CN102682565B - 适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统，涉及消防和安防技术领域，本发明将国际领先的人工智能与图像处理技术结合起来；可同时检测火焰、烟雾；既可实现消防火灾报警功能，又集成了安防入侵报警等功能；多项技术指标具有国内领先水平，报警及时，识别烟火的反应时间只需2～5秒，能够及时产生极早期火灾告警，稳定可靠，火焰最小检测面积，室内大空间烟雾检测可以实现全天候24小时运行；能过滤各种光源、高亮背景和光线变化引起的干扰。对目标进行非接触式探测，完全不受空间高度、热障、易爆/有毒等复杂环境条件的限制。这使得本发明为室内大空间、室外以及传统探测手段失效的特殊场所的火灾探测和安防入侵报警提供了一种有效的解决途径。
Description
技术领域
本发明涉及消防和安防技术领域，具体涉及一种适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统。
背景技术
消防和安防，是与人们的生命财产安全息息相关的两个重要议题。消防的重要性不言而喻。近年来，我国就发生了几起震惊全国的重大火灾事故，给人们的生命财产安全造成了严重的危害。火灾发生后，如果能及早的报警并进行自动控制灭火，对于减小火灾所带来的危害，无疑具有非常重要的意义。安防，这里指普通意义上的，由入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查等组成的安防系统，用于监控匪警，盗警等。近几年发生多起的校园犯罪事件、银行爆炸事件、室外车辆盗窃，公共场所的安全成为社会关注重点。应用安防系统，在发生紧急情况时，可以第一时间启动内部安防系统方案，通知相关人员紧急处理，尽最大可能降低危险继续发生；并及时通知外部社区保安，110等迅速支援。
目前，在消防监控系统的技术发展方面，对于室内的火灾报警已经比较成熟。通过光、烟、温度等加以判断然后直接实施灭火措施进行断电、喷水等并报警。而对于大空间环境(如油码头、油库、大型仓库、校园、小区、路桥等)，尤其是在野外，早期火灾探测在世界范围仍是一个难题。因为在这类环境下，存在着许多影响火灾探测的因素，如空间高度、热量屏障、覆盖范围、远程信号传输等等。这些情况下传统的感温感烟式探测手段往往失去了作用。由于图像型火灾探测具有非接触式探测的特点，使该项技术成为在大型工厂、仓库、森林等大空间和野外开放空间进行火灾探测的有效手段。
而安防系统，一般不具备火灾报警功能。要实现消防和安防，往往要建设两套各自独立的系统，增大了管理的难度和效率，也增加了建设和维护成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种将开放空间环境下的消防监测和安防监控有机结合成一体的适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统，其特征在于：主要由连接在网络上的视频图像采集模块、智能视频分析服务器模块、录像存储服务器模块、数据库服务器模块、WEB服务器模块、报警联动服务器模块、水炮控制模块、电动门控制模块、短信模块、消防，公安联网模块、管理客户端及值班客户端构成，其中，
视频图像采集模块实现对开放空间的视频采集，由布置在各个监控点的网络摄像机组成，各个监控点按开放空间的实际情况设置，大致分为边界、出入口、其它开放空间，这几类组成部分，每个点并列安装2台网络摄像机，一台为普通日夜型网络摄像机，采集可见光图像；另一台为红外光型网络摄像机，采集红外光图像；2个摄像机都以25帧每秒的采集速度，采集图像，在同一时刻，从红外摄像机得到1帧红外灰度图像，同时从可见光摄像机得到1帧可见光灰度图像，2个摄像机是并列排列的，得到的2个图像经过角度校准后取位置重合部分的图像，即得到目标区域的1个红外灰度图像，和1个可见光灰度图像，都保存到数据库。
1)进行火灾判断：
对当前1个红外灰度图像和1个可见光灰度图像进行差运算，并用阀值进行滤波，得到活动图像1。
对活动图像1进行连通计算，得到若干个独立子对象，去除子对象像素个数小于阀值的子对象，计算每个子对象的像素个数，记a；和所占区域的矩形的像素个数，记b；b除以a，记子对象的变形率c。认为超过阀值c0的子对象为火焰，或烟雾；没超过阀值c0的子对象为干扰物，舍弃。
如至少有1个火焰烟雾子对象，就火灾报警。并以火焰烟雾子对象的位置为火灾位置。
2)再进行入侵判断。
把本帧可见光灰度图像和第前5帧的可见光灰度图像进行差运算，并用阀值进行滤波，得到活动图像2，进行入侵判断。
先去除已经判断为火焰烟雾子对象的区域像素，再对活动图像进行连通计算，得到若干个独立子对象，去除子对象像素个数小于阀值的子对象，都记为侵子对象。
如至少有1个入侵子对象，就入侵报警，并以入侵子对象的位置为入侵位置。
采集的视频图像实时压缩编码，通过千兆网络回传到智能视频分析服务器、录像存储服务器、值班客户端、管理客户端等系统部分，进行实时观看、智能分析、存储处理；
智能视频分析服务器模块实现对各监控点回传视频的智能分析，自动判别出火灾异常情况和出入异常情况，并立即报警；
录像存储服务器模块实现对各监控点回传视频的存储，采用数字硬盘录像，能实时录像(每路刷新率25帧/秒，清晰度352*288)，默认按能存放连续的2个月视频资料来配置硬盘，也可以扩充硬盘容量，延长存储时间，出于安全性考虑，录像存储服务器与监控区域的检测设备和报警联动设备分开，仅通过网络连接，以防止受到灾害影响和破坏，其它服务器也是一样安排；
数据库服务器模块实现对监控报警、操作日志和其它系统运行数据的数据库存储，数据库采用Windows Server2008+MS SQL2008，Windows Server现在在所有新服务器销售中所占份额超过了三分之二，越来越多的ISV和独立的硬件供应商(IHV)选择Windows作为他们的首选操作系统，SQL Server已经证明它是数据库安全领域的市场领导者，与Oracle 11g相比，它的漏洞更少，而强大的安全功能完全免费，而且它的系统更加现代化，Microsoft提供了一个集成的开发环境，它与客户端、中间层和数据层系统无缝连接，广泛的新特性使得SQL Server 2008数据库对于开发人员来说更具亲和力，并降低了开发时间和提高了性能；
WEB服务器模块实现对各值班客户端和管理客户端的WEB服务，WEB服务器用asp.net4.0开发；
报警联动服务器模块实现对报警联动的控制，它响应2种报警联动的控制命令，一种是操作人员通过WEB客户端下达报警联动的控制命令；另一种是系统在超出规定时间得不到操作人员的报警确认，而自动发出的报警联动的控制命令；报警联动的设备繁多，厂家不同，型号也不同，本模块对上级模块屏蔽了报警联动设备的控制实现细节，可兼容不同厂家和型号的各种设备，这样可以对设备进行灵活的配置和管理，设备控制协议升级改变也不影响整个系统的正常运行；
水炮控制模块实现对水炮的控制，监控空间里各区域的消防炮都在电子地图上标示出位置和状态，系统能按指令自动调整数控消防炮的方位，对早期火灾进行定点扑救，采用预置位定位技术对场所进行全方位监控，预先将被保护的区域进行有效的划分，每一个区域相对应于炮的预置位置，一旦执行联动报警操作，消防炮在自动状态下将自动指向报警的区域，并准确的定位和发射水流；系统采用离心式、速喷式消防炮，其优点是：一，工作压力低、流量大、灭火能力强；二，采用双喷嘴射水方式，覆盖范围大，可更有效覆盖起火点；三，采用低压直流供电，安全可靠，有利于安装和维护；
电动门控制模块实现对电动门的控制，监控空间里各区域的电动门都在电子地图上标示出位置和状态，发生紧急情况时，可以遥控开启或关闭指定区域的电动门；如发生火警等紧急情况时，电控防火门会自动打开，便于逃生，出入口也可以自动打开；当发生非法进出时，会自动锁上，另一方面，平时可以监测电动门的状态，便于维护；
短信模块实现对相关管理人员的短信通知，既可以发送文字短信，也可以发送图片短信，本模块兼容电信、移动、联通的手机，本模块支持各种终端，如手机、平板、笔记本、台式机；
消防，公安联网模块实现对消防，公安的报警，发生警报后，自动按预定义的内容，向消防，公安部门电话报警，人工电话报警会出现因紧张，说不清情况的现象，系统会自动生成报警内容，组成格式包括日期时间，警报详细地址，发现警报的详细区域，报警人单位、部门和姓名，接收部门有条件的还可以附有现场图片；为防止恶意报警的情况，系统中增加了报警识别码，该识别码是预先与消防，公安部门协商规定好的，只要是本空间区域管理部门向消防，公安部门发出的报警信息，都统一从本系统发出，都含有报警识别码。
本发明的有益效果是：本发明采用了成像探测处理方式，同时具备火灾探测和安防入侵报警的功能，尤其适合室外、工业和高大空间的应用，产品投放市场后，将会给用户提供性能优良，质量可靠、价格低廉的火灾报警和安防入侵报警一体化的控制设备，独特的性能优势，将会节省大量的人力物力，工程安装调试极其便利，运行维护成本低廉。
附图说明
图1为本发明系统网络结构图；
图2为本发明智能视频分析服务器模块处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统，主要由连接在网络上的视频图像采集模块、智能视频分析服务器模块、录像存储服务器模块、数据库服务器模块、WEB服务器模块、报警联动服务器模块、水炮控制模块、电动门控制模块、短信模块、消防，公安联网模块、管理客户端及值班客户端构成，其中，
视频图像采集模块实现对开放空间的视频采集，由布置在各个监控点的网络摄像机组成，各个监控点按开放空间的实际情况设置，大致分为边界、出入口、其它开放空间，这几类组成部分，每个点并列安装2台网络摄像机，一台为普通日夜型网络摄像机，采集可见光图像；另一台为红外光型网络摄像机，采集红外光图像；2个摄像机都以25帧每秒的采集速度，采集图像，在同一时刻，从红外摄像机得到1帧红外灰度图像，同时从可见光摄像机得到1帧可见光灰度图像，2个摄像机是并列排列的，得到的2个图像经过角度校准后取位置重合部分的图像，即得到目标区域的1个红外灰度图像，和1个可见光灰度图像，都保存到数据库。
1)进行火灾判断：
对当前1个红外灰度图像和1个可见光灰度图像进行差运算，并用阀值进行滤波，得到活动图像1。
对活动图像1进行连通计算，得到若干个独立子对象，去除子对象像素个数小于阀值的子对象，计算每个子对象的像素个数，记a；和所占区域的矩形的像素个数，记b；b除以a，记子对象的变形率c。认为超过阀值c0的子对象为火焰，或烟雾；没超过阀值c0的子对象为干扰物，舍弃。
如至少有1个火焰烟雾子对象，就火灾报警。并以火焰烟雾子对象的位置为火灾位置。
2)再进行入侵判断。
把本帧可见光灰度图像和第前5帧的可见光灰度图像进行差运算，并用阀值进行滤波，得到活动图像2，进行入侵判断。
先去除已经判断为火焰烟雾子对象的区域像素，再对活动图像进行连通计算，得到若干个独立子对象，去除子对象像素个数小于阀值的子对象，都记为侵子对象。
如至少有1个入侵子对象，就入侵报警，并以入侵子对象的位置为入侵位置。
采集的视频图像实时压缩编码，通过千兆网络回传到智能视频分析服务器、录像存储服务器、值班客户端、管理客户端等系统部分，进行实时观看、智能分析、存储处理；
智能视频分析服务器模块实现对各监控点回传视频的智能分析，自动判别出火灾异常情况和出入异常情况，并立即报警；如图2所示，以1个监控点的智能视频分析为例，说明其处理流程：首先通过网络摄像机获得活动图像，得到活动图像特征属性，对其是否异常进行判断，如果正常，则处理结束，如判断不正常，则对有无烟火特征进行判断，如发现烟火，则进行火灾报警；如果没有发现烟火，则对是否有行动特征进行判断，如无行动特征，则处理结束；如有行动特征，则进行入侵报警；从处理流程可以看到，火警的判断优先级是高于出入异常警报判断优先级的。
录像存储服务器模块实现对各监控点回传视频的存储，采用数字硬盘录像，能实时录像(每路刷新率25帧/秒，清晰度352*288)，默认按能存放连续的2个月视频资料来配置硬盘，也可以扩充硬盘容量，延长存储时间，出于安全性考虑，录像存储服务器与监控区域的检测设备和报警联动设备分开，仅通过网络连接，以防止受到灾害影响和破坏，其它服务器也是一样安排；
数据库服务器模块实现对监控报警、操作日志和其它系统运行数据的数据库存储，数据库采用Windows Server2008+MS SQL2008，Windows Server现在在所有新服务器销售中所占份额超过了三分之二，越来越多的ISV和独立的硬件供应商(IHV)选择Windows作为他们的首选操作系统，SQL Server已经证明它是数据库安全领域的市场领导者，与Oracle 11g相比，它的漏洞更少，而强大的安全功能完全免费，而且它的系统更加现代化，Microsoft提供了一个集成的开发环境，它与客户端、中间层和数据层系统无缝连接，广泛的新特性使得SQL Server 2008数据库对于开发人员来说更具亲和力，并降低了开发时间和提高了性能；
WEB服务器模块实现对各值班客户端和管理客户端的WEB服务，WEB服务器用asp.net4.0开发；
报警联动服务器模块实现对报警联动的控制，它响应2种报警联动的控制命令，一种是操作人员通过WEB客户端下达报警联动的控制命令；另一种是系统在超出规定时间得不到操作人员的报警确认，而自动发出的报警联动的控制命令；报警联动的设备繁多，厂家不同，型号也不同，本模块对上级模块屏蔽了报警联动设备的控制实现细节，可兼容不同厂家和型号的各种设备，这样可以对设备进行灵活的配置和管理，设备控制协议升级改变也不影响整个系统的正常运行；
水炮控制模块实现对水炮的控制，监控空间里各区域的消防炮都在电子地图上标示出位置和状态，系统能按指令自动调整数控消防炮的方位，对早期火灾进行定点扑救，采用预置位定位技术对场所进行全方位监控，预先将被保护的区域进行有效的划分，每一个区域相对应于炮的预置位置，一旦执行联动报警操作，消防炮在自动状态下将自动指向报警的区域，并准确的定位和发射水流；系统采用离心式、速喷式消防炮，其优点是：一，工作压力低、流量大、灭火能力强；二，采用双喷嘴射水方式，覆盖范围大，可更有效覆盖起火点；三，采用低压直流供电，安全可靠，有利于安装和维护；
电动门控制模块实现对电动门的控制，监控空间里各区域的电动门都在电子地图上标示出位置和状态，发生紧急情况时，可以遥控开启或关闭指定区域的电动门；如发生火警等紧急情况时，电控防火门会自动打开，便于逃生，出入口也可以自动打开；当发生非法进出时，会自动锁上，另一方面，平时可以监测电动门的状态，便于维护；
短信模块实现对相关管理人员的短信通知，既可以发送文字短信，也可以发送图片短信，本模块兼容电信、移动、联通的手机，本模块支持各种终端，如手机、平板、笔记本、台式机；
消防，公安联网模块实现对消防，公安的报警，发生警报后，自动按预定义的内容，向消防，公安部门电话报警，人工电话报警会出现因紧张，说不清情况的现象，系统会自动生成报警内容，组成格式包括日期时间，警报详细地址，发现警报的详细区域，报警人单位、部门和姓名，接收部门有条件的还可以附有现场图片；为防止恶意报警的情况，系统中增加了报警识别码，该识别码是预先与消防，公安部门协商规定好的，只要是本空间区域管理部门向消防，公安部门发出的报警信息，都统一从本系统发出，都含有报警识别码。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种适于开放空间的消防和安防一体化智能视频监测系统，其特征在于：主要由连接在网络上的视频图像采集模块、智能视频分析服务器模块、录像存储服务器模块、数据库服务器模块、WEB服务器模块、报警联动服务器模块、水炮控制模块、电动门控制模块、短信模块、消防，公安联网模块、管理客户端及值班客户端构成，其中，
视频图像采集模块实现对开放空间的视频采集，由布置在各个监控点的网络摄像机组成，各个监控点按开放空间的实际情况设置，分为边界﹑出入口﹑其它开放空间，这几类组成部分，每个点并列安装2台网络摄像机，一台为普通日夜型网络摄像机，采集可见光图像；另一台为红外光型网络摄像机，采集红外光图像；2个摄像机都以25帧每秒的采集速度，采集图像，在同一时刻，从红外摄像机得到1帧红外灰度图像，同时从可见光摄像机得到1帧可见光灰度图像，得到的2个图像经过角度校准后取位置重合部分的图像，即得到目标区域的1个红外灰度图像和1个可见光灰度图像，都保存到数据库；
1)进行火灾判断：
对当前1个红外灰度图像和1个可见光灰度图像进行差运算，并用阀值进行滤波，得到活动图像1；
对活动图像1进行连通计算，得到若干个独立子对象，去除子对象像素个数小于阀值的子对象，计算每个子对象的像素个数，记a；和所占区域的矩形的像素个数，记b；b除以a，记子对象的变形率c；认为超过阀值c0的子对象为火焰，或烟雾；没超过阀值c0的子对象为干扰物，舍弃；
至少有1个火焰烟雾子对象，就火灾报警，并以火焰烟雾子对象的位置为火灾位置；
2)再进行入侵判断，
把本帧可见光灰度图像和第前5帧的可见光灰度图像进行差运算，并用阀值进行滤波，得到活动图像2，进行入侵判断；
先去除已经判断为火焰烟雾子对象的区域像素，再对活动图像进行连通计算，得到若干个独立子对象，去除子对象像素个数小于阀值的子对象，都记为入侵子对象；至少有1个入侵子对象，就入侵报警，并以入侵子对象的位置为入侵位置；
对采集的视频图像实时压缩编码，通过千兆网络回传到智能视频分析服务器﹑录像存储服务器﹑值班客户端﹑管理客户端系统部分，进行实时观看﹑智能分析﹑存储处理；
智能视频分析服务器模块实现对各监控点回传视频的智能分析，自动判别出火灾异常情况和出入异常情况，并立即报警；
录像存储服务器模块实现对各监控点回传视频的存储，采用数字硬盘录像，能实时录像，默认按能存放连续的2个月视频资料来配置硬盘，也可以扩充硬盘容量，延长存储时间，录像存储服务器与监控区域的检测设备和报警联动设备分开，仅通过网络连接，以防止受到灾害影响和破坏，其它服务器也是一样安排；
数据库服务器模块实现对监控报警﹑操作日志和其它系统运行数据的数据库存储，数据库采用WindowsServer2008+MSSQL2008；
WEB服务器模块实现对各值班客户端和管理客户端的WEB服务，WEB服务器用asp.net4.0开发；
报警联动服务器模块实现对报警联动的控制，它响应2种报警联动的控制命令，一种是操作人员通过WEB客户端下达报警联动的控制命令；另一种是系统在超出规定时间得不到操作人员的报警确认，而自动发出的报警联动的控制命令；
水炮控制模块实现对水炮的控制，监控空间里各区域的消防炮都在电子地图上标示出位置和状态，系统能按指令自动调整数控消防炮的方位，对早期火灾进行定点扑救，采用预置位定位技术对场所进行全方位监控，预先将被保护的区域进行有效的划分，每一个区域相对应于炮的预置位置，一旦执行联动报警操作，消防炮在自动状态下将自动指向报警的区域，并准确的定位和发射水流；系统采用离心式、速喷式消防炮；
电动门控制模块实现对电动门的控制，监控空间里各区域的电动门都在电子地图上标示出位置和状态，发生紧急情况时，可以遥控开启或关闭指定区域的电动门；
短信模块实现对相关管理人员的短信通知，既可以发送文字短信，也可以发送图片短信，本模块兼容电信﹑移动﹑联通的手机，本模块支持平板﹑笔记本﹑台式机；
消防，公安联网模块实现对消防，公安的报警，发生警报后，自动按预定义的内容，向消防，公安部门电话报警，报警内容组成格式包括日期时间，警报详细地址，发现警报的详细区域，报警人单位﹑部门和姓名；
系统中增加了报警识别码，该识别码是预先与消防，公安部门协商规定好的，只要是本空间区域管理部门向消防，公安部门发出的报警信息，都统一从本系统发出，都含有报警识别码。
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