火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在件雜貨碼頭的應(yīng)用

陳曦

（天津港第四港埠有限公司，天津300450）

天津港第四港埠有限公司主要承擔(dān)天津港有色礦、氧化鋁、散糖、進(jìn)出口鋼材件雜貨、成套設(shè)備及超大異型貨類的裝卸任務(wù)。隨著碼頭裝卸業(yè)務(wù)的日趨頻繁，火災(zāi)事故的發(fā)生危險(xiǎn)性也逐漸凸顯。現(xiàn)代化火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以通過先進(jìn)的技術(shù)手段，根據(jù)實(shí)時監(jiān)測貨物存放過程中的溫度、火情等變化，提供預(yù)警功能，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低人員財(cái)產(chǎn)損失。

1 現(xiàn)狀概述

天津港第四港埠有限公司在下屬管理區(qū)域設(shè)有視頻監(jiān)控?cái)z像頭130 余個，并搭建有配套監(jiān)控管理系統(tǒng)。日常視頻監(jiān)控與險(xiǎn)情報(bào)告目前主要依靠人眼識別，安排相關(guān)人員輪流于中控室內(nèi)，通過大屏幕對違規(guī)行為與險(xiǎn)情進(jìn)行人工辨識。為實(shí)現(xiàn)違規(guī)行為與險(xiǎn)情識別的全面智能化升級，針對指定區(qū)域增設(shè)火災(zāi)預(yù)警識別攝像機(jī)和識別算法，搭建配套火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從而達(dá)成對火災(zāi)險(xiǎn)情的自動識別報(bào)警，全面提高險(xiǎn)情識別與消除的效率，提升安全管理水平，降低企業(yè)人員和財(cái)產(chǎn)損失。

2 火災(zāi)識別報(bào)警要求

為進(jìn)一步提高公司安全生產(chǎn)管理水平，充分發(fā)揮公司監(jiān)控系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的技術(shù)支撐作用，依據(jù)集團(tuán)公司安委會制定的《關(guān)于在天津港集團(tuán)公司監(jiān)控系統(tǒng)中建立安全生產(chǎn)巡查機(jī)制的工作方案》（津港安委〔2018〕28 號）的要求，積極推進(jìn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化管理，實(shí)現(xiàn)煙火檢測和火災(zāi)預(yù)警功能全覆蓋，并大力推進(jìn)智能識別和抓拍等功能的研究應(yīng)用，做到隱患問題早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警、早處置原則，進(jìn)一步在公司內(nèi)部建立層級清晰、分工明確的安全生產(chǎn)視頻監(jiān)控巡查機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對險(xiǎn)情的自動識別報(bào)警，實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)警，現(xiàn)場快速處理反應(yīng)。

3 實(shí)施方案

3.1 項(xiàng)目工作原理。（1）紅外攝像頭火焰探測功能。凡是表面溫度大于絕對零度的物體，其表面都會輻射出紅外線，根據(jù)物體的溫度、物理性質(zhì)、表面輻射率的不同，其輻射出的紅外線強(qiáng)度、波長都有很大不同，通常情況下物體表面溫度越高，紅外線輻射強(qiáng)度越大。采用紅外熱成像攝像頭，通過連續(xù)監(jiān)測和分析物體溫度來發(fā)現(xiàn)異常的溫度上升現(xiàn)象，利用智能的基于溫度的算法發(fā)現(xiàn)潛在的火災(zāi)隱患。該技術(shù)探測的事物體的溫度而非煙霧，從而實(shí)現(xiàn)對潛在火災(zāi)隱患的目視監(jiān)測。如果已經(jīng)發(fā)生火災(zāi)，它能準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火源。（2）紅外熱成像實(shí)現(xiàn)原理。熱成像攝像機(jī)通過測量目標(biāo)與背景或目標(biāo)各部分之間的輻射差異，將物體輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過放大處理形成視頻圖像，將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭勺R別的熱圖像[1]。與傳統(tǒng)攝像機(jī)類似，熱成像攝像機(jī)硬件主要由光學(xué)鏡頭、紅外探測器、信號處理系統(tǒng)、電組件、防護(hù)罩等構(gòu)成。（3）火情探測范圍分析。根據(jù)國家規(guī)范及技術(shù)發(fā)展趨勢，一般用于監(jiān)控的攝像機(jī)要求具備高清監(jiān)控畫質(zhì)，監(jiān)控距離根據(jù)實(shí)際需要選擇相應(yīng)的長焦鏡頭。攝像機(jī)分辨率：全高清1080P；根據(jù)監(jiān)控半徑的范圍，一般采用長焦電動鏡頭。

3.2 實(shí)施過程。建設(shè)位置選擇西區(qū)貨場，共8 臺攝像機(jī)；建設(shè)位置分別為：一場、四場、五場、十六場。覆蓋區(qū)域分別為：一場、二場、三場、四場、五場、前排貨場、十六場。火災(zāi)預(yù)警智能視頻覆蓋范圍如圖中標(biāo)注粗線條綠色區(qū)域所示。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)。在前端燈桿/塔架上，利用定制支架安裝攝像機(jī)和報(bào)警器，并調(diào)整好安裝角度，在每個安裝位置設(shè)置前端控制箱，安裝傳輸/接入設(shè)備，再通過光纜將信號傳輸至后端監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時顯示、存儲、系統(tǒng)管理。在監(jiān)控中心設(shè)置2*2 拼接顯示系統(tǒng)，實(shí)時顯示前端監(jiān)控畫面和報(bào)警詳情，幫助值守人員快速識別、分析、確認(rèn)、處理險(xiǎn)情，避免財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。前端探測：由雙目熱成像高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)，對覆蓋區(qū)域進(jìn)行全天候監(jiān)測，監(jiān)測火情隱患，當(dāng)有隱患發(fā)生時，通過前端攝像機(jī)進(jìn)行火情識別，火點(diǎn)定位，氣象信息采集并上傳中心進(jìn)行報(bào)警等。平臺管理：接入前端火情監(jiān)測攝像機(jī)，聲光報(bào)警器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)火情監(jiān)測，火情識別，火情定位，火情分析，火災(zāi)檔案管理，控制大屏上墻，媒體轉(zhuǎn)發(fā)等功能。數(shù)據(jù)存儲：對前端傳回中心的視頻、報(bào)警、氣象等數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理。（2）防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的綜合防雷工程時，既應(yīng)防御直擊雷的危害，又需防止雷擊電磁脈沖的侵襲。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時，避雷針最好距攝像機(jī)3-4 米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ8 的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應(yīng)，沿桿引上攝像機(jī)的電源線和信號線應(yīng)穿金屬管屏蔽。為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器，如電源線（220V 或DC12V）、視頻線、信號線和云臺控制線。（3）供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。配套供電是整個系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)從全局著手，綜合考慮電力負(fù)荷，負(fù)載能力，電力傳輸距離，設(shè)備電氣特性[2]。并結(jié)合前端現(xiàn)場以及后端監(jiān)控中心的實(shí)際環(huán)境來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍

電源設(shè)備除電壓、電流、功率符合容量要求外，還將盡量保證穩(wěn)定性，考慮到控制時的大功率電流、多個負(fù)載同時啟動時造成的壓降，考慮到遠(yuǎn)距離傳輸時造成的壓降等多方面的因素。供電線路采用埋地穿管的敷設(shè)方式，機(jī)箱座到桿手井敷設(shè)一管，桿手井到通信井敷設(shè)一管，桿手井到路燈燈箱在地面埋設(shè)二管，穿越馬路深度為800mm；在人行道或綠化帶上敷設(shè)深度為500mm。

4 實(shí)施效果

公司于2020 年1 月完成了火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)一期工程，并進(jìn)行了運(yùn)行前期的維護(hù)和測試，總體試驗(yàn)效果良好，能夠滿足火災(zāi)初期智能識別和預(yù)警功能的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)主要有以下功能：

4.1 二維電子地圖。系統(tǒng)提供多套電子地圖渲染方案，可供用戶自由切換，選擇，并支持用戶自定義電子地圖渲染方案并保存到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，支持用戶自定義的電子地圖向其它用戶分享等功能。

系統(tǒng)可以在任何環(huán)境，任何操作中進(jìn)行多個模式（地圖模式、地形模式、影像模式）的快速切換。

4.2 火情檢測預(yù)警功能。系統(tǒng)根據(jù)前端數(shù)字云臺信息及其海拔，高度，云臺水平角、俯仰角信息等，通過火災(zāi)自動識別與報(bào)警功能發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后，系統(tǒng)可以迅速、準(zhǔn)確地鎖定火點(diǎn)位置，同時獲得火點(diǎn)所在區(qū)域名稱，做到及時發(fā)現(xiàn),及時報(bào)警，及時救護(hù)，使火災(zāi)隱患消亡在萌芽狀態(tài)。

資源檢索功能模塊為用戶提供方便、快捷的地圖信息查詢工具。主要有坐標(biāo)查詢、區(qū)域查詢及防火信息管理、火災(zāi)圖片及視頻管理等。

4.3 周界防范監(jiān)控管理。包括實(shí)時視頻查看、云臺控制、錄像回放、視頻上墻等管理。其中攝像機(jī)安裝在場區(qū)制高點(diǎn)位置，一旦發(fā)生盜竊等違法事件，攝像機(jī)將記錄的車牌數(shù)據(jù)或視頻錄像可用于提供給公安部門進(jìn)行調(diào)查取證。

5 結(jié)論

本次天津港第四港埠有限公司火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)完畢后，將具有以下良好的社會效益：

5.1 提高視頻監(jiān)控部門的工作效率。在本項(xiàng)目未建設(shè)前，相關(guān)部門只能通過人眼觀察屏幕，實(shí)時追蹤攝像頭反饋畫面，人工辨識潛在險(xiǎn)情；通過本項(xiàng)目置入的火災(zāi)預(yù)警智能視頻識別系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情的自動識別，大大提高監(jiān)控效率。

5.2 有效預(yù)防險(xiǎn)情發(fā)生。在本次天津港第四港埠有限公司火災(zāi)預(yù)警智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)完畢后，后臺服務(wù)器將通過攝像頭對險(xiǎn)情進(jìn)行自動識別、抓拍與報(bào)警，并通過pc 實(shí)時發(fā)送報(bào)警信息，從而滿足對現(xiàn)場險(xiǎn)情的實(shí)時跟蹤與隨時察覺，有效預(yù)防險(xiǎn)情的發(fā)生，達(dá)成安全升級。

綜上所述，本項(xiàng)目的建設(shè)對公司的發(fā)展具有較好的社會效益。