露天焚燒高架視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備測試及分析

楊震寧

清華同方智慧節(jié)能產(chǎn)業(yè)本部 北京 100083

1 應(yīng)用背景

我國每年的各類秸稈總產(chǎn)量大約在7億噸上下，幾乎占世界秸稈總量的三分之一，其中20%的秸稈沒有得到有效利用。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)村和大城市郊區(qū)，由于燃料結(jié)構(gòu)改變和化肥的廣泛使用，秸稈剩余量甚至高達(dá)70%-80%，而這些秸稈最后大多被焚燒。

每年秋冬季節(jié)，秸稈燃燒問題頻發(fā)，因焚燒秸稈產(chǎn)生的大面積霧霾事件也頻頻出現(xiàn)在我們的視線內(nèi)。秸稈燃燒問題的解決需要曾因復(fù)雜，有成本問題、技術(shù)問題、有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題，但同時也需要相關(guān)部門加強(qiáng)監(jiān)管能力[1]。

現(xiàn)階段針對秸稈燃燒的監(jiān)管監(jiān)測方式主要有三種，分別是衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控以及人員巡邏，這三種檢測方式各有利弊：

（1）衛(wèi)星遙感能發(fā)現(xiàn)一些較大型的火點(diǎn)，但小型火點(diǎn)衛(wèi)星遙感卻很難發(fā)現(xiàn)；

（2）組建巡邏隊(duì)對農(nóng)田進(jìn)行巡邏，費(fèi)時費(fèi)力還會增加基層矛盾；

（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)多安裝在鐵塔公司的通訊塔上，可以做到數(shù)年針對某區(qū)域做24小時全天候監(jiān)控，但監(jiān)測區(qū)域小，使用費(fèi)用較高（主要包括：通訊線路租用費(fèi)和鐵塔使用費(fèi)等）。

本文主要對露天焚燒高架視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備如何選擇進(jìn)行一些討論。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的類型

現(xiàn)正在使用的秸稈燃燒視頻監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)報(bào)警原理和使用前端攝像頭不同大致可給為兩類：

利用“高清低照度球機(jī)” 通過后端服務(wù)器對圖像自動分析、煙霧檢測、智能學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)疑似煙霧，實(shí)現(xiàn)對秸稈焚燒場景的自動識別并預(yù)警。

使用“熱成像云臺攝像機(jī)”（ 分為熱成像球機(jī)、熱成像中載云臺攝像機(jī)）對熱點(diǎn)/火點(diǎn)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)，可通過平臺智能算法對火點(diǎn)進(jìn)行定位，并在平臺上報(bào)警。露天焚燒視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該使用何種前端攝像機(jī)，是有關(guān)部門在系統(tǒng)建設(shè)時必須面對的問題，這就有必要進(jìn)行相關(guān)測試。

3 測試目的

本次測試是針對“某區(qū)露天焚燒監(jiān)控系統(tǒng)”可能使用的各類“前端設(shè)備”（攝像機(jī)），對設(shè)備可見光監(jiān)視功能、紅外監(jiān)視功能及對火點(diǎn)的報(bào)警功能進(jìn)行的測試。其目的主要是驗(yàn)證各類“前端設(shè)備”（攝像機(jī)）的性能是否能夠滿足系統(tǒng)要求，測試各類“前端設(shè)備”（攝像機(jī)）的性能特點(diǎn)。

主要測試目標(biāo)如下：

（1）獲得“某區(qū)露天焚燒監(jiān)控系統(tǒng)”可能使用的各類“前端設(shè)備”（攝像機(jī)）的性能表現(xiàn)，為系統(tǒng)實(shí)施提供依據(jù)。

（2）獲得系統(tǒng)中可能存在的性能方面問題，以盡可能降低后續(xù)工作風(fēng)險(xiǎn)。

4 測試環(huán)境

某小區(qū)樓頂，高度約35米。

4.1 測試時間

測試時間：11：00 至 15：00

4.2 天氣條件

晴35℃/23℃西南風(fēng)3-4級，空氣質(zhì)量：良，能見度＞2000米，無霧霾。

4.3 測試設(shè)備

本次測試使用的設(shè)備如下：

熱成像雙目中載云臺攝像機(jī)（紅外成像部分使用75mm鏡頭；可見光攝像機(jī)使用15．6～500MM鏡頭），中載云臺+攝像機(jī)約16kg；

熱成像球機(jī)（紅外成像部分使用50mm鏡頭；可見光攝像機(jī)使用4．5-135mm鏡頭），支架+球機(jī)約10kg；

星光級球形攝像機(jī)（可見光攝像機(jī)使用4．9mm-216mm鏡頭；帶補(bǔ)光燈）支架+球機(jī)約5kg；

4.4 設(shè)備安裝方式

熱成像雙目中載云臺攝像機(jī)（簡稱“中載云臺”）：因測試現(xiàn)場無法固定安裝，測試時用折疊人字梯作為云臺攝像機(jī)設(shè)備支架。將攝像機(jī)與筆記本電腦（安裝攝像機(jī)控制軟件）直接連接。

熱成像球機(jī)：攝像機(jī)“抱桿安裝”在樓頂?shù)陌惭b桿上。將攝像機(jī)與筆記本電腦（安裝攝像機(jī)控制軟件）直接連接。

星光級球形攝像機(jī)：攝像機(jī)“抱桿安裝”在樓頂?shù)陌惭b桿上。設(shè)置一個局域網(wǎng)，將“秸稈禁燒報(bào)警服務(wù)器”“攝像機(jī)”與筆記本電腦（客戶端軟件）接入局域網(wǎng)。

5 測試內(nèi)容

測試內(nèi)容如下：

（1）據(jù)測試地1200M左右位置放火，測試目的為測試攝像機(jī)報(bào)警功能

（2）對據(jù)測試地1600米左右的目標(biāo)進(jìn)項(xiàng)拍攝，測試目的為測試攝像機(jī)清晰度

（3）對據(jù)測試地3000米左右的目標(biāo)進(jìn)項(xiàng)拍攝，測試目的為測試攝像機(jī)清晰度

6 測試過程說明

6.1 1200M左右位置放火

熱成像球機(jī)成功的發(fā)現(xiàn)了防火點(diǎn)，并在白光畫面中標(biāo)出防火點(diǎn)，畫面清晰，但風(fēng)大時有抖動

中載云臺發(fā)現(xiàn)了防火點(diǎn)，并在白光畫面中標(biāo)出防火點(diǎn)，畫面清晰無抖動。

星光級球形攝像機(jī)，發(fā)現(xiàn)了防火點(diǎn)出現(xiàn)的煙霧，畫面清晰，但風(fēng)大時有抖動。

6.2 測試攝像機(jī)清晰度測試

（1）1600M拍攝畫面。熱成像球機(jī)和星光級球形攝像機(jī)，清晰的看到了廣告牌上的文字，但風(fēng)大時有抖動。

中載云臺攝像機(jī)，清晰的看到了廣告牌上的文字，無抖動。

監(jiān)視畫面（看字）

（2）3000M拍攝畫面（看字）。熱成像球機(jī)和星光級球形攝像機(jī)只能看到大字標(biāo)語，風(fēng)大時有抖動。

中載云臺的監(jiān)控畫面不只能看到大字標(biāo)語，兩側(cè)較小字體的標(biāo)語無抖動。

監(jiān)視畫面（看字）

7 測試結(jié)果

7.1 火點(diǎn)報(bào)警測試

在距測試點(diǎn)1200米設(shè)置火點(diǎn)對攝像機(jī)報(bào)警及清晰度的測試中，三種測試設(shè)備均可報(bào)警，圖像清晰度也十分清晰。

7.2 測試攝像機(jī)清晰度測試

對1600米處目標(biāo)（某家居城）拍攝測試中，三種測試設(shè)備拍攝圖像均十分清晰。

對3000米處目標(biāo)（消防訓(xùn)練塔）拍攝測試中，中載云臺可以清楚地拍到消防訓(xùn)練塔兩側(cè)較小字體的標(biāo)語“當(dāng)兵不習(xí)武…；武藝煉不精…”；熱成像球機(jī)及星光級球形攝像機(jī)只能看到大字標(biāo)語“練為戰(zhàn)”“嚴(yán)格訓(xùn)練”。

從測試情況來看，抱桿安裝的球機(jī)由于質(zhì)量較輕，在風(fēng)力3-4級情況下，遠(yuǎn)距離（3km）監(jiān)控或變焦有明顯抖動，中載云臺安裝在遠(yuǎn)距離監(jiān)控?zé)o抖動。

8 性能測試總結(jié)

（1）“熱成像球機(jī)”對監(jiān)測點(diǎn)1500米范圍內(nèi)的“露天焚燒”進(jìn)行監(jiān)控及火點(diǎn)報(bào)警，抗風(fēng)能力較差。

（2）“星光級球形攝像機(jī)”對監(jiān)測點(diǎn)1500米，范圍內(nèi)白天的“露天焚燒”進(jìn)行監(jiān)控及火點(diǎn)報(bào)警，夜間監(jiān)控效果需進(jìn)一步驗(yàn)證，抗風(fēng)能力較差。由于系統(tǒng)是由設(shè)在后端控制中心 的“報(bào)警服務(wù)器”進(jìn)行判斷報(bào)警，控制中心的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性格外重要，如斷網(wǎng)可能造成短時漏報(bào)。

（3）“中載云臺” 對3000米范圍內(nèi)的“露天焚燒”進(jìn)行監(jiān)控及火點(diǎn)報(bào)警，該設(shè)備監(jiān)控范圍較大，抗風(fēng)能力好。使用此設(shè)備構(gòu)建“露天焚燒監(jiān)控系統(tǒng)”時可減少監(jiān)控點(diǎn)以節(jié)約投資。

希望本文對相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、使用者在設(shè)備選型時起到幫助作用。