Videobasierte Raucherkennung sorgt für Sicherheit im Hamburger Hafen

In den großen Welthäfen, den logis­tischen Drehscheiben der Weltwirtschaft, werden jährlich mehrere ­hundert Millionen Tonnen Güter in den rechteckigen Transport- und ­Lagergroßbehältern in modernen Container­terminals umgeschlagen. Im Hamburger Hafen, einem der größten Häfen der Welt, betreibt die Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA) drei Containerterminals: das weltweit modernste Containerterminal in Altenwerder (CTA), das älteste und größte Terminal des Hamburger ­Hafens, den Burchardkai (CTB), und die Anlage auf dem Tollerort (CTT). Die Sicherheit in den Terminals unterliegt dabei strengsten gesetzlichen Vorschriften. Im Bereich der ­Lagerung von Gefahrgut-Containern setzt HHLA daher für das CTA und CTB ein speziell entwickeltes video­basiertes System von Total Walther zur Raucherkennung als präventive Brandschutzmaßnahme ein.

Wie bunte Bauklötze aus Kindertagen wirken die Container - zumeist im genormten 20- oder 40-Fuß-Standardformat - am Containerterminal Altenwerder aus der Vogelperspektive: Fünfzehn gigantische Containerbrücken heben die Logistik-Boxen entlang der rund 1.400 m langen Kaimauer im Zwei-Minuten-Takt an Land oder laden sie in die anlegenden großen Containerschiffe. Insgesamt 84 automatisch geführte Fahrzeuge (AGV) transportieren die Container auf die vorgesehenen Lager- und Umschlagsflächen, von wo sie über ein Gleisnetz von rund 700 m Länge per Bahn oder LKW zu ihren Bestimmungsorten im Hinterland gelangen. Auf einem Areal von rund einem Quadratkilometer erstreckt sich das hoch automatisierte CTA als logistisches Meisterwerk mit modernster Technik und innovativen EDV-Systemen. In der Fachwelt als „State of the art" geltend, schlägt der CTA mehr als zwei Millionen Standardcontainer jährlich um.

Dabei spielt neben dem effizienten Löschen und Laden die Sicherheit rund um den Transport und die Lagerung der Container eine entscheidende Rolle. Denn: Auch Gefahrgüter wie Erzeugnisse der chemischen Industrie oder Düngemittel, leicht entzündlich oder explosiv, kommen per Seefracht in den Stahlboxen oder Tank-Containern nach Hamburg. Spezielle Stellflächen stehen für die Gefahrgut-Container an Land zur Verfügung.

Container mit gefährlichen Stoffen, die miteinander reagieren können, lagern getrennt voneinander - nach einem individuellen zuvor im Schulterschluss von Sicherheitsfachleuten, Feuerwehr und zuständigen Behörden erstelltem Lagerkonzept. Das Brandrisiko ist so relativ gering. Um im Ernstfall dennoch frühzeitig reagieren zu können, fordert die Feuerwehr zusätzlich eine automatische videogestützte Branderkennung, um diese Lagerbereiche stetig wachsam im Blick zu halten und entstehende Brände frühzeitig bei ersten Anzeichen von Rauchentwicklung zu erkennen.

Software und Videotechnik intelligent ­kombiniert
Nach langem Suchen und nicht zufriedenstellenden Probebetrieben mit Systemen verschiedener Anbieter fand die Hamburger Hafen und Logistik AG in dem Sicherheitsexperten Total Walther einen kompetenten Partner. Für das Gefahrgut-Lager am CTA und später auch am CTB entwickelte und implementierte das Tyco-Tochterunternehmen aus Köln erfolgreich ein zuverlässiges System zur automatischen videogestützten Branddetektion mit digitaler Bildauswertung. „Die Videokameras müssen an schwankenden Lichtmasten, in rund 30 m Höhe installiert, zuverlässig erkennen, wenn Rauch an den Tank- und Gefahrgut-Containern durch Brand entsteht und sofort per Videodatenanalyse an die aufgeschaltete Leitstelle Alarm melden", erklärt Ludwig Marquardt, Projektleiter bei Total Walther, rückblickend die komplexe Aufgabe.

„Auch wenn im Hintergrund ein Containerschiff beim Starten der Dieselmotoren eine schwarze Rauchwolke in den Himmel bläst, muss die Video-Raucherkennung dies sicher unterscheiden können". Neben der ständigen Bewegung von Fahrzeugen im überwachten Bereich und der Beleuchtung des Areals in der Nacht zählen auch sich ändernde Witterungseinflüsse als potenzielle Störfaktoren zu den besonderen Herausforderungen des Projektes.

Total Walther bringt sowohl das erforderliche Know-how als auch ein breitgefächertes Produktportfolio mit hochmoderner Videotechnik mit. Als Software-Experte holt der Sicherheits-Spezialist das Unternehmen Thermotemp aus Siegen mit ins Boot. Gemeinsam entwickeln die Projektpartner in einem achtmonatigen Probebetrieb ein zuverlässiges Video-Raucherkennungssystem, das alle Betriebszustände berücksichtigt und entstehende Brände sicher frühzeitig detektiert. Thermotemp nutzt hierzu ein VdS zugelassenes Infrarotbranderkennungssystem als Software-Basis.

Wachsame Augen in schwindelnder Höhe
Heute blicken insgesamt 15 hochauflösende S/W-Kameras von verschiedenen Lichtmasten aus auf das Gefahrgutlager am CTA und überwachen die Container. Wetterfest nach Schutzklasse IP 66 und ausgerüstet mit Heizung und Sonnendach liefern die Videokameras mit lichtstarken aspherischen Objektiven mit integriertem Spotfilter, Gegenlichtkompensation und automatischer Blendenregulierung hochauflösende Videobilder auch bei schlechten Lichtverhältnissen. Jede Videokamera ist mit einem eigenen Kamerarechner verbunden, der die übermittelten Videosignale mittels Bildverarbeitungskarte digitalisiert, Videodaten bündelt und auswertet; Fehlalarme, Störungen und Betriebszustände oder witterungsbedingte Unterbrechungen protokolliert und Alarme an eine zentrale Rechnereinheit der Leitstelle meldet. Je nach Entfernung übermitteln die einzelnen Kameras aus luftiger Höhe ihre Videobilder per Koax- oder Zwei-Draht-Übertragung an ihre Auswerteeinheiten, die als Industrie-PC-Systeme mit 19 Zoll-Technik in der 230 V-Trafostation am Fuß der Lichtmasten Platz finden.

Rauchzeichen lesen will gelernt sein
Der Überwachungsbereich sowie die Parameter zur Raucherkennung werden für jede einzelne Kamera individuell festgelegt. Komplexe Bildverarbeitungsalgorithmen werten die Videodaten nach speziellen Verfahren zur Objekt- und Bewegungsanalyse aus. So kann anhand von räumlichen und zeitlichen Bewegungsmustern Rauch durch seine spezifischen Eigenschaften von anderen Bewegungen unterschieden werden. Ob ein Kran sich im Hintergrund bewegt oder Schnee und Regen fällt - die intelligente Software kann diese Ereignisse eindeutig vom Rauch unterscheiden. Kurzzeitige Beeinträchtigungen der Raucherkennung durch extreme Wetterereignisse sind dabei zu vernachlässigen und lösen keine Fehlalarme aus. Erkennt der Kamerarechner Rauchentwicklung anhand der übermittelten Videodaten, leitet er die Alarmmeldung an einen zentralen Rechner in der Leitstelle weiter.

Zentral den Überblick behalten
Via Ethernet/TCP-IP sind sämtliche Kamerarechner mit dem Zentralrechner in der Leitwarte vernetzt. Von hier aus können die Mitarbeiter per Mausklick auf sämtliche Videodaten, Parametrierungen und Protokolle der einzelnen Kameras zugreifen sowie Fernwartungen durchführen und sämtliche eingehenden Videobilder im Überblick darstellen. Wenn Rauch erkannt wird, erscheint ein Alarmfenster auf der Software-Benutzeroberfläche mit dem aktuellen Livebild und signalisiert der Sicherheitsfachkraft akustisch und optisch, welche Kamera Rauch detektiert und wo im Container-Lager ein Brand entsteht. Über einen Bildringspeicher können die Mitarbeiter die vor und ab dem Zeitpunkt der Raucherkennung gespeicherten Videobilder zur besseren Übersicht der Gefahrensituation gezielt abrufen. Die Anbindung an den zentralen Rechner sorgt für die sofortige Alarmauslösung und stellt so eine frühzeitige Intervention im Brandfall sicher. Fazit: „Mit dem intelligenten Verbund von Sicherheits- und IT-Technologie sind die Containerterminals CTA und CTB auch für die stetig wachsenden Sicherheitsanforderungen und den zunehmenden Wettbewerb der internationalen Seehäfen um Container-Fracht gut gerüstet", erklärt Projektleiter Marquardt abschließend.