露天焚烧高架视频监控系统前端设备测试及分析

杨震宁

清华同方智慧节能产业本部 北京 100083

1 应用背景

我国每年的各类秸秆总产量大约在7亿吨上下，几乎占世界秸秆总量的三分之一，其中20%的秸秆没有得到有效利用。在经济发达地区的农村和大城市郊区，由于燃料结构改变和化肥的广泛使用，秸秆剩余量甚至高达70%-80%，而这些秸秆最后大多被焚烧。

每年秋冬季节，秸秆燃烧问题频发，因焚烧秸秆产生的大面积雾霾事件也频频出现在我们的视线内。秸秆燃烧问题的解决需要曾因复杂，有成本问题、技术问题、有产业结构问题，但同时也需要相关部门加强监管能力[1]。

现阶段针对秸秆燃烧的监管监测方式主要有三种，分别是卫星遥感、视频监控以及人员巡逻，这三种检测方式各有利弊：

（1）卫星遥感能发现一些较大型的火点，但小型火点卫星遥感却很难发现；

（2）组建巡逻队对农田进行巡逻，费时费力还会增加基层矛盾；

（3）视频监控系统多安装在铁塔公司的通讯塔上，可以做到数年针对某区域做24小时全天候监控，但监测区域小，使用费用较高（主要包括：通讯线路租用费和铁塔使用费等）。

本文主要对露天焚烧高架视频监控系统的前端设备如何选择进行一些讨论。

2 视频监控系统的类型

现正在使用的秸秆燃烧视频监控系统，根据报警原理和使用前端摄像头不同大致可给为两类：

利用“高清低照度球机” 通过后端服务器对图像自动分析、烟雾检测、智能学习，发现疑似烟雾，实现对秸秆焚烧场景的自动识别并预警。

使用“热成像云台摄像机”（ 分为热成像球机、热成像中载云台摄像机）对热点/火点监测，一旦发现火点，可通过平台智能算法对火点进行定位，并在平台上报警。露天焚烧视频监控系统应该使用何种前端摄像机，是有关部门在系统建设时必须面对的问题，这就有必要进行相关测试。

3 测试目的

本次测试是针对“某区露天焚烧监控系统”可能使用的各类“前端设备”（摄像机），对设备可见光监视功能、红外监视功能及对火点的报警功能进行的测试。其目的主要是验证各类“前端设备”（摄像机）的性能是否能够满足系统要求，测试各类“前端设备”（摄像机）的性能特点。

主要测试目标如下：

（1）获得“某区露天焚烧监控系统”可能使用的各类“前端设备”（摄像机）的性能表现，为系统实施提供依据。

（2）获得系统中可能存在的性能方面问题，以尽可能降低后续工作风险。

4 测试环境

某小区楼顶，高度约35米。

4.1 测试时间

测试时间：11：00 至 15：00

4.2 天气条件

晴35℃/23℃西南风3-4级，空气质量：良，能见度＞2000米，无雾霾。

4.3 测试设备

本次测试使用的设备如下：

热成像双目中载云台摄像机（红外成像部分使用75mm镜头；可见光摄像机使用15．6～500MM镜头），中载云台+摄像机约16kg；

热成像球机（红外成像部分使用50mm镜头；可见光摄像机使用4．5-135mm镜头），支架+球机约10kg；

星光级球形摄像机（可见光摄像机使用4．9mm-216mm镜头；带补光灯）支架+球机约5kg；

4.4 设备安装方式

热成像双目中载云台摄像机（简称“中载云台”）：因测试现场无法固定安装，测试时用折叠人字梯作为云台摄像机设备支架。将摄像机与笔记本电脑（安装摄像机控制软件）直接连接。

热成像球机：摄像机“抱杆安装”在楼顶的安装杆上。将摄像机与笔记本电脑（安装摄像机控制软件）直接连接。

星光级球形摄像机：摄像机“抱杆安装”在楼顶的安装杆上。设置一个局域网，将“秸秆禁烧报警服务器”“摄像机”与笔记本电脑（客户端软件）接入局域网。

5 测试内容

测试内容如下：

（1）据测试地1200M左右位置放火，测试目的为测试摄像机报警功能

（2）对据测试地1600米左右的目标进项拍摄，测试目的为测试摄像机清晰度

（3）对据测试地3000米左右的目标进项拍摄，测试目的为测试摄像机清晰度

6 测试过程说明

6.1 1200M左右位置放火

热成像球机成功的发现了防火点，并在白光画面中标出防火点，画面清晰，但风大时有抖动

中载云台发现了防火点，并在白光画面中标出防火点，画面清晰无抖动。

星光级球形摄像机，发现了防火点出现的烟雾，画面清晰，但风大时有抖动。

6.2 测试摄像机清晰度测试

（1）1600M拍摄画面。热成像球机和星光级球形摄像机，清晰的看到了广告牌上的文字，但风大时有抖动。

中载云台摄像机，清晰的看到了广告牌上的文字，无抖动。

监视画面（看字）

（2）3000M拍摄画面（看字）。热成像球机和星光级球形摄像机只能看到大字标语，风大时有抖动。

中载云台的监控画面不只能看到大字标语，两侧较小字体的标语无抖动。

监视画面（看字）

7 测试结果

7.1 火点报警测试

在距测试点1200米设置火点对摄像机报警及清晰度的测试中，三种测试设备均可报警，图像清晰度也十分清晰。

7.2 测试摄像机清晰度测试

对1600米处目标（某家居城）拍摄测试中，三种测试设备拍摄图像均十分清晰。

对3000米处目标（消防训练塔）拍摄测试中，中载云台可以清楚地拍到消防训练塔两侧较小字体的标语“当兵不习武…；武艺炼不精…”；热成像球机及星光级球形摄像机只能看到大字标语“练为战”“严格训练”。

从测试情况来看，抱杆安装的球机由于质量较轻，在风力3-4级情况下，远距离（3km）监控或变焦有明显抖动，中载云台安装在远距离监控无抖动。

8 性能测试总结

（1）“热成像球机”对监测点1500米范围内的“露天焚烧”进行监控及火点报警，抗风能力较差。

（2）“星光级球形摄像机”对监测点1500米，范围内白天的“露天焚烧”进行监控及火点报警，夜间监控效果需进一步验证，抗风能力较差。由于系统是由设在后端控制中心 的“报警服务器”进行判断报警，控制中心的网络稳定性格外重要，如断网可能造成短时漏报。

（3）“中载云台” 对3000米范围内的“露天焚烧”进行监控及火点报警，该设备监控范围较大，抗风能力好。使用此设备构建“露天焚烧监控系统”时可减少监控点以节约投资。

希望本文对相关系统的设计者、使用者在设备选型时起到帮助作用。