第六届“三北”地区消防协会联席会议获奖论文选登
数字化技术与远程监控技术在火灾自动报警系统中的应用
河北省衡水市公安消防支队防火处 杨博礼 裴志强
摘要：文章介绍了数字化视频监控系统的发展、主要功能特点和组成，以及基于图像型火灾探测技术的远程监控火灾自动报警系统的组成，指出了该系统必将成为火灾自动报警系统的一个重要发展方向，大大提高火灾探测、报警的水平和能力。
关键词：数字化远程视频监控 图像型火灾探测 火灾自动报警
前言
在当今信息化时代的背景下，数字化技术得到了飞速的发展和应用，传统的视频监控行业正发生着不可抗拒的改变和进步。电脑和网络技术的日益渗透，使视频监控正在从传统的模拟模式走向数字化模式，并向网络化、智能化方向发展。正是这种发展趋势，使监控系统得以实现在更大的范围以及更复杂的环境下部署。作为火灾自动报警的一个重要手段，远程监控系统越来越为人们所重视，并且随着信息化应用水平的不断提高，以视频图像信息为核心的火灾自动报警系统将成为一种趋势。它可以实时监视和分析现场情况，实现火灾信息识别并迅速响应发出警报，并通过联动控制系统进行联动，实现扑救火灾功能。
1 视频监控系统的发展
视频监控系统根据组成结构及功能的不同，其发展至今已经历模拟系统、半数字化系统和全数字化系统三个阶段。模拟系统中处理的视频信号主要是模拟量；半数字化系统主要是指应用数字硬盘录像机或视频采集卡等设备对视频信号进行压缩处理，以减少视频信号通过网络传输所需的带宽，从而提高整个系统的运行效率；全数字化系统从视频前端到后台显示的所有设备对视频信号的处理都是以数字量形式出现，其主要设备有网络摄像机、视频服务器等。
2 数字化技术使远程数据传输成为可能
目前，监控系统的产品大多为集中式的楼宇或工业生产的图像监控设备，其监控地理区域小，监视点相对集中，视频信号的传输距离在300m以下，因而可采用视频电缆进行模拟方式的传输。但模拟系统存在局限性，主要表现为系统设备多、安装复杂，而且造价昂贵、维护成本较高。且模拟视频监控只能点对点监控，无法联网，系统安装、布线工程量较大；传输距离较远时，信号损耗大、图像质量低，传输距离有限。数字视频监控系统采用数字编码压缩技术，视频数据通过IP网络进行传输，提供高质量视频监控，监控范围更加广泛，传输距离更远，可以实现对中远程距离的监控。目前，随着数字视频编码技术以及网络技术的发展，视频监控系统正迅速从模拟视频监控系统向基于网络技术的数字视频监控系统方向发展。
3 基于数字化技术的远程视频监控系统的工作原理及功能
数字视频监控系统具有实时性、分布性和同步性，其工作原理是：采用嵌入式实时多任务操作系统，在芯片上集成了视频压缩和传输处理功能。摄像机传送的数字视频数据由高效压缩芯片进行压缩，经内部处理后通过网络传输到控制中心服务器上，由控制中心进行数据处理。这种监控系统的主要特点是：把视频压缩和处理功能集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网或广域网，达到即插即用，省掉各种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，控制中心用户可以使用专用软件或浏览器即可观看。另外该系统还可具有以下功能：
支持多种画面显示图像；
支持同时接入多路视频信号；
支持同时在电视墙、计算机上显示指定图像；
支持预设的自动轮巡功能，可自定义时间与所显示的监控点；
支持画面自动切换功能，某一监控画面报警可以立即切换到该画面；
可设置计划录像和手动实时录像，可实现报警输入自动启动录像功能；
可实现双向语音对讲；
支持虚拟镜头，完成事件全景显示；
实时图片抓拍功能；
根据时间、摄像机编号、录像类型、位置及报警、事件类型的多种录像查询方式；
已存储录像可以采用正常速度、加倍速度回放。
4 数字远程监控火灾自动报警系统结构组成
4.1 系统组成
目前，数字视频监控系统在火灾自动报警系统中的作用大多是在已安装火灾报警探头（包括红外、烟感、感温等）的场所，当报警探头报警时，系统及时向控制中心传送报警图像，报告值班人员有关事故的概况。目前，大多数无人值班变电所已安装了该系统。本文介绍一种基于双波段（彩色、红外）图像火灾探测技术的数字视频监控火灾自动报警系统（见图1），可以不用各种探头，而直接由监控图像探测火灾，实施报警并联动，实现火灾扑救。
声光 报警
图1 火灾图像探测型数字视频监控自动报警系统原理简图
1）视频采集部分：负责对前方场所进行视频监控，利用模拟摄像头配合视频采集卡（或网络视频服务器）或利用数字摄像头将采集到的数字视频信号压缩，通过编码转换成流媒体。
2）视频传输部分：负责将流媒体数据从视频采集系统传输至控制中心。
3）控制中心：主要完成流媒体接收，管理存储，实施报警和联动。计算机及数字图像处理软件是控制中心的核心部分。它接受视频采集系统传输过来的流媒体数据，实现监控视频数字化存储，对数字视频图像进行实时分析和处理，进行火灾探测。
4.2 视频传输方式
数字远程监控火灾自动报警系统采用有线和无线两种方式完成流媒体从视频采集系统传输至控制中心。
1）有线方式：系统利用现有的网络布线，使用交换机、ADSL加路由器等传输通讯终端设备传输流媒体数据也可以采用具有传输质量高、信道稳定等优点的光纤信道，复用光缆远距离传输流媒体数据。
2）无线方式：对于有些监控对象不固定的需求，可采用标准的宽带无线接入设备和CDMA（如3G）网络通信传输数据。无线传输方式具有传输距离远、低延时和设备成本低的特点，可实现高效和经济的视频传输功能。
目前，市场上已经开发出了由数字摄像头通过移动网络向手机发送监控图片或视频来报警的产品，可广泛用以家庭火灾的快速报警。
5 未来发展趋势
随着计算机技术、数字信息处理技术和图像技术的不断发展和进步，图像型火灾探测技术具有的控制距离远、保护面积大、响应速度快、灵敏度和可靠性高等优点将不可阻挡地显现出来。智能化的远程火灾监控自动报警系统最终会成为防火领域内的主要力量。
参考文献
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