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《基于視頻監(jiān)控的火災(zāi)探測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于視頻監(jiān)控的火災(zāi)探測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)第一章緒論1.1課題研究的背景與意義火是物質(zhì)燃燒的放熱過程，其過程會產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，如燃燒分解、傳熱過程、熱副熱等現(xiàn)象。如果燃燒失控將會給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成不可預(yù)計(jì)的損失。引起火災(zāi)的因素很多，但火災(zāi)發(fā)生時(shí)的特征大體是相同的，如燃燒初期產(chǎn)生溫度升高，產(chǎn)生各種氣體，釋放煙霧，產(chǎn)生火焰等等?；馂?zāi)的發(fā)生可以為四個(gè)階段，分別是燃燒初期、燃燒逐漸壯大階段、火勢旺盛階段和逐漸熄滅階段。為了有效的控制火災(zāi)的發(fā)生，必需在燃燒起初階段探測到火災(zāi)的發(fā)生并及時(shí)采取應(yīng)急措施。因?yàn)樵谖镔|(zhì)剛剛達(dá)到燃燒的臨界溫度值，釋放的
2、熱輻射和燃燒引起的氣體對流強(qiáng)度較小，由燃燒引起的煙氣量也不大，燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳、硫的氧化物、氮氧化物等有害氣體尚未擴(kuò)散開，這個(gè)階段是滅火段和被困人員逃生的最佳階段[1]?！ 』谝曨l監(jiān)控的火災(zāi)探測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)第一章緒論1.1課題研究的背景與意義火是物質(zhì)燃燒的放熱過程，其過程會產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，如燃燒分解、傳熱過程、熱副熱等現(xiàn)象。如果燃燒失控將會給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成不可預(yù)計(jì)的損失。引起火災(zāi)的因素很多，但火災(zāi)發(fā)生時(shí)的特征大體是相同的，如燃燒初期產(chǎn)生溫度升高，產(chǎn)生各種氣體，釋放煙霧，產(chǎn)生火焰等等?；馂?zāi)的發(fā)生可以為四個(gè)階段，分別是
3、燃燒初期、燃燒逐漸壯大階段、火勢旺盛階段和逐漸熄滅階段。為了有效的控制火災(zāi)的發(fā)生，必需在燃燒起初階段探測到火災(zāi)的發(fā)生并及時(shí)采取應(yīng)急措施。因?yàn)樵谖镔|(zhì)剛剛達(dá)到燃燒的臨界溫度值，釋放的熱輻射和燃燒引起的氣體對流強(qiáng)度較小，由燃燒引起的煙氣量也不大，燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳、硫的氧化物、氮氧化物等有害氣體尚未擴(kuò)散開，這個(gè)階段是滅火段和被困人員逃生的最佳階段[1]。火災(zāi)探測器根據(jù)燃燒過程中釋放出的煙霧、熱量、有害氣體以及各種射線等物質(zhì)的物理、化學(xué)特征，采用各種探測算法，如火焰檢測、煙霧檢測、紅外檢測、紫外檢測、有害氣體檢測，最終判斷火災(zāi)是否發(fā)生。其中物理特征主要包括
4、燒釋放的紅外紫外光線、燃燒速度、火焰溫度、熱釋放速率、熱通量等，化學(xué)特征主要包括燃燒過程中釋放的各種有害氣體濃度，如CO、HCl和SO2等[2]。根據(jù)這些特征進(jìn)行火災(zāi)探測器分類，如圖1-1所示：..........1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著社會對于網(wǎng)絡(luò)化、智能化的視頻火災(zāi)探測技術(shù)的需求，很多國內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)（公司、研究所、大學(xué)等）對此展開了大量的研究。其中比較杰出的是Bosque公司研制的BSDS系統(tǒng)，主要采用雙波段技術(shù)，即利用紅外攝像機(jī)和普通可見光攝像機(jī)進(jìn)行雙波段監(jiān)控，該探測器對于大型的森林火災(zāi)的探測效果最佳，不僅準(zhǔn)確率較高，而且還可以區(qū)別干擾現(xiàn)象，
5、系統(tǒng)的誤報(bào)率相比傳統(tǒng)的探測裝置大大降低[4]。對于大型空間的火災(zāi)探測監(jiān)控方面，比較杰出的探測器是由ISLI公司和MagnoxElectric公司聯(lián)合開發(fā)的VSD－8系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要于電站火災(zāi)監(jiān)控，主要以視頻運(yùn)動檢測軟件作為系統(tǒng)主體，采用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，同時(shí)利用各種濾波器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)[5]。對于視頻圖像型火災(zāi)探測技術(shù)的研究，國內(nèi)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)已處于國際消防研究領(lǐng)先地位。以中國科技大學(xué)的火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的雙波段圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)為例，該探測系統(tǒng)采用紅外和彩色攝像機(jī)作為火災(zāi)信息探測器件，主要探測火焰燃燒過程中釋放的紅外線，有效減少了干擾物對系統(tǒng)的
6、影響，并且檢測算法相對簡單，識別率高，能夠有效地解決大空間火災(zāi)探測問題[6-7]。但對于現(xiàn)有的較為完整的安防監(jiān)控系統(tǒng)而言，再額外安裝成本較高的紅外攝像機(jī)，不利于市場應(yīng)用的推廣。視頻圖像包含的信息量很大，包括客觀的起火源、火勢大小、起火地點(diǎn)等信息，還能采集煙霧火焰的紋理、物體形狀顏色等信息，而且還可以與人工智能化、網(wǎng)絡(luò)化、大數(shù)據(jù)化相結(jié)合。因此，視頻圖像型火災(zāi)探測器將會有巨大的發(fā)展空間。對于視頻圖像型火災(zāi)探測算法，國內(nèi)外也在積極開展研究。國外方面，文獻(xiàn)[8]提出了基于圖像處理利用小波分析和不規(guī)則特征對火焰和煙霧進(jìn)行識別的算法。該算法先確定視頻中的活動區(qū)，
7、然后對活動區(qū)進(jìn)行顏色分析，利用顏色初步識別出煙霧和火焰區(qū)域。對疑似煙霧和火焰區(qū)域進(jìn)行二維小波分解，因?yàn)樵谟谢鹧婧蜔熿F產(chǎn)生時(shí)圖像經(jīng)過二維小波分解后其高頻信息會降低，再利用二維小波進(jìn)行能量檢測，最后利用煙霧和火焰形狀的不規(guī)則特征（取決于燃料和氣流）進(jìn)行識別。該算法利用了火焰和煙霧的移動特征、顏色特征、形狀不規(guī)則特征以及高頻部分能量的變化特征，所以誤判率較低，但這種算法對類似于煙霧和火焰特征并快速晃動的干擾物識別率較低。文獻(xiàn)[9]釆用概率統(tǒng)計(jì)的方法，對火焰的顏色、面積、表面粗糙度、邊界粗糙度、偏斜度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后使用貝葉斯分類器進(jìn)行決策。文獻(xiàn)[10]利用輪
8、廓波動數(shù)據(jù)處理方法識別火焰，該算法通過計(jì)算火焰顏色區(qū)輪廓時(shí)空波動數(shù)據(jù)來檢查火焰。.......第二章論文相關(guān)
