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(shì)成為安防系統(tǒng)和報(bào)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?；诖?，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(chǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)具體應(yīng)用，最后研究了現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)? 火氣系統(tǒng)? 聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN954? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(jìn)的功能，通過和其他系統(tǒng)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警功能，讓企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控火氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在突發(fā)火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)，可以第一時(shí)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?xì)怏w與有毒體檢測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)石油天然氣裝置的可燃?xì)怏w與有毒體檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)在可燃?xì)怏w與有毒體檢測(cè)系統(tǒng)中放置一個(gè)獨(dú)立的I/O卡，以此實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w與有毒體檢測(cè)系統(tǒng)的功能。另外，火氣系統(tǒng)中火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其功能就在發(fā)生火災(zāi)時(shí)第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)。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?xì)怏w與有毒體檢測(cè)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(dú)立，主要是因?yàn)槭吞烊粴庋b置安全儀表系統(tǒng)、基本過程控制系統(tǒng)、火氣報(bào)警和氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別屬于不同的保護(hù)層，這樣的設(shè)計(jì)方式可以降低火災(zāi)的危害，為實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)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(bào)警、探測(cè)有毒氣體與可燃?xì)怏w的工作目標(biāo)。在火氣系統(tǒng)的運(yùn)行中，如果發(fā)生異常狀態(tài)則會(huì)進(jìn)行報(bào)警、執(zhí)行動(dòng)作，或者采用安全狀態(tài)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)事件后果的控制。其中，傳感器主要涉及煙感器、火焰探測(cè)器、氣體檢測(cè)器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)按鈕、溫感火災(zāi)探測(cè)器等。最終元件為公共廣播報(bào)警系統(tǒng)、聲光報(bào)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(chǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)在火焰監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)問題，可以將現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)在火焰監(jiān)測(cè)中，通過對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)感知、報(bào)警火災(zāi)的目的。一般情況下，密閉覆蓋小型場(chǎng)所、密閉覆蓋大型場(chǎng)所、露天大型場(chǎng)所等會(huì)采用無人或少人看守的方式，很難第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)問題，為將現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用在其中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰的監(jiān)測(cè)。在設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)對(duì)背景圖像、火焰圖形的分離。為了便于識(shí)別可以將各個(gè)像素點(diǎn)的灰度使用純白、純黑的方式表示，而閾值的選擇會(huì)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(chǔ)表示圖像矩陣并進(jìn)行求和、計(jì)算得出火焰對(duì)應(yīng)的面積，基于運(yùn)算能夠掌握時(shí)間、火焰面積之間的關(guān)系，即隨著時(shí)間推移火焰面積會(huì)增加。在火災(zāi)中，火焰尖角、分層變化基本同時(shí)發(fā)生變化。因此為了能夠判斷程序運(yùn)行的工作量，應(yīng)該對(duì)火焰分層進(jìn)行詳細(xì)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(shì)，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)提供數(shù)據(jù)參考。

3? 現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火氣系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施的布設(shè)

在現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)景的特點(diǎn)，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(bào)警設(shè)施為核心，通過連接光纖網(wǎng)絡(luò)，布置相對(duì)獨(dú)立的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)備主要包括火氣探頭、手動(dòng)報(bào)警裝置、滅火設(shè)備等。其中，火氣檢測(cè)裝置是火氣系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，需要在場(chǎng)景中可能存在可燃?xì)怏w泄漏的位置布置氣體檢測(cè)裝置，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。具體可根據(jù)《作業(yè)場(chǎng)所環(huán)境氣體檢測(cè)報(bào)警儀通用技術(shù)要求（GB12358-2006）》中的要求確定氣體檢測(cè)裝置的技術(shù)要求。利用氣體檢測(cè)裝置對(duì)環(huán)境火氣情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，配合現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況進(jìn)行多重監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步提升場(chǎng)景消防保障程度。

3.2 火焰探測(cè)器使用

目前在火氣系統(tǒng)中使用較多的火焰探測(cè)器裝置分為紅外火焰探測(cè)器、紫外紅外復(fù)合探測(cè)器兩種，有效探測(cè)距離較大，而且具有較好的抗干擾能力。在其設(shè)計(jì)和安裝過程中，也需要根據(jù)火災(zāi)探測(cè)器和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾方面的問題。一是探測(cè)器探測(cè)視角和最大探測(cè)距離要滿足場(chǎng)景火災(zāi)監(jiān)控需求。一般要選擇探測(cè)距離較大、報(bào)警響應(yīng)時(shí)間較短的探測(cè)器，從而達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)場(chǎng)景保護(hù)面積和火災(zāi)報(bào)警時(shí)間等方面的要求。同時(shí)要確保探測(cè)器有效探測(cè)視角內(nèi)部存在遮擋物，避免對(duì)其正常使用功能造成影響。探測(cè)器探測(cè)窗口應(yīng)避免受到光源直射，單波段探測(cè)器不能布置在有陽光和白熾燈等直接照射的場(chǎng)景。根據(jù)上述火災(zāi)場(chǎng)景視頻檢測(cè)原理，還要通過合理布置視頻監(jiān)測(cè)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(cè)過程中，需要依次完成取背景幀、對(duì)火焰圖像進(jìn)行二值化處理、對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像進(jìn)行處理等工作，進(jìn)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(cè)器配合使用，遵守火焰探測(cè)器的布置原則，盡可能減少環(huán)境干擾因素。

3.3 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)

在現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火情的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)操作界面中，總體分為兩大區(qū)域，一是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)視頻的顯示區(qū)域，二是功能按鈕操作界面?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，可利用功能按鈕對(duì)其進(jìn)行操作，包括視頻截取、放大、縮小、調(diào)整視角等功能。在對(duì)視頻圖像中的火焰進(jìn)行識(shí)別時(shí)，可通過對(duì)火焰顏色、形態(tài)等特征信息進(jìn)行識(shí)別，準(zhǔn)確鎖定火焰發(fā)生位置。遠(yuǎn)程管理人員在操作過程中，可隨時(shí)切換現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控鏡頭，獲取其視頻圖像。成功建立遠(yuǎn)程連接后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)視頻裝置拍攝到的實(shí)時(shí)圖像，然后對(duì)火焰特征進(jìn)行分析，利用背景差分算法等，鎖定火焰位置，并采用藍(lán)色方框?qū)⑵淙Τ?。此外，系統(tǒng)還可以根據(jù)場(chǎng)景建筑結(jié)構(gòu)信息等，計(jì)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(bào)警聯(lián)動(dòng)功能

在少人值守情況下，現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和火氣系統(tǒng)的聯(lián)合設(shè)計(jì)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能，通過綜合火焰圖像、煙氣、可燃?xì)?、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度等的監(jiān)測(cè)結(jié)果，與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，判斷現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)環(huán)境是否存在火情隱患。在確定火情隱患時(shí)，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警，包括現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警以及遠(yuǎn)程報(bào)警通知。其中，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警裝置的聲音報(bào)警器要求大于105dB，閃光報(bào)警器的瓦數(shù)不低于20W。在發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警的同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也會(huì)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警發(fā)出的同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻攝像頭將自動(dòng)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)險(xiǎn)情位置，確?；鹎樾畔⒛軌虻谝粫r(shí)間傳遞，從而為消防救援正確時(shí)間。

4? 結(jié)語

綜上所述，本文研究了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和火氣系統(tǒng)展開的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，通過研究火氣系統(tǒng)基本功能和結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)到視頻監(jiān)控技術(shù)和火氣控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)工作中發(fā)揮的巨大作用，對(duì)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。先要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行布設(shè)，安裝火氣探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的遠(yuǎn)程視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)，利用自動(dòng)報(bào)警旋轉(zhuǎn)對(duì)焦功能提示火災(zāi)險(xiǎn)情。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡明閣，劉巋，汪曉峰.信陽市“藍(lán)天衛(wèi)士”視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用與管控對(duì)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(yùn)用[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2017，36（10）：1469-1473.