I ricercatori hanno sviluppato un nuovo sistema basato su laser che offre un modo efficiente ed economico per rilevare gli incendi in ambienti difficili come strutture industriali o grandi cantieri. Con ulteriore sviluppo, il sistema potrebbe eventualmente rilevare incendi a più di un chilometro di distanza.

"Il nostro nuovo sistema consente di rilevare il fuoco in aree polverose soggette a incendi, dove i sistemi attuali mostrano prestazioni limitate o non possono funzionare, " ha affermato lo scienziato senior Mikael Lassen della Danish Fundamental Metrology A/S, un membro del gruppo di ricerca. "Potrebbe essere utilizzato in una varietà di settori come gli impianti di gestione dei rifiuti, impianti di alimentazione, fabbriche di trasformazione alimentare e fabbriche tessili."

Un gruppo multi-istituzionale di ricercatori descrive il nuovo sistema sulla rivista Optical Society Ottica applicata . Il sistema rileva un incendio o un cambiamento di temperatura utilizzando componenti ottici economici per creare e rilevare cambiamenti in uno schema a puntini.

"L'analisi dei modelli speckle è una soluzione completamente nuova per rilevare il fuoco e le variazioni di calore, " ha detto Lassen. "Non è solo veloce e relativamente a basso costo, ma funziona anche in grande, ambienti difficili".

La ricerca fa parte di un progetto Eurostars che mira a sviluppare un sistema in grado di identificare piccoli aumenti di temperatura per fornire un rilevamento tempestivo e affidabile degli incendi. Oltre alla metrologia fondamentale danese, il progetto includeva ricercatori di Elotec A/s in Norvegia e LAP-Sikkerhed ApS e The Danish Institute of Fire and Security Technology, tutto in Danimarca.

Prevenzione dei falsi allarmi

La maggior parte dei sistemi di rivelazione e prevenzione incendi utilizzati oggi non funziona bene per siti industriali difficili o per grandi aree. I rilevatori di fumo standard spesso danno falsi allarmi a causa della polvere e degli inquinanti in questi ambienti e non sono in grado di rilevare il particolato submicronico rilasciato durante le prime fasi dell'incendio.

Sebbene i sistemi di rilevamento ottico basati sulla misurazione delle variazioni di ampiezza in un segnale ottico siano più avanzati, sono inoltre sensibili alle vibrazioni e non sempre riescono a rilevare gli incendi attraverso polvere e vapore. Per i sensori che rilevano le radiazioni emesse dalle fiamme, radiazioni provenienti da altre fonti come la luce solare, luce artificiale, saldature o altre fonti non pericolose possono dar luogo a falsi allarmi.

Nel nuovo lavoro, Lassen e i suoi colleghi hanno applicato un approccio ottico completamente diverso per rilevare gli incendi misurando i modelli di macchie dinamiche. Questi modelli mutevoli sono prodotti dall'interferenza quando la luce laser colpisce una superficie ruvida. Quando si verifica un incendio, il flusso di calore rende il raggio laser tremolante in un modo che è rilevabile quando la luce laser viene riflessa su un rivelatore alla sorgente laser. I ricercatori hanno utilizzato le statistiche e l'apprendimento automatico per analizzare il modello di rumore del modello di macchioline dinamico creato da quella luce laser. La presenza di rumore bianco a banda larga indicava un incendio, mentre le sorgenti di rumore limitate a una gamma ristretta di lunghezze d'onda potevano essere escluse come un'influenza meccanica come la vibrazione.

Test impianto rifiuti

Per validare il nuovo sistema di rivelazione incendio, i ricercatori hanno testato un prototipo di proof-of-concept azionato a distanza presso l'impianto di rifiuti Energnist I/S a Kolding, Danimarca. A causa dell'estrema durezza, ambiente rumoroso e polveroso, l'impianto ha normalmente da tre a quattro falsi allarmi al mese.

"Il sistema ha rilevato gli incendi con una precisione del 91 percento, che è un ottimo risultato tenendo conto dell'ambiente difficile, " ha detto Lassen. "Perché non si basa sull'intensità assoluta del raggio di luce, è robusto all'attenuazione generale dovuta a polvere e fumo."

La conversione del prototipo in un prodotto finito richiederà un ulteriore sviluppo del prodotto come il completamento dell'alloggiamento, ottimizzazione di elettronica e algoritmi, e progettare l'interfaccia utente. I ricercatori hanno anche in programma di aggiornare il rilevatore ottico e il laser a uno più potente per aumentare la sensibilità ed espandere il raggio di rilevamento prima da 500 a 600 metri e infine a oltre 1 chilometro.