一種基于圖像處理技術(shù)的遠程大空間火災(zāi)監(jiān)測報警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及消防管理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于圖像處理技術(shù)的遠程大空間 火災(zāi)監(jiān)測報警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 出于消防安全的目的，一般需要在建筑物的內(nèi)部安裝檢測裝置來對建筑物的消防 情況進行監(jiān)控，在建筑物內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)時，監(jiān)控人員能夠在發(fā)生火災(zāi)的初期及時獲知火災(zāi) 情況并進行干預(yù)，從而降低火災(zāi)造成的損失?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般使用以下三種檢測裝置或檢 測技術(shù)對建筑物內(nèi)部的消防情況進行監(jiān)控：
[0003] -、基于傳統(tǒng)電子技術(shù)的煙霧傳感器和溫度傳感器
[0004] 煙霧傳感器一般都是根據(jù)煙霧粒子的某些物理、化學(xué)特征制成的，一般分為離子 式和光電式兩類。其中離子式煙霧傳感器的工作原理是在內(nèi)外電離室里面放射源镅241，電 離產(chǎn)生的正、負離子在電場的作用下各自向正負電極移動；在正常的情況下，內(nèi)外電離室的 電流、電壓都是穩(wěn)定的，一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運動，電流、電壓 就會有所改變。這破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，此時無線發(fā)射器發(fā)出無線煙霧報警信號。 而光電式煙霧傳感器則是利用了煙霧粒子的散射和遮蔽效應(yīng)，將探測部位煙霧濃度的變化 轉(zhuǎn)化為電信號的變化，從而實現(xiàn)對火災(zāi)情況的探測。
[0005] 溫度傳感器則是利用了金屬在不同溫度下的熱膨脹系數(shù)不同的原理，將溫度的變 化轉(zhuǎn)換為電信號的變化從而實現(xiàn)對火災(zāi)進行監(jiān)測的目的。
[0006] 二、光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)
[0007] 如圖1所示，探測單元由一只接收器（R)對多個發(fā)射器（T)組成，在接收器與多個 發(fā)射器之間形成感煙探測光截面。其原理具體如下：通過發(fā)射器發(fā)射主動紅外光源形成光 截面，當(dāng)火災(zāi)煙霧通過光束截面時，光截面局部光強由于煙氣顆粒的散射、吸收等作用而減 弱，通過接收器接收的光截面局部光強的變化情況，則可獲知火災(zāi)的具體情況。
[0008] 三、火焰探測器
[0009] 火焰探測器又稱感光式火災(zāi)探測器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性。在物質(zhì)的燃燒 過程中會產(chǎn)生大量我們?nèi)搜蹮o法看到的紅外光和紫外光，火焰探測器正是通過檢測這兩種 光來檢測火災(zāi)的。根據(jù)火焰的光特性，火焰探測器可以分為三種：一種是對火焰中波長較短 的紫外光輻射敏感的紫外探測器；另一種是對火焰中波長較長的紅外光輻射敏感的紅外探 測器；第三種是同時探測火焰中波長較短的紫外線和波長較長的紅外線的紫外/紅外混合 探測器。對于火焰燃燒中產(chǎn)生的〇. 185~0. 260微米波長的紫外線，可采用碳化硅或硝酸 鋁或者蓋革一彌勒管作為敏感元件。對于火焰中產(chǎn)生的2. 5~3微米波長的紅外線，可采 用硫化鋁材料的傳感器，對于火焰產(chǎn)生的4. 4~4. 6微米波長的紅外線可采用硒化鉛材料 或鉭酸鋁材料的傳感器。根據(jù)不同燃料燃燒發(fā)射的光譜可選擇不同的傳感器。
[0010] 但是，上述技術(shù)雖然可以對建筑物內(nèi)部的火災(zāi)情況進行監(jiān)測，但是在實際使用時， 卻不可避免地出現(xiàn)了以下缺點：
[0011] -、傳統(tǒng)的煙霧傳感器是對煙霧粒子進行探測的，因此煙霧傳感器容易受到空氣 中水氣和灰塵或者是小昆蟲的影響，誤報比較高。離子式煙霧傳感器發(fā)出的離子還會對人 體造成一定的傷害。溫度傳感器則很容易受到環(huán)境溫度變化的影響，同時在真正的火災(zāi)現(xiàn) 場中，需要等到火災(zāi)發(fā)展到一定的程度，引起環(huán)境溫暖發(fā)生巨大變化時溫度傳感器、煙霧傳 感器才會報警，在陰燃階段基本不起作用，因此往往在報警時已經(jīng)錯過了最佳的滅火時機。
[0012] 同時由于傳統(tǒng)煙霧傳感器和溫度傳感器是根據(jù)環(huán)境發(fā)生變化會引起電子元件的 物理特性發(fā)生相應(yīng)變化這一原理來進行火災(zāi)檢測的，所以準(zhǔn)確率對電子元件的性能依賴程 度很高，電子元件受到環(huán)境中空氣、水汽和粉塵的影響很容易老化或者性能發(fā)生變化造成 誤報率比較高。同時煙霧傳感器在工作的時候需要煙霧進入到傳感器里面或者煙霧的濃度 需要達到一定的程度才會響應(yīng)，在一些大型空間中，建筑的高度可以達到十幾米甚至幾十 米，由于空氣的稀釋作用和建筑物內(nèi)部熱風(fēng)壓的影響，火災(zāi)發(fā)生過程中產(chǎn)生的煙霧很難上 升到建筑頂部以驅(qū)動煙霧傳感器，所以說這種火災(zāi)探測技術(shù)是無法應(yīng)用到大型空間中。
[0013] 二、光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)在一定的程度上解決了大空間的火災(zāi)探測問 題，但是這種探測技術(shù)存在著很多的缺點和局限性，比如發(fā)現(xiàn)火情晚，往往報警時，火災(zāi)已 經(jīng)發(fā)展到了一定的程度，錯過了最佳的滅火時機。此外，這種技術(shù)不具備在火災(zāi)陰燃不可見 煙或只有少許煙階段及早發(fā)現(xiàn)火情的能力。
[0014] 同時光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)在實際使用中，為了保證其探測功能的實現(xiàn)， 要求在紅外發(fā)射端與接收端之間無遮擋。這就要求倉庫內(nèi)的貨架、貨物、作業(yè)機械（如行 車）均不得安裝或移動至發(fā)射端與接收端之間，否則將引起誤報。因此，系統(tǒng)在安裝過程 中，為了避免這些可以誘發(fā)誤報的因素，設(shè)備大都安裝在車間、倉庫等高大空間的天花板 上。這將面臨與傳統(tǒng)的煙霧傳感器、溫度傳感器相同的問題一一煙霧到達路程長、過程中易 稀釋飄散等造成報警時間晚，探測容易受到各種因素的影響。
[0015] 光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)通過處理紅外接收端信號的變化來檢測火災(zāi)信號， 如果火災(zāi)并沒有產(chǎn)生煙霧或者說在火災(zāi)的早期階段產(chǎn)生的煙霧濃度并不高的情況下，接收 端的信號變化并不明顯，還不足以驅(qū)動系統(tǒng)，就會造成火災(zāi)信號的漏報或者錯過了早期報 警，所以說這種技術(shù)不具備在火災(zāi)陰燃不可見煙或只有少許煙階段及早發(fā)現(xiàn)火情的能力
[0016] 三、火焰探測器具有響應(yīng)速度快、探測間隔遠、環(huán)境適應(yīng)性好的優(yōu)點，但是價格比 較高，目前應(yīng)用的場合主要是石油和天然氣的勘探、儲存場所；海上鉆井、陸地鉆井，易燃材 料儲存?zhèn)}庫、炸藥和軍需品倉庫等一些比較高端的場合。昂高的價格使得該探測器很難廣 泛性地民用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供了一種基于圖像處理技術(shù) 的遠程大空間火災(zāi)監(jiān)測報警方法，該方法具有抗干擾能力強（能夠排除日常中例如日光 燈，粉塵，雷電，水汽等因素的干擾）、探測范圍廣、響應(yīng)速度快的特點，適合對大空間建筑內(nèi) 部早期火災(zāi)的探測。
[0018] 為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：
[0019] -種基于圖像處理技術(shù)的遠程大空間火災(zāi)監(jiān)測報警方法，包括以下步驟：
[0020] S1.使用攝像頭獲取監(jiān)控現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)，然后對視頻數(shù)據(jù)進行運動目標(biāo)的提?。?若提取得到運動目標(biāo)，則進入步驟S2 ;
[0021] S2.判定運動目標(biāo)的各個像素點是否滿足煙霧顏色的條件，并根據(jù)判定的結(jié)果確 定疑煙區(qū)域；
[0022] S3.對疑煙區(qū)域的各個像素點進行煙霧特征的提取，并分別將提取的煙霧特征作 為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，然后根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出值判斷該像素點是否為煙霧像素點；
[0023] S4.判斷疑煙區(qū)域中包含的煙霧像素點的數(shù)目是否大于閾值，若是則進行報警，否 則進入步驟S5 ;
[0024] S5.判定運動目標(biāo)的各個像素點是否滿足火焰顏色的條件，并根據(jù)判定的結(jié)果確 定準(zhǔn)火焰區(qū)域；
[0025] S6.對準(zhǔn)火焰區(qū)域的各個像素點進行火焰特征的提取，并分別將提取的火焰特征 作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，然后根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出值判斷該像素點是否為火焰像素 占.
[0026] S7.判斷準(zhǔn)火焰區(qū)域中火焰像素點的數(shù)目是否大于閾值，若是則進行報警，否則進 入步驟S1。
[0027] 上述方案中，監(jiān)測報警方法將攝像頭當(dāng)做前端，對環(huán)境進行實時監(jiān)測，然后通過分 析攝像頭拍攝的圖像數(shù)據(jù)，提取火災(zāi)的信號。由于攝像頭監(jiān)測的范圍廣，因此監(jiān)測報警方法 解決了大空間的火災(zāi)探測難題，