針對(duì)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(cè)軟件

隨著社會(huì)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(lái)越重要。近年來(lái)，我國(guó)發(fā)生了很多重大火災(zāi)，主要集中在人員密集場(chǎng)所、倉(cāng)儲(chǔ)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(huì)影響也越來(lái)越大?；馂?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(shí)，針對(duì)這種情況，公安部天津消防研究所和國(guó)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(cè)軟件（以下簡(jiǎn)稱“火眼”探測(cè)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(guò)高水平的計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)，識(shí)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(chǎng)所單獨(dú)使用，也能在傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生損壞或維修時(shí)，作為其有效的補(bǔ)充手段。“火眼”探測(cè)軟件具備探測(cè)速度快，火災(zāi)定位準(zhǔn)確等多項(xiàng)特點(diǎn)，做到早發(fā)現(xiàn)早預(yù)警，與傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)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(jì)算機(jī)為核心，結(jié)合光電成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)。它通過(guò)對(duì)攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)成像的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析，來(lái)確視頻監(jiān)控技術(shù)在火災(zāi)報(bào)警領(lǐng)域的新突破“火眼”探測(cè)軟件具備探測(cè)速度快，火災(zāi)定位準(zhǔn)確等多項(xiàng)特點(diǎn)，做到早發(fā)現(xiàn)早預(yù)警，與傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)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(bào)警。

“火眼”探測(cè)軟件總體基于圖像智能識(shí)別技術(shù)及機(jī)器學(xué)習(xí)理論，在軟件研制期間，國(guó)家消防工程技術(shù)研究中心通過(guò)對(duì)幾千例標(biāo)準(zhǔn)火焰的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了多達(dá)幾萬(wàn)次的燃燒試驗(yàn)，通過(guò)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(kù)，使該軟件能夠識(shí)別各種火焰和煙霧。

圖像智能識(shí)別理論已成為近年來(lái)圖像研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。智能識(shí)別目前主要有以下幾種方法：統(tǒng)計(jì)（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(shí)別各分支的優(yōu)點(diǎn)，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(kù)中的概率閾值相比較，得到一個(gè)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(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，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(shí)的判別特征。將以上諸多特征作為多項(xiàng)輸入，合理運(yùn)用算法公式，通過(guò)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(shí)，“火眼”探測(cè)軟件采用兩級(jí)報(bào)警方式，當(dāng)監(jiān)控?cái)z像區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)火焰或煙霧時(shí)，軟件通過(guò)智能分析可以提供多級(jí)報(bào)警機(jī)制。在觀測(cè)到火點(diǎn)時(shí)，“火眼”軟件在第一時(shí)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(cè)軟件通過(guò)分析進(jìn)一步判斷確認(rèn)為火災(zāi)圖像時(shí)，“火眼”則發(fā)出明確的火警信號(hào)，引發(fā)聲光報(bào)警，使值機(jī)人員能夠有充裕的時(shí)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(jí)火災(zāi)報(bào)警方式可以防止其它干擾因素，保證了“火眼”軟件報(bào)警的準(zhǔn)確性。

2、軟件單純基于圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，無(wú)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(bǔ)充手段，當(dāng)其它火災(zāi)探測(cè)設(shè)備發(fā)生故障或維修時(shí)可作為替換探測(cè)設(shè)備。

3、可同時(shí)識(shí)別火焰和煙霧：“火眼”探測(cè)軟件采用了兩套獨(dú)立的國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的圖像模式識(shí)別技術(shù)，能夠同時(shí)分別探測(cè)監(jiān)控?cái)z像區(qū)域內(nèi)的火焰和煙霧，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，無(wú)論是陰燃的煙霧還是明火的火焰，都能在火災(zāi)初期通過(guò)軟件后臺(tái)分析，做到迅速識(shí)別、快速報(bào)警。

1、適用性強(qiáng)：“火眼”視頻圖像火災(zāi)探測(cè)軟件針對(duì)國(guó)內(nèi)主流的各種品牌型號(hào)的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了多種軟件接口，既能應(yīng)用于數(shù)字方式的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，也適用于模擬方式的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，加載方式簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，同時(shí)軟件適用于多種型號(hào)的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，具有廣泛的兼容性和適用性。

2、探測(cè)速度快：采用圖像模式識(shí)別技術(shù)的“火眼”探測(cè)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(hào)和報(bào)警信號(hào)，而傳統(tǒng)模式的點(diǎn)型感溫或感煙探測(cè)器則需要探測(cè)器處的溫度或煙濃度達(dá)到一定的數(shù)量值才能報(bào)警，相比之下“火眼”軟件的探測(cè)速度更快，報(bào)警時(shí)間更早。該項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)已經(jīng)通過(guò)國(guó)家相關(guān)質(zhì)量認(rèn)證部門和公安部沈陽(yáng)消防研究所測(cè)試并取得了相關(guān)的試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告。

3、抗干擾能力強(qiáng)：基于國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的“火眼”探測(cè)軟件，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能夠抵抗監(jiān)控?cái)z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(shí)才發(fā)出報(bào)警信號(hào)，有效的識(shí)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(bào)警時(shí)段現(xiàn)場(chǎng)狀況的記憶功能，即使火場(chǎng)煙霧彌漫，消防人員仍能通過(guò)“火眼”的回放功能，準(zhǔn)確判斷起火點(diǎn)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(diǎn)型感溫火災(zāi)探測(cè)器的探測(cè)高度一般不超過(guò)8米，點(diǎn)型感煙探測(cè)器的探測(cè)高度一般不超過(guò)12米。在高度超過(guò)12米的室內(nèi)高大空間，只能安裝紅外或紫外對(duì)射火焰探測(cè)器，但系統(tǒng)的長(zhǎng)期維護(hù)比較困難，例如鋼結(jié)構(gòu)大空間紅外會(huì)受其鋼結(jié)構(gòu)變化、沉降等原因無(wú)法精確對(duì)射造成持續(xù)性誤報(bào)等。相比傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)或作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的有效補(bǔ)充手段使用。

特殊室內(nèi)場(chǎng)所

安裝室內(nèi)滅火系統(tǒng)的重要場(chǎng)所，滅火系統(tǒng)的啟動(dòng)可能會(huì)對(duì)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(shí)在監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件，就能在火災(zāi)報(bào)警時(shí)，由消防值班人員在視頻圖像上確認(rèn)火警后再?zèng)Q定是否啟動(dòng)滅火系統(tǒng)，這樣既不延誤報(bào)警，又能有效避免滅火系統(tǒng)的誤動(dòng)作帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

局部火災(zāi)報(bào)警應(yīng)用

在已經(jīng)使用火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的建筑中，傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，經(jīng)常會(huì)有報(bào)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(shí)在局部場(chǎng)所替代火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控火警的發(fā)生。

大型廠房

國(guó)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(cè)設(shè)備往往無(wú)法有效地長(zhǎng)期運(yùn)行，但這類場(chǎng)所普遍安裝了監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，在攝像系統(tǒng)上安裝“火眼”軟件將是一個(gè)非常有效的火災(zāi)報(bào)警手段。

大型倉(cāng)庫(kù)

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

特種倉(cāng)庫(kù)

對(duì)于腐蝕性比較強(qiáng)的煙草倉(cāng)庫(kù)、有特殊要求的特種物質(zhì)儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)等不適合安裝傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的場(chǎng)所，在其監(jiān)控?cái)z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(bào)警系統(tǒng)使用。

地鐵隧道

目前國(guó)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(cè)火災(zāi)。但上述探測(cè)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(cè)軟件，不僅成本低廉、探測(cè)方便，而且報(bào)警時(shí)間早，定位準(zhǔn)確，“火眼”軟件是這類場(chǎng)所火災(zāi)報(bào)警方式的最佳選擇。

博物館、檔案館、圖書(shū)館

國(guó)家或省市、地區(qū)的大型博物館、檔案館、圖書(shū)館等場(chǎng)所，如果安裝了水噴淋或氣體等自動(dòng)滅火系統(tǒng)，滅火系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)對(duì)上述場(chǎng)所保存的物品造成比較大的損害;同時(shí)上述場(chǎng)所一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)要求早報(bào)警，快滅火，以減少火災(zāi)損失。在這些場(chǎng)所的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)中安裝“火眼”軟件，和傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一起使用，就能比較好的解決上述問(wèn)題。

重要文物保護(hù)場(chǎng)所

一旦國(guó)家或省市的重要文物保護(hù)場(chǎng)所發(fā)生火災(zāi)，會(huì)造成難以估量的損失，因此早期預(yù)報(bào)火警、準(zhǔn)確定位起火點(diǎn)、快速撲滅火災(zāi)是所有文物保護(hù)場(chǎng)所在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的最佳選擇，在這些場(chǎng)所的監(jiān)控?cái)z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?cái)z像系統(tǒng)快速發(fā)展的今天，適用于主流監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)的“火眼”探測(cè)軟件技術(shù)先進(jìn)，優(yōu)勢(shì)明顯，既可在特殊場(chǎng)所單獨(dú)使用;也能在傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生損壞或維修時(shí)，作為其有效的補(bǔ)充手段;“火眼”軟件同時(shí)還具有探測(cè)速度快，火災(zāi)定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)使用時(shí)，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(guó)家發(fā)明專利，其相關(guān)技術(shù)已受到國(guó)家專利法保護(hù)，同時(shí)基于監(jiān)控視頻圖像的火焰和煙霧圖像識(shí)別檢測(cè)技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

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