關(guān)于智慧城市中智能建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

慕明晏 馬照一

【摘要】構(gòu)建智慧城市是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的主流，建筑是城市重要組成部分，建筑智能化也體現(xiàn)在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)上。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)火災(zāi)中建筑火災(zāi)占80%以上，如何在火災(zāi)早期火情可控時(shí)期及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行警報(bào)處理，是避免火勢(shì)蔓延、減小損失的關(guān)鍵所在，采取行之有效的火災(zāi)預(yù)警方法將會(huì)大大降低重大災(zāi)害的發(fā)生。相對(duì)老式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備的不足，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+，本文提出基于智能攝像頭的智能建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并分析了其可行性和優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；火災(zāi)報(bào)警；智能攝像頭；互聯(lián)網(wǎng)

城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口越來(lái)越多，構(gòu)建智慧城市是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+，讓建筑智能化就是為了確保建筑物的安全、環(huán)保、共享?；谝曨l監(jiān)控的智能攝像頭對(duì)于預(yù)防大火、保護(hù)生命，提高建筑安全至關(guān)重要?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的智能攝像頭能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)建筑環(huán)境變化，對(duì)于危險(xiǎn)源早期泄露和火災(zāi)起到及時(shí)、高效、精確的災(zāi)情預(yù)警作用。

1、老式火災(zāi)報(bào)警設(shè)備

老式火災(zāi)報(bào)警設(shè)備一般由感煙式火災(zāi)探測(cè)器和感溫式火災(zāi)探測(cè)器組成，當(dāng)傳感器感應(yīng)到周?chē)h(huán)境的溫度和煙霧濃度變化，并達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)才會(huì)觸發(fā)報(bào)警。當(dāng)環(huán)境溫度和煙霧濃度發(fā)生劇烈變化時(shí)，可能火勢(shì)已經(jīng)達(dá)到不可控狀態(tài)，老式設(shè)備無(wú)法在火災(zāi)早期階段有效檢測(cè)到火情，更不能及時(shí)將災(zāi)情通知給相關(guān)部門(mén)處理。

2、智能建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

2.1 智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)概述

現(xiàn)代社會(huì)高樓林立，智能建筑結(jié)構(gòu)更加多元化、復(fù)雜化，功能更加智慧化、人性化?；馂?zāi)隱患因素也隨之增加，監(jiān)測(cè)難度很大。高層建筑的火災(zāi)危害性更大，比如：火勢(shì)蔓延迅速、人員疏散困難、火情撲救難度大。這就意味著，建筑本身要有“自救能力”，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到可能引發(fā)火災(zāi)的隱患，并且可以自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確地將警報(bào)信息通知相關(guān)人員進(jìn)行實(shí)地查看，采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行撲救，來(lái)確保建筑自身的安危和建筑內(nèi)人員的安全。這正是建筑智能化的體現(xiàn)，也正是智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)重要性的體現(xiàn)，對(duì)建筑的安全至關(guān)重要。

2.2 智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)總構(gòu)架

系統(tǒng)將老式自動(dòng)報(bào)警設(shè)備中的感煙式火災(zāi)探測(cè)器和感溫式火災(zāi)探測(cè)器集成在普通的監(jiān)控?cái)z像頭上，通過(guò)在攝像頭內(nèi)加入機(jī)器學(xué)習(xí)算法將普通攝像頭智能化，達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)火災(zāi)信息，當(dāng)檢測(cè)異常情況時(shí)，通過(guò)WIFI將報(bào)警信息發(fā)送到相關(guān)人員，同時(shí)向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出預(yù)警信息進(jìn)行蜂鳴提醒，進(jìn)行火災(zāi)撲救，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能。系統(tǒng)整體框圖如下2-1所示。

2.2.2圖像分析檢測(cè)火災(zāi)

火災(zāi)通常分為初期、發(fā)展、猛烈、下降和熄滅五個(gè)階段，我們要在初期就要檢出火災(zāi)及時(shí)預(yù)警預(yù)防火勢(shì)發(fā)展，也是火災(zāi)撲救的最好的時(shí)機(jī)。火災(zāi)初期產(chǎn)生的熱量和煙霧難以聚集到很高的空間，因而傳感器信號(hào)變得十分微弱，無(wú)法起到火災(zāi)預(yù)警的作用。但是，這個(gè)時(shí)候攝像頭的監(jiān)控畫(huà)面可以分辨出明顯的變化，環(huán)境某區(qū)域的亮度發(fā)生了顯著的改變，這個(gè)就是圖像處理的檢測(cè)重點(diǎn)。

一副火焰圖像可以提取其灰度特征和豐度特征?；叶忍卣鞅硎净鹧娴钠骄鈴?qiáng)；豐度特征表示火焰所占面積，火焰亮度是最顯著的變化同時(shí)也是最快能檢測(cè)到特征變化，這樣我們就可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地進(jìn)行火災(zāi)判斷，達(dá)到高效預(yù)警預(yù)防火災(zāi)的作用。

（a）火焰原始圖像（b）火焰灰度圖像（c）灰度直方圖

圖2-2火災(zāi)檢測(cè)效果圖

通過(guò)對(duì)采集的圖像進(jìn)行灰度化等操作，判斷圖像灰度值（亮度）是否超過(guò)閾值，如果達(dá)到閾值則認(rèn)為存在異常，有火災(zāi)隱情進(jìn)行觸發(fā)報(bào)警?；馂?zāi)檢測(cè)效果如上圖2-2所示。圖（a）是火焰的原始圖像，圖（b）把原始圖像進(jìn)行灰度化處理的效果圖，圖（c）用直方圖表示灰度值，統(tǒng)計(jì)某種灰度出現(xiàn)的頻率。通過(guò)圖像亮度算法計(jì)算出圖像的亮度L大于設(shè)定的火焰亮度的預(yù)設(shè)值YL，即判定有火情發(fā)生。

2.2.3火災(zāi)報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)

當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情，通過(guò)兩種方式進(jìn)行警報(bào)提醒。第一種，通過(guò)觸發(fā)電信號(hào)對(duì)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行蜂鳴提醒；第二種，通過(guò)WIFI接口對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行一對(duì)一提醒，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)論人員在哪，都可以接收到火災(zāi)預(yù)警信息，然后及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)并實(shí)施撲救措施， 在火災(zāi)早期進(jìn)行有效控制避免火勢(shì)蔓延造成極大傷害和損失。

結(jié)語(yǔ)：

智慧城市智能建筑，對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)能夠智能監(jiān)測(cè)火災(zāi)是為社會(huì)造福的基本保證，是為城市服務(wù)的根本保障。依托互聯(lián)網(wǎng)和智能攝像頭的智能建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以有效地監(jiān)控范圍內(nèi)的火災(zāi)情況，并在早期進(jìn)行自動(dòng)提醒，實(shí)現(xiàn)智能化的要求，系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用、快捷高效、智能可靠。

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作者簡(jiǎn)介：

慕明晏（1989--），男，漢，遼寧丹東人，助理工程師，碩士，單位：沈陽(yáng)市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，研究方向：設(shè)計(jì)學(xué)、建筑學(xué)。