一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统及方法与流程

1.本发明涉及大数据应用领域，特别涉及一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统及方法。


背景技术：

2.大数据是it行业术语，是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。随着社会经济的快速发展带动了建筑产业的迅速发展，社区住宅建筑数量不断增多，而随之带来的社区住宅建筑火灾也越来越多，火灾形势也越来越严峻。如何加强社区住宅内消防安全工作，保护居民生命财产安全，是当今社会面临的全新课题。通过多传感器感知目标区域的环境变化，及时发现异常，及时阻断，降低影响。
3.申请号为201910212145.0的发明专利公开了种智能楼宇消防预警系统；包括电脑终端、总控模块、内部安全模块和外部安全模块；所述总控模块、内部安全模块和外部安全模块均基于电脑终端运行；所述总控模块用于对内部安全模块和外部安全模块反馈的信息进行实时收集，并将收集的信息反馈给电脑终端；所述内部安全模块用于对楼宇内部空间进行实时的监控和检测；所述外部安全模块用于对楼宇的外部空间进行实时的监控和检测；本发明通过总控模块、内部安全模块和外部安全模块的配合使用，从整体上提高了楼宇内外的安全性，保证了楼宇内人群，财产和楼宇本身的安全，消除了危险，预防了灾难的发生。
4.上述技术通过获取楼宇内外的传感数据变化值完成对消防安全的评估，预防灾难的发生。在现实产生消防安全时，基本都是外界因素与内部因素结合产生，例如火灾的产生，外部因素为火源，内部因素为助燃物，火源与助燃物的结合，使得火灾得以发生。以库房为例，收存于库房内的东西都是按照区间有序放置，各区域相对独立，防止交叉影响，减少火灾隐患，但是现在缺少一种技术能够对目标区域内的陈设布局做出判断，以达到对消防安全的评估。相对于发现消防安全的预兆时才发出预警而言，能够提升发现险情的效率。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统及方法，能够提升发现消防险情的效率。
6.为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，包括：图像获取模块：所述图像获取模块用于获取目标区域的图像信息；数据处理模块：所述数据处理模块用于获取图像信息，并对图像信息的像素点进行聚合，提取像素目标区域内各物体的轮廓，并对图像信息进行识别，得出目标区域内各物体的名称，得出目标区域内的物体陈设图，并以每个物体为中心，围设安全区域；在识别出
各物体名称后，数据处理模块根据物体种类生成待填列表，所述待填列表用于填入各物体的材质和燃点；数据处理模获取填报完成的待填列表，并将燃点数据更新至对应物体陈设图上，并根据燃点数据进行降序排列，采用由暖到冷的色系对目标区域内的物体的图像进行赋色进行区分；其中：当相邻两个物体的燃点差值在第二阈值内，且相邻两个物体的安全区域重叠，则生成挪移预警信号；当在目标区域放置新物体时，对新物体进行识别，得出新物体的名称及燃点，若新物体处于旧物体的安全区域内，且燃点差值在第二阈值内，生成停止信号；若图像画面中出现火源，且火源温度呈上升趋势，若图像画面中有人的图像，对人图像进行分析，提取人的头部轮廓，分析头部朝向，若望向火源，则分析其表情，将人的面部表情画面放入预设的表情识别模型中进行识别，分析出表情的意义，若表情为惊慌，害怕时，则生成预警信号本方案的基本原理及有益效果：通过获取目标区域的图像信息，对区域内的物体陈设进行分析，得出每个物体的材质以及燃点，若两个物体的燃点阈值相差在第二阈值内，且相邻距离较短，即两个物体的安全区域重叠，则生成挪移信号，将这两个物体进行重新布局摆放，若后来放置的物体在旧物体的安全区域内，且与旧物体的燃点差值在第二阈值范围内，则停止放置在该区域。
7.本方案将燃点作为区分物体摆放的条件，规避了因燃点低自然的物体点燃其他物体的情况，针对低燃点区域能够进行更为安全的防护，且通过燃点区分后，各物体间的使用更为自由，减少了堆叠在一起时的混乱场面，以及使用时的顾虑。若目标区域内出现火源，通过在场人员对于该火焰的直观感知，如果出现的是害怕，慌张，则该火势未在控制范围内，则生成预警信号，安排救火，如果火焰在控制范围内，如果生日吹蜡烛，则不生成警报信息。
8.本方案通过对目标区域的陈设详情进行未来消防安全的预估，从源头上减少了起火的概率，更为快捷地进行了消防安全的预警，提升了发现消防险情的效率。
9.进一步，所述数据处理模块还用于获取图像信息中的亮度，若某区域的亮度超过其附近区域亮度的数值超过第三阈值，则将该区域标记为亮点，对比相邻间隔时间内亮点的图像信息，若两点区域面积不变，亮点位置出现偏移，且偏移距离在3-5cm之间，则生成安全信号，还包括温度获取模块：所述温度获取模当热成像图谱中的温度超过了第一阈值，便生成第一预警信号；块用于获取目标区域的环境温度数值，还用于根据温度生产目标区域及物体的热成像图谱。
10.有益效果：亮点可能为火焰或灯光，通过对亮点面积的计算，火焰燃烧时具有蔓延的特性，灯光的话面积较为固定，判断为灯光则为安全。通过温度获取模块对目标区域进行热成像，生成热成像图谱，若热成像图谱中的温度超过了第一阈值，即火灾平均温度时，便生成第一预警信号，进一步，还包括预警广播，所述预警广播设置于房间内，若室内出现火源，人未朝向火源方向，则生成提示预警，根据以当事人为中心的，朝向面为前方，给当事人播报火源方向。
11.进一步，还包括水压探测器，所述水压探测器设置于消防水管内，用于监控消防水管的水压详情，若水压低于标准值，则生成缺水信号，维修人员入场维修。
12.进一步，还包括蓄水模块，所述蓄水模块的入口和自来水管接通，出口和消防水管接通，所述蓄水模块设置于楼顶，在接收到停水通知后，将蓄水模块内注满水。
13.进一步，所述蓄水模块预留1/2的水位作为消防用水。
14.有效效果：保证消防用水的预留，足够应对突发情况。
15.一种基于大数据的消防灾害智能监测预警方法，包括以下步骤：s1；通过图像信息获取目标区域的物体分布情况；s2：根据热成像图像分析空间内是否存在超过阈值的温度；s3：分析各物体的燃点，若物体温度超过燃点温度，则生成预警信息；s4：获取消防水管的水压，若水压不足标准值，则生成预警信息。
附图说明
16.图1为一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统的结构示意图；图2为一种基于大数据的消防灾害智能监测预警方法的结构示意图。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例一如附图1所示，一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，包括：图像获取模块：图像获取模块选择摄像头，摄像头有多个，覆盖目标区域的所有范围，所述图像获取模块用于获取目标区域的图像信息，目标区域本实施例中定位一间房间；数据处理模块：所述数据处理模块用于获取图像信息，并对图像信息的像素点进行聚合，提取像素目标区域内各物体的轮廓，并对图像信息进行识别，得出目标区域内各物体的名称，得出目标区域内的物体陈设图，并以每个物体为中心，围设安全区域；在识别出各物体名称后，数据处理模块根据物体种类生成待填列表，所述待填列表用于填入各物体的材质和燃点；数据处理模获取填报完成的待填列表，并将燃点数据更新至对应物体陈设图上，并根据燃点数据进行降序排列，采用由暖到冷的色系对目标区域内的物体的图像进行赋色进行区分；数据处理模块选择i5-1240p cpu及其相关组件，或者其他型号的cpu处理器，以能完成本方案的计算要求。
18.温度获取模块：选择热成像仪，所述温度获取模块用于获取目标区域的环境温度数值，还用于根据温度生产目标区域及物体的热成像图谱；其中：当热成像图谱中的温度超过了第一阈值，此处选择200℃，常规物体的使用条件远低于此温度，如常规物体达到此温度，就算不起火也会造成烫伤，所以便生成第一预警信号；当相邻两个物体的燃点差值在第二阈值内，此处选择50摄氏度。且相邻两个物体的安全区域重叠，安全距离为以物体为中心50cm，则生成挪移预警信号；当在目标区域放置新物体时，对新物体进行识别，得出新物体的名称及燃点，若新物体处于旧物体的安全区域内，且燃点差值在第二阈值内，生成停止信号。
19.所述数据处理模块还用于获取图像信息中的亮度，若某区域的亮度超过其附近区域亮度的数值超过第三阈值，则将该区域标记为亮点，对比相邻间隔时间内亮点的图像信息，若两点区域面积不变，亮点位置出现偏移，且偏移距离在3-5cm之间，则生成安全信号。
通过亮点面积判断是灯光后，灯光的摇曳幅度由风驱动，通常有风直接吹动掉绳式灯摇动，还有通过吹动其他物体造成阴影遮挡，不管哪一种，发生火灾的概率都较小。
20.若图像画面中出现火源，即亮点为火源，且火源温度呈上升趋势，若图像画面中有人的图像，对人图像进行分析，提取人的头部轮廓，分析头部朝向，若望向火源，则分析其表情，将人的面部表情画面放入预设的表情识别模型中进行识别，分析出表情的意义，若表情为惊慌，害怕时，则生成预警信号。目标区域内出现火源，通过在场人员对于该火焰的直观感知，如果出现的是害怕，慌张，则该火势未在控制范围内，则生成预警信号，安排救火，如果火焰在控制范围内，如果生日吹蜡烛，则不生成警报信息。表情识别模型为训练所得的神经卷曲模型，通过大数量的样本集，训练集和测试集完成模型的训练，当训练结果的准确率在95%以上时，完成训练。在楼宇中时，通过图像画面识别出图像中是否含有火源，对火源的形状进行提取，若为圆或椭圆（环状密闭圈），通过图像识别出是否为香烟，如果为点燃的烟，则根据其周围10cm内是否有人，且根据香烟的离地距离，若大于20cm则判定其在吸取中，若小于20cm则判定其处于丢弃状态，通过识别图像中在烟头50cm内是否含有易燃物，若有，便生成预警信号。
21.还包括预警广播，预警广播为入户广播，和数据处理模块之间有通讯协议，能够依照控制信号完成对应的语音播报。所述预警广播设置于房间内，若室内出现火源，人未朝向火源方向，则生成提示预警，根据以当事人为中心的，朝向面为前方，给当事人播报火源方向。
22.还包括水压探测器，所述水压探测器设置于消防水管内，用于监控消防水管的水压详情，若水压低于标准值，则生成缺水信号，维修人员入场维修。
23.还包括蓄水模块，所述蓄水模块的入口和自来水管接通，出口和消防水管接通，所述蓄水模块设置于楼顶，在接收到停水通知后，将蓄水模块内注满水。所述蓄水模块预留1/2的水位作为消防用水。蓄水模块为蓄水池，设置在顶楼，蓄水池也连通生活用水的管道，一定程度上解决了高楼层居民用水水压低的问题，同时也预留了消防用水，防止了特殊情况的产生。
24.还包括应用于上述系统的一种基于大数据的消防灾害智能监测预警方法，包括以下步骤：s1；通过图像信息获取目标区域的物体分布情况；s2：根据热成像图像分析空间内是否存在超过阈值的温度；s3：分析各物体的燃点，若物体温度超过燃点温度，则生成预警信息；s4：获取消防水管的水压，若水压不足标准值，则生成预警信息。
25.实施例二实施例二与实施例一的不同之处在于：本方案的适用场景在施工工地，若按照实施例一的方式对正在施工的工地进行预警的话，会造成很多误报，为解决误报问题，本方案，图像获取模块用于获取施工现在的图像信息，并对图像信息中的焊枪，眼罩等进行识别，若工作人员持有焊枪，且图像信息中观测到工作人员的头部朝向一圆柱体（待切割的圆形钢管），便对该圆柱体进行框选标记，表面接下来要进行氧焊操作，此时便不生成预警信号，在图像中工作人员的头部朝向偏离了氧焊方向，例如，操作人员走神，或者眼罩损坏无法直视氧焊范围，导致视线偏离。此时数据处理模块将氧气管与煤气管进行锁定，若火焰离
氧气管和煤气管的距离低至了20cm。则生成预警信号，广播提醒安全操作规范。预防灾害发生。
26.以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，其特征在于，包括：图像获取模块：所述图像获取模块用于获取目标区域的图像信息；数据处理模块：所述数据处理模块用于获取图像信息，并对图像信息的像素点进行聚合，提取像素目标区域内各物体的轮廓，并对图像信息进行识别，得出目标区域内各物体的名称，得出目标区域内的物体陈设图，并以每个物体为中心，围设安全区域；在识别出各物体名称后，数据处理模块根据物体种类生成待填列表，所述待填列表用于填入各物体的材质和燃点；数据处理模获取填报完成的待填列表，并将燃点数据更新至对应物体陈设图上，并根据燃点数据进行降序排列，采用由暖到冷的色系对目标区域内的物体的图像进行赋色进行区分；其中：当相邻两个物体的燃点差值在第二阈值内，且相邻两个物体的安全区域重叠，则生成挪移预警信号；当在目标区域放置新物体时，对新物体进行识别，得出新物体的名称及燃点，若新物体处于旧物体的安全区域内，且燃点差值在第二阈值内，生成停止信号；若图像画面中出现火源，且火源温度呈上升趋势，若图像画面中有人的图像，对人图像进行分析，提取人的头部轮廓，分析头部朝向，若望向火源，则分析其表情，将人的面部表情画面放入预设的表情识别模型中进行识别，分析出表情的意义，若表情为惊慌，害怕时，则生成预警信号。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，其特征在于：所述数据处理模块还用于获取图像信息中的亮度，若某区域的亮度超过其附近区域亮度的数值超过第三阈值，则将该区域标记为亮点，对比相邻间隔时间内亮点的图像信息，若两点区域面积不变，亮点位置出现偏移，且偏移距离在3-5cm之间，则生成安全信号，还包括温度获取模块：所述温度获取模当热成像图谱中的温度超过了第一阈值，便生成第一预警信号；块用于获取目标区域的环境温度数值，还用于根据温度生产目标区域及物体的热成像图谱。3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，其特征在于： 还包括预警广播，所述预警广播设置于房间内，若室内出现火源，人未朝向火源方向，则生成提示预警，根据以当事人为中心的，朝向面为前方，给当事人播报火源方向。4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，其特征在于： 还包括水压探测器，所述水压探测器设置于消防水管内，用于监控消防水管的水压详情，若水压低于标准值，则生成缺水信号，维修人员入场维修。5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，其特征在于： 还包括蓄水模块，所述蓄水模块的入口和自来水管接通，出口和消防水管接通，所述蓄水模块设置于楼顶，在接收到停水通知后，将蓄水模块内注满水。6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，其特征在于： 所述蓄水模块预留1/2的水位作为消防用水。7.一种基于大数据的消防灾害智能监测预防警方法，其特征在于：包括以下步骤：s1；通过图像信息获取目标区域的物体分布情况；s2：根据热成像图像分析空间内是否存在超过阈值的温度；s3：分析各物体的燃点，若物体温度超过燃点温度，则生成预警信息；s4：获取消防水管的水压，若水压不足标准值，则生成预警信息。

技术总结
本发明涉及大数据应用领域，特别涉及一种基于大数据的消防灾害智能监测预警系统，包括：图像获取模块：所述图像获取模块用于获取目标区域的图像信息；数据处理模块：所述数据处理模块用于获取图像信息，并对图像信息的像素点进行聚合，提取像素目标区域内各物体的轮廓，并对图像信息进行识别，温度获取模块：所述温度获取模块用于获取目标区域的环境温度数值，还用于根据温度生产目标区域及物体的热成像图谱；还涉及一种基于大数据的消防灾害智能监测预防警方法，包括以下步骤：S1；通过图像信息获取目标区域的物体分布情况；S2：根据热成像图像分析空间内是否存在超过阈值的温度；解决了发现消防险情的效率低的问题。决了发现消防险情的效率低的问题。决了发现消防险情的效率低的问题。


技术研发人员：张克非 刘彬 黎光艳 秦飞 俞柳伊
受保护的技术使用者：北星空间信息技术研究院（南京）有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/6/7