.
AI-SENSO to rodzina inteligentnych bateryjnych sensorów bezprzewodowych do pomiaru wybranych wielkości fizycznych, jak np. poziom promieniowania UV-C, wilgotności, temperatury, pozycji GPS i innych potrzebnych parametrów.
Sensory nadają się do łatwego i wygodnego wykorzystania w systemach dziedzinowych jak np. Beholder Cloud Basic czy Beholder Pro, za sprawą integracji w czasie rzeczywistym.
Sensory AI-SENSO są certyfikowane do zastosowania w branży automotive i na autobusach wiodących producentów.
Aplikacja centralna
W każdej wersji systemu dostępna jest wygodna aplikacja zarządcza (centralna) z tym, że w wersji Cloud Basic pracuje ona i jest dostępna poprzez zewnętrzną chmurę obliczeniową natomiast w wersji Pro działa ona autonomicznie na lokalnych zasobach i sieci Klienta.
Jest to serce systemu, skupiające narzędzia konfiguracyjne, algorytmy przetwarzające i interpretujące miliony komunikatów oraz danych pomiarowych a także obrazów zbieranych przez zdalne sensory czy inne dostępne mechanizmy alertujące.
Do głównych funkcjonalności rozwiązania należą:
- Moduł AI mający na celu wczesne wykrywanie zagrożeń,
- Stały monitoring statusu całego systemu (wykrywanie anomalii w działaniu poszczególnych części systemu np. uszkodzonego detektora lub sygnalizatora),
- Możliwość parametryzacji procedur reakcji na zagrożenia (alertów, procesów automatycznych, powiadomień),
- Możliwość konfigurowania automatycznych procedur alarmowych i integracji z dodatkowym osprzętem np. syrenami czy oświetleniem awaryjnym,
- Wygodny dashboard zarządczy zwięźle prezentujący aktualny status systemu.
Wersje
Beholder Cloud Basic
- Podstawowa wersja systemu pozwalająca na szybkie wdrożenia niezbędnego minimum poziomu zabezpieczeń na pojedynczych pojazdach.
- Niski koszt uruchomienia – zapewnia podstawowe usługi monitorowania oraz alertowania o zagrożeniach.
- Punkt startowy do stopniowego wdrażania rozwiązania docelowego.
- Powiadamianie poprzez SMSy do wskazanych dyspozytorów oraz obsługuje do 10 detektorów i/lub 5 pojazdów.
- Komunikacja przez pojedynczy gateway, komunikujący się z chmurą obliczeniową oraz serwerami obsługiwanymi przez firmę Cognimetrica poprzez łącza sieci komórkowej.
- Możliwość płynnej migracji do wersji Beholder Pro.
Beholder Pro
- Działa w ramach firmowego intranetu Klienta i jest niezależny od zewnętrznych zasobów w chmurze obliczeniowej, a także usług operatorów komórkowych
- Wyższa niezawodność i responsywność rozwiązania.
- Nie ma limitów (występujących w wersji Cloud Basic) co do ilości sensorów / pojazdów, liczby niezbędnych gatewayów czy ilości miejsc stacjonowania pojazdów (zajezdni).
- Większa skalowalność (nawet setki monitorowanych pojazdów), bezpieczeństwo (redundancja elementów systemu) oraz zasięg działania.
- Pokrycie systemu (przy dwóch antenach / gateway’ach) nawet do kilku kilometrów.
- Bezpieczne założenie przy takiej konfiguracji to zasięg ok. 2 km.
- Różne rodzaje powiadomień typu: alarmy, syreny, tablice informacyjne, SMSy, dzwonienie itp.
Parametry dodatkowe
Zakres temperaturowy działania systemu zawiera się w przedziale od -40 do +85 stopni Celsjusza w pomiarze ciągłym i ok. +100 stopni w chwilowym.
Wszystkie urządzenia terenowe czyli detektory, anteny, gateway’e itp. wykonane są w wersji odpornej na warunki atmosferyczne i uszkodzenia mechaniczne (heavy duty, wodoszczelność).
System oprócz ciągłego monitorowania zagrożenia pożarowego dokonuje stałej autodiagnostyki, aby zawsze zapewniać pełną gotowość do działania.
