楊 健 王 闊2 譚宇亨

(1.廣東工業(yè)大學(xué) 廣東 廣州 510000;2.秦皇島紫竹藥業(yè)有限公司 河北 秦皇島 066000)

一、概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，消防工作的挑戰(zhàn)和壓力日益增加。傳統(tǒng)的社會(huì)消防安全支持能力也越來(lái)越不適合社會(huì)需求[1]。本文總結(jié)出消防工程內(nèi)的兩點(diǎn)問(wèn)題，針對(duì)這兩點(diǎn)問(wèn)題，著重介紹了機(jī)器視覺(jué)型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無(wú)線(xiàn)智能消防系統(tǒng)。

1.對(duì)于目前傳感器報(bào)警系統(tǒng)僅僅通過(guò)對(duì)溫度、煙霧等進(jìn)行判斷，而在消防工程實(shí)際應(yīng)用卻經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)，而產(chǎn)生這種結(jié)果的原因卻很多。例如廚房中烹飪時(shí)產(chǎn)生的煙霧和熱氣，或者由于傳感器內(nèi)積塵過(guò)多等等，諸如此類(lèi)的情況都會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的偏差?？梢砸幂^新的圖像處理技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題，以提高火災(zāi)識(shí)別的準(zhǔn)確性。

2.傳統(tǒng)的有線(xiàn)報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)目前社會(huì)的發(fā)展，在實(shí)際的工程中暴露出諸多弊端。施工成本方面：成本高，人工，管材，電線(xiàn)，輔助材料，設(shè)備成本等，工期長(zhǎng);系統(tǒng)布設(shè)方面：需要專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)安裝，打眼、穿管布線(xiàn)，破壞建筑內(nèi)的裝修結(jié)構(gòu)，影響美觀(guān)；在日常管理方面：監(jiān)管復(fù)雜需專(zhuān)人值守；系統(tǒng)維護(hù)方面：維護(hù)成本高，容易形成虛接、短路、線(xiàn)路老化等問(wèn)題，有故障查線(xiàn)麻煩。

二、機(jī)器視覺(jué)型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

(一)機(jī)器視覺(jué)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)防火規(guī)范和系統(tǒng)的功能要求，將傳統(tǒng)型消防系統(tǒng)改造為機(jī)器視覺(jué)型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其相應(yīng)的總體架構(gòu)如圖1：

圖1

機(jī)器視覺(jué)型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。也就是說(shuō)，在收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之后，可以在允許的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)算，處理和正確地判斷數(shù)據(jù)[2]。采集圖像數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖2：

圖2

(二)圖像提取流程

1.火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，初始化各個(gè)模塊，執(zhí)行內(nèi)存映射，系統(tǒng)工作環(huán)境建立。

2.圖像數(shù)據(jù)采集模塊，采集連續(xù)幀圖像并存儲(chǔ)，進(jìn)行圖像動(dòng)態(tài)對(duì)比。

3.運(yùn)行圖像處理火災(zāi)識(shí)別模塊，對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行圖像處理并提取圖像特征，將提取到的圖像特征與與存儲(chǔ)的圖像特征數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若匹配值小于預(yù)先設(shè)定好的閾值，則可以將其視為其他干擾信號(hào)，并跳轉(zhuǎn)到第二步并繼續(xù)監(jiān)視。

4.若提取的圖像特征數(shù)據(jù)對(duì)比值超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則確認(rèn)已發(fā)生火災(zāi)。

(三)新型監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合

雖然計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)能夠加強(qiáng)系統(tǒng)檢測(cè)的可靠性，但仍然會(huì)出現(xiàn)微小概率的誤報(bào)，因此可將常規(guī)傳感器和圖像處理設(shè)備結(jié)合，聯(lián)合判決是為了盡量減少消防系統(tǒng)的誤報(bào)率和誤報(bào)率。它們的協(xié)作關(guān)系就如同人體感官系統(tǒng)一樣：具有視覺(jué)，嗅覺(jué)，觸覺(jué)一樣。機(jī)器視覺(jué)對(duì)應(yīng)視覺(jué)，煙霧傳感器對(duì)應(yīng)氣味，溫度傳感器對(duì)應(yīng)觸摸。系統(tǒng)的感官功能越多，其檢測(cè)準(zhǔn)確度越高，決不能單純的靠一種檢測(cè)方式來(lái)判斷其結(jié)果。

三、消防系統(tǒng)通過(guò)NB-IoT進(jìn)行通信

(一)NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))概述

NB-IoT是一種新興技術(shù)，支持WAN上低功耗設(shè)備的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也稱(chēng)為低功耗WAN?；诜涓C網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)使用License頻段，該頻段有四個(gè)功能：信號(hào)覆蓋范圍廣，功耗低，連接容量大，設(shè)備成本低。使用最新的NB-IoT推出物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用，主要用于舊，舊，小，散的地方。解決這些地方增加消防和消防設(shè)施的難度，以及火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的部署，管理和維護(hù)問(wèn)題。該解決方案具有覆蓋范圍大，易于部署，低成本，智能管理和廣泛的應(yīng)用范圍的特點(diǎn)[3]。

(二)無(wú)線(xiàn)智慧消防的優(yōu)點(diǎn)

1.覆蓋面廣，覆蓋面積大，分散施工。覆蓋面廣，覆蓋大面積分散的建筑物，無(wú)需任何布線(xiàn)。

2.低帶寬需求，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定。根據(jù)窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)只需要在低帶寬的情況下就可以提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，使無(wú)線(xiàn)智能消防系統(tǒng)更加可靠[4]。

3.端到端解決方案，部署簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。終端采用無(wú)線(xiàn)通信和電池供電。

4.系統(tǒng)成本低，建設(shè)和維護(hù)成本極低。用戶(hù)無(wú)需設(shè)置基站或僅建立少量網(wǎng)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，且系統(tǒng)建設(shè)成本低。最終產(chǎn)品的電池壽命長(zhǎng)達(dá)5年，無(wú)需頻繁更換電池，系統(tǒng)維護(hù)成本低。

5.智能報(bào)警，火災(zāi)響應(yīng)更快，設(shè)備維護(hù)更及時(shí)。具有防御報(bào)警，低電量報(bào)警，故障報(bào)警，溫度超限報(bào)警，火災(zāi)報(bào)警等功能。

6.提供火災(zāi)報(bào)警管理平臺(tái)報(bào)警，App報(bào)警，電話(huà)報(bào)警，短信報(bào)警，微信報(bào)警，多種報(bào)警方式。

結(jié)論

本文結(jié)合了新興技術(shù)運(yùn)用于智能建筑消防系統(tǒng)，詳細(xì)的解釋了機(jī)器視覺(jué)在運(yùn)用在火災(zāi)檢測(cè)中的軟件系統(tǒng)架構(gòu)，基于工程實(shí)際考量，由于機(jī)器視覺(jué)算法仍然存在小概率的失敗率，而鑒于消防安全監(jiān)測(cè)的特殊性，因此并不能完全依賴(lài)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，而是通過(guò)通過(guò)傳感器與計(jì)算機(jī)視覺(jué)相結(jié)合，進(jìn)行聯(lián)合判斷，最終實(shí)現(xiàn)最大限度的降低火災(zāi)系統(tǒng)的誤報(bào)與漏報(bào)。利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)構(gòu)建智能防火系統(tǒng)，使管理人員能夠及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況。這對(duì)降低管理成本和消除火災(zāi)危害具有重要意義[5]。