专利名称：一种用于轨道交通车站火警的图像烟雾探测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于用于轨道交通车站火警的轨道交通图像烟雾探测系统、 采用该系统的方法及该系统的应用。
背景技术：
地铁是一种方便、快捷、无污染的交通工具，是大城市基础建设的重要组成部分。 随着城市轨道交通的发展，轨道交通在人们的生活中起着越来越重要的作用，由于轨道交 通的便捷、经济和高效，地铁已成为人们出行的首要选择。由于在轨道交通工具中人员密 集，一旦发生火灾，后果不堪设想。因此火灾的早期检测显得尤为重要。在大多数场合，火灾烟雾的产生早于明火的出现，所以轨道交通烟雾图像探测系 统在轨道交通火灾探测中有很大的应用价值。轨道交通里使用的防火措施，传统使用的感 烟火灾探测器有离子感烟、光电感烟探测器等。现有的这些探测器存在着由于烟雾的颜色、 颗粒的大小、空间的高度、气流、震动等因素引起的误报、迟报，以及由于灰尘积累和环境变 化引起的误报、漏报现象，还有夜间报警率低等特点。
发明内容本实用新型的目的是解决目前轨道交通烟雾报警器容易误报、导致报警工作准确 度不高的问题，提供一种对烟雾灵敏度高、抗干扰性能力强、误报率低，适合轨道交通的烟 雾图像火灾探测系统、方法及应用，从而实现早期、可靠的轨道交通火灾探测，保护的人们 的生命安全，减少悲剧的发生。为了达到上述目的，本实用新型的一个技术方案是提供了 一种用于轨道交通车站 火警的图像烟雾探测系统，其特征在于，包括彩色/黑白双可变摄像机，彩色/黑白双可变 摄像机依次连接图像采集模块及通信模块，通信模块分别连接图像信号处理与控制机、烟 雾分级报警系统、闭路电视监控系统及云台控制系统，其中，图像采集模块，用于将视频图像转换为数字图像，并进行滤波处理；通信模块，用于进行中间传输，上传图像、火灾概率和报警信息，接受控制信息；信号处理与控制机，用于进行图像的加工和处理，执行烟雾演算算法，并根据环境 条件控制光源开启关闭和云台扫描转动；烟雾分级报警系统，用于对报警信息和火灾区域进行显示，或在显示的同时建立 数据库对各种信息和火警区域火灾图像进行管理、存储；云台控制系统，用于对监控区域的探测器或云台进行控制。本实用新型的优点是1、本实用新型系统采用红外背景光源和彩色/黑白双可变摄像机，可以更好地适 应轨道交通复杂恶劣环境，例如强光背景、黑暗背景等，可以实现24小时的实时监控，提高 对夜晚的报警能力。2、本实用新型系统采用TCP/IP协议进行通讯，可以实现远距离的传输和轨道交通网络化监控，实现轨道交通的网络化管理。3.本实用新型可独立使用，又可以与地铁车站设备闭路电视监控系统有机结合， 能直接让轨道交通工作管理人员看到火灾的发生情况以及火灾蔓延的趋势和消防设施的 运转情况，能监视和帮助受困人员的疏散，并能观察、记录火灾发生的全过程，为分析事故 原因和火灾鉴定提供依据。4、本实用新型的系统采用备用控制器进行冗余控制，提高该系统的稳定性和设备 的使用寿命。5、本实用新型的系统可以直接联动，也可以与地铁车站设备监控系统间接联动， 用灵活多变的方式控制火灾的发生和蔓延。
图1是本实用新型图像烟雾探测系统FAS框架图；图2烟雾图像分析与识别流程；图3轨道交通火灾控制整体结构图。
具体实施方式
以下结合附图来具体说明本实用新型。 实施例图1是本实用新型提供的用于轨道交通车站火警的图像烟雾探测系统框架图(以 下简称为FAS)，整体由彩色/黑白双可变摄像机、图像采集模块、通信模块、图像信号处理 与控制机、烟雾分级报警系统、闭路电视监控系统、红外光源及云台控制系统组成。本实用新型主要采用的是彩色/黑白双可变摄像机，并采用红外光源，从而可以 获取各种环境下彩色、黑白和红外图像。白天或有光照条件下处于彩色状态，无光照或光照 较弱的条件下切换到黑白状态。彩色/黑白摄像头配合红外线光源，则可以在各种光照条 件下清晰地获取火灾烟雾的图像，提高夜晚报警的可靠性。图像采集模块，用于将视频图像转换为数字图像，并进行滤波处理。该模块主要采 用专用的图像采集卡组合而成，并且具有图像信号滤波和去噪处理功能。通信模块主要起到中间传输的作用，连接图像信号处理与控制模块、闭路电视监 控系统、烟雾分级报警系统、云台控制系统，可以上传图像、火灾概率和报警信息，接受控制 fn息ο信号处理与控制机主要采用具有cpu功能的模块，进行图像的加工和处理，要求 具有较高的处理速度，例如工控机。根据处理图像的多少来选用相应的信号处理与控制模 块。烟雾分级报警系统可根据火灾的情况进行不同级别的报警，为扑救火灾的准备提 供依据。云台控制系统，系统配备有水平运动和垂直运动的云台，当云台的安装位置距离 控制中心较远且数量较多时，往往采用总线方式传送编码的控制信号并通过终端解码器解 出控制信号再去控制云台的转动。[0028]云台的控制算法按照监控区域划分成η个计划位置，按计划位置周期性或变周 期地云台转动。周期长度要保证采集足够的图像用于火灾的判断，如果视场中出现烟雾，则 演算方法输出新的周期以确保报警的可靠性。图2为烟雾图像分析与识别流程，通过摄像机实时连续地采集视频图像帧，每帧 图像都需要通过图像预处理算法进行预处理。对于烟雾动态特征的提取，不需要生成背景 图像，只需将采集到的图像逐帧差分，并将结果图像切分为许多小区域进行统计分析即可。 而对于静态和颜色特征的提取，首先需要通过背景重建算法从连续帧中重建出背景图像， 然后使用背景差分、高斯滤波、区域填充等算法进行目标区域的分割，然后提取特征进行分 析。最后，将所有特征的分析结果用MATLAB进行处理得出烟雾报警的结果。图3为轨道交通火灾控制整体结构图。FAS在整个轨道交通系统中的安装位置如 图所示。各设备既可由地铁车站设备监控系统(Building Automation System，以下简称为 BAS)控制，也可由FAS控制，各设备的信息通过轨道设备信息集合器进行处理，传到BAS系 统，FAS和BAS系统直接的通信由通信模块来完成。轨道设备信息集合器主要作用是作为通用的轨道交通数据集中监测系统的应用 网关，完成现场异构系统的同构化，包括数据集中、通讯协议转换、通讯信息管理功能，为车 站服务器和车站监控计算机的快速运行提供基础。BAS负责全线各车站的通风空调设备，给排水设备，照明、自动扶梯等设备，并且对 它们进行正常运行管理；在火灾情况下，BAS系统又能将这些设备转换成灾害控制模式，进 入灭火的设备使用状态。BAS系统由中央级、车站级和就地级三级组成。控制中心设在中央 级，是全线设备的管理中心，车站级设在各车站控制室，能独立监控车站范围及邻近区间隧 道内的车站设备的运行，就地级是对设备的直接管理。FAS系统是一个独立的、并行BAS子系统来考虑的，在发生火灾时可直接联动，控 制通风与空调系统等设备，以迅速响应火灾灾害。也可采用BAS间接联动，车站级发出的报 警由轨道设备信息集合器传递到通风与空调系统等设备，FAS和BAS系统之间通常没有直 接接口，可以通过设计电气回路实现FAS优先控制。FAS和BAS系统之间接口有两种形式硬接线方式和通信方式，由于硬接线方式投 资较大，施工复杂，灵活性和可扩展性都不是很好，所以本实用新型采用的是通信方式。轨道交通信息集合器与监控计算机、服务器用网线相连，通过TCP/IP协议进行通 讯，与中央级BAS采用网线连接，可进行远程监控，实现网络化管理和监控。实现网络化轨道交通车站设备监控和管理需要有车站设备监控软件和车站设备 管理软件。车站设备监控软件主要负责车站设备的实时控制和监视，实现预定的功能，可 采用组态王或其它的监控软件等；车站设备管理软件主要负责车站设备的各种信息管理， 包括车站设备基础信息、故障预警信息、备件信息、设备维护信息、人员信息、烟雾报警信息 等，可采用数据库等，便于对车站信息的存储。
权利要求1.一种用于轨道交通车站火警的图像烟雾探测系统，其特征在于，包括彩色/黑白双 可变摄像机，彩色/黑白双可变摄像机依次连接图像采集模块及通信模块，通信模块分别 连接图像信号处理与控制机、烟雾分级报警系统、闭路电视监控系统及云台控制系统，其 中，图像采集模块，用于将视频图像转换为数字图像，并进行滤波处理； 通信模块，用于进行中间传输，上传图像、火灾概率和报警信息，接受控制信息； 信号处理与控制机，用于进行图像的加工和处理，执行烟雾演算算法，并根据环境条件 控制光源开启关闭和云台扫描转动；烟雾分级报警系统，用于对报警信息和火灾区域进行显示，或在显示的同时建立数据 库对各种信息和火警区域火灾图像进行管理、存储；云台控制系统，用于对监控区域的探测器或云台进行控制。
2.如权利要求1所述的一种用于轨道交通车站火警的图像烟雾探测系统，其特征在 于，所述通信模块连接红外光源，彩色/黑白双可变摄像机配合红外光源可以获取各种环 境下彩色、黑白和红外图像。
3.如权利要求1所述的一种用于轨道交通车站火警的图像烟雾探测系统，其特征在 于，所述彩色/黑白双可变摄像机采用大光圈和高补偿。
专利摘要本实用新型提供了一种用于轨道交通车站火警的图像烟雾探测系统，其特征在于，包括彩色/黑白双可变摄像机，彩色/黑白双可变摄像机依次连接图像采集模块及通信模块，通信模块分别连接图像信号处理与控制机、烟雾分级报警系统、闭路电视监控系统及云台控制系统。本实用新型的优点是可以实现24小时的实时监控，提高对夜晚的报警能力；可以实现远距离的传输和轨道交通网络化监控，实现轨道交通的网络化管理；分析事故原因和火灾鉴定提供依据；灵活多变的方式控制火灾的发生和蔓延。
文档编号G08B17/10GK201876973SQ201020600178
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者周虎, 杨建国, 王党日 申请人:东华大学