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      消防通道智能視頻監控系統

      時間:2020-10-23 百科知識
      消防通道智能視頻監控系統_城市綜合體消防安全關鍵技術研究

      對于綜合體建筑而言,具有人員密集、設備數量眾多、可燃易燃材料多、火災隱患重重等特點,一直是消防部門監督管理的重點。該類場所一旦發生火災,火災發生蔓延快,人員疏散困難,撲救困難。即使是小的火災事故,也會導致人們驚慌失措、爭先逃生、相互擁擠,不能及時疏散而造成重大人員傷亡事故。特別是消防通道不暢,容易造成客流擁擠與阻滯,影響人員疏散,同時影響消防部隊救援,極易造成人員的重大傷亡。

      圖6-38 應用于十字路口的疏散誘導裝置狀態示意圖

      圖6-39 實物外觀圖

      長期以來,我國消防主管部門都十分重視公共場所的消防安全問題。針對公共場所消防通道阻塞問題,新《中華人民共和國消防法》(以下簡稱《消防法》)規定:單位如果占用、堵塞、封閉消防車通道,妨礙消防車輛通行,可對其處以5000元以上50000元以下罰款;如果是個人行為,消防部門可以對其處以警告或500元以下罰款。另外,新規定還提出,如果消防設施不符合國家標準,或者占用、堵塞、封閉疏散通道、安全出口等,消防部門同樣可對相關單位處以最高50000元的罰款。

      雖然新《消防法》已于2009年5月1日頒布實施,但公共場所的消防安全問題仍未得到有效解決,其中一個重要原因是在監督管理環節出現了問題。 由于公共場所的消防安全要靠全體公民的自覺和監督管理部門的有效監督,兩者缺一不可。再則,現有監管手段單一,技術含量低,更多依賴人員素質高低。 目前,對于公共場所的消防疏散通道監管,大部分地方仍采用人工巡更方式進行監督管理。該方式具有靈活、成本低廉等特點,但也存在監督缺失、非實時等嚴重缺點。鑒于此,一些有條件的地方建立了視頻監控系統,一定程度上提高監督水平。但是,該系統無法實現危險情況的自動識別,需要值班人員時刻盯住監控屏幕,觀察監控場所的動態,勞動強度大,易疲勞,事件遺漏時有發生。

      視頻結構化描述是一種視頻內容信息提取的技術,它對視頻內容按照語義關系,采用時空分割、特征提取、對象識別等處理手段,組織成可供計算機和人理解的文本信息的技術,如圖6-40所示,提高監控視頻理解的實用性、可靠性和高效性。

      圖6-40 不同層次的邏輯關系

      針對重點消防單位消防通道等公共部位及消防設施的監控難題,故公安部上海消防研究所研究團隊采用視頻結構化技術,研制了基于視頻機構化技術的公共部位及消防設施監控前端,并通過以太網經網絡交換機將各監控前端與中央機房主機進行連接,建立監控系統,實現重點消防單位公共部位及消防設施監控,確保消防通道暢通和設施安全。

      1.系統架構

      系統總體框架如圖6-41所示,在綜合體建筑公共部位,如室外消防通道、室內疏散通道和重點消防設施等相關區域布置監控相機,實時監控公共部位及消防設施的通暢與安全,在監控前端(相機)中進行異常情況檢測,抓取關鍵幀圖像,并將報警信息和關鍵幀圖像通過網絡經路由器傳送到消防監控主機,實現報警信息確認和報警。在監控主機上,顯示報警信息和關鍵幀圖像,并由人工進行確認。

      2.基于視頻結構化的智能監控前端設計

      在該系統中,智能監控前端是研究的核心。該智能監控前端主要由智能監控算法研究和硬件系統研制兩部分組成。智能算法主要是通過采集監控現場(消防通道)的視頻流,通過背景建模,形成監控現場的背景模型,提取背景圖像和前景圖像,然后依據前景圖像進行通道阻塞與否的判斷,其算法流程如圖6-42所示。

      圖6-41 消防通道視頻監控系統框架圖

      圖6-42 智能算法流程

      由于是通過獲取前景圖像,并對前景圖像進行分析來判斷監控通道阻塞與否,可見如何區分圖像中前景和背景是問題的關鍵,也就是說背景建模至關重要,其好壞直接關系到后續算法的精度。

      該智能監控前端由片上處理系統、CMOS相機、相機鏡頭、TF存儲卡裝置、FLASH卡裝置、HDMI接口、以太網接口、DC5V接口和JTAG接口組成,其硬件框圖如圖6-43所示。

      監控前端通過DC5V電源接口接受外部電源輸入供電后,系統安裝TF卡中存儲的參數配置整個系統,并啟動片上處理系統和其他外圍設備。CMOS相機通過相機鏡頭感知監控現場畫面,并將畫面信號傳給片上處理系統,片上處理系統對畫面信號進行處理,判斷所監控的消防通道暢通與否,并將監控結果通過所述以太網接口經交換機傳送外部監控主機,實現監控報警;同時,HDMI接口可與外部監視器連接,輸出視頻進行顯示。項目研制的前端監控樣機如圖6-44所示。

      圖6-43 智能監控前端硬件框圖(www.518edu.cn)

      圖6-44 智能監控前端樣機

      3.智能監控與報警系統

      該智能監控前端實現通道阻塞判斷算法,根據監控區域尺寸和監控前端安裝位置的不同,調整監控前端的監控區域,選用可變焦的相機鏡頭,針對不同的應用場合,調節相機鏡頭,選用不同的相機焦距。

      針對不同監控區域,可以選擇相機的安裝位置,并根據成像原理選擇不同焦距的鏡頭,實現不同大小監控區域的有效覆蓋。表6-6和圖6-45給出了監控鏡頭監控區域與焦距的關系。

      表6-61 /3 Sony芯片搭配鏡頭角度對照表

      每個鏡頭都有各自的焦距,焦距不同拍攝范圍也不同。簡單地說,焦距越短(數字越小),拍攝畫面所能容納的范圍越廣;焦距越長(數字越大),拍攝畫面所能容納的范圍越窄,類似于望遠鏡。

      圖6-45 鏡頭參數對照圖

      1)系統結構

      公共部位及消防設施監控與報警系統由智能相機、網絡交換機、監控主機和電源系統組成,其系統框架如圖6-46所示。

      圖6-46 監控系統框架圖

      系統中,智能相機用于對指定的監控區域進行背景建模、通道阻塞情況進行監測;當監測到通道阻塞,抓取關鍵幀圖像,并觸發報警信號,向外發送。網絡交換機將智能相機外發的關鍵幀圖像和報警信號經由網絡傳輸到監控主機。監控主機通過監控軟件系統獲取網絡傳輸過來的關鍵幀圖像和報警信號,并進行報警信號發布和關鍵幀圖像顯示,實現消防通道智能監控與報警功能。

      消防智能監控網絡的工作流程如下:電源系統向所述智能相機、網絡交換機、監控主機供電;上電后智能相機采集所監控區域的圖像,并對監控主機系統中指定的監控區域進行背景建模、通道阻塞情況進行監測;當監測到通道阻塞時,智能相機抓取監控關鍵幀圖像,觸發報警信號,并通過自帶的網口,經由網絡和網絡交換機傳輸到監控主機上;監控主機通過相關軟件系統進行報警信號發布和關鍵幀圖像顯示,實現消防通道智能監控與報警功能。

      2)監控軟件

      在Windows系統中,基于Visual Studio 2010軟件,采用C++語言設計中央監控軟件,實現監控前端的參數配置、監控區域配置、報警檢測等功能。系統軟件主界面如圖6-47所示。

      圖6-47 中控軟件界面

      主界面主要劃分為單位logo、按鈕、系統時間、視頻顯示、視頻通道、報警處理、報警幀顯示和報警信息顯示等區域。

      系統配置完畢后進入監控工作狀態。當系統監測到有狀況時,發出報警警報,并抓取關鍵幀圖像顯示在報警幀圖像顯示區中,同時在報警信息顯示區中顯示相關報警信息“報警通道+報警時間+附加信息”,如圖6-48所示。

      圖6-48 系統報警界面

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