新興技術(shù)改造樓宇消防系統(tǒng)

楊 健 王 闊2 譚宇亨

(1.廣東工業(yè)大學 廣東 廣州 510000;2.秦皇島紫竹藥業(yè)有限公司 河北 秦皇島 066000)

一、概述

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，消防工作的挑戰(zhàn)和壓力日益增加。傳統(tǒng)的社會消防安全支持能力也越來越不適合社會需求[1]。本文總結(jié)出消防工程內(nèi)的兩點問題，針對這兩點問題，著重介紹了機器視覺型火災(zāi)報警系統(tǒng)和基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線智能消防系統(tǒng)。

1.對于目前傳感器報警系統(tǒng)僅僅通過對溫度、煙霧等進行判斷，而在消防工程實際應(yīng)用卻經(jīng)常出現(xiàn)誤報、漏報，而產(chǎn)生這種結(jié)果的原因卻很多。例如廚房中烹飪時產(chǎn)生的煙霧和熱氣，或者由于傳感器內(nèi)積塵過多等等，諸如此類的情況都會導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏差。可以引用較新的圖像處理技術(shù)來解決這些問題，以提高火災(zāi)識別的準確性。

2.傳統(tǒng)的有線報警系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)目前社會的發(fā)展，在實際的工程中暴露出諸多弊端。施工成本方面：成本高，人工，管材，電線，輔助材料，設(shè)備成本等，工期長;系統(tǒng)布設(shè)方面：需要專業(yè)施工隊安裝，打眼、穿管布線，破壞建筑內(nèi)的裝修結(jié)構(gòu)，影響美觀；在日常管理方面：監(jiān)管復(fù)雜需專人值守；系統(tǒng)維護方面：維護成本高，容易形成虛接、短路、線路老化等問題，有故障查線麻煩。

二、機器視覺型火災(zāi)報警系統(tǒng)

(一)機器視覺火災(zāi)報警系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)防火規(guī)范和系統(tǒng)的功能要求，將傳統(tǒng)型消防系統(tǒng)改造為機器視覺型火災(zāi)報警系統(tǒng)，其相應(yīng)的總體架構(gòu)如圖1：

圖1

機器視覺型火災(zāi)報警系統(tǒng)是一個實時控制系統(tǒng)。也就是說，在收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)之后，可以在允許的時間間隔內(nèi)計算，處理和正確地判斷數(shù)據(jù)[2]。采集圖像數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖2：

圖2

(二)圖像提取流程

1.火災(zāi)報警系統(tǒng)開始運行，初始化各個模塊，執(zhí)行內(nèi)存映射，系統(tǒng)工作環(huán)境建立。

2.圖像數(shù)據(jù)采集模塊，采集連續(xù)幀圖像并存儲，進行圖像動態(tài)對比。

3.運行圖像處理火災(zāi)識別模塊，對可疑目標進行圖像處理并提取圖像特征，將提取到的圖像特征與與存儲的圖像特征數(shù)據(jù)進行對比，若匹配值小于預(yù)先設(shè)定好的閾值，則可以將其視為其他干擾信號，并跳轉(zhuǎn)到第二步并繼續(xù)監(jiān)視。

4.若提取的圖像特征數(shù)據(jù)對比值超過預(yù)設(shè)閾值，則確認已發(fā)生火災(zāi)。

(三)新型監(jiān)測技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合

雖然計算機視覺技術(shù)能夠加強系統(tǒng)檢測的可靠性，但仍然會出現(xiàn)微小概率的誤報，因此可將常規(guī)傳感器和圖像處理設(shè)備結(jié)合，聯(lián)合判決是為了盡量減少消防系統(tǒng)的誤報率和誤報率。它們的協(xié)作關(guān)系就如同人體感官系統(tǒng)一樣：具有視覺，嗅覺，觸覺一樣。機器視覺對應(yīng)視覺，煙霧傳感器對應(yīng)氣味，溫度傳感器對應(yīng)觸摸。系統(tǒng)的感官功能越多，其檢測準確度越高，決不能單純的靠一種檢測方式來判斷其結(jié)果。

三、消防系統(tǒng)通過NB-IoT進行通信

(一)NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))概述

NB-IoT是一種新興技術(shù)，支持WAN上低功耗設(shè)備的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也稱為低功耗WAN?；诜涓C網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)使用License頻段，該頻段有四個功能：信號覆蓋范圍廣，功耗低，連接容量大，設(shè)備成本低。使用最新的NB-IoT推出物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用，主要用于舊，舊，小，散的地方。解決這些地方增加消防和消防設(shè)施的難度，以及火災(zāi)報警設(shè)備的部署，管理和維護問題。該解決方案具有覆蓋范圍大，易于部署，低成本，智能管理和廣泛的應(yīng)用范圍的特點[3]。

(二)無線智慧消防的優(yōu)點

1.覆蓋面廣，覆蓋面積大，分散施工。覆蓋面廣，覆蓋大面積分散的建筑物，無需任何布線。

2.低帶寬需求，網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定。根據(jù)窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點只需要在低帶寬的情況下就可以提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號，使無線智能消防系統(tǒng)更加可靠[4]。

3.端到端解決方案，部署簡單，易于實現(xiàn)。終端采用無線通信和電池供電。

4.系統(tǒng)成本低，建設(shè)和維護成本極低。用戶無需設(shè)置基站或僅建立少量網(wǎng)關(guān)即可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，且系統(tǒng)建設(shè)成本低。最終產(chǎn)品的電池壽命長達5年，無需頻繁更換電池，系統(tǒng)維護成本低。

5.智能報警，火災(zāi)響應(yīng)更快，設(shè)備維護更及時。具有防御報警，低電量報警，故障報警，溫度超限報警，火災(zāi)報警等功能。

6.提供火災(zāi)報警管理平臺報警，App報警，電話報警，短信報警，微信報警，多種報警方式。

結(jié)論

本文結(jié)合了新興技術(shù)運用于智能建筑消防系統(tǒng)，詳細的解釋了機器視覺在運用在火災(zāi)檢測中的軟件系統(tǒng)架構(gòu)，基于工程實際考量，由于機器視覺算法仍然存在小概率的失敗率，而鑒于消防安全監(jiān)測的特殊性，因此并不能完全依賴機器視覺技術(shù)，而是通過通過傳感器與計算機視覺相結(jié)合，進行聯(lián)合判斷，最終實現(xiàn)最大限度的降低火災(zāi)系統(tǒng)的誤報與漏報。利用無線技術(shù)構(gòu)建智能防火系統(tǒng)，使管理人員能夠及時了解設(shè)備運行情況。這對降低管理成本和消除火災(zāi)危害具有重要意義[5]。