一种多层建筑消防远程监控预警平台及其实现方法

一种多层建筑消防远程监控预警平台及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种多层建筑消防远程监控预警平台及其实现方法，平台包括传感器模块、视频监控终端、监控主站、辅操作站、内部网络、现场控制终端和远程监控中心，方法包括：通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据；通过双光谱探测器获取监控图像；根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息；根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息；将确认后的预警信息或报警信息发送给远程监控中心进行消防远程监控预警。本发明具有结构简单、成本低、效率高、误报率低以及智能化程度高的优点，可广泛应用于消防控制技术领域。
【专利说明】
一种多层建筑消防远程监控预警平台及其实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及消防控制技术领域，尤其是一种多层建筑消防远程监控预警平台及其 实现方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市建筑越来越密集，导致一些建筑的通风性能变得越来越差，再加上高温 干燥天气，一些堆积有杂物而又来不及处理的楼房就很容易发生火灾；电器的使用量越来 越多，功率也越来越大，由于电路老化或载荷过大，也会轻易引发火灾。
[0003] 消防是建筑项目的重要环节之一，是目前城市环境影响的主要因素，它具有跨周 期长、影响大等特点。目前，人们的消防意识已经加强了很多，建筑内部已设置了许多了消 防措施;但是，一旦发生火灾，伤亡人数还是比较多，事后事故调查发现，造成伤亡人数过多 的一个重要原因是目前缺乏实时、有效和智能化的消防监控预警措施，既无法在火情一开 始的时候及时发现并立即通知建筑内的人员采取相应的应对措施，也无法在第一时间自动 联网通知城市消防指挥中心进行火灾救援。
[0004]为此，消防自动报警远程监控系统应运而生。消防自动报警远程监控系统，基于消 防报警技术和计算机网络技术，可以辅助联网建筑消防控制室的值班人员及时、准确地确 认和上报火警，最大限度提早报警时间、缩短报警过程，争取宝贵时间迅速出警灭火。
[0005] 然而，目前的消防自动报警远程监控系统仍存在以下缺陷或不足：
[0006] 1)结构复杂，成本较高，难以进行推广应用；
[0007] 2)大多仍沿用人工报警确认的方式，效率较低且容易造成误报；
[0008] 3)无法在建筑物发生火灾前就提前进行预警，智能化程度低。

【发明内容】

[0009] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种结构简单、成本低、效率高、误 报率低以及智能化程度高的，多层建筑消防远程监控预警平台。
[0010] 本发明的另一目的在于:提供一种效率高、误报率低以及智能化程度高的，多层建 筑消防远程监控预警平台的实现方法。
[0011] 本发明所采取的技术方案是：
[0012] -种多层建筑消防远程监控预警平台，包括：
[0013] 传感器采集模块，用于通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消 防数据包括但不限于火灾信号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据；
[0014] 视频监控终端，用于通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像；
[0015] 监控主站，用于根据现场消防数据和监控图像综合采用多数据融合法以及视频识 别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息，所述多层建 筑消防智能分析包括但不限于建筑火灾自动分析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认 和报警智能决策；
[0016] 辅操作站，用于汇总与显示现场消防数据和监控图像、监控主站智能分析的结果 以及建筑物的管理信息；
[0017] 现场控制终端，用于将现场消防数据以及监控图像上传给监控主站和辅操作站；
[0018] 内部网络，用于实现现场控制终端、监控主站、辅操作站和远程监控中心的互联通 讯；
[0019] 远程监控中心，用于通过互联网与监控主站通讯连接，以进行消防远程监控预警；
[0020] 所述传感器采集模块和视频监控终端均通过现场总线而与现场控制终端连接，所 述现场控制终端、监控主站、辅操作站和远程监控中心均与内部网络连接。
[0021] 进一步，所述现场总线包括POWER-BUS总线和M-BUS总线，所述传感器模块通过 POWER-BUS总线与现场控制终端连接，所述视频监控终端通过M-BUS总线与现场控制终端连 接，所述POWER-BUS总线和M-BUS总线均采用了模块级隔离结构。
[0022]进一步，所述现场控制终端包括通讯校验接口、微处理器、现场总线接口、内存和 电源，所述通讯校验接口、总线接口、内存和电源均与微处理器连接，所述现场总线接口还 与现场总线连接。
[0023] 进一步，所述监控主站设有主控电路，所述主控电路通过INTERNAT网络总线而与 内部网络连接，所述主控电路由消防数据融合检测单元、视频图像分析单元、被监控目标参 数设定单元、预警监控单元、设施巡检单元、报警数据统计单元和建筑地理信息管理单元组 成。
[0024]进一步，所述辅操作站上设有建筑物客户端，所述建筑物客户端通过INTERNAT网 络总线而与内部网络连接，所述建筑物客户端由建筑物信息查询单元、显示单元、服务申请 与投诉单元以及建筑物管理人员作业管理单元组成。
[0025]本发明所采取的另一技术方案是：
[0026] -种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，包括以下步骤：
[0027] 通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消防数据包括但不限于火 灾信号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据；
[0028] 通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像；
[0029] 根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防智能分析，输 出确认后的预警信息或报警信息，所述多层建筑消防智能分析包括但不限于建筑火灾自动 分析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认和报警智能决策；
[0030] 根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确 认后的预警信息或报警信息；
[0031] 将确认后的预警信息或报警信息发送给远程监控中心进行消防远程监控预警。
[0032] 进一步，所述根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防 智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括：
[0033] 对多个传感器采集的数据依次进行模数转换、数据预处理和特征提取，得到待融 合的多个传感器特征数据；
[0034] 采用自适应加权融合估计算法对待融合的多个传感器特征数据进行融合计算，得 到融合后的数据；
[0035] 根据融合后的数据自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报 警信息。
[0036] 进一步，所述根据融合后的数据自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的 预警信息或报警信息这一步骤，其包括：
[0037] 对融合后的数据进行模糊化划分，得到模糊化处理后的数据；
[0038] 运用模糊关联规则从模糊化处理后的数据中挖掘出强关联规则，所述挖掘出的强 关联规则为：
[0039] <火灾信号i7 _ M > n <报警信号-S _ // > n〈温度信号:T_ M > n <烟感信号:F _ // >4<火灾报警C _ Z >:
[0040] 根据挖掘出的强关联规则，建立建筑置信度系数模型，并得到参数优化目标值； [0041 ]根据建筑置信度系数模型和参数优化目标值进行火灾自动提取，输出代表火灾的 报警信息或无火灾信息。
[0042] 进一步，所述根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能 分析，输出确认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括：
[0043] 对监控图像依次进行灰度化、中值滤波消除噪声和图像增强，得到增强后的图像；
[0044] 根据增强后的图像采用视频识别算法自动进行建筑火警检测，输出确认后的预警 信息或报警信息。
[0045] 进一步，所述根据增强后的图像采用视频识别算法自动进行建筑火警检测，输出 确认后的预警信息或报警信息这一步骤包括：
[0046] 采用二维类间方差多门限分割的方法对增强后的图像进行特征区域分割；
[0047]将分割后的图像中各个像素点的灰度值与设定的二值化阈值进行比较，若该像素 点的灰度值大于阈值，则将该像素点的灰度值设为255，反之，则将该像素点的灰度值设为 0,最终得到二值图像；
[0048] 从二值图像中提取出特征区域的轮廓外形，然后计算出特征区域的面积；
[0049] 将计算得到的特征区域面积与设定的区域阈值进行比较，若计算得到的特征区域 面积大于设定的区域阈值，则认为监控的场景内发生了火警，此时输出确认后的预警信息 或报警信息;反之，则认为建筑物监控场景内未发生火警，此时输出代表正常的信息。
[0050] 本发明的平台的有益效果是:包括传感器模块、视频监控终端、监控主站、辅操作 站、内部网络、现场控制终端和远程监控中心，结构简单，成本低，易于进行推广应用；监控 主站能根据现场消防数据和监控图像综合采用多数据融合法以及视频识别算法自动进行 火灾自动报警确认，采用了自动报警确认的方式来取代人工报警确认的方式，效率高且误 报率低;监控主站能进行消防隐患提前预警，可在建筑物发生火灾前就提前进行预警，智能 化程度高。
[0051 ]本发明的方法的有益效果是:能根据现场消防数据采用多传感器数据融合法或根 据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析自动进行多层建筑 消防智能分析，多层建筑消防智能分析包括火灾自动报警确认过程，采用了自动报警确认 的方式来取代人工报警确认的方式，效率高且误报率低；多层建筑消防智能分析还包括消 防隐患提前预警过程，能进行消防隐患提前预警，可在建筑物发生火灾前就提前进行预警， 智能化程度高。
【附图说明】
[0052]图1为本发明一种多层建筑消防远程监控预警平台的整体结构图；
[0053]图2为本发明现场控制终端的结构框图；
[0054]图3为本发明监控主站的结构框图；
[0055] 图4为本发明辅操作站的结构框图；
[0056] 图5为本发明一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法的整体流程图；
[0057] 图6为本发明实施例一消防监控预警物联网平台的结构简图；
[0058] 图7为本发明多传感器数据融合的流程图；
[0059]图8为本发明视频识别算法的处理流程图；
[0060]图9为本发明建筑物火灾自动分析算法检测流程图。
[0061 ] 附图标记：INTERNAT.内部网络总线；1.监控主站;2.企业内部INTERNAT网络;3.辅 操作站;4.交换机;5.现场控制终端;6.双光谱探测器；INTERNET.互联网；SERVER.服务器； POWER 24VDC.系统总线供电电源;CLIENT.客户端;M-BUS.仪表总线;POWER BUS.现场设备 总线；D101 和D102.出 口指示标志；1'101、1'102、1'103、1'104、1'105和1'106.报警按钮小101和 F102.火灾报警器。
【具体实施方式】
[0062] 参照图1，一种多层建筑消防远程监控预警平台，包括：
[0063] 传感器模块，用于通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消防数 据包括但不限于火灾信号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据；
[0064] 视频监控终端，用于通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像；
[0065] 监控主站，用于根据现场消防数据和监控图像综合采用多数据融合法以及视频识 别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息，所述多层建 筑消防智能分析包括但不限于建筑火灾自动分析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认 和报警智能决策；
[0066] 辅操作站，用于汇总与显示现场消防数据和监控图像、监控主站智能分析的结果 以及建筑物的管理信息；
[0067] 现场控制终端，用于将现场消防数据以及监控图像上传给监控主站和辅操作站； [0068] 远程监控中心，用于通过互联网与监控主站通讯连接，以进行消防远程监控预警；
[0069] 所述传感器采集模块和视频监控终端均通过现场总线而与现场控制终端连接，所 述现场控制终端、监控主站、辅操作站和远程监控中心均与内部网络连接。
[0070] 参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述现场总线包括POWER-BUS总线和M-BUS 总线，所述传感器模块通过POWER-BUS总线与现场控制终端连接，所述视频监控终端通过M-BUS总线与现场控制终端连接，所述POWER-BUS总线和M-BUS总线均采用了模块级隔离结构。
[0071] 参照图2,进一步作为优选的实施方式，所述现场控制终端包括通讯校验接口、微 处理器、现场总线接口、内存和电源，所述通讯校验接口、总线接口、内存和电源均与微处理 器连接，所述现场总线接口还与现场总线连接。
[0072] 参照图3,进一步作为优选的实施方式，所述监控主站设有主控电路，所述主控电 路通过INTERNAT网络总线而与内部网络连接，所述主控电路由消防数据融合检测单元、视 频图像分析单元、被监控目标参数设定单元、预警监控单元、设施巡检单元、报警数据统计 单元和建筑地理信息管理单元组成。
[0073]参照图4,进一步作为优选的实施方式，所述辅操作站上设有建筑物客户端，所述 建筑物客户端通过INTERNAT网络总线而与内部网络连接，所述建筑物客户端由建筑物信息 查询单元、显示单元、服务申请与投诉单元以及建筑物管理人员作业管理单元组成。
[0074] 参照图5,一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，包括以下步骤：
[0075] 通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消防数据包括但不限于火 灾信号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据；
[0076] 通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像；
[0077] 根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防智能分析，输 出确认后的预警信息或报警信息，所述多层建筑消防智能分析包括但不限于建筑火灾自动 分析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认和报警智能决策；
[0078] 根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确 认后的预警信息或报警信息；
[0079]将确认后的预警信息或报警信息发送给远程监控中心进行消防远程监控预警。
[0080] 进一步作为优选的实施方式，所述根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自 动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括：
[0081] 对多个传感器采集的数据依次进行模数转换、数据预处理和特征提取，得到待融 合的多个传感器特征数据；
[0082] 采用自适应加权融合估计算法对待融合的多个传感器特征数据进行融合计算，得 到融合后的数据；
[0083] 根据融合后的数据自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报 警信息。
[0084] 进一步作为优选的实施方式，所述根据融合后的数据自动进行多层建筑消防智能 分析，输出确认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括：
[0085] 对融合后的数据进行模糊化划分，得到模糊化处理后的数据；
[0086] 运用模糊关联规则从模糊化处理后的数据中挖掘出强关联规则，所述挖掘出的强 关联规则为：
[0087] <火灾倍号n <报警信号5 _//> n〈温度信号:> n <烟感信号>功< 火灾:报警(：』>;
[0088] 根据挖掘出的强关联规则，建立建筑置信度系数模型，并得到参数优化目标值；
[0089] 根据建筑置信度系数模型和参数优化目标值进行火灾自动提取，输出代表火灾的 报警信息或无火灾信息。
[0090] 进一步作为优选的实施方式，所述根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进 行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括：
[0091] 对监控图像依次进行灰度化、中值滤波消除噪声和图像增强，得到增强后的图像；
[0092] 根据增强后的图像采用视频识别算法自动进行建筑火警检测，输出确认后的预警 信息或报警信息。
[0093] 进一步作为优选的实施方式，所述根据增强后的图像采用视频识别算法自动进行 建筑火警检测，输出确认后的预警信息或报警信息这一步骤包括：
[0094] 采用二维类间方差多门限分割的方法对增强后的图像进行特征区域分割；
[0095] 将分割后的图像中各个像素点的灰度值与设定的二值化阈值进行比较，若该像素 点的灰度值大于阈值，则将该像素点的灰度值设为255，反之，则将该像素点的灰度值设为 0,最终得到二值图像；
[0096] 从二值图像中提取出特征区域的轮廓外形，然后计算出特征区域的面积；
[0097]将计算得到的特征区域面积与设定的区域阈值进行比较，若计算得到的特征区域 面积大于设定的区域阈值，则认为监控的场景内发生了火警，此时输出确认后的预警信息 或报警信息;反之，则认为建筑物监控场景内未发生火警，此时输出代表正常的信息。
[0098]下面结合说明书附图和具体实施例作本发明作进一步解释和说明。
[0099] 实施例一
[0100] 针对现有消防自动报警远程监控系统推广应用困难、效率较低、误报率高和智能 化程度低的问题，本发明提出了一种全新的多层建筑消防远程监控预警平台。本发明的多 层建筑消防远程监控预警平台采用了先进的设计理念和全新的系统架构，以多层级管理、 分布式部署、集中存储管理为主要特点，强调以监控为核心，建设自上而下的一体化城市消 防监控预警管理体系，通过对重点建筑物的建设情况、设备运行、物料控制的实时监测，降 低建筑物的火灾发生率，实现建筑消防过程管理的现代化。本预警平台集成了光学成像系 统、火灾监测传感设备、视频服务系统、监控主机等，可同时输出两路光源的现场视频信号， 具有可见光和红外线现场过程检测的功能，并能根据建筑消防置信度系数模型进行分析， 自动分析预警，有效提高了系统效率。
[0101] 如图6所示，本发明的多层建筑消防远程监控预警平台采用全数字化网络结构，提 高了整个系统的抗干扰能力;该平台为多层总线结构，上层为采用INTRANET企业网络总线， 将监控主站和辅操作站与现场控制终端连接起来。每个现场控制终端与现场传感器和报警 按钮等设备，利用POWER-BUS总线连接在一起;或者现场控制终端与双侦探测器之间利用M-BUS总线连接在一起，每条线路可以支持250个现场按钮，通讯速率可以达到9600BPS。每个 现场控制终端可以连接8路现场总线，每条现场总线最多可挂接256个现场感应探头或传感 器。而POWER-BUS总线采用2条线缆，可支持任意的拓扑结构，同时这两条总线支持无极性布 线，支持RVS\RVV\BV线，具有优良的线缆兼容性，能根据总线和行业特点设计短路的自动保 护，并提示短路以及在故障移除后自动恢复供电和通讯。本发明整个系统的数据通讯采用 CRC16和CRC8的方式进行纠错校验，以保证平台能在恶劣环境下可靠运行。
[0102] 如图1所示，本发明的多层建筑消防远程监控预警平台主要包括传感器模块、视频 监控终端、现场控制终端、内部网络、监控主站、辅操作站、现场控制终端和远程监控中心。
[0103] 其中，传感器模块和视频监控终端安装在建筑物火灾管控、现场管理、现场视频、 消防参数等采集地点，采集现场消防数据以及监控图像。视频监控终端采用了红外窄视场 镜头+可见光CCD镜头同时监控一个场景的组合方式，它的好处是红外窄视场镜头焦距为 50mm，可监控远范围内境况;而可见光CCD镜头为30倍光学一体机，便于放大画面，拉近进行 观察。这种组合方式可最大限度地提高视频监控终端的监控面积与监控范围。
[0104]监控主站一方面根据传感器模块以及视频监控终端采集建筑物现场的数据和图 像自动进行多层建筑消防智能分析，另一方面通过GPRS/⑶MA、ADSL、VPN、E1等多种方式接 入现场总线专网，最终将分析出的建筑物消防信息上传至远程监控中心。
[0105] 现场控制终端，将传感器模块以及视频监控终端与现场总线专网连接起来，以将 现场消防数据以及监控图像上传给监控主站和辅操作站。现场控制终端主要完成对分布于 电缆沟内的温度测点及感烟探头进行采集、自动校验和故障检测，并将结果通过模块总线 发布到平台中每个主监控主站或辅操作站做进一步分析处理。现场控制终端的现场总线具 有35KVEDS保护和抗雷击保护等完全适用于野外安装的防护措施，并具有先进的容错能力， 即使现场总线短路也不会影响现场控制终端的正常工作。此外，现场控制终端还采用了电 源、ACESS模块总线和现场总线三重隔离的方式，其隔离电压达3500V，更加可靠。
[0106] 辅操作站，主要汇总和显示传感器模块多个传感器采集的数据或视频监控终端的 数据，并能对建筑物管理人员进行管理(如管理建筑物管理人员的上岗考勤情况、轮班安排 等)。
[0107] 远程监控中心，通过互联网与监控主站以及辅操作站通讯连接，具有以下功能:a. 接收联网用户的建筑物信息;b.能够将确认的预警信息向城市消防通信指挥中心或其他中 心传送;c.能够供建筑物管理部门查询联网用户的建筑消防信息、运行状态及项目安全施 工信息;d.能够供联网用户查询本项目的消防信息、设备设施运行状态及项目安全施工信 息。
[0108] 如图2所示，现场控制终端主要由通讯校验接口、微处理器、现场总线接口、内存和 电源组成。其中，微处理器可按照图3进一步细分为以下单元：
[0109] 1)消防数据融合检测单元
[0110] 消防数据融合检测单元将系统采集的现场消防数据保存在系统中，同时进行消防 数据融合检测，通过多个传感器采集与建筑物相关的目标数据。
[0111] 2)视频图像分析单元
[0112] 由于红外热成像仪成像的清晰度差，可能存在一定程度上的误报，因此本发明又 引入了视频图像分析单元，通过检测视频图像的静态特征(如颜色)和形态特征(如闪烁性） 两个特征进行检测分析:先利用静态特征从视频图像中提取出与视频颜色相似的区域，再 利用形态特征对上面提取出来的区域进行检测，通过视频图像分析算法，检测出图像，并产 生相应的报警信号。
[0113] 3)被监控目标参数设定单元
[0114] 由于预警平台采集的数据受监控距离和工作环境的影响，而被检测目标的环境范 围也各不相同，所以为了达到理想的报警效果，本发明可以根据用户的具体使用环境设定 被监控目标参数。
[0115] 4)预警监控单元
[0116] 预警监控单元，主要用于实时监控联入远程监控中心的重点区域的建筑消防情 况，并经监控主站智能分析后及时准确地将确认的预警或报警信息传送至远程监控中心， 提高消防预警的及时性、可靠性和准确性。
[0117] 5)设施巡检单元
[0118] 设施巡检单元，主要用于实时巡检联网的建筑物用户系统和其他建筑设施的运行 状态，及时发现设备运行故障，确认故障类型和故障状态，通知联网用户及时维修保养，提 高消防设施的完好率和运行率。
[0119] 6)报警数据统计单元
[0120] 报警数据统计单元，主要用于监控主站每月对消防数据进行统计和分析，制作简 报供各级领导决策，以提供信息支撑。
[0121] 7)建筑地理信息管理单元
[0122] 建筑地理信息管理单元对建筑地理信息进行管理，而建筑地理信息主要包括城区 图、联网单位的建筑消防楼层平面图。远程监控中心接收到建筑项目的实施信息后，自动在 地图上定位联网单位所在位置及传感器模块中报警的传感器所在楼层的具体位置。
[0123] 实施例二
[0124] 本实施例对本发明的工作原理、实现过程及所涉及的相关理论进行详细说明。
[0125] (一)本发明的工作原理及实现过程。
[0126] 本发明一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法包括以下步骤：
[0127] 通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消防数据包括但不限于火 灾信号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据；
[0128] 通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像；
[0129] 根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防智能分析，输 出确认后的预警信息或报警信息，所述多层建筑消防智能分析包括但不限于建筑火灾自动 分析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认和报警智能决策；
[0130] 根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确 认后的预警信息或报警信息；
[0131]将确认后的预警信息或报警信息发送给远程监控中心进行消防远程监控预警。
[0132] (二）相关理论。
[0133] 本发明的消防远程监控预警平台在实现过程中涉及到以下相关技术：
[0134] (1)多传感器数据融合技术。
[0135] 多传感器数据融合技术是针对多传感器在检测变换数据过程中所采取的软硬件 措施。硬件接口芯片方面，本发明在现场控制终端中采用了 FPGA，使得传感器接口电路具有 更多的适应性，满足了火灾、烟感、报警等传感器要求;在软件算法方面则在监控主站采用 了自适应加权融合估计算法，利用测量数据计算检测数据的数值。本发明的数据融合方法 采用了经典的自适应加权融合估计算法，不需知道传感器测量数据的任何先验知识，只通 过传感器所提供的测量数据就可得出均方误差最小的数据融合值。
[0136] 多传感器数据融合分三种层次结构，即数据层、特征层、决策层融合。一般选择的 多个传感器是异质的（即其所观测的不是同一个物理量），数据只能在特征层或者决策层融 合。多传感器系统数据融合过程如图7所示。由于被测对象多为具有不同特征的非电量，本 发明首先将它们通过传感器转换成为电信号，然后经过A/D转换将现场参数变为可由微处 理器处理的数字量。数字化后的电信号经过数据预处理，以滤除数据采集过程中现场环境 下的干扰和噪声。经处理后的目标信号进行特征提取，再根据所提取的特征信号进行数据 融合，最终结合火灾预报模型以及模糊推理系统输出结果。
[0137] 本发明的多传感器融合方法具有以下优点：（1)提高了平台系统的可靠性和鲁棒 性；（2)扩展了在时间上和空间上的观测范围；（3)增强了数据的可信任度以及系统的分辨 能力。
[0138] (2)视频识别算法技术。
[0139] 红外的成像原理是靠温度差来成像的，只要被测物体有0.06-0.08度的温度差，红 外热成像视频识别技术可把它区分出来并通过成像来直观显示，这一特性正好满足了消防 防火监控需要观测建筑物的细微温度变化需求。另外，使用红外热成像视频识别技术可以 真正实现全天候监控，特别是夜晚其观测效果与白天一样甚至更好。再者，红外热成像视频 识别技术同样可以实现CCD监控的报警、传输(网络或无线传输），而且发现火警时间要比其 它的监控手段提早很多（红外热像监控可以在建筑物还在地面燃烧时就被及时发现，不必 肉眼看到再报警，因为建筑物还在地面燃烧时所产生的热量，足以改变建筑物内上方的温 度平衡状态，这样的温度变化是红外热成像视频识别所能够即时发现并报警的。此外，在有 雾的天气里，红外热成像视频识别能穿透浓雾，清晰成像。这一优势远比普通的CCD监控更 为突出，特别适用于建筑物的重点防火区域监控。
[0140] 因此，红外热成像视频识别技术是适用于建筑物火警早期监控的最佳技术方案。
[0141] 如图8所示，本发明视频识别算法主要包括以下过程：
[0142] 1)采集视频图像序列：利用红外窄视场镜头+可见光CCD两类镜头，同时监控一个 消防场景的组合方式，将摄像机采集的视频图像读入平台的内存。
[0143] 2)图像预处理:主要完成对视频图像序列这一输入图像的灰度化、中值滤波消除 噪声、图像增强操作。
[0144] 3)消防火警检测。
[0145] 消防火警检测进一步包括以下过程：
[0146] a采用二维类间方差多门限分割的方法将对预处理后的图像特征进行分割，提取 出特征区域。
[0147] b将灰度图像中各个像素点的灰度值与二值化时的设定阈值进行比较。
[0148] c经过阈值比较后，若该像素点的灰度值大于阈值，则将像素点的灰度值设为255， 反之，则将像素点的灰度值设为〇，由此得到二值图像。
[0149] d依据二值图像提取特征区域的轮廓外形，并计算出特征区域的面积。
[0150] e将计算得到的特征区域与检测系统设定的区域阈值（判定为火警的最小0.06-0.08度的温度差)进行比较，若大于系统设定的阈值，则视为火警，反之，将视为正常。
[0151] 3)建筑置信度模型。
[0152] 本发明根据建筑的消防要求建立了建筑置信度系数模型，并根据建筑置信度系数 模型进行分析，自动给出报警信息，有效提高了报警的准确率。
[0153] 4)建筑消防自动分析技术
[0154] 重点单位火警情况的消防分析以及报警的智能决策是本发明的核心，而建筑消防 火灾自动分析方法能实现及时可靠处理火灾自动报警信息，可以降低人工处理方式的隐患 及可能造成的损失。本发明的建筑消防火灾自动分析算法的步骤如下：
[0155] (1)消防现场数据采集。其主要采集现场建筑消防设备的主要影响参数:火灾信 号、报警信号、温度信号、烟感信号等。
[0156] (2)数据模糊化处理。在稳态工况下采集好消防现场数据后，再对这些数据进行模 糊化划分，为下一步模糊关联规则做准备。
[0157] (3)挖掘强关联规则。该过程运用了模糊关联规则进行挖掘，能挖掘出相应的强关 联规则。该过程所挖掘出的强关联规则为：
[0158] <火灾信号F _ Af > n <报警信号』_// > n <温度信号!7 _ Af > n <烟感信号y _ M >^> <火灾报警〔'_ L >;
[0159] (4)取得参数优化目标值。根据得到的强关联规则和建立的建筑置信度模型，可得 建筑物火灾的参数目标值的区间，然后找出多个因素跟火灾的复杂关系，最终实现火灾的 自动分析。
[0160] 如图9所示，本发明的建筑物火灾自动分析算法，它主要涉及到数据采集、数据滤 波、数据模糊化处理、挖掘关联规则、参数优化目标、火灾自动提取等过程。
[0161] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施 例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替 换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1. 一种多层建筑消防远程监控预警平台，其特征在于:包括： 传感器采集模块，用于通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消防数 据包括但不限于火灾信号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据； 视频监控终端，用于通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像； 监控主站，用于根据现场消防数据和监控图像综合采用多数据融合法以及视频识别算 法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信息，所述多层建筑消 防智能分析包括但不限于建筑火灾自动分析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认和报 警智能决策； 辅操作站，用于汇总与显示现场消防数据和监控图像、监控主站智能分析的结果以及 建筑物的管理信息； 现场控制终端，用于将现场消防数据以及监控图像上传给监控主站和辅操作站； 内部网络，用于实现现场控制终端、监控主站、辅操作站和远程监控中心的互联通讯； 远程监控中心，用于通过互联网与监控主站通讯连接，以进行消防远程监控预警； 所述传感器采集模块和视频监控终端均通过现场总线而与现场控制终端连接，所述现 场控制终端、监控主站、辅操作站和远程监控中心均与内部网络连接。2. 根据权利要求1所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台，其特征在于:所述现场 总线包括POWER-BUS总线和M-BUS总线，所述传感器模块通过POWER-BUS总线与现场控制终 端连接，所述视频监控终端通过M-BUS总线与现场控制终端连接，所述POWER-BUS总线和M-BUS总线均采用了模块级隔离结构。3. 根据权利要求1所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台，其特征在于:所述现场 控制终端包括通讯校验接口、微处理器、现场总线接口、内存和电源，所述通讯校验接口、总 线接口、内存和电源均与微处理器连接，所述现场总线接口还与现场总线连接。4. 根据权利要求1所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台，其特征在于:所述监控 主站设有主控电路，所述主控电路通过INTERNAT网络总线而与内部网络连接，所述主控电 路由消防数据融合检测单元、视频图像分析单元、被监控目标参数设定单元、预警监控单 元、设施巡检单元、报警数据统计单元和建筑地理信息管理单元组成。5. 根据权利要求1-4任一项所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台，其特征在于： 所述辅操作站上设有建筑物客户端，所述建筑物客户端通过INTERNAT网络总线而与内部网 络连接，所述建筑物客户端由建筑物信息查询单元、显示单元、服务申请与投诉单元以及建 筑物管理人员作业管理单元组成。6. -种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，其特征在于:包括以下步骤： 通过多个传感器采集建筑物的现场消防数据，所述现场消防数据包括但不限于火灾信 号、报警信号、温度信号、烟感信号和建筑物管理人员数据； 通过双光谱探测器监控建筑物的消防场景，获取监控图像； 根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确 认后的预警信息或报警信息，所述多层建筑消防智能分析包括但不限于建筑火灾自动分 析、消防隐患提前预警、火灾自动报警确认和报警智能决策； 根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后 的预警信息或报警信息； 将确认后的预警信息或报警信息发送给远程监控中心进行消防远程监控预警。7. 根据权利要求6所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，其特征在 于:所述根据现场消防数据采用多传感器数据融合法自动进行多层建筑消防智能分析，输 出确认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括： 对多个传感器采集的数据依次进行模数转换、数据预处理和特征提取，得到待融合的 多个传感器特征数据； 采用自适应加权融合估计算法对待融合的多个传感器特征数据进行融合计算，得到融 合后的数据； 根据融合后的数据自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报警信 息。8. 根据权利要求7所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，其特征在 于:所述根据融合后的数据自动进行多层建筑消防智能分析，输出确认后的预警信息或报 警信息这一步骤，其包括： 对融合后的数据进行模糊化划分，得到模糊化处理后的数据； 运用模糊关联规则从模糊化处理后的数据中挖掘出强关联规则，所述挖掘出的强关联 规则为： <火灾信号> η <报警信号5_// > n<温度信号> n<烟感信号:>=><火灾报警>; 根据挖掘出的强关联规则，建立建筑置信度系数模型，并得到参数优化目标值； 根据建筑置信度系数模型和参数优化目标值进行火灾自动提取，输出代表火灾的报警 信息或无火灾信息。9. 根据权利要求6所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，其特征在 于:所述根据监控图像采用改进的视频识别算法自动进行多层建筑消防智能分析，输出确 认后的预警信息或报警信息这一步骤，其包括： 对监控图像依次进行灰度化、中值滤波消除噪声和图像增强，得到增强后的图像； 根据增强后的图像采用视频识别算法自动进行建筑火警检测，输出确认后的预警信息 或报警信息。10. 根据权利要求9所述的一种多层建筑消防远程监控预警平台的实现方法，其特征在 于:所述根据增强后的图像采用视频识别算法自动进行建筑火警检测，输出确认后的预警 信息或报警信息这一步骤包括： 采用二维类间方差多门限分割的方法对增强后的图像进行特征区域分割； 将分割后的图像中各个像素点的灰度值与设定的二值化阈值进行比较，若该像素点的 灰度值大于阈值，则将该像素点的灰度值设为255，反之，则将该像素点的灰度值设为0，最 终得到二值图像； 从二值图像中提取出特征区域的轮廓外形，然后计算出特征区域的面积； 将计算得到的特征区域面积与设定的区域阈值进行比较，若计算得到的特征区域面积 大于设定的区域阈值，则认为监控的场景内发生了火警，此时输出确认后的预警信息或报 警信息;反之，则认为建筑物监控场景内未发生火警，此时输出代表正常的信息。
【文档编号】G08B17/10GK105931411SQ201610416231
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】刘杰, 谭智勇, 刘付权
【申请人】广州东亚保安服务有限公司