Wärmebildkamera

Eine Wärmebildkamera (umgangssprachlich TIC genannt ) ist eine Art Thermografenkamera, die bei der Brandbekämpfung eingesetzt wird. Indem sie Infrarotstrahlung in sichtbares Licht umwandelt , ermöglicht sie Feuerwehrleuten, Hitzezonen durch Rauch, Dunkelheit oder wärmedurchlässige Barrieren hindurch zu erkennen. Wärmebildkameras sind in der Regel handgeführt, können aber auch in andere Ausrüstung wie Helme und Atemschutzgeräte integriert werden . Sie sind mit hitze- und wasserbeständigen Gehäusen ausgestattet und robust konstruiert, um den Gefahren im Feuerwehreinsatz standzuhalten. Oft erfüllen sie die Anforderungen der NFPA 1801, Standard für Wärmebildkameras im Feuerwehrwesen .

Obwohl sie teure Ausrüstungsgegenstände sind, nimmt ihre Beliebtheit und Verwendung durch Feuerwehrleute in den Vereinigten Staaten aufgrund der erhöhten Verfügbarkeit staatlicher Ausrüstungszuschüsse nach den Anschlägen vom 11. September 2001 deutlich zu . Wärmebildkameras erfassen die Körperwärme und werden normalerweise in Fällen eingesetzt, in denen Menschen eingeschlossen sind und von Rettungskräften nicht gefunden werden können.

Eine Wärmebildkamera besteht aus fünf Komponenten: einem optischen System, einem Detektor, einem Verstärker, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Display. ^{[ 1 ]} Speziell für die Feuerwehr entwickelte Wärmebildkameras integrieren diese Komponenten in ein hitzebeständiges, ^{[ 2 ]} robustes und wasserdichtes Gehäuse. ^{[ 3 ]} Diese Teile arbeiten zusammen, um Infrarotstrahlung , wie sie beispielsweise von warmen Objekten oder Flammen abgegeben wird, in Echtzeit in sichtbares Licht umzuwandeln. ^{[ 4 ]}

Das Kameradisplay zeigt die Infrarot-Ausgangsdifferenzen an, sodass zwei Objekte mit der gleichen Temperatur die gleiche „Farbe“ aufweisen. ^{[ 4 ]} Viele Wärmebildkameras verwenden Graustufen zur Darstellung von Objekten mit normaler Temperatur, heben aber gefährlich heiße Oberflächen in anderen Farben hervor. ^{[ 5 ]}

Kameras können handgeführt ^{[ 6 ]} , am Helm befestigt ^{[ 7 ]} oder in andere Ausrüstung wie z. B. ein Atemschutzgerät integriert sein . Eine handgeführte Kamera erfordert eine Hand zum Positionieren und Bedienen, sodass nur eine Hand für andere Aufgaben frei bleibt. Sie lässt sich jedoch leicht zwischen Feuerwehrleuten austauschen. Die meisten Wärmebildkameras, die bei der Feuerwehr eingesetzt werden, sind handgeführte Modelle.

Die Abteilung für Brandforschung des National Institute of Standards and Technology (NIST) ist die führende Regierungsbehörde in den USA, die Leistungsstandards für Wärmebildkameras der Feuerwehr entwickelt, wobei auch das Nachtsichtlabor der US-Armee dazu beigetragen hat. ^{[ 1 ]} Zu den vorläufigen Empfehlungen aus der Praxis gehören sichtbare Warnungen bei niedrigem Batteriestand, die Fähigkeit, vollständiges Eintauchen in Wasser zu überstehen, und die Fähigkeit, auch bei Temperaturen über 1100 °C (2000 °F) aussagekräftige visuelle Messwerte zu liefern. ^{[ 8 ]}

Da Wärmebildkameras durch Dunkelheit oder Rauch hindurchsehen können, ermöglichen sie Feuerwehrleuten, den Brandherd eines Gebäudebrandes schnell zu lokalisieren oder die Wärmesignatur von Opfern mit eingeschränkter Sicht zu erkennen. ^{[ 9 ]} Sie können zur Suche nach Opfern im Freien in einer kühlen Nacht, zum Aufspüren von Schwelbränden in Wänden ^{[ 10 ]} oder zum Erkennen überhitzter elektrischer Leitungen eingesetzt werden. ^{[ 4 ]} Bereits 1999 wurde Wärmebildkameras zugeschrieben, durch die Identifizierung und Bergung von Opfern bei schlechten Sichtverhältnissen jährlich mehrere Menschenleben zu retten. ^{[ 11 ]}

Neben der Fähigkeit, durch dichten Rauch zu sehen, können Wärmebildkameras auch Materialien erkennen, die von spontaner, schwacher Verbrennung betroffen sind. In einem dokumentierten Fall wurde eine Wärmebildkamera eingesetzt, um einen Schwelbrand in einem Getreidelager zu isolieren; durch die Isolierung und Entfernung des betroffenen Getreides konnten 75 % der eingelagerten Ernte gerettet werden. ^{[ 12 ]} In einem anderen Fall nutzten Feuerwehrleute in Tennessee eine Wärmebildkamera, um einen versteckten Brand in einem mit Schlacke bedeckten Bahndamm zu entdecken, wodurch geschätzte Kosten in Höhe von 500.000 US-Dollar eingespart wurden. ^{[ 13 ]} Wärmebildkameras haben sich auch als besonders nützlich bei der Bekämpfung von Bränden in Zellulosedämmstoffen erwiesen ^{[ 14 ]} und um festzustellen, ob ein Gebäude nach dem Löschen eines Brandes wieder sicher betreten werden kann. ^{[ 15 ]} Feuerwehrleute im Ventura County, Kalifornien, nutzten ihre Wärmebildkamera, um eine Katze zu finden, die während Bauarbeiten in einem Gehweg eingeschlossen worden war. ^{[ 16 ]}

Prototypen von helmmontierten Wärmebildkameras wurden erstmals 1992 vorgestellt ^{[ 17 ]} , eine detaillierte Bewertung ihrer Leistungsfähigkeit im realen Einsatz erfolgte jedoch erst 2007. Das 2007 getestete Modell wog etwa 0,7 kg und war damit deutlich schwerer als ein Helm ohne Kamera ^{[ 7 ]} . Die Möglichkeit, die Geräte auch während des Schlauchziehens und des Tragens von Werkzeugen zu verwenden ^{[ 7 ],} wurde von den Feuerwehrleuten, die das Produkt testeten, jedoch positiv aufgenommen ^{[ 7 ] .}

Zu den Vorteilen von helmmontierten Kameras gehörte, dass mehrere Feuerwehrleute jeweils unterschiedliche Aspekte eines Brandes beobachten konnten. Zu den Nachteilen zählte jedoch, dass die Feuerwehrleute die Sicherheitsdisziplin vernachlässigten. ^{[ 7 ]} In Zeitmessungen erledigten Teams mit helmmontierten Kameras Suchaufgaben deutlich schneller, waren weniger desorientiert und verbrauchten weniger Atemluft als Teams mit einer einzelnen Handkamera, die wiederum besser abschnitten als Teams ohne Kamera überhaupt. ^{[ 7 ]}

Eine Einschränkung dieser und ähnlicher Geräte ist ihre mangelhafte Tiefenwahrnehmung (der Benutzer kann die Entfernung von Objekten nur schwer einschätzen). ^{[ 18 ] [ 19 ]} Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Benutzer stolpert ^{[ 18 ]} , gegen Hindernisse stößt oder andere Probleme im Zusammenhang mit der Entfernungswahrnehmung hat. Eine weitere Einschränkung der Infrarottechnologie besteht darin, dass Materialien gleicher Temperatur in derselben Farbe dargestellt werden, wodurch viele Details, die normalerweise im sichtbaren Licht erkennbar sind, nicht dargestellt werden.

Zu den jüngsten Entwicklungen zählt die Montage von Infrarotkameras an Drohnen. Ein Anwendungsgebiet solcher Drohnen ist die Erkennung von Anomalien in Solarparks. ^{[ 20 ]} Während manuelle Diagnosen Wochen dauern würden, lässt sich dies mit Wärmebildkameras an Drohnen in wenigen Tagen erledigen.

Während Wärmebildtechnik in speziellen Bereichen der Strafverfolgung und des Militärs schon lange eingesetzt wird ^{[ 4 ]} , wurde ihre Akzeptanz bei der Feuerwehr durch die hohen Kosten der Kameras behindert. „Das erste dokumentierte Leben eines Zivilisten, das mithilfe von Wärmebildtechnik gerettet wurde, ereignete sich nach der Gasexplosion in Putney, London, im Jahr 1985.“ ^{[ 21 ]} Obwohl die Wärmebildtechnik nach dem Untergang der HMS  Sheffield schnell zum Standard in der Marinefeuerwehr wurde , blieb sie bei zivilen Feuerwehren bis in die 1990er-Jahre hinein Spezialausrüstung. Die Feuerwehr von Seattle erwarb ihre erste Wärmebildkamera 1997 für 16.000 US-Dollar. ^{[ 22 ]}

Im Jahr 2000 bezeichnete die Los Angeles Times die Wärmebildkamera als „vielleicht den größten Fortschritt in der Feuerwehrausrüstung der letzten 25 Jahre – und den teuersten“. ^{[ 23 ]} Feuerwehren haben verschiedene Finanzierungsquellen und -methoden für Wärmebildkameras genutzt, darunter direkte Budgetmittel ^{[ 6 ]} , Zuschüsse ^{[ 9 ]} und Spenden ^{[ 24 ]} . Ein Feuerwehrchef merkte an, dass ähnliche Kostenprobleme die Anschaffung von Atemschutzgeräten bei deren Einführung beeinträchtigten. ^{[ 7 ]}

Im Jahr 2001 begann die US-amerikanische Katastrophenschutzbehörde FEMA mit der Vergabe von Zuschüssen im Rahmen des Firefighter Investment and Response Enhancement (FIRE) Act, der US-amerikanischen Feuerwehren in diesem Haushaltsjahr 100 Millionen US-Dollar zur Verfügung stellte. Viele Feuerwehren nutzten diese Mittel für die Anschaffung von Wärmebildkameras. ^{[ 25 ]} Der Ersatz einer beschädigten Wärmebildkamera kann jedoch eine erhebliche Herausforderung für Feuerwehren darstellen, die die Kamera außerhalb des regulären Budgetprozesses beschafft haben. ^{[ 26 ]}

Als die Feuerwehren begannen, Wärmebildkameras anzuschaffen, wurden diese typischerweise Spezialeinheiten wie Schwerlastrettungs- und Drehleiterwagen zugeteilt. ^{[ 6 ]} Wärmebildkameras werden routinemäßig Schnelleinsatzteams (Rapid Intervention Teams) zugeteilt , um eingeschlossene Feuerwehrleute besser erreichen und befreien zu können. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Seit 2003 erkennt das NIOSH den Mangel an sachgemäß eingesetzten Wärmebildkameras als vermeidbaren Faktor für Verletzungen und Todesfälle von Feuerwehrleuten an. ^{[ 27 ]} In einem NIOSH-Bericht von 2005 wurde die Nichtverwendung von Wärmebildkameras als Mitursache für den Tod des Feuerwehrmanns Kevin Kulow im Dienst im Jahr 2004 in Houston genannt. ^{[ 29 ]} Eine der Empfehlungen des Untersuchungsteams nach dem Brand im Charleston Sofa Super Store war die „Anschaffung einer Wärmebildkamera eines Standardmodells für jedes Löschfahrzeug und jede Drehleiter“. ^{[ 30 ]}

• Flammenmelder  – Sensor zur Erkennung von Flammen oder Bränden
• Nachtsichtgerät  – Gerät, das dem Benutzer das Sehen in Bereichen mit nahezu völliger Dunkelheit ermöglicht.
• Kyllo gegen die Vereinigten Staaten

Medien zum Thema Wärmebildkameras auf Wikimedia Commons

• Anwendungen von Wärmebildkameras in der gängigen physischen Sicherheit