火灾预警智能视频监控系统在件杂货码头的应用

陈曦

（天津港第四港埠有限公司，天津300450）

天津港第四港埠有限公司主要承担天津港有色矿、氧化铝、散糖、进出口钢材件杂货、成套设备及超大异型货类的装卸任务。随着码头装卸业务的日趋频繁，火灾事故的发生危险性也逐渐凸显。现代化火灾预警智能视频监控系统可以通过先进的技术手段，根据实时监测货物存放过程中的温度、火情等变化，提供预警功能，帮助企业提高生产效率、降低人员财产损失。

1 现状概述

天津港第四港埠有限公司在下属管理区域设有视频监控摄像头130 余个，并搭建有配套监控管理系统。日常视频监控与险情报告目前主要依靠人眼识别，安排相关人员轮流于中控室内，通过大屏幕对违规行为与险情进行人工辨识。为实现违规行为与险情识别的全面智能化升级，针对指定区域增设火灾预警识别摄像机和识别算法，搭建配套火灾预警智能视频监控系统，从而达成对火灾险情的自动识别报警，全面提高险情识别与消除的效率，提升安全管理水平，降低企业人员和财产损失。

2 火灾识别报警要求

为进一步提高公司安全生产管理水平，充分发挥公司监控系统在安全生产中的技术支撑作用，依据集团公司安委会制定的《关于在天津港集团公司监控系统中建立安全生产巡查机制的工作方案》（津港安委〔2018〕28 号）的要求，积极推进视频监控系统智能化管理，实现烟火检测和火灾预警功能全覆盖，并大力推进智能识别和抓拍等功能的研究应用，做到隐患问题早发现、早报警、早处置原则，进一步在公司内部建立层级清晰、分工明确的安全生产视频监控巡查机制，实现对险情的自动识别报警，实现险情预警，现场快速处理反应。

3 实施方案

3.1 项目工作原理。（1）红外摄像头火焰探测功能。凡是表面温度大于绝对零度的物体，其表面都会辐射出红外线，根据物体的温度、物理性质、表面辐射率的不同，其辐射出的红外线强度、波长都有很大不同，通常情况下物体表面温度越高，红外线辐射强度越大。采用红外热成像摄像头，通过连续监测和分析物体温度来发现异常的温度上升现象，利用智能的基于温度的算法发现潜在的火灾隐患。该技术探测的事物体的温度而非烟雾，从而实现对潜在火灾隐患的目视监测。如果已经发生火灾，它能准确地发现火源。（2）红外热成像实现原理。热成像摄像机通过测量目标与背景或目标各部分之间的辐射差异，将物体辐射的功率信号转换成电信号，经过放大处理形成视频图像，将物体发出的不可见红外能量转变为人眼可识别的热图像[1]。与传统摄像机类似，热成像摄像机硬件主要由光学镜头、红外探测器、信号处理系统、电组件、防护罩等构成。（3）火情探测范围分析。根据国家规范及技术发展趋势，一般用于监控的摄像机要求具备高清监控画质，监控距离根据实际需要选择相应的长焦镜头。摄像机分辨率：全高清1080P；根据监控半径的范围，一般采用长焦电动镜头。

3.2 实施过程。建设位置选择西区货场，共8 台摄像机；建设位置分别为：一场、四场、五场、十六场。覆盖区域分别为：一场、二场、三场、四场、五场、前排货场、十六场。火灾预警智能视频覆盖范围如图中标注粗线条绿色区域所示。

（1）系统架构。在前端灯杆/塔架上，利用定制支架安装摄像机和报警器，并调整好安装角度，在每个安装位置设置前端控制箱，安装传输/接入设备，再通过光缆将信号传输至后端监控中心进行实时显示、存储、系统管理。在监控中心设置2*2 拼接显示系统，实时显示前端监控画面和报警详情，帮助值守人员快速识别、分析、确认、处理险情，避免财产损失和人员伤亡。前端探测：由双目热成像高清摄像机实现，对覆盖区域进行全天候监测，监测火情隐患，当有隐患发生时，通过前端摄像机进行火情识别，火点定位，气象信息采集并上传中心进行报警等。平台管理：接入前端火情监测摄像机，声光报警器等设备，实现火情监测，火情识别，火情定位，火情分析，火灾档案管理，控制大屏上墙，媒体转发等功能。数据存储：对前端传回中心的视频、报警、气象等数据进行存储和管理。（2）防雷系统设计。系统的综合防雷工程时，既应防御直击雷的危害，又需防止雷击电磁脉冲的侵袭。当摄像机独立架设时，避雷针最好距摄像机3-4 米的距离。如有困难避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ8 的镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V 或DC12V）、视频线、信号线和云台控制线。（3）供配电系统设计。配套供电是整个系统稳定运行的保障。供电系统的设计应从全局着手，综合考虑电力负荷，负载能力，电力传输距离，设备电气特性[2]。并结合前端现场以及后端监控中心的实际环境来进行设计。

火灾预警智能视频监控系统覆盖范围

电源设备除电压、电流、功率符合容量要求外，还将尽量保证稳定性，考虑到控制时的大功率电流、多个负载同时启动时造成的压降，考虑到远距离传输时造成的压降等多方面的因素。供电线路采用埋地穿管的敷设方式，机箱座到杆手井敷设一管，杆手井到通信井敷设一管，杆手井到路灯灯箱在地面埋设二管，穿越马路深度为800mm；在人行道或绿化带上敷设深度为500mm。

4 实施效果

公司于2020 年1 月完成了火灾预警智能视频监控系统一期工程，并进行了运行前期的维护和测试，总体试验效果良好，能够满足火灾初期智能识别和预警功能的实现。该系统主要有以下功能：

4.1 二维电子地图。系统提供多套电子地图渲染方案，可供用户自由切换，选择，并支持用户自定义电子地图渲染方案并保存到系统数据库中，支持用户自定义的电子地图向其它用户分享等功能。

系统可以在任何环境，任何操作中进行多个模式（地图模式、地形模式、影像模式）的快速切换。

4.2 火情检测预警功能。系统根据前端数字云台信息及其海拔，高度，云台水平角、俯仰角信息等，通过火灾自动识别与报警功能发现火灾后，系统可以迅速、准确地锁定火点位置，同时获得火点所在区域名称，做到及时发现,及时报警，及时救护，使火灾隐患消亡在萌芽状态。

资源检索功能模块为用户提供方便、快捷的地图信息查询工具。主要有坐标查询、区域查询及防火信息管理、火灾图片及视频管理等。

4.3 周界防范监控管理。包括实时视频查看、云台控制、录像回放、视频上墙等管理。其中摄像机安装在场区制高点位置，一旦发生盗窃等违法事件，摄像机将记录的车牌数据或视频录像可用于提供给公安部门进行调查取证。

5 结论

本次天津港第四港埠有限公司火灾预警智能视频监控系统项目建设完毕后，将具有以下良好的社会效益：

5.1 提高视频监控部门的工作效率。在本项目未建设前，相关部门只能通过人眼观察屏幕，实时追踪摄像头反馈画面，人工辨识潜在险情；通过本项目置入的火灾预警智能视频识别系统，可以实现险情的自动识别，大大提高监控效率。

5.2 有效预防险情发生。在本次天津港第四港埠有限公司火灾预警智能视频监控系统项目建设完毕后，后台服务器将通过摄像头对险情进行自动识别、抓拍与报警，并通过pc 实时发送报警信息，从而满足对现场险情的实时跟踪与随时察觉，有效预防险情的发生，达成安全升级。

综上所述，本项目的建设对公司的发展具有较好的社会效益。