关于智慧城市中智能建筑火灾报警系统的设计探讨

慕明晏 马照一

【摘要】构建智慧城市是当今社会发展转型的主流，建筑是城市重要组成部分，建筑智能化也体现在火灾自动报警系统上。据有关部门统计，我国火灾中建筑火灾占80%以上，如何在火灾早期火情可控时期及时发现并进行警报处理，是避免火势蔓延、减小损失的关键所在，采取行之有效的火灾预警方法将会大大降低重大灾害的发生。相对老式火灾自动报警设备的不足，结合互联网+，本文提出基于智能摄像头的智能建筑火灾报警系统，并分析了其可行性和优势。

【关键词】智能建筑；火灾报警；智能摄像头；互联网

城市规模不断扩大，城市人口越来越多，构建智慧城市是实现可持续发展的必要途径。通过互联网+，让建筑智能化就是为了确保建筑物的安全、环保、共享。基于视频监控的智能摄像头对于预防大火、保护生命，提高建筑安全至关重要。火灾报警系统中的智能摄像头能够实时监测建筑环境变化，对于危险源早期泄露和火灾起到及时、高效、精确的灾情预警作用。

1、老式火灾报警设备

老式火灾报警设备一般由感烟式火灾探测器和感温式火灾探测器组成，当传感器感应到周围环境的温度和烟雾浓度变化，并达到预设的阈值时才会触发报警。当环境温度和烟雾浓度发生剧烈变化时，可能火势已经达到不可控状态，老式设备无法在火灾早期阶段有效检测到火情，更不能及时将灾情通知给相关部门处理。

2、智能建筑火灾报警系统

2.1 智能火灾报警系统概述

现代社会高楼林立，智能建筑结构更加多元化、复杂化，功能更加智慧化、人性化。火灾隐患因素也随之增加，监测难度很大。高层建筑的火灾危害性更大，比如：火势蔓延迅速、人员疏散困难、火情扑救难度大。这就意味着，建筑本身要有“自救能力”，能够及时监测到可能引发火灾的隐患，并且可以自动、高速、准确地将警报信息通知相关人员进行实地查看，采取适当的措施进行扑救，来确保建筑自身的安危和建筑内人员的安全。这正是建筑智能化的体现，也正是智能火灾报警系统重要性的体现，对建筑的安全至关重要。

2.2 智能火灾报警系统设计

2.2.1智能火灾报警系统总构架

系统将老式自动报警设备中的感烟式火灾探测器和感温式火灾探测器集成在普通的监控摄像头上，通过在摄像头内加入机器学习算法将普通摄像头智能化，达到自动检测火灾信息，当检测异常情况时，通过WIFI将报警信息發送到相关人员，同时向监控平台发出预警信息进行蜂鸣提醒，进行火灾扑救，实现自动报警功能。系统整体框图如下2-1所示。

2.2.2图像分析检测火灾

火灾通常分为初期、发展、猛烈、下降和熄灭五个阶段，我们要在初期就要检出火灾及时预警预防火势发展，也是火灾扑救的最好的时机。火灾初期产生的热量和烟雾难以聚集到很高的空间，因而传感器信号变得十分微弱，无法起到火灾预警的作用。但是，这个时候摄像头的监控画面可以分辨出明显的变化，环境某区域的亮度发生了显著的改变，这个就是图像处理的检测重点。

一副火焰图像可以提取其灰度特征和丰度特征。灰度特征表示火焰的平均光强；丰度特征表示火焰所占面积，火焰亮度是最显著的变化同时也是最快能检测到特征变化，这样我们就可以实现快速准确地进行火灾判断，达到高效预警预防火灾的作用。

（a）火焰原始图像（b）火焰灰度图像（c）灰度直方图

图2-2火灾检测效果图

通过对采集的图像进行灰度化等操作，判断图像灰度值（亮度）是否超过阈值，如果达到阈值则认为存在异常，有火灾隐情进行触发报警。火灾检测效果如上图2-2所示。图（a）是火焰的原始图像，图（b）把原始图像进行灰度化处理的效果圖，图（c）用直方图表示灰度值，统计某种灰度出现的频率。通过图像亮度算法计算出图像的亮度L大于设定的火焰亮度的预设值YL，即判定有火情发生。

2.2.3火灾报警功能实现

当发现火情，通过两种方式进行警报提醒。第一种，通过触发电信号对监控平台进行蜂鸣提醒；第二种，通过WIFI接口对相关人员进行一对一提醒，通过互联网，无论人员在哪，都可以接收到火灾预警信息，然后及时赶到现场进行确认并实施扑救措施， 在火灾早期进行有效控制避免火势蔓延造成极大伤害和损失。

结语：

智慧城市智能建筑，对高层建筑来说能够智能监测火灾是为社会造福的基本保证，是为城市服务的根本保障。依托互联网和智能摄像头的智能建筑火灾报警系统可以有效地监控范围内的火灾情况，并在早期进行自动提醒，实现智能化的要求，系统简单实用、快捷高效、智能可靠。

参考文献：

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[2]熊爱民，温佳文，何远静，等.基于图像模式识别技术的大空间火灾报警系统设计[J].电子科学技术，2017，（01）：49-52.

[3]黎小琴.图像识别火灾检测报警系统的设计与实现[J].计算机安全，2010，（11）：35-37.

作者简介：

慕明晏（1989--），男，汉，辽宁丹东人，助理工程师，硕士，单位：沈阳市建设工程质量检测中心，研究方向：设计学、建筑学。