針對消防安全 有關(guān)專家研發(fā)了一款“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件

隨著社會的不斷進(jìn)步，城市規(guī)模的擴(kuò)大，人口密度的增加，消防安全變得越來越重要。近年來，我國發(fā)生了很多重大火災(zāi)，主要集中在人員密集場所、倉儲物流及高大建筑物內(nèi)，造成了極大的人員和經(jīng)濟(jì)損失，社會影響也越來越大。火災(zāi)發(fā)生主要原因之一就是現(xiàn)有的建筑消防設(shè)施設(shè)備不夠完善，老化、維護(hù)更新不及時，針對這種情況，公安部天津消防研究所和國家消防工程技術(shù)研究中心組織有關(guān)專家共同研發(fā)了一款“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件（以下簡稱“火眼”探測軟件）。它利用各種建筑內(nèi)已普遍安裝的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過高水平的計算機(jī)圖像識別技術(shù)，識別監(jiān)控區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的火焰和煙霧。該系統(tǒng)既可在相應(yīng)場所單獨使用，也能在傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)生損壞或維修時，作為其有效的補充手段。“火眼”探測軟件具備探測速度快，火災(zāi)定位準(zhǔn)確等多項特點，做到早發(fā)現(xiàn)早預(yù)警，與傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)同時使用，可以最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。

基于圖像處理的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種以計算機(jī)為核心，結(jié)合光電成像技術(shù)和計算機(jī)圖像處理技術(shù)的火災(zāi)自動監(jiān)測處理系統(tǒng)。它通過對攝像機(jī)現(xiàn)場成像的實時動態(tài)分析，來確視頻監(jiān)控技術(shù)在火災(zāi)報警領(lǐng)域的新突破“火眼”探測軟件具備探測速度快，火災(zāi)定位準(zhǔn)確等多項特點，做到早發(fā)現(xiàn)早預(yù)警，與傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)同時使用，可以最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。定火災(zāi)警情的狀態(tài)，從而進(jìn)行早期報警。

“火眼”探測軟件總體基于圖像智能識別技術(shù)及機(jī)器學(xué)習(xí)理論，在軟件研制期間，國家消防工程技術(shù)研究中心通過對幾千例標(biāo)準(zhǔn)火焰的實驗，進(jìn)行了多達(dá)幾萬次的燃燒試驗，通過提取火焰、煙霧的圖像學(xué)特征進(jìn)行深入分析，并形成標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像數(shù)據(jù)庫，使該軟件能夠識別各種火焰和煙霧。

圖像智能識別理論已成為近年來圖像研究領(lǐng)域的新熱點。智能識別目前主要有以下幾種方法：統(tǒng)計（或決策理論）法、結(jié)構(gòu)（或句法）方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。本軟件結(jié)合以上智能識別各分支的優(yōu)點，利用先進(jìn)的算法判決公式，得到最大概率結(jié)果，并與標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像特征庫中的概率閾值相比較，得到一個最可靠、最準(zhǔn)確的判決結(jié)果。

早期的火焰特征與熊熊燃燒起的火焰還是有較大區(qū)別的。我們經(jīng)過大量的實驗，觀察了大量的早期燃燒樣本，總結(jié)出了火焰在早期燃燒時的判別特征。將以上諸多特征作為多項輸入，合理運用算法公式，通過深入分析，進(jìn)而得到最可能被判決為火災(zāi)的圖像。

1、當(dāng)被判決為火災(zāi)圖像時，“火眼”探測軟件采用兩級報警方式，當(dāng)監(jiān)控攝像區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)火焰或煙霧時，軟件通過智能分析可以提供多級報警機(jī)制。在觀測到火點時，“火眼”軟件在第一時間作出反應(yīng)，提醒用戶注意。當(dāng)煙霧或火焰持續(xù)加強(qiáng)，探測軟件通過分析進(jìn)一步判斷確認(rèn)為火災(zāi)圖像時，“火眼”則發(fā)出明確的火警信號，引發(fā)聲光報警，使值機(jī)人員能夠有充裕的時間準(zhǔn)確判斷火警情況后，再依據(jù)應(yīng)急方案采取相應(yīng)的消防措施。兩級火災(zāi)報警方式可以防止其它干擾因素，保證了“火眼”軟件報警的準(zhǔn)確性。

2、軟件單純基于圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，無需借助其它傳感設(shè)備，成本低，反應(yīng)敏捷，更加直觀，可作為火災(zāi)預(yù)警的主要補充手段，當(dāng)其它火災(zāi)探測設(shè)備發(fā)生故障或維修時可作為替換探測設(shè)備。

3、可同時識別火焰和煙霧：“火眼”探測軟件采用了兩套獨立的國內(nèi)首創(chuàng)的圖像模式識別技術(shù)，能夠同時分別探測監(jiān)控攝像區(qū)域內(nèi)的火焰和煙霧，并發(fā)出相應(yīng)的報警信號，無論是陰燃的煙霧還是明火的火焰，都能在火災(zāi)初期通過軟件后臺分析，做到迅速識別、快速報警。

1、適用性強(qiáng)：“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件針對國內(nèi)主流的各種品牌型號的監(jiān)控攝像系統(tǒng)，開發(fā)了多種軟件接口，既能應(yīng)用于數(shù)字方式的監(jiān)控攝像系統(tǒng)，也適用于模擬方式的監(jiān)控攝像系統(tǒng)，加載方式簡單，運行可靠，同時軟件適用于多種型號的監(jiān)控攝像系統(tǒng)，具有廣泛的兼容性和適用性。

2、探測速度快：采用圖像模式識別技術(shù)的“火眼”探測軟件，正常情況下在視頻火災(zāi)圖像出現(xiàn)的五秒之內(nèi)就能在圖像上發(fā)現(xiàn)火焰或煙霧，發(fā)出預(yù)警信號和報警信號，而傳統(tǒng)模式的點型感溫或感煙探測器則需要探測器處的溫度或煙濃度達(dá)到一定的數(shù)量值才能報警，相比之下“火眼”軟件的探測速度更快，報警時間更早。該項測試數(shù)據(jù)已經(jīng)通過國家相關(guān)質(zhì)量認(rèn)證部門和公安部沈陽消防研究所測試并取得了相關(guān)的試驗檢測報告。

3、抗干擾能力強(qiáng)：基于國際ISO標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的“火眼”探測軟件，在實際應(yīng)用過程中能夠抵抗監(jiān)控攝像區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)光、弱光、閃光等光源干擾，只有當(dāng)火焰或煙霧出現(xiàn)時才發(fā)出報警信號，有效的識別其他干擾因素，因此軟件具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

4、火災(zāi)定位準(zhǔn)確：軟件擁有能夠回放報警時段現(xiàn)場狀況的記憶功能，即使火場煙霧彌漫，消防人員仍能通過“火眼”的回放功能，準(zhǔn)確判斷起火點和起火原因，采取有效措施撲滅火災(zāi)，有利于事故后的總結(jié)和改進(jìn)。

室內(nèi)大空間

傳統(tǒng)的點型感溫火災(zāi)探測器的探測高度一般不超過8米，點型感煙探測器的探測高度一般不超過12米。在高度超過12米的室內(nèi)高大空間，只能安裝紅外或紫外對射火焰探測器，但系統(tǒng)的長期維護(hù)比較困難，例如鋼結(jié)構(gòu)大空間紅外會受其鋼結(jié)構(gòu)變化、沉降等原因無法精確對射造成持續(xù)性誤報等。相比傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)，“火眼”軟件更適合安裝在室內(nèi)高大空間，在局部區(qū)域內(nèi)替代火災(zāi)報警系統(tǒng)或作為火災(zāi)報警系統(tǒng)的有效補充手段使用。

特殊室內(nèi)場所

安裝室內(nèi)滅火系統(tǒng)的重要場所，滅火系統(tǒng)的啟動可能會對保護(hù)區(qū)域內(nèi)的重要設(shè)備造成損壞，造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失，例如信息管理室、交換機(jī)房、精密儀器室等。如果同時在監(jiān)控攝像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件，就能在火災(zāi)報警時，由消防值班人員在視頻圖像上確認(rèn)火警后再決定是否啟動滅火系統(tǒng)，這樣既不延誤報警，又能有效避免滅火系統(tǒng)的誤動作帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

局部火災(zāi)報警應(yīng)用

在已經(jīng)使用火災(zāi)報警系統(tǒng)的建筑中，傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)經(jīng)過長期運行后，經(jīng)常會有報警設(shè)備損壞需要維修，在維修期間，可以使用“火眼”軟件臨時在局部場所替代火災(zāi)報警系統(tǒng)監(jiān)控火警的發(fā)生。

大型廠房

國內(nèi)石油、石化、鋼鐵、冶金、電力等行業(yè)內(nèi)經(jīng)常建有大型的設(shè)備或生產(chǎn)廠房，有些廠房空間高大、環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的火災(zāi)探測設(shè)備往往無法有效地長期運行，但這類場所普遍安裝了監(jiān)控攝像系統(tǒng)，在攝像系統(tǒng)上安裝“火眼”軟件將是一個非常有效的火災(zāi)報警手段。

大型倉庫

在各種大型倉庫中，由于貨物或貨架堆積較高，傳統(tǒng)的感溫、感煙探測器探測火災(zāi)的時間較長，發(fā)生火災(zāi)后損失較大。擁有探測火焰和煙霧功能的“火眼”軟件，則能夠在最短時間內(nèi)監(jiān)控火災(zāi)的發(fā)生，減少經(jīng)濟(jì)損失。

特種倉庫

對于腐蝕性比較強(qiáng)的煙草倉庫、有特殊要求的特種物質(zhì)儲備倉庫等不適合安裝傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)的場所，在其監(jiān)控攝像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件，可以有效的替代傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)使用。

地鐵隧道

目前國內(nèi)的地鐵隧道通常使用線型感溫電纜或光柵光纖感溫探測火災(zāi)。但上述探測方式成本較高，一旦損壞不易維護(hù)。在地鐵隧道中采用“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測軟件，不僅成本低廉、探測方便，而且報警時間早，定位準(zhǔn)確，“火眼”軟件是這類場所火災(zāi)報警方式的最佳選擇。

博物館、檔案館、圖書館

國家或省市、地區(qū)的大型博物館、檔案館、圖書館等場所，如果安裝了水噴淋或氣體等自動滅火系統(tǒng)，滅火系統(tǒng)啟動后會對上述場所保存的物品造成比較大的損害;同時上述場所一旦發(fā)生火災(zāi)時要求早報警，快滅火，以減少火災(zāi)損失。在這些場所的監(jiān)控攝像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件，和傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)一起使用，就能比較好的解決上述問題。

重要文物保護(hù)場所

一旦國家或省市的重要文物保護(hù)場所發(fā)生火災(zāi)，會造成難以估量的損失，因此早期預(yù)報火警、準(zhǔn)確定位起火點、快速撲滅火災(zāi)是所有文物保護(hù)場所在火災(zāi)發(fā)生時的最佳選擇，在這些場所的監(jiān)控攝像系統(tǒng)中使用“火眼”軟件恰好能夠滿足這種要求。

在城市監(jiān)控攝像系統(tǒng)快速發(fā)展的今天，適用于主流監(jiān)控攝像系統(tǒng)的“火眼”探測軟件技術(shù)先進(jìn)，優(yōu)勢明顯，既可在特殊場所單獨使用;也能在傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)生損壞或維修時，作為其有效的補充手段;“火眼”軟件同時還具有探測速度快，火災(zāi)定位準(zhǔn)確的特點，與傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)同時使用時，可以最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。

“火眼”軟件已經(jīng)獲得了國家發(fā)明專利，其相關(guān)技術(shù)已受到國家專利法保護(hù)，同時基于監(jiān)控視頻圖像的火焰和煙霧圖像識別檢測技術(shù)填補了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

“火眼”探測軟件能夠充分利用各種場所的安全監(jiān)控攝像系統(tǒng)和工業(yè)攝像系統(tǒng)，以較低的成本實現(xiàn)了監(jiān)控攝像系統(tǒng)的火災(zāi)報警功能，結(jié)合了“火眼”軟件的監(jiān)控攝像系統(tǒng)具有成本低、報警早、定位準(zhǔn)確、使用方便的特點，在國內(nèi)消防領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。