现场视频监控系统与火气系统联动设计
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作者:宋金龙 袁嘉乐 蔡宏臣
摘 要：视频监控系统凭借其高效直观的优势成为安防系统和报警系统的重要构成，和其他系统的结合成为系统开发的主流方向。基于此，本文先研究了火气系统的功能和结构，其次分析了现场视频监控技术具体应用，最后研究了现场视频监控系统与火气系统的联动设计。
关键词：现场视频监控系统 火气系统 联动设计
中图分类号：TN954 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）05（a）-0062-02
信息技术的快速发展，让视频监控系统衍生出先进的功能，通过和其他系统的结合，可以实现远程监控和报警功能，让企业生产现场得到现代化管理，提高管理有效性。因此，本文研究视频监控系统以及火气系统进行的联动设计，可以远程监控火气系统运行状态，在突发火灾险情时，可以第一时间采取救援手段。
1 火气系统基本功能及组成结构
1.1 火气系统基本功能
火气系统分为两部分，即火焰、可燃气体与有毒体检测系统、火灾自动报警系统。在发布安监相关文件之前，通常以《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》作为基础设计石油天然气装置的可燃气体与有毒体检测系统，同时在可燃气体与有毒体检测系统中放置一个独立的I/O卡，以此实现可燃气体与有毒体检测系统的功能。另外，火气系统中火灾自动报警系统，其功能就在发生火灾时第一时间发出报警信号。在发布文件后，明确了石油天然气装置安全仪表系统的部件，包括紧急停车系统、安全连锁系统、可燃气体与有毒体检测系统。为保证系统的功能，其应该与基本过程控制系统相互独立，主要是因为石油天然气装置安全仪表系统、基本过程控制系统、火气报警和气体监测系统分别属于不同的保护层，这样的设计方式可以降低火灾的危害，为实现联动目的奠定基础[1]。
1.2 火气系统组成结构
逻辑控制器、最终元件、传感器是构成火气系统的重要部件，能够实现火灾报警、探测有毒气体与可燃气体的工作目标。在火气系统的运行中，如果发生异常状态则会进行报警、执行动作，或者采用安全状态进行处理，实现对危险事件后果的控制。其中，传感器主要涉及烟感器、火焰探测器、气体检测器、手动火灾报按钮、温感火灾探测器等。最终元件为公共广播报警系统、声光报警器、灭火系统、喷淋系统、装置连锁停车等。另外，系统中的逻辑系统，通常使用安全型可编程序控制器[2]。
2 现场视频监控技术在火焰监测中的应用
为了能够及时发现火灾问题，可以将现场视频监控技术在火焰监测中，通过对运动目标的检测、运算，实现感知、报警火灾的目的。一般情况下，密闭覆盖小型场所、密闭覆盖大型场所、露天大型场所等会采用无人或少人看守的方式，很难第一时间发现火灾问题，为将现场视频监控技术应用在其中，可以实现对火焰的监测。在设计现场视频监控技术的过程中，需要通过图像二值化的方式实现对背景图像、火焰图形的分离。为了便于识别可以将各个像素点的灰度使用纯白、纯黑的方式表示，而阈值的选择会直接影响背景分离的效果。完成二值化的处理以后，将图像中的火焰标记为“1”、背景标记为“0”，通过存储表示图像矩阵并进行求和、计算得出火焰对应的面积，基于运算能够掌握时间、火焰面积之间的关系，即随着时间推移火焰面积会增加。在火灾中，火焰尖角、分层变化基本同时发生变化。因此为了能够判断程序运行的工作量，应该对火焰分层进行详细分析，掌握火焰的灰度分布，得出焰心、外焰灰度分布的变化趋势，为实现现场视频监控系统与火气系统的联动提供数据参考。
3 现场视频监控系统与火气系统的联动设计
3.1 基础设施的布设
在现场视频监控系统和火气系统的布置过程中，需要结合具体应用场景的特点，完成基础设施的布设。其中，火气系统主要以火灾报警设施为核心，通过连接光纤网络，布置相对独立的火灾自动报警系统。现场消防设备主要包括火气探头、手动报警装置、灭火设备等。其中，火气检测装置是火气系统的重要基础设施，需要在场景中可能存在可燃气体泄漏的位置布置气体检测装置，对其进行持续监测。具体可根据《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求（GB12358-2006）》中的要求确定气体检测装置的技术要求。利用气体检测装置对环境火气情况进行监测。在此基础上，配合现场视频监测设备的使用，对现场火灾情况进行多重监测，进一步提升场景消防保障程度。
3.2 火焰探测器使用
目前在火气系统中使用较多的火焰探测器装置分为红外火焰探测器、紫外红外复合探测器两种，有效探测距离较大，而且具有较好的抗干擾能力。在其设计和安装过程中，也需要根据火灾探测器和火灾自动报警系统设计的相关规范进行。在设计过程中，应重点考虑以下几方面的问题。一是探测器探测视角和最大探测距离要满足场景火灾监控需求。一般要选择探测距离较大、报警响应时间较短的探测器，从而达到相关标准规范中对场景保护面积和火灾报警时间等方面的要求。同时要确保探测器有效探测视角内部存在遮挡物，避免对其正常使用功能造成影响。探测器探测窗口应避免受到光源直射，单波段探测器不能布置在有阳光和白炽灯等直接照射的场景。根据上述火灾场景视频检测原理，还要通过合理布置视频监测装置，获取视觉信息，满足加色法混色模型等的构建需求。在视频火情监测过程中，需要依次完成取背景帧、对火焰图像进行二值化处理、对运动目标图像进行处理等工作，进而满足火情分析的需求。因此需要将视频监控装置与火焰探测器配合使用，遵守火焰探测器的布置原则，尽可能减少环境干扰因素。
3.3 远程视频监测
在现场视频监控系统的应用下，可通过网络通讯功能，实现对现场火情的远程监测。在系统操作界面中，总体分为两大区域，一是现场监测视频的显示区域，二是功能按钮操作界面。现场监测视频实时传输到远程监控系统后，可利用功能按钮对其进行操作，包括视频截取、放大、缩小、调整视角等功能。在对视频图像中的火焰进行识别时，可通过对火焰颜色、形态等特征信息进行识别，准确锁定火焰发生位置。远程管理人员在操作过程中，可随时切换现场监控镜头，获取其视频图像。成功建立远程连接后，系统会自动调取现场视频装置拍摄到的实时图像，然后对火焰特征进行分析，利用背景差分算法等，锁定火焰位置，并采用蓝色方框将其圈出。此外，系统还可以根据场景建筑结构信息等，计算火焰高度，呈现更具体的火情信息，为消防救援决策提供依据。
3.4 报警联动功能
在少人值守情况下，现场视频监控系统和火气系统的联合设计也可实现自动报警功能，通过综合火焰图像、烟气、可燃气、现场环境温度等的监测结果，与设定阈值进行比较，判断现场监测环境是否存在火情隐患。在确定火情隐患时，系统会第一时间发出报警，包括现场声光报警以及远程报警通知。其中，现场报警装置的声音报警器要求大于105dB，闪光报警器的瓦数不低于20W。在发出现场报警的同时，远程监控中心也会发出报警，报警发出的同时，远程监控视频摄像头将自动旋转对准现场出现险情位置，确保火情信息能够第一时间传递，从而为消防救援正确时间。
4 结语
综上所述，本文研究了现场监控和火气系统展开的联动设计，通过研究火气系统基本功能和结构，认识到视频监控技术和火气控制系统联动工作中发挥的巨大作用，对联动设计进行了研究。先要对基础设施进行布设，安装火气探测器，实现对火灾的远程视频联动监测，利用自动报警旋转对焦功能提示火灾险情。
参考文献
[1] 胡明阁，刘岿，汪晓峰.信阳市“蓝天卫士”视频监控系统的作用与管控对策[J].现代农业科技，2018（21）：174-175.
[2] 郭华杰，苏文威.浅析视频监控录像在火灾调查中的运用[J].消防科学与技术，2017，36（10）：1469-1473.
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