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        視頻監(jiān)控技術(shù)在火災(zāi)報(bào)警領(lǐng)域的新突破

        2014-03-02 08:38:32王洋李國生郜昕
        中國公共安全 2014年1期
        關(guān)鍵詞:煙霧場所火焰

        ■ 王洋 李國生 郜昕

        隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,城市規(guī)模的擴(kuò)大,人口密度的增加,消防安全變得越來越重要。近年來,我國發(fā)生了很多重大火災(zāi),主要集中在人員密集場所、倉儲(chǔ)物流及高大建筑物內(nèi),造成了極大的人員和經(jīng)濟(jì)損失,社會(huì)影響也越來越大?;馂?zāi)發(fā)生主要原因之一就是現(xiàn)有的建筑消防設(shè)施設(shè)備不夠完善,老化、維護(hù)更新不及時(shí),針對這種情況,公安部天津消防研究所和國家消防工程技術(shù)研究中心組織有關(guān)專家共同研發(fā)了一款“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件(以下簡稱“火眼”探測軟件)。它利用各種建筑內(nèi)已普遍安裝的視頻監(jiān)控系統(tǒng),通過高水平的計(jì)算機(jī)圖像識別技術(shù),識別監(jiān)控區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的火焰和煙霧。該系統(tǒng)既可在相應(yīng)場所單獨(dú)使用,也能在傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生損壞或維修時(shí),作為其有效的補(bǔ)充手段。“火眼”探測軟件具備探測速度快,火災(zāi)定位準(zhǔn)確等多項(xiàng)特點(diǎn),做到早發(fā)現(xiàn)早預(yù)警,與傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)使用,可以最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。

        軟件原理

        基于圖像處理的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為核心,結(jié)合光電成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)測處理系統(tǒng)。它通過對攝像機(jī)現(xiàn)場成像的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析,來確定火災(zāi)警情的狀態(tài),從而進(jìn)行早期報(bào)警。

        “火眼”探測軟件總體基于圖像智能識別技術(shù)及機(jī)器學(xué)習(xí)理論,在軟件研制期間,國家消防工程技術(shù)研究中心通過對幾千例標(biāo)準(zhǔn)火焰的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了多達(dá)幾萬次的燃燒試驗(yàn),通過提取火焰、煙霧的圖像學(xué)特征進(jìn)行深入分析,并形成標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像數(shù)據(jù)庫,使該軟件能夠識別各種火焰和煙霧。

        圖像智能識別理論已成為近年來圖像研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。智能識別目前主要有以下幾種方法:統(tǒng)計(jì)(或決策理論)法、結(jié)構(gòu)(或句法)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。本軟件結(jié)合以上智能識別各分支的優(yōu)點(diǎn),利用先進(jìn)的算法判決公式,得到最大概率結(jié)果,并與標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像特征庫中的概率閾值相比較,得到一個(gè)最可靠、最準(zhǔn)確的判決結(jié)果。

        早期的火焰特征與熊熊燃燒起的火焰還是有較大區(qū)別的。我們經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn),觀察了大量的早期燃燒樣本,總結(jié)出了火焰在早期燃燒時(shí)的判別特征。將以上諸多特征作為多項(xiàng)輸入,合理運(yùn)用算法公式,通過深入分析,進(jìn)而得到最可能被判決為火災(zāi)的圖像。

        軟件技術(shù)特點(diǎn)

        1、當(dāng)被判決為火災(zāi)圖像時(shí),“火眼”探測軟件采用兩級報(bào)警方式,當(dāng)監(jiān)控?cái)z像區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)火焰或煙霧時(shí),軟件通過智能分析可以提供多級報(bào)警機(jī)制。在觀測到火點(diǎn)時(shí),“火眼”軟件在第一時(shí)間作出反應(yīng),提醒用戶注意。當(dāng)煙霧或火焰持續(xù)加強(qiáng),探測軟件通過分析進(jìn)一步判斷確認(rèn)為火災(zāi)圖像時(shí),“火眼”則發(fā)出明確的火警信號,引發(fā)聲光報(bào)警,使值機(jī)人員能夠有充裕的時(shí)間準(zhǔn)確判斷火警情況后,再依據(jù)應(yīng)急方案采取相應(yīng)的消防措施。兩級火災(zāi)報(bào)警方式可以防止其它干擾因素,保證了“火眼”軟件報(bào)警的準(zhǔn)確性。

        2、軟件單純基于圖像內(nèi)容進(jìn)行分析,無需借助其它傳感設(shè)備,成本低,反應(yīng)敏捷,更加直觀,可作為火災(zāi)預(yù)警的主要補(bǔ)充手段,當(dāng)其它火災(zāi)探測設(shè)備發(fā)生故障或維修時(shí)可作為替換探測設(shè)備。

        3、可同時(shí)識別火焰和煙霧:“火眼”探測軟件采用了兩套獨(dú)立的國內(nèi)首創(chuàng)的圖像模式識別技術(shù),能夠同時(shí)分別探測監(jiān)控?cái)z像區(qū)域內(nèi)的火焰和煙霧,并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號,無論是陰燃的煙霧還是明火的火焰,都能在火災(zāi)初期通過軟件后臺分析,做到迅速識別、快速報(bào)警。

        “火眼”探測軟件四大優(yōu)勢

        1、適用性強(qiáng):“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件針對國內(nèi)主流的各種品牌型號的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng),開發(fā)了多種軟件接口,既能應(yīng)用于數(shù)字方式的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng),也適用于模擬方式的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng),加載方式簡單,運(yùn)行可靠,同時(shí)軟件適用于多種型號的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng),具有廣泛的兼容性和適用性。

        2、探測速度快:采用圖像模式識別技術(shù)的“火眼”探測軟件,正常情況下在視頻火災(zāi)圖像出現(xiàn)的五秒之內(nèi)就能在圖像上發(fā)現(xiàn)火焰或煙霧,發(fā)出預(yù)警信號和報(bào)警信號,而傳統(tǒng)模式的點(diǎn)型感溫或感煙探測器則需要探測器處的溫度或煙濃度達(dá)到一定的數(shù)量值才能報(bào)警,相比之下“火眼”軟件的探測速度更快,報(bào)警時(shí)間更早。該項(xiàng)測試數(shù)據(jù)已經(jīng)通過國家相關(guān)質(zhì)量認(rèn)證部門和公安部沈陽消防研究所測試并取得了相關(guān)的試驗(yàn)檢測報(bào)告。

        3、抗干擾能力強(qiáng):基于國際ISO標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的“火眼”探測軟件,在實(shí)際應(yīng)用過程中能夠抵抗監(jiān)控?cái)z像區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)光、弱光、閃光等光源干擾,只有當(dāng)火焰或煙霧出現(xiàn)時(shí)才發(fā)出報(bào)警信號,有效的識別其他干擾因素,因此軟件具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

        4、火災(zāi)定位準(zhǔn)確:軟件擁有能夠回放報(bào)警時(shí)段現(xiàn)場狀況的記憶功能,即使火場煙霧彌漫,消防人員仍能通過“火眼”的回放功能,準(zhǔn)確判斷起火點(diǎn)和起火原因,采取有效措施撲滅火災(zāi),有利于事故后的總結(jié)和改進(jìn)。

        “火眼”探測軟件的市場應(yīng)用

        室內(nèi)大空間

        傳統(tǒng)的點(diǎn)型感溫火災(zāi)探測器的探測高度一般不超過8米,點(diǎn)型感煙探測器的探測高度一般不超過12米。在高度超過12米的室內(nèi)高大空間,只能安裝紅外或紫外對射火焰探測器,但系統(tǒng)的長期維護(hù)比較困難,例如鋼結(jié)構(gòu)大空間紅外會(huì)受其鋼結(jié)構(gòu)變化、沉降等原因無法精確對射造成持續(xù)性誤報(bào)等。相比傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),“火眼”軟件更適合安裝在室內(nèi)高大空間,在局部區(qū)域內(nèi)替代火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)或作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的有效補(bǔ)充手段使用。

        特殊室內(nèi)場所

        安裝室內(nèi)滅火系統(tǒng)的重要場所,滅火系統(tǒng)的啟動(dòng)可能會(huì)對保護(hù)區(qū)域內(nèi)的重要設(shè)備造成損壞,造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失,例如信息管理室、交換機(jī)房、精密儀器室等。如果同時(shí)在監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件,就能在火災(zāi)報(bào)警時(shí),由消防值班人員在視頻圖像上確認(rèn)火警后再?zèng)Q定是否啟動(dòng)滅火系統(tǒng),這樣既不延誤報(bào)警,又能有效避免滅火系統(tǒng)的誤動(dòng)作帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

        局部火災(zāi)報(bào)警應(yīng)用

        在已經(jīng)使用火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的建筑中,傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)過長期運(yùn)行后,經(jīng)常會(huì)有報(bào)警設(shè)備損壞需要維修,在維修期間,可以使用“火眼”軟件臨時(shí)在局部場所替代火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控火警的發(fā)生。

        大型廠房

        國內(nèi)石油、石化、鋼鐵、冶金、電力等行業(yè)內(nèi)經(jīng)常建有大型的設(shè)備或生產(chǎn)廠房,有些廠房空間高大、環(huán)境惡劣,傳統(tǒng)的火災(zāi)探測設(shè)備往往無法有效地長期運(yùn)行,但這類場所普遍安裝了監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng),在攝像系統(tǒng)上安裝“火眼”軟件將是一個(gè)非常有效的火災(zāi)報(bào)警手段。

        大型倉庫

        在各種大型倉庫中,由于貨物或貨架堆積較高,傳統(tǒng)的感溫、感煙探測器探測火災(zāi)的時(shí)間較長,發(fā)生火災(zāi)后損失較大。擁有探測火焰和煙霧功能的“火眼”軟件,則能夠在最短時(shí)間內(nèi)監(jiān)控火災(zāi)的發(fā)生,減少經(jīng)濟(jì)損失。

        特種倉庫

        對于腐蝕性比較強(qiáng)的煙草倉庫、有特殊要求的特種物質(zhì)儲(chǔ)備倉庫等不適合安裝傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的場所,在其監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件,可以有效的替代傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)使用。

        地鐵隧道

        目前國內(nèi)的地鐵隧道通常使用線型感溫電纜或光柵光纖感溫探測火災(zāi)。但上述探測方式成本較高,一旦損壞不易維護(hù)。在地鐵隧道中采用“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件,不僅成本低廉、探測方便,而且報(bào)警時(shí)間早,定位準(zhǔn)確,“火眼”軟件是這類場所火災(zāi)報(bào)警方式的最佳選擇。

        博物館、檔案館、圖書館

        國家或省市、地區(qū)的大型博物館、檔案館、圖書館等場所,如果安裝了水噴淋或氣體等自動(dòng)滅火系統(tǒng),滅火系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)對上述場所保存的物品造成比較大的損害;同時(shí)上述場所一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)要求早報(bào)警,快滅火,以減少火災(zāi)損失。在這些場所的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件,和傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一起使用,就能比較好的解決上述問題。

        重要文物保護(hù)場所

        一旦國家或省市的重要文物保護(hù)場所發(fā)生火災(zāi),會(huì)造成難以估量的損失,因此早期預(yù)報(bào)火警、準(zhǔn)確定位起火點(diǎn)、快速撲滅火災(zāi)是所有文物保護(hù)場所在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的最佳選擇,在這些場所的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)中使用“火眼”軟件恰好能夠滿足這種要求。

        “火眼”探測軟件的市場前景

        在城市監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)快速發(fā)展的今天,適用于主流監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)的“火眼”探測軟件技術(shù)先進(jìn),優(yōu)勢明顯,既可在特殊場所單獨(dú)使用;也能在傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生損壞或維修時(shí),作為其有效的補(bǔ)充手段;“火眼”軟件同時(shí)還具有探測速度快,火災(zāi)定位準(zhǔn)確的特點(diǎn),與傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)使用時(shí),可以最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。

        “火眼”軟件已經(jīng)獲得了國家發(fā)明專利,其相關(guān)技術(shù)已受到國家專利法保護(hù),同時(shí)基于監(jiān)控視頻圖像的火焰和煙霧圖像識別檢測技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

        “火眼”探測軟件能夠充分利用各種場所的安全監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)和工業(yè)攝像系統(tǒng),以較低的成本實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警功能,結(jié)合了“火眼”軟件的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)具有成本低、報(bào)警早、定位準(zhǔn)確、使用方便的特點(diǎn),在國內(nèi)消防領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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