現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)聯(lián)動設(shè)計

宋金龍 袁嘉樂 蔡宏臣

摘? ?要：視頻監(jiān)控系統(tǒng)憑借其高效直觀的優(yōu)勢成為安防系統(tǒng)和報警系統(tǒng)的重要構(gòu)成，和其他系統(tǒng)的結(jié)合成為系統(tǒng)開發(fā)的主流方向。基于此，本文先研究了火氣系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)，其次分析了現(xiàn)場視頻監(jiān)控技術(shù)具體應(yīng)用，最后研究了現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)? 火氣系統(tǒng)? 聯(lián)動設(shè)計

中圖分類號：TN954? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0062-02

信息技術(shù)的快速發(fā)展，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)衍生出先進的功能，通過和其他系統(tǒng)的結(jié)合，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和報警功能，讓企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場得到現(xiàn)代化管理，提高管理有效性。因此，本文研究視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及火氣系統(tǒng)進行的聯(lián)動設(shè)計，可以遠程監(jiān)控火氣系統(tǒng)運行狀態(tài)，在突發(fā)火災(zāi)險情時，可以第一時間采取救援手段。

1? 火氣系統(tǒng)基本功能及組成結(jié)構(gòu)

1.1 火氣系統(tǒng)基本功能

火氣系統(tǒng)分為兩部分，即火焰、可燃氣體與有毒體檢測系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。在發(fā)布安監(jiān)相關(guān)文件之前，通常以《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》作為基礎(chǔ)設(shè)計石油天然氣裝置的可燃氣體與有毒體檢測系統(tǒng)，同時在可燃氣體與有毒體檢測系統(tǒng)中放置一個獨立的I/O卡，以此實現(xiàn)可燃氣體與有毒體檢測系統(tǒng)的功能。另外，火氣系統(tǒng)中火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，其功能就在發(fā)生火災(zāi)時第一時間發(fā)出報警信號。在發(fā)布文件后，明確了石油天然氣裝置安全儀表系統(tǒng)的部件，包括緊急停車系統(tǒng)、安全連鎖系統(tǒng)、可燃氣體與有毒體檢測系統(tǒng)。為保證系統(tǒng)的功能，其應(yīng)該與基本過程控制系統(tǒng)相互獨立，主要是因為石油天然氣裝置安全儀表系統(tǒng)、基本過程控制系統(tǒng)、火氣報警和氣體監(jiān)測系統(tǒng)分別屬于不同的保護層，這樣的設(shè)計方式可以降低火災(zāi)的危害，為實現(xiàn)聯(lián)動目的奠定基礎(chǔ)[1]。

1.2 火氣系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

邏輯控制器、最終元件、傳感器是構(gòu)成火氣系統(tǒng)的重要部件，能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)報警、探測有毒氣體與可燃氣體的工作目標(biāo)。在火氣系統(tǒng)的運行中，如果發(fā)生異常狀態(tài)則會進行報警、執(zhí)行動作，或者采用安全狀態(tài)進行處理，實現(xiàn)對危險事件后果的控制。其中，傳感器主要涉及煙感器、火焰探測器、氣體檢測器、手動火災(zāi)報按鈕、溫感火災(zāi)探測器等。最終元件為公共廣播報警系統(tǒng)、聲光報警器、滅火系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、裝置連鎖停車等。另外，系統(tǒng)中的邏輯系統(tǒng)，通常使用安全型可編程序控制器[2]。

2? 現(xiàn)場視頻監(jiān)控技術(shù)在火焰監(jiān)測中的應(yīng)用

為了能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)問題，可以將現(xiàn)場視頻監(jiān)控技術(shù)在火焰監(jiān)測中，通過對運動目標(biāo)的檢測、運算，實現(xiàn)感知、報警火災(zāi)的目的。一般情況下，密閉覆蓋小型場所、密閉覆蓋大型場所、露天大型場所等會采用無人或少人看守的方式，很難第一時間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)問題，為將現(xiàn)場視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用在其中，可以實現(xiàn)對火焰的監(jiān)測。在設(shè)計現(xiàn)場視頻監(jiān)控技術(shù)的過程中，需要通過圖像二值化的方式實現(xiàn)對背景圖像、火焰圖形的分離。為了便于識別可以將各個像素點的灰度使用純白、純黑的方式表示，而閾值的選擇會直接影響背景分離的效果。完成二值化的處理以后，將圖像中的火焰標(biāo)記為“1”、背景標(biāo)記為“0”，通過存儲表示圖像矩陣并進行求和、計算得出火焰對應(yīng)的面積，基于運算能夠掌握時間、火焰面積之間的關(guān)系，即隨著時間推移火焰面積會增加。在火災(zāi)中，火焰尖角、分層變化基本同時發(fā)生變化。因此為了能夠判斷程序運行的工作量，應(yīng)該對火焰分層進行詳細分析，掌握火焰的灰度分布，得出焰心、外焰灰度分布的變化趨勢，為實現(xiàn)現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)的聯(lián)動提供數(shù)據(jù)參考。

3? 現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施的布設(shè)

在現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)和火氣系統(tǒng)的布置過程中，需要結(jié)合具體應(yīng)用場景的特點，完成基礎(chǔ)設(shè)施的布設(shè)。其中，火氣系統(tǒng)主要以火災(zāi)報警設(shè)施為核心，通過連接光纖網(wǎng)絡(luò)，布置相對獨立的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)?，F(xiàn)場消防設(shè)備主要包括火氣探頭、手動報警裝置、滅火設(shè)備等。其中，火氣檢測裝置是火氣系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，需要在場景中可能存在可燃氣體泄漏的位置布置氣體檢測裝置，對其進行持續(xù)監(jiān)測。具體可根據(jù)《作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報警儀通用技術(shù)要求（GB12358-2006）》中的要求確定氣體檢測裝置的技術(shù)要求。利用氣體檢測裝置對環(huán)境火氣情況進行監(jiān)測。在此基礎(chǔ)上，配合現(xiàn)場視頻監(jiān)測設(shè)備的使用，對現(xiàn)場火災(zāi)情況進行多重監(jiān)測，進一步提升場景消防保障程度。

3.2 火焰探測器使用

目前在火氣系統(tǒng)中使用較多的火焰探測器裝置分為紅外火焰探測器、紫外紅外復(fù)合探測器兩種，有效探測距離較大，而且具有較好的抗干擾能力。在其設(shè)計和安裝過程中，也需要根據(jù)火災(zāi)探測器和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范進行。在設(shè)計過程中，應(yīng)重點考慮以下幾方面的問題。一是探測器探測視角和最大探測距離要滿足場景火災(zāi)監(jiān)控需求。一般要選擇探測距離較大、報警響應(yīng)時間較短的探測器，從而達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對場景保護面積和火災(zāi)報警時間等方面的要求。同時要確保探測器有效探測視角內(nèi)部存在遮擋物，避免對其正常使用功能造成影響。探測器探測窗口應(yīng)避免受到光源直射，單波段探測器不能布置在有陽光和白熾燈等直接照射的場景。根據(jù)上述火災(zāi)場景視頻檢測原理，還要通過合理布置視頻監(jiān)測裝置，獲取視覺信息，滿足加色法混色模型等的構(gòu)建需求。在視頻火情監(jiān)測過程中，需要依次完成取背景幀、對火焰圖像進行二值化處理、對運動目標(biāo)圖像進行處理等工作，進而滿足火情分析的需求。因此需要將視頻監(jiān)控裝置與火焰探測器配合使用，遵守火焰探測器的布置原則，盡可能減少環(huán)境干擾因素。

3.3 遠程視頻監(jiān)測

在現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用下，可通過網(wǎng)絡(luò)通訊功能，實現(xiàn)對現(xiàn)場火情的遠程監(jiān)測。在系統(tǒng)操作界面中，總體分為兩大區(qū)域，一是現(xiàn)場監(jiān)測視頻的顯示區(qū)域，二是功能按鈕操作界面?，F(xiàn)場監(jiān)測視頻實時傳輸?shù)竭h程監(jiān)控系統(tǒng)后，可利用功能按鈕對其進行操作，包括視頻截取、放大、縮小、調(diào)整視角等功能。在對視頻圖像中的火焰進行識別時，可通過對火焰顏色、形態(tài)等特征信息進行識別，準(zhǔn)確鎖定火焰發(fā)生位置。遠程管理人員在操作過程中，可隨時切換現(xiàn)場監(jiān)控鏡頭，獲取其視頻圖像。成功建立遠程連接后，系統(tǒng)會自動調(diào)取現(xiàn)場視頻裝置拍攝到的實時圖像，然后對火焰特征進行分析，利用背景差分算法等，鎖定火焰位置，并采用藍色方框?qū)⑵淙Τ觥４送?，系統(tǒng)還可以根據(jù)場景建筑結(jié)構(gòu)信息等，計算火焰高度，呈現(xiàn)更具體的火情信息，為消防救援決策提供依據(jù)。

3.4 報警聯(lián)動功能

在少人值守情況下，現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)和火氣系統(tǒng)的聯(lián)合設(shè)計也可實現(xiàn)自動報警功能，通過綜合火焰圖像、煙氣、可燃氣、現(xiàn)場環(huán)境溫度等的監(jiān)測結(jié)果，與設(shè)定閾值進行比較，判斷現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境是否存在火情隱患。在確定火情隱患時，系統(tǒng)會第一時間發(fā)出報警，包括現(xiàn)場聲光報警以及遠程報警通知。其中，現(xiàn)場報警裝置的聲音報警器要求大于105dB，閃光報警器的瓦數(shù)不低于20W。在發(fā)出現(xiàn)場報警的同時，遠程監(jiān)控中心也會發(fā)出報警，報警發(fā)出的同時，遠程監(jiān)控視頻攝像頭將自動旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)現(xiàn)場出現(xiàn)險情位置，確?；鹎樾畔⒛軌虻谝粫r間傳遞，從而為消防救援正確時間。

4? 結(jié)語

綜上所述，本文研究了現(xiàn)場監(jiān)控和火氣系統(tǒng)展開的聯(lián)動設(shè)計，通過研究火氣系統(tǒng)基本功能和結(jié)構(gòu)，認識到視頻監(jiān)控技術(shù)和火氣控制系統(tǒng)聯(lián)動工作中發(fā)揮的巨大作用，對聯(lián)動設(shè)計進行了研究。先要對基礎(chǔ)設(shè)施進行布設(shè)，安裝火氣探測器，實現(xiàn)對火災(zāi)的遠程視頻聯(lián)動監(jiān)測，利用自動報警旋轉(zhuǎn)對焦功能提示火災(zāi)險情。

參考文獻

[1] 胡明閣，劉巋，汪曉峰.信陽市“藍天衛(wèi)士”視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用與管控對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（21）：174-175.

[2] 郭華杰，蘇文威.淺析視頻監(jiān)控錄像在火災(zāi)調(diào)查中的運用[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2017，36（10）：1469-1473.