基于機器視覺的消防物業(yè)系統(tǒng)

董孝琦 朱佳梅 方佳倫 房亞楠

摘要：本設(shè)計通過對現(xiàn)有的消防救火裝置進行改裝，加裝視頻采集裝置和報警裝置，可實現(xiàn)對周圍環(huán)境中進行監(jiān)測，感知到周圍有火災(zāi)情況的出現(xiàn)時，在進行救火的同時發(fā)出警報，完成報警發(fā)送定位信息。確保用戶生命、財產(chǎn)安全的同時及時做出反應(yīng)，防止火災(zāi)事態(tài)擴大。在日常生活中，由煙霧報警器引發(fā)視覺識別模塊的啟動，將發(fā)現(xiàn)的情況通過Opencv視覺庫進行比對由此可以避免由其他原因造成的煙霧存在而引發(fā)消防報警功能的錯誤。通過智能控制以及消防裝置的改裝，實現(xiàn)穩(wěn)定、實用、實時性高等實用效果，符合經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，也為智慧城市建設(shè)莫定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)預(yù)防;視頻采集;OpenCV;煙霧報警器;智慧城市

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和社會科技水平的不斷提升，人們的生活水平日益增長，對于安全的要求也是不斷提高，火災(zāi)則成為了離我們最近又最遠的存在。因此對于火災(zāi)的預(yù)防和處理尤為重要。往往在火災(zāi)發(fā)生時，周圍居民因為各種原因造成發(fā)現(xiàn)不及時或者無法及時報警的現(xiàn)象。致使每年的火災(zāi)發(fā)生率居高不下，帶來的財產(chǎn)損失十分嚴重。

一、現(xiàn)狀及分析

國外火災(zāi)研究的在美國最為普遍。2012年美國消防技術(shù)研究所提提出，在消防設(shè)備和消防設(shè)備領(lǐng)域?qū)嵤┝诵畔⒑臀锢硐到y(tǒng)（2013），美國消防研究基金會制定了《消防安全情報發(fā)展計劃》，并明確指出智慧消防建設(shè)將面臨的困難和技術(shù)難題，并將智慧消防列為之后的工作重點之一。

2016年6月，我國在湖北省宜昌市召開“全國創(chuàng)新公共消防大會”，正式宣布傳統(tǒng)消防向智慧消防轉(zhuǎn)變。目前，國內(nèi)專家主要通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建設(shè)一個集中式云平臺進行信息收集和匯總，開發(fā)火災(zāi)防控網(wǎng)絡(luò)和滅火救援網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)框架。

二、系統(tǒng)設(shè)計

（一）Linux系統(tǒng)

本作品選擇Lmux系統(tǒng)。Linux系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，首先就是他的開源，任何人都是可以查看他的源代碼的，這使得他特別的安全，而windows則不開源，要經(jīng)常的打補丁，修補漏洞。其次，Linux內(nèi)核優(yōu)化的很好，而windows則不同，微軟的系統(tǒng)非常的復(fù)雜，而且運先行效率相對Linux要低很多。雖然Linux在桌面市場沒有優(yōu)勢（只占1%多一點的占有率），但他在服務(wù)器行業(yè)的地位那是無敵的（20%多）。Linux占用系統(tǒng)資源特別少，早期的Linux，64M內(nèi)存就能跑得很流暢，這也是他的優(yōu)勢。

（二）OpenCV視覺識別

OpenCV是一個開源的計算機視覺庫，OpenCV庫用C語言和C++語言編寫，可以在Windows、Linux、Mac OS X等系統(tǒng)運行。同時也在積極開發(fā)Python、Java、Madab以及其他一些語言的接口，將庫導(dǎo)入安卓和iOS中為移動設(shè)備開發(fā)應(yīng)用。通過參數(shù)設(shè)置，監(jiān)測火災(zāi)發(fā)生時場景內(nèi)的滯留人數(shù)、地點以及火情等級，進行更有效的搜救和處理火情。

（三）煙霧傳感器

MQ-2的探測范圍極其的廣泛。它的優(yōu)點：靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、壽命長、驅(qū)動電路簡單。MQ-2常用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。故因此，MQ-2可以準(zhǔn)確來說是一個多種氣體探測器。

（四）GPS模塊

GPS模塊接收衛(wèi)星的定位信號運算出自身的位置（經(jīng)度、緯度、高度）、時間和運動狀態(tài)（速度、航向），每秒1次送給單片機并存儲，以便隨時提供定位信息。

（五）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，作為一個新的名詞，在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代將會扮演非常重要的角色，它將成為連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶。作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換.既可以實現(xiàn)廣域互聯(lián).也可以實現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，運營商通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點，了解各節(jié)點的相關(guān)信息，并實現(xiàn)遠程控制。

（六）嵌入式

嵌入式是設(shè)計特定功能的計算機系統(tǒng)如：手機，mp3、mp4、mp5，白動供水系統(tǒng)，洗衣機，油井監(jiān)控系統(tǒng)等，形象的說就是開發(fā)一種嵌入在一個機器上實現(xiàn)特定功能的一個系統(tǒng)。而單片機是較簡單的嵌入式，單片機開發(fā)可以形象的說是，通過設(shè)程序，來控制引腳按一定輸出高低單片來控制外圍電路去控制機器運行。

三、系統(tǒng)設(shè)計方案

本項目依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，將項目工作具體分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

在感知層中，當(dāng)煙霧傳感器檢測到周圍環(huán)境氣體變化，其將對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送觸發(fā)信號。網(wǎng)關(guān)接收信號后向發(fā)送數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)包內(nèi)數(shù)據(jù)為地址與傳感器采集信息等）。云端節(jié)點數(shù)據(jù)進行處理并發(fā)送給物業(yè)系統(tǒng)的負責(zé)人。

在網(wǎng)絡(luò)層中，煙霧傳感器和視覺傳感器將數(shù)據(jù)傳輸給嵌入式網(wǎng)關(guān)，嵌入式網(wǎng)關(guān)將會對數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)用戶的相應(yīng)設(shè)定，做出相應(yīng)的動作，即根物業(yè)系統(tǒng)的設(shè)定發(fā)送地址給予物業(yè)負責(zé)人，如果確切監(jiān)測到火情云端將發(fā)送數(shù)據(jù)給物業(yè)系統(tǒng)負責(zé)人以及火警。

總結(jié)并設(shè)計出本項目的研究內(nèi)容主要為以下四個方面：

（一）火情預(yù)處理

通過對消防裝置改裝添加感溫裝置、煙霧傳感器、視頻采集模塊，在煙霧、溫度達到較為異常的情況下，通過。詳～視覺識別進行對比。當(dāng)前環(huán)境是否存在存在火災(zāi)或發(fā)生火災(zāi)的可能性，并發(fā)出警示周圍人員注意安全。

（二）火災(zāi)等級評估

在發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)生火災(zāi)的情況下，通過視頻的監(jiān)控，以及輸入在預(yù)設(shè)值中的室內(nèi)物品分析。進行火災(zāi)等級的評估，是否有易燃物會使火勢進一步擴大，波及到周圍居民的人生、財產(chǎn)安全。方便更好的處理火災(zāi)，以及善后工作。

（三）火災(zāi)信息傳輸

火災(zāi)進行時，存在著無人發(fā)現(xiàn)，無人報警的可能性。通過火災(zāi)范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控確認，及時的將房屋平面圖、火場活體滯留數(shù)、火災(zāi)等級評估等信息打包處理，與GPS定位信息一同傳輸給物業(yè)和消防部隊。

（四）設(shè)計分析

本設(shè)計包括監(jiān)控裝飾、信息整理裝置、消防裝置、警報裝置組成，相較于傳統(tǒng)的消防設(shè)備，可靠性強，信息采集方便快捷，節(jié)省空間，信息傳輸率高等特點對于可能發(fā)生的火災(zāi)或已存在的火災(zāi)及時處理，確保人員的生命安全。

四、結(jié)語

作品主要是想對周圍環(huán)境信息因素進行收集處理，再與數(shù)據(jù)庫中提前收錄的數(shù)據(jù)進行對比，在通過不同傳感器給予人群有效的信息。排除干擾因素數(shù)據(jù)快速對比以及有效定位是一個難點。利用OpenCV技術(shù)來進行環(huán)境收集和處理，利用GPS模塊和python語言構(gòu)成的平臺給予人群有效的信息。

基金項目：黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目項目編號：201913299010。