新興技術改造樓宇消防系統

楊 健 王 闊2 譚宇亨

(1.廣東工業大學 廣東 廣州 510000;2.秦皇島紫竹藥業有限公司 河北 秦皇島 066000)

一、概述

隨著社會經濟的快速發展和經濟結構的轉型升級，消防工作的挑戰和壓力日益增加。傳統的社會消防安全支持能力也越來越不適合社會需求[1]。本文總結出消防工程內的兩點問題，針對這兩點問題，著重介紹了機器視覺型火災報警系統和基于窄帶物聯網技術的無線智能消防系統。

1.對于目前傳感器報警系統僅僅通過對溫度、煙霧等進行判斷，而在消防工程實際應用卻經常出現誤報、漏報，而產生這種結果的原因卻很多。例如廚房中烹飪時產生的煙霧和熱氣，或者由于傳感器內積塵過多等等，諸如此類的情況都會導致檢測結果的偏差。可以引用較新的圖像處理技術來解決這些問題，以提高火災識別的準確性。

2.傳統的有線報警系統已經不適應目前社會的發展，在實際的工程中暴露出諸多弊端。施工成本方面：成本高，人工，管材，電線，輔助材料，設備成本等，工期長;系統布設方面：需要專業施工隊安裝，打眼、穿管布線，破壞建筑內的裝修結構，影響美觀；在日常管理方面：監管復雜需專人值守；系統維護方面：維護成本高，容易形成虛接、短路、線路老化等問題，有故障查線麻煩。

二、機器視覺型火災報警系統

(一)機器視覺火災報警系統架構

根據防火規范和系統的功能要求，將傳統型消防系統改造為機器視覺型火災報警系統，其相應的總體架構如圖1：

圖1

機器視覺型火災報警系統是一個實時控制系統。也就是說，在收集現場數據之后，可以在允許的時間間隔內計算，處理和正確地判斷數據[2]。采集圖像數據的程序流程圖如圖2：

圖2

(二)圖像提取流程

1.火災報警系統開始運行，初始化各個模塊，執行內存映射，系統工作環境建立。

2.圖像數據采集模塊，采集連續幀圖像并存儲，進行圖像動態對比。

3.運行圖像處理火災識別模塊，對可疑目標進行圖像處理并提取圖像特征，將提取到的圖像特征與與存儲的圖像特征數據進行對比，若匹配值小于預先設定好的閾值，則可以將其視為其他干擾信號，并跳轉到第二步并繼續監視。

4.若提取的圖像特征數據對比值超過預設閾值，則確認已發生火災。

(三)新型監測技術與傳感器技術結合

雖然計算機視覺技術能夠加強系統檢測的可靠性，但仍然會出現微小概率的誤報，因此可將常規傳感器和圖像處理設備結合，聯合判決是為了盡量減少消防系統的誤報率和誤報率。它們的協作關系就如同人體感官系統一樣：具有視覺，嗅覺，觸覺一樣。機器視覺對應視覺，煙霧傳感器對應氣味，溫度傳感器對應觸摸。系統的感官功能越多，其檢測準確度越高，決不能單純的靠一種檢測方式來判斷其結果。

三、消防系統通過NB-IoT進行通信

(一)NB-IoT(窄帶物聯網)概述

NB-IoT是一種新興技術，支持WAN上低功耗設備的蜂窩數據連接，也稱為低功耗WAN。基于蜂窩網絡的窄帶物聯網(NB-IoT)使用License頻段，該頻段有四個功能：信號覆蓋范圍廣，功耗低，連接容量大，設備成本低。使用最新的NB-IoT推出物聯網創新應用，主要用于舊，舊，小，散的地方。解決這些地方增加消防和消防設施的難度，以及火災報警設備的部署，管理和維護問題。該解決方案具有覆蓋范圍大，易于部署，低成本，智能管理和廣泛的應用范圍的特點[3]。

(二)無線智慧消防的優點

1.覆蓋面廣，覆蓋面積大，分散施工。覆蓋面廣，覆蓋大面積分散的建筑物，無需任何布線。

2.低帶寬需求，網絡信號穩定。根據窄帶物聯網技術的特點只需要在低帶寬的情況下就可以提供穩定的網絡信號，使無線智能消防系統更加可靠[4]。

3.端到端解決方案，部署簡單，易于實現。終端采用無線通信和電池供電。

4.系統成本低，建設和維護成本極低。用戶無需設置基站或僅建立少量網關即可實現無線網絡覆蓋要求，且系統建設成本低。最終產品的電池壽命長達5年，無需頻繁更換電池，系統維護成本低。

5.智能報警，火災響應更快，設備維護更及時。具有防御報警，低電量報警，故障報警，溫度超限報警，火災報警等功能。

6.提供火災報警管理平臺報警，App報警，電話報警，短信報警，微信報警，多種報警方式。

結論

本文結合了新興技術運用于智能建筑消防系統，詳細的解釋了機器視覺在運用在火災檢測中的軟件系統架構，基于工程實際考量，由于機器視覺算法仍然存在小概率的失敗率，而鑒于消防安全監測的特殊性，因此并不能完全依賴機器視覺技術，而是通過通過傳感器與計算機視覺相結合，進行聯合判斷，最終實現最大限度的降低火災系統的誤報與漏報。利用無線技術構建智能防火系統，使管理人員能夠及時了解設備運行情況。這對降低管理成本和消除火災危害具有重要意義[5]。