一种基于图像处理技术的远程大空间火灾监测报警方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及消防管理领域，更具体地，涉及一种基于图像处理技术的远程大空间 火灾监测报警方法。
【背景技术】
[0002] 出于消防安全的目的，一般需要在建筑物的内部安装检测装置来对建筑物的消防 情况进行监控，在建筑物内部出现火灾时，监控人员能够在发生火灾的初期及时获知火灾 情况并进行干预，从而降低火灾造成的损失。现有技术中，一般使用以下三种检测装置或检 测技术对建筑物内部的消防情况进行监控：
[0003] -、基于传统电子技术的烟雾传感器和温度传感器
[0004] 烟雾传感器一般都是根据烟雾粒子的某些物理、化学特征制成的，一般分为离子 式和光电式两类。其中离子式烟雾传感器的工作原理是在内外电离室里面放射源镅241，电 离产生的正、负离子在电场的作用下各自向正负电极移动；在正常的情况下，内外电离室的 电流、电压都是稳定的，一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流、电压 就会有所改变。这破坏了内外电离室之间的平衡，此时无线发射器发出无线烟雾报警信号。 而光电式烟雾传感器则是利用了烟雾粒子的散射和遮蔽效应，将探测部位烟雾浓度的变化 转化为电信号的变化，从而实现对火灾情况的探测。
[0005] 温度传感器则是利用了金属在不同温度下的热膨胀系数不同的原理，将温度的变 化转换为电信号的变化从而实现对火灾进行监测的目的。
[0006] 二、光截面图像感烟火灾探测技术
[0007] 如图1所示，探测单元由一只接收器（R)对多个发射器（T)组成，在接收器与多个 发射器之间形成感烟探测光截面。其原理具体如下：通过发射器发射主动红外光源形成光 截面，当火灾烟雾通过光束截面时，光截面局部光强由于烟气颗粒的散射、吸收等作用而减 弱，通过接收器接收的光截面局部光强的变化情况，则可获知火灾的具体情况。
[0008] 三、火焰探测器
[0009] 火焰探测器又称感光式火灾探测器，它是用于响应火灾的光特性。在物质的燃烧 过程中会产生大量我们人眼无法看到的红外光和紫外光，火焰探测器正是通过检测这两种 光来检测火灾的。根据火焰的光特性，火焰探测器可以分为三种：一种是对火焰中波长较短 的紫外光辐射敏感的紫外探测器；另一种是对火焰中波长较长的红外光辐射敏感的红外探 测器；第三种是同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外线的紫外/红外混合 探测器。对于火焰燃烧中产生的〇. 185~0. 260微米波长的紫外线，可采用碳化硅或硝酸 铝或者盖革一弥勒管作为敏感元件。对于火焰中产生的2. 5~3微米波长的红外线，可采 用硫化铝材料的传感器，对于火焰产生的4. 4~4. 6微米波长的红外线可采用硒化铅材料 或钽酸铝材料的传感器。根据不同燃料燃烧发射的光谱可选择不同的传感器。
[0010] 但是，上述技术虽然可以对建筑物内部的火灾情况进行监测，但是在实际使用时， 却不可避免地出现了以下缺点：
[0011] -、传统的烟雾传感器是对烟雾粒子进行探测的，因此烟雾传感器容易受到空气 中水气和灰尘或者是小昆虫的影响，误报比较高。离子式烟雾传感器发出的离子还会对人 体造成一定的伤害。温度传感器则很容易受到环境温度变化的影响，同时在真正的火灾现 场中，需要等到火灾发展到一定的程度，引起环境温暖发生巨大变化时温度传感器、烟雾传 感器才会报警，在阴燃阶段基本不起作用，因此往往在报警时已经错过了最佳的灭火时机。
[0012] 同时由于传统烟雾传感器和温度传感器是根据环境发生变化会引起电子元件的 物理特性发生相应变化这一原理来进行火灾检测的，所以准确率对电子元件的性能依赖程 度很高，电子元件受到环境中空气、水汽和粉尘的影响很容易老化或者性能发生变化造成 误报率比较高。同时烟雾传感器在工作的时候需要烟雾进入到传感器里面或者烟雾的浓度 需要达到一定的程度才会响应，在一些大型空间中，建筑的高度可以达到十几米甚至几十 米，由于空气的稀释作用和建筑物内部热风压的影响，火灾发生过程中产生的烟雾很难上 升到建筑顶部以驱动烟雾传感器，所以说这种火灾探测技术是无法应用到大型空间中。
[0013] 二、光截面图像感烟火灾探测技术在一定的程度上解决了大空间的火灾探测问 题，但是这种探测技术存在着很多的缺点和局限性，比如发现火情晚，往往报警时，火灾已 经发展到了一定的程度，错过了最佳的灭火时机。此外，这种技术不具备在火灾阴燃不可见 烟或只有少许烟阶段及早发现火情的能力。
[0014] 同时光截面图像感烟火灾探测技术在实际使用中，为了保证其探测功能的实现， 要求在红外发射端与接收端之间无遮挡。这就要求仓库内的货架、货物、作业机械（如行 车）均不得安装或移动至发射端与接收端之间，否则将引起误报。因此，系统在安装过程 中，为了避免这些可以诱发误报的因素，设备大都安装在车间、仓库等高大空间的天花板 上。这将面临与传统的烟雾传感器、温度传感器相同的问题一一烟雾到达路程长、过程中易 稀释飘散等造成报警时间晚，探测容易受到各种因素的影响。
[0015] 光截面图像感烟火灾探测技术通过处理红外接收端信号的变化来检测火灾信号， 如果火灾并没有产生烟雾或者说在火灾的早期阶段产生的烟雾浓度并不高的情况下，接收 端的信号变化并不明显，还不足以驱动系统，就会造成火灾信号的漏报或者错过了早期报 警，所以说这种技术不具备在火灾阴燃不可见烟或只有少许烟阶段及早发现火情的能力
[0016] 三、火焰探测器具有响应速度快、探测间隔远、环境适应性好的优点，但是价格比 较高，目前应用的场合主要是石油和天然气的勘探、储存场所；海上钻井、陆地钻井，易燃材 料储存仓库、炸药和军需品仓库等一些比较高端的场合。昂高的价格使得该探测器很难广 泛性地民用。
【发明内容】
[0017] 本发明为解决以上现有技术所述的至少一种缺陷，提供了一种基于图像处理技术 的远程大空间火灾监测报警方法，该方法具有抗干扰能力强（能够排除日常中例如日光 灯，粉尘，雷电，水汽等因素的干扰）、探测范围广、响应速度快的特点，适合对大空间建筑内 部早期火灾的探测。
[0018] 为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
[0019] -种基于图像处理技术的远程大空间火灾监测报警方法，包括以下步骤：
[0020] S1.使用摄像头获取监控现场的视频数据，然后对视频数据进行运动目标的提取； 若提取得到运动目标，则进入步骤S2 ;
[0021] S2.判定运动目标的各个像素点是否满足烟雾颜色的条件，并根据判定的结果确 定疑烟区域；
[0022] S3.对疑烟区域的各个像素点进行烟雾特征的提取，并分别将提取的烟雾特征作 为BP神经网络的输入，然后根据BP神经网络的输出值判断该像素点是否为烟雾像素点；
[0023] S4.判断疑烟区域中包含的烟雾像素点的数目是否大于阈值，若是则进行报警，否 则进入步骤S5 ;
[0024] S5.判定运动目标的各个像素点是否满足火焰颜色的条件，并根据判定的结果确 定准火焰区域；
[0025] S6.对准火焰区域的各个像素点进行火焰特征的提取，并分别将提取的火焰特征 作为BP神经网络的输入，然后根据BP神经网络的输出值判断该像素点是否为火焰像素 占.
[0026] S7.判断准火焰区域中火焰像素点的数目是否大于阈值，若是则进行报警，否则进 入步骤S1。
[0027] 上述方案中，监测报警方法将摄像头当做前端，对环境进行实时监测，然后通过分 析摄像头拍摄的图像数据，提取火灾的信号。由于摄像头监测的范围广，因此监测报警方法 解决了大空间的火灾探测难题，