專利名稱：一種用于軌道交通車站火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于用于軌道交通車站火警的軌道交通圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)、 采用該系統(tǒng)的方法及該系統(tǒng)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
地鐵是一種方便、快捷、無(wú)污染的交通工具，是大城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分。 隨著城市軌道交通的發(fā)展，軌道交通在人們的生活中起著越來(lái)越重要的作用，由于軌道交 通的便捷、經(jīng)濟(jì)和高效，地鐵已成為人們出行的首要選擇。由于在軌道交通工具中人員密 集，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。因此火災(zāi)的早期檢測(cè)顯得尤為重要。在大多數(shù)場(chǎng)合，火災(zāi)煙霧的產(chǎn)生早于明火的出現(xiàn)，所以軌道交通煙霧圖像探測(cè)系 統(tǒng)在軌道交通火災(zāi)探測(cè)中有很大的應(yīng)用價(jià)值。軌道交通里使用的防火措施，傳統(tǒng)使用的感 煙火災(zāi)探測(cè)器有離子感煙、光電感煙探測(cè)器等?，F(xiàn)有的這些探測(cè)器存在著由于煙霧的顏色、 顆粒的大小、空間的高度、氣流、震動(dòng)等因素引起的誤報(bào)、遲報(bào)，以及由于灰塵積累和環(huán)境變 化引起的誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象，還有夜間報(bào)警率低等特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決目前軌道交通煙霧報(bào)警器容易誤報(bào)、導(dǎo)致報(bào)警工作準(zhǔn)確 度不高的問(wèn)題，提供一種對(duì)煙霧靈敏度高、抗干擾性能力強(qiáng)、誤報(bào)率低，適合軌道交通的煙 霧圖像火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、方法及應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)早期、可靠的軌道交通火災(zāi)探測(cè)，保護(hù)的人們 的生命安全，減少悲劇的發(fā)生。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案是提供了 一種用于軌道交通車站 火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括彩色/黑白雙可變攝像機(jī)，彩色/黑白雙可變 攝像機(jī)依次連接圖像采集模塊及通信模塊，通信模塊分別連接圖像信號(hào)處理與控制機(jī)、煙 霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)及云臺(tái)控制系統(tǒng)，其中，圖像采集模塊，用于將視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進(jìn)行濾波處理；通信模塊，用于進(jìn)行中間傳輸，上傳圖像、火災(zāi)概率和報(bào)警信息，接受控制信息；信號(hào)處理與控制機(jī)，用于進(jìn)行圖像的加工和處理，執(zhí)行煙霧演算算法，并根據(jù)環(huán)境 條件控制光源開(kāi)啟關(guān)閉和云臺(tái)掃描轉(zhuǎn)動(dòng)；煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)，用于對(duì)報(bào)警信息和火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行顯示，或在顯示的同時(shí)建立 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各種信息和火警區(qū)域火災(zāi)圖像進(jìn)行管理、存儲(chǔ)；云臺(tái)控制系統(tǒng)，用于對(duì)監(jiān)控區(qū)域的探測(cè)器或云臺(tái)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、本實(shí)用新型系統(tǒng)采用紅外背景光源和彩色/黑白雙可變攝像機(jī)，可以更好地適 應(yīng)軌道交通復(fù)雜惡劣環(huán)境，例如強(qiáng)光背景、黑暗背景等，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高 對(duì)夜晚的報(bào)警能力。2、本實(shí)用新型系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸和軌道交通網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化管理。3.本實(shí)用新型可獨(dú)立使用，又可以與地鐵車站設(shè)備閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合， 能直接讓軌道交通工作管理人員看到火災(zāi)的發(fā)生情況以及火災(zāi)蔓延的趨勢(shì)和消防設(shè)施的 運(yùn)轉(zhuǎn)情況，能監(jiān)視和幫助受困人員的疏散，并能觀察、記錄火災(zāi)發(fā)生的全過(guò)程，為分析事故 原因和火災(zāi)鑒定提供依據(jù)。4、本實(shí)用新型的系統(tǒng)采用備用控制器進(jìn)行冗余控制，提高該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設(shè)備 的使用壽命。5、本實(shí)用新型的系統(tǒng)可以直接聯(lián)動(dòng)，也可以與地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)間接聯(lián)動(dòng)， 用靈活多變的方式控制火災(zāi)的發(fā)生和蔓延。

圖1是本實(shí)用新型圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)FAS框架圖；圖2煙霧圖像分析與識(shí)別流程；圖3軌道交通火災(zāi)控制整體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來(lái)具體說(shuō)明本實(shí)用新型。 實(shí)施例圖1是本實(shí)用新型提供的用于軌道交通車站火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)框架圖(以 下簡(jiǎn)稱為FAS)，整體由彩色/黑白雙可變攝像機(jī)、圖像采集模塊、通信模塊、圖像信號(hào)處理 與控制機(jī)、煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、紅外光源及云臺(tái)控制系統(tǒng)組成。本實(shí)用新型主要采用的是彩色/黑白雙可變攝像機(jī)，并采用紅外光源，從而可以 獲取各種環(huán)境下彩色、黑白和紅外圖像。白天或有光照條件下處于彩色狀態(tài)，無(wú)光照或光照 較弱的條件下切換到黑白狀態(tài)。彩色/黑白攝像頭配合紅外線光源，則可以在各種光照條 件下清晰地獲取火災(zāi)煙霧的圖像，提高夜晚報(bào)警的可靠性。圖像采集模塊，用于將視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進(jìn)行濾波處理。該模塊主要采 用專用的圖像采集卡組合而成，并且具有圖像信號(hào)濾波和去噪處理功能。通信模塊主要起到中間傳輸?shù)淖饔?，連接圖像信號(hào)處理與控制模塊、閉路電視監(jiān) 控系統(tǒng)、煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)、云臺(tái)控制系統(tǒng)，可以上傳圖像、火災(zāi)概率和報(bào)警信息，接受控制 fn息ο信號(hào)處理與控制機(jī)主要采用具有cpu功能的模塊，進(jìn)行圖像的加工和處理，要求 具有較高的處理速度，例如工控機(jī)。根據(jù)處理圖像的多少來(lái)選用相應(yīng)的信號(hào)處理與控制模 塊。煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)可根據(jù)火災(zāi)的情況進(jìn)行不同級(jí)別的報(bào)警，為撲救火災(zāi)的準(zhǔn)備提 供依據(jù)。云臺(tái)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)配備有水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)的云臺(tái)，當(dāng)云臺(tái)的安裝位置距離 控制中心較遠(yuǎn)且數(shù)量較多時(shí)，往往采用總線方式傳送編碼的控制信號(hào)并通過(guò)終端解碼器解 出控制信號(hào)再去控制云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。[0028]云臺(tái)的控制算法按照監(jiān)控區(qū)域劃分成η個(gè)計(jì)劃位置，按計(jì)劃位置周期性或變周 期地云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。周期長(zhǎng)度要保證采集足夠的圖像用于火災(zāi)的判斷，如果視場(chǎng)中出現(xiàn)煙霧，則 演算方法輸出新的周期以確保報(bào)警的可靠性。圖2為煙霧圖像分析與識(shí)別流程，通過(guò)攝像機(jī)實(shí)時(shí)連續(xù)地采集視頻圖像幀，每幀 圖像都需要通過(guò)圖像預(yù)處理算法進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于煙霧動(dòng)態(tài)特征的提取，不需要生成背景 圖像，只需將采集到的圖像逐幀差分，并將結(jié)果圖像切分為許多小區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析即可。 而對(duì)于靜態(tài)和顏色特征的提取，首先需要通過(guò)背景重建算法從連續(xù)幀中重建出背景圖像， 然后使用背景差分、高斯濾波、區(qū)域填充等算法進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域的分割，然后提取特征進(jìn)行分 析。最后，將所有特征的分析結(jié)果用MATLAB進(jìn)行處理得出煙霧報(bào)警的結(jié)果。圖3為軌道交通火災(zāi)控制整體結(jié)構(gòu)圖。FAS在整個(gè)軌道交通系統(tǒng)中的安裝位置如 圖所示。各設(shè)備既可由地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(Building Automation System，以下簡(jiǎn)稱為 BAS)控制，也可由FAS控制，各設(shè)備的信息通過(guò)軌道設(shè)備信息集合器進(jìn)行處理，傳到BAS系 統(tǒng)，F(xiàn)AS和BAS系統(tǒng)直接的通信由通信模塊來(lái)完成。軌道設(shè)備信息集合器主要作用是作為通用的軌道交通數(shù)據(jù)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用 網(wǎng)關(guān)，完成現(xiàn)場(chǎng)異構(gòu)系統(tǒng)的同構(gòu)化，包括數(shù)據(jù)集中、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、通訊信息管理功能，為車 站服務(wù)器和車站監(jiān)控計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)行提供基礎(chǔ)。BAS負(fù)責(zé)全線各車站的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備，給排水設(shè)備，照明、自動(dòng)扶梯等設(shè)備，并且對(duì) 它們進(jìn)行正常運(yùn)行管理；在火災(zāi)情況下，BAS系統(tǒng)又能將這些設(shè)備轉(zhuǎn)換成災(zāi)害控制模式，進(jìn) 入滅火的設(shè)備使用狀態(tài)。BAS系統(tǒng)由中央級(jí)、車站級(jí)和就地級(jí)三級(jí)組成?？刂浦行脑O(shè)在中央 級(jí)，是全線設(shè)備的管理中心，車站級(jí)設(shè)在各車站控制室，能獨(dú)立監(jiān)控車站范圍及鄰近區(qū)間隧 道內(nèi)的車站設(shè)備的運(yùn)行，就地級(jí)是對(duì)設(shè)備的直接管理。FAS系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的、并行BAS子系統(tǒng)來(lái)考慮的，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)可直接聯(lián)動(dòng)，控 制通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備，以迅速響應(yīng)火災(zāi)災(zāi)害。也可采用BAS間接聯(lián)動(dòng)，車站級(jí)發(fā)出的報(bào) 警由軌道設(shè)備信息集合器傳遞到通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備，F(xiàn)AS和BAS系統(tǒng)之間通常沒(méi)有直 接接口，可以通過(guò)設(shè)計(jì)電氣回路實(shí)現(xiàn)FAS優(yōu)先控制。FAS和BAS系統(tǒng)之間接口有兩種形式硬接線方式和通信方式，由于硬接線方式投 資較大，施工復(fù)雜，靈活性和可擴(kuò)展性都不是很好，所以本實(shí)用新型采用的是通信方式。軌道交通信息集合器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)、服務(wù)器用網(wǎng)線相連，通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通 訊，與中央級(jí)BAS采用網(wǎng)線連接，可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理和監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化軌道交通車站設(shè)備監(jiān)控和管理需要有車站設(shè)備監(jiān)控軟件和車站設(shè)備 管理軟件。車站設(shè)備監(jiān)控軟件主要負(fù)責(zé)車站設(shè)備的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，可 采用組態(tài)王或其它的監(jiān)控軟件等；車站設(shè)備管理軟件主要負(fù)責(zé)車站設(shè)備的各種信息管理， 包括車站設(shè)備基礎(chǔ)信息、故障預(yù)警信息、備件信息、設(shè)備維護(hù)信息、人員信息、煙霧報(bào)警信息 等，可采用數(shù)據(jù)庫(kù)等，便于對(duì)車站信息的存儲(chǔ)。
權(quán)利要求1.一種用于軌道交通車站火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括彩色/黑白雙 可變攝像機(jī)，彩色/黑白雙可變攝像機(jī)依次連接圖像采集模塊及通信模塊，通信模塊分別 連接圖像信號(hào)處理與控制機(jī)、煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)及云臺(tái)控制系統(tǒng)，其 中，圖像采集模塊，用于將視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進(jìn)行濾波處理； 通信模塊，用于進(jìn)行中間傳輸，上傳圖像、火災(zāi)概率和報(bào)警信息，接受控制信息； 信號(hào)處理與控制機(jī)，用于進(jìn)行圖像的加工和處理，執(zhí)行煙霧演算算法，并根據(jù)環(huán)境條件 控制光源開(kāi)啟關(guān)閉和云臺(tái)掃描轉(zhuǎn)動(dòng)；煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)，用于對(duì)報(bào)警信息和火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行顯示，或在顯示的同時(shí)建立數(shù)據(jù) 庫(kù)對(duì)各種信息和火警區(qū)域火災(zāi)圖像進(jìn)行管理、存儲(chǔ)；云臺(tái)控制系統(tǒng)，用于對(duì)監(jiān)控區(qū)域的探測(cè)器或云臺(tái)進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于軌道交通車站火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，所述通信模塊連接紅外光源，彩色/黑白雙可變攝像機(jī)配合紅外光源可以獲取各種環(huán) 境下彩色、黑白和紅外圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于軌道交通車站火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，所述彩色/黑白雙可變攝像機(jī)采用大光圈和高補(bǔ)償。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于軌道交通車站火警的圖像煙霧探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括彩色/黑白雙可變攝像機(jī)，彩色/黑白雙可變攝像機(jī)依次連接圖像采集模塊及通信模塊，通信模塊分別連接圖像信號(hào)處理與控制機(jī)、煙霧分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)及云臺(tái)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高對(duì)夜晚的報(bào)警能力；可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸和軌道交通網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化管理；分析事故原因和火災(zāi)鑒定提供依據(jù)；靈活多變的方式控制火災(zāi)的發(fā)生和蔓延。
文檔編號(hào)G08B17/10GK201876973SQ201020600178
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者周虎, 楊建國(guó), 王黨日 申請(qǐng)人:東華大學(xué)