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消防通道智能视频监控系统

时间:2020-10-23 百科知识 联系我们
消防通道智能视频监控系统_城市综合体消防安全关键技术研究

对于综合体建筑而言,具有人员密集、设备数量众多、可燃易燃材料多、火灾隐患重重等特点,一直是消防部门监督管理的重点。该类场所一旦发生火灾,火灾发生蔓延快,人员疏散困难,扑救困难。即使是小的火灾事故,也会导致人们惊慌失措、争先逃生、相互拥挤,不能及时疏散而造成重大人员伤亡事故。特别是消防通道不畅,容易造成客流拥挤与阻滞,影响人员疏散,同时影响消防部队救援,极易造成人员的重大伤亡。

图6-38 应用于十字路口的疏散诱导装置状态示意图

图6-39 实物外观图

长期以来,我国消防主管部门都十分重视公共场所的消防安全问题。针对公共场所消防通道阻塞问题,新《中华人民共和国消防法》(以下简称《消防法》)规定:单位如果占用、堵塞、封闭消防车通道,妨碍消防车辆通行,可对其处以5000元以上50000元以下罚款;如果是个人行为,消防部门可以对其处以警告或500元以下罚款。另外,新规定还提出,如果消防设施不符合国家标准,或者占用、堵塞、封闭疏散通道、安全出口等,消防部门同样可对相关单位处以最高50000元的罚款。

虽然新《消防法》已于2009年5月1日颁布实施,但公共场所的消防安全问题仍未得到有效解决,其中一个重要原因是在监督管理环节出现了问题。 由于公共场所的消防安全要靠全体公民的自觉和监督管理部门的有效监督,两者缺一不可。再则,现有监管手段单一,技术含量低,更多依赖人员素质高低。 目前,对于公共场所的消防疏散通道监管,大部分地方仍采用人工巡更方式进行监督管理。该方式具有灵活、成本低廉等特点,但也存在监督缺失、非实时等严重缺点。鉴于此,一些有条件的地方建立了视频监控系统,一定程度上提高监督水平。但是,该系统无法实现危险情况的自动识别,需要值班人员时刻盯住监控屏幕,观察监控场所的动态,劳动强度大,易疲劳,事件遗漏时有发生。

视频结构化描述是一种视频内容信息提取的技术,它对视频内容按照语义关系,采用时空分割、特征提取、对象识别等处理手段,组织成可供计算机和人理解的文本信息的技术,如图6-40所示,提高监控视频理解的实用性、可靠性和高效性。

图6-40 不同层次的逻辑关系

针对重点消防单位消防通道等公共部位及消防设施的监控难题,故公安部上海消防研究所研究团队采用视频结构化技术,研制了基于视频机构化技术的公共部位及消防设施监控前端,并通过以太网经网络交换机将各监控前端与中央机房主机进行连接,建立监控系统,实现重点消防单位公共部位及消防设施监控,确保消防通道畅通和设施安全。

1.系统架构

系统总体框架如图6-41所示,在综合体建筑公共部位,如室外消防通道、室内疏散通道和重点消防设施等相关区域布置监控相机,实时监控公共部位及消防设施的通畅与安全,在监控前端(相机)中进行异常情况检测,抓取关键帧图像,并将报警信息和关键帧图像通过网络经路由器传送到消防监控主机,实现报警信息确认和报警。在监控主机上,显示报警信息和关键帧图像,并由人工进行确认。

2.基于视频结构化的智能监控前端设计

在该系统中,智能监控前端是研究的核心。该智能监控前端主要由智能监控算法研究和硬件系统研制两部分组成。智能算法主要是通过采集监控现场(消防通道)的视频流,通过背景建模,形成监控现场的背景模型,提取背景图像和前景图像,然后依据前景图像进行通道阻塞与否的判断,其算法流程如图6-42所示。

图6-41 消防通道视频监控系统框架图

图6-42 智能算法流程

由于是通过获取前景图像,并对前景图像进行分析来判断监控通道阻塞与否,可见如何区分图像中前景和背景是问题的关键,也就是说背景建模至关重要,其好坏直接关系到后续算法的精度。

该智能监控前端由片上处理系统、CMOS相机、相机镜头、TF存储卡装置、FLASH卡装置、HDMI接口、以太网接口、DC5V接口和JTAG接口组成,其硬件框图如图6-43所示。

监控前端通过DC5V电源接口接受外部电源输入供电后,系统安装TF卡中存储的参数配置整个系统,并启动片上处理系统和其他外围设备。CMOS相机通过相机镜头感知监控现场画面,并将画面信号传给片上处理系统,片上处理系统对画面信号进行处理,判断所监控的消防通道畅通与否,并将监控结果通过所述以太网接口经交换机传送外部监控主机,实现监控报警;同时,HDMI接口可与外部监视器连接,输出视频进行显示。项目研制的前端监控样机如图6-44所示。

图6-43 智能监控前端硬件框图(www.guayunfan.com)

图6-44 智能监控前端样机

3.智能监控与报警系统

该智能监控前端实现通道阻塞判断算法,根据监控区域尺寸和监控前端安装位置的不同,调整监控前端的监控区域,选用可变焦的相机镜头,针对不同的应用场合,调节相机镜头,选用不同的相机焦距。

针对不同监控区域,可以选择相机的安装位置,并根据成像原理选择不同焦距的镜头,实现不同大小监控区域的有效覆盖。表6-6和图6-45给出了监控镜头监控区域与焦距的关系。

表6-61 /3 Sony芯片搭配镜头角度对照表

每个镜头都有各自的焦距,焦距不同拍摄范围也不同。简单地说,焦距越短(数字越小),拍摄画面所能容纳的范围越广;焦距越长(数字越大),拍摄画面所能容纳的范围越窄,类似于望远镜

图6-45 镜头参数对照图

1)系统结构

公共部位及消防设施监控与报警系统由智能相机、网络交换机、监控主机和电源系统组成,其系统框架如图6-46所示。

图6-46 监控系统框架图

系统中,智能相机用于对指定的监控区域进行背景建模、通道阻塞情况进行监测;当监测到通道阻塞,抓取关键帧图像,并触发报警信号,向外发送。网络交换机将智能相机外发的关键帧图像和报警信号经由网络传输到监控主机。监控主机通过监控软件系统获取网络传输过来的关键帧图像和报警信号,并进行报警信号发布和关键帧图像显示,实现消防通道智能监控与报警功能。

消防智能监控网络的工作流程如下:电源系统向所述智能相机、网络交换机、监控主机供电;上电后智能相机采集所监控区域的图像,并对监控主机系统中指定的监控区域进行背景建模、通道阻塞情况进行监测;当监测到通道阻塞时,智能相机抓取监控关键帧图像,触发报警信号,并通过自带的网口,经由网络和网络交换机传输到监控主机上;监控主机通过相关软件系统进行报警信号发布和关键帧图像显示,实现消防通道智能监控与报警功能。

2)监控软件

在Windows系统中,基于Visual Studio 2010软件,采用C++语言设计中央监控软件,实现监控前端的参数配置、监控区域配置、报警检测等功能。系统软件主界面如图6-47所示。

图6-47 中控软件界面

主界面主要划分为单位logo、按钮、系统时间、视频显示、视频通道、报警处理、报警帧显示和报警信息显示等区域。

系统配置完毕后进入监控工作状态。当系统监测到有状况时,发出报警警报,并抓取关键帧图像显示在报警帧图像显示区中,同时在报警信息显示区中显示相关报警信息“报警通道+报警时间+附加信息”,如图6-48所示。

图6-48 系统报警界面