現場視頻監控系統與火氣系統聯動設計

宋金龍 袁嘉樂 蔡宏臣

摘? ?要：視頻監控系統憑借其高效直觀的優勢成為安防系統和報警系統的重要構成，和其他系統的結合成為系統開發的主流方向。基于此，本文先研究了火氣系統的功能和結構，其次分析了現場視頻監控技術具體應用，最后研究了現場視頻監控系統與火氣系統的聯動設計。

關鍵詞：現場視頻監控系統? 火氣系統? 聯動設計

中圖分類號：TN954? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0062-02

信息技術的快速發展，讓視頻監控系統衍生出先進的功能，通過和其他系統的結合，可以實現遠程監控和報警功能，讓企業生產現場得到現代化管理，提高管理有效性。因此，本文研究視頻監控系統以及火氣系統進行的聯動設計，可以遠程監控火氣系統運行狀態，在突發火災險情時，可以第一時間采取救援手段。

1? 火氣系統基本功能及組成結構

1.1 火氣系統基本功能

火氣系統分為兩部分，即火焰、可燃氣體與有毒體檢測系統、火災自動報警系統。在發布安監相關文件之前，通常以《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》作為基礎設計石油天然氣裝置的可燃氣體與有毒體檢測系統，同時在可燃氣體與有毒體檢測系統中放置一個獨立的I/O卡，以此實現可燃氣體與有毒體檢測系統的功能。另外，火氣系統中火災自動報警系統，其功能就在發生火災時第一時間發出報警信號。在發布文件后，明確了石油天然氣裝置安全儀表系統的部件，包括緊急停車系統、安全連鎖系統、可燃氣體與有毒體檢測系統。為保證系統的功能，其應該與基本過程控制系統相互獨立，主要是因為石油天然氣裝置安全儀表系統、基本過程控制系統、火氣報警和氣體監測系統分別屬于不同的保護層，這樣的設計方式可以降低火災的危害，為實現聯動目的奠定基礎[1]。

1.2 火氣系統組成結構

邏輯控制器、最終元件、傳感器是構成火氣系統的重要部件，能夠實現火災報警、探測有毒氣體與可燃氣體的工作目標。在火氣系統的運行中，如果發生異常狀態則會進行報警、執行動作，或者采用安全狀態進行處理，實現對危險事件后果的控制。其中，傳感器主要涉及煙感器、火焰探測器、氣體檢測器、手動火災報按鈕、溫感火災探測器等。最終元件為公共廣播報警系統、聲光報警器、滅火系統、噴淋系統、裝置連鎖停車等。另外，系統中的邏輯系統，通常使用安全型可編程序控制器[2]。

2? 現場視頻監控技術在火焰監測中的應用

為了能夠及時發現火災問題，可以將現場視頻監控技術在火焰監測中，通過對運動目標的檢測、運算，實現感知、報警火災的目的。一般情況下，密閉覆蓋小型場所、密閉覆蓋大型場所、露天大型場所等會采用無人或少人看守的方式，很難第一時間發現火災問題，為將現場視頻監控技術應用在其中，可以實現對火焰的監測。在設計現場視頻監控技術的過程中，需要通過圖像二值化的方式實現對背景圖像、火焰圖形的分離。為了便于識別可以將各個像素點的灰度使用純白、純黑的方式表示，而閾值的選擇會直接影響背景分離的效果。完成二值化的處理以后，將圖像中的火焰標記為“1”、背景標記為“0”，通過存儲表示圖像矩陣并進行求和、計算得出火焰對應的面積，基于運算能夠掌握時間、火焰面積之間的關系，即隨著時間推移火焰面積會增加。在火災中，火焰尖角、分層變化基本同時發生變化。因此為了能夠判斷程序運行的工作量，應該對火焰分層進行詳細分析，掌握火焰的灰度分布，得出焰心、外焰灰度分布的變化趨勢，為實現現場視頻監控系統與火氣系統的聯動提供數據參考。

3? 現場視頻監控系統與火氣系統的聯動設計

3.1 基礎設施的布設

在現場視頻監控系統和火氣系統的布置過程中，需要結合具體應用場景的特點，完成基礎設施的布設。其中，火氣系統主要以火災報警設施為核心，通過連接光纖網絡，布置相對獨立的火災自動報警系統。現場消防設備主要包括火氣探頭、手動報警裝置、滅火設備等。其中，火氣檢測裝置是火氣系統的重要基礎設施，需要在場景中可能存在可燃氣體泄漏的位置布置氣體檢測裝置，對其進行持續監測。具體可根據《作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求（GB12358-2006）》中的要求確定氣體檢測裝置的技術要求。利用氣體檢測裝置對環境火氣情況進行監測。在此基礎上，配合現場視頻監測設備的使用，對現場火災情況進行多重監測，進一步提升場景消防保障程度。

3.2 火焰探測器使用

目前在火氣系統中使用較多的火焰探測器裝置分為紅外火焰探測器、紫外紅外復合探測器兩種，有效探測距離較大，而且具有較好的抗干擾能力。在其設計和安裝過程中，也需要根據火災探測器和火災自動報警系統設計的相關規范進行。在設計過程中，應重點考慮以下幾方面的問題。一是探測器探測視角和最大探測距離要滿足場景火災監控需求。一般要選擇探測距離較大、報警響應時間較短的探測器，從而達到相關標準規范中對場景保護面積和火災報警時間等方面的要求。同時要確保探測器有效探測視角內部存在遮擋物，避免對其正常使用功能造成影響。探測器探測窗口應避免受到光源直射，單波段探測器不能布置在有陽光和白熾燈等直接照射的場景。根據上述火災場景視頻檢測原理，還要通過合理布置視頻監測裝置，獲取視覺信息，滿足加色法混色模型等的構建需求。在視頻火情監測過程中，需要依次完成取背景幀、對火焰圖像進行二值化處理、對運動目標圖像進行處理等工作，進而滿足火情分析的需求。因此需要將視頻監控裝置與火焰探測器配合使用，遵守火焰探測器的布置原則，盡可能減少環境干擾因素。

3.3 遠程視頻監測

在現場視頻監控系統的應用下，可通過網絡通訊功能，實現對現場火情的遠程監測。在系統操作界面中，總體分為兩大區域，一是現場監測視頻的顯示區域，二是功能按鈕操作界面。現場監測視頻實時傳輸到遠程監控系統后，可利用功能按鈕對其進行操作，包括視頻截取、放大、縮小、調整視角等功能。在對視頻圖像中的火焰進行識別時，可通過對火焰顏色、形態等特征信息進行識別，準確鎖定火焰發生位置。遠程管理人員在操作過程中，可隨時切換現場監控鏡頭，獲取其視頻圖像。成功建立遠程連接后，系統會自動調取現場視頻裝置拍攝到的實時圖像，然后對火焰特征進行分析，利用背景差分算法等，鎖定火焰位置，并采用藍色方框將其圈出。此外，系統還可以根據場景建筑結構信息等，計算火焰高度，呈現更具體的火情信息，為消防救援決策提供依據。

3.4 報警聯動功能

在少人值守情況下，現場視頻監控系統和火氣系統的聯合設計也可實現自動報警功能，通過綜合火焰圖像、煙氣、可燃氣、現場環境溫度等的監測結果，與設定閾值進行比較，判斷現場監測環境是否存在火情隱患。在確定火情隱患時，系統會第一時間發出報警，包括現場聲光報警以及遠程報警通知。其中，現場報警裝置的聲音報警器要求大于105dB，閃光報警器的瓦數不低于20W。在發出現場報警的同時，遠程監控中心也會發出報警，報警發出的同時，遠程監控視頻攝像頭將自動旋轉對準現場出現險情位置，確保火情信息能夠第一時間傳遞，從而為消防救援正確時間。

4? 結語

綜上所述，本文研究了現場監控和火氣系統展開的聯動設計，通過研究火氣系統基本功能和結構，認識到視頻監控技術和火氣控制系統聯動工作中發揮的巨大作用，對聯動設計進行了研究。先要對基礎設施進行布設，安裝火氣探測器，實現對火災的遠程視頻聯動監測，利用自動報警旋轉對焦功能提示火災險情。

參考文獻

[1] 胡明閣，劉巋，汪曉峰.信陽市“藍天衛士”視頻監控系統的作用與管控對策[J].現代農業科技，2018（21）：174-175.

[2] 郭華杰，蘇文威.淺析視頻監控錄像在火災調查中的運用[J].消防科學與技術，2017，36（10）：1469-1473.