CN102176270A - 安全监控及火灾预警一体化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化系统及方法。该系统包括：多个红外摄像头，分别架设在多个需要实施安全监控的场所，用以拍摄被监控区域的红外热图，并输出与该被监控区域的包含有温度数值的红外热图相关的红外热图模拟信号；多个数据处理模块，每个数据处理模块分别设置在每个红外摄像头附近，将所述红外热图模拟信号转换为用于标准网络传输的红外数字信号；以及监控计算机，用以生成并输出对摄像头的控制信号，以及用以接收来数字信号并对其进行分析、处理、管理和控制，并针对其中的异常情况确定险情类型并进行报警。本发明提高了安全监控和火灾预警的灵活性、及时性和报警的准确性。

Description

安全监控及火灾预警一体化系统及方法
技术领域
本发明涉及一种安全监控技术，特别是涉及一种网络安全监控与火灾自动预警系统及方法。
背景技术
目前，在宾馆、商场、大型仓库以及其他在环境安全方面有较高要求的重要场所，网络实时监控技术和设施的应用已经非常成熟和普及，但98％以上的安全监控系统都是以CCD可见光摄像机作为主要监控手段，通常是将CCD可见光摄像头架设在需要监控的场所，通过有线或无线网络将图像传到远方，从而达到远程监控目的。
CCD可见光摄像机是基于光电二极管遇光后会产生强弱不等电流这一原理，利用光-电转换特性，将投射在其感光面上的图像信息收集并转换为与之对应的电信号，随后，电信号经过放大和模数转换后变为数字图像信号，并通过显示屏被人眼识别。
基于CCD可见光摄像机的成像原理，其要求工作环境必须要有足够的可见光，因此CCD可见光摄像机更适用于在白天光线比较充足时进行监控，到了夜晚就需要借助主动的白炽光或红外光等补充光源的照明才能使用。然而，由于白炽灯和红外灯等的照射距离和照射视场(视角)都不尽人意，往往不能满足远距离和大视角的监控的需要；而且现有的基于CCD可见光摄像机的安全监控系统通常也不具备测温和火灾自动预警功能。
目前在楼宇等室内场所安装的火灾预警系统中，一般利用烟感器对环境中的烟雾进行感测。当发生火灾时，烟雾是上升运动的，可迅速到达房间的天花板，烟感器通常被安装在天花板的最外层(下层)表面上，通过感知烟雾而及时发现火灾，在大多数人还没有看到火苗或闻到烟味时就发出警报，例如一直发出尖锐刺耳的笛声，直到烟雾散去。
烟感器共有两种类型的传感器可供选择，一种是离子传感器，一种是光电传感器。但无论是那一种烟感器，都同样有两点不足之处，一是当发生火灾时只有在着火而产生了烟雾之后烟感器才能感测到，此时往往已经丧失了消除隐患的先机；二是烟感器火警报警系统也不具备现场摄像功能，不能直观再现火灾场景和及时观察到其中的人员及设施的分布情况，对抢险和营救不利。
综上，现有的CCD可见光安全监控系统只能成像，不具备火灾报警功能，晚上的监控效果需借助补充光源才能实现，且观测距离有限。而现有的烟感器火警报警系统只有在着火后产生了烟雾时才能工作，并且烟感器不具备摄像功能。
实际上，安全监控和火灾预警有着相互依存，不可分割的关系，对于大多数需要实施监控手段的场所而言，这两项功能都是必须同时具备和需要随时给予重点关注的内容，例如在宾馆走廊、商场、家具城、各类大型仓库、油料库和弹药库等等，对这些场所而言，安全防范类的监控固然重要，但火灾预警更加重要。但目前还没有一种设备既能够有效解决安全监控问题又能够解决火灾自动预警问题，特别是对火灾预警，没有那种设备能够在上述面积较大的场合，在火还没有燃烧起来，就能超前预知，及时报警，将火灾消除于隐患状态，从而避免造成人员伤亡和财产损失。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化系统及方法，其利用红外热成像及红外测温技术综合解决宾馆、商场、大型仓库等重要场所的安全监控和火灾自动预警问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化系统，该系统包括：多个红外摄像头，分别架设在多个需要实施安全监控的场所，用以拍摄被监控区域的红外热图，并输出与该被监控区域的包含有温度数值的红外热图相关的红外热图模拟信号；多个数据处理模块，分别设置在每个红外摄像头附近，将该红外摄像头输出的红外热图模拟信号转换为用于标准网络传输的红外数字信号；以及监控计算机，用以生成并输出对所述多个红外摄像头的控制信号、针对所述数据处理模块的智能监控信号，以及用以接收所述红外数字信号并对其进行分析、处理、管理和控制，以针对其中的异常情况确定险情类型及险情发生位置。
根据本发明的实施例，该系统还包括：多个CCD摄像头，每个CCD摄像头分别设置在每个红外摄像头附近，用以拍摄被监控区域的可见光图像，并输出与该被监控区域的可见光图像相关的可见光图像模拟信号，其中所述数据处理模块的每一个还分别连接至一个CCD摄像头，并将该CCD摄像头输出的可见光图像模拟信号转换为用于标准网络传输的可见光数字信号；以及该监控计算机还生成并输出对所述多个CCD摄像头的控制信号，以及用以接收所述可见光数字信号，并将所接收的可见光数字信号和所接收的红外数字信号结合起来进行分析和处理，以针对其中的异常情况确定险情类型及险情发生位置。
根据本发明的实施例，所述多个红外摄像头和所述多个CCD摄像头的每一个的拍摄方位的改变通过与其安装为一体的云台的驱动而实现，该云台经由485串口连接至所述数据处理模块以进行彼此之间的数据通信。
根据本发明的实施例，该系统还包括：防护罩，将所述红外摄像头、CCD摄像头、以及数据处理模块连同各自的内部电源一起集成在该防护罩内。上述云台是和防护罩连接，控制防护罩的方位，从而控制防护罩内摄像机的拍摄方位。
根据本发明的实施例，该系统还包括：多个报警模块，包括报警喇叭和/或报警灯，所述报警模块分别设置在每一个需要实施安全监控的场所并与所述数据处理模块连接，用以在发生险情时在该监控计算机和/或该红外摄像头的控制下进行语音报警或声光报警；以及多个通信模块，包括喇叭和麦克风，所述通信模块分别设置在每一个需要实施安全监控的场所并与一个所述数据处理模块连接，用以在发生险情时与外界进行语音通话。
根据本发明的实施例，所述数据处理模块包括：
网络数据转换单元，其将来自摄像头的模拟信号转换为用于标准网络传输的数字信号，其中所述摄像头包括该红外摄像头和该CCD摄像头，所述模拟信号包括红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号，所述数字信号包括红外数字信号和可见光数字信号；云台控制单元，将该监控计算机通过网络传过来的云台控制信号转换为485串口控制信号，控制所对应的云台进行相应操作，以及通过485串口接收来自云台的状态信息并将其传送至该监控计算机；报警单元，接收所述红外摄像头发出的超温报警信号，并将此信号转换为声光信号并发送至该报警模块的报警喇叭和/或报警灯，并将所述超温报警信号通过网络回传给该监控计算机；通信单元，将该监控计算机通过网络传过来的语音通话信号传送至该通信模块的喇叭播放出来，并将通过该通信模块的麦克风接收的声音信号传给该监控计算机以完成远程通话；以及智能监控单元，接收来自该监控计算机的智能监控信号，以对所述被监控区域进行划分，从而形成针对入侵、穿越及周界的监控范围。
根据本发明的实施例，该监控计算机包括：数据输入接口，接收来自所述多个数据处理模块的所述数字信号；数据分析模块，应用险情分析处理软件对来自数据输入接口的所述数字信号进行截图处理和数据分析，根据处理后数据来确定被监控区域的险情类型及其发生位置，以及生成用来控制所述红外摄像头和所述CCD摄像头的云台控制信号、用来控制该数据处理模块划分监控范围以进行智能监控和报警的智能监控信号；以及存储模块，将所述处理后数据及确定结果存储其中。
根据本发明的实施例，该监控计算机还包括显示模块，用以直观显示被监控区域的红外热图视频画面、红外数字信号、险情类型、险情发生位置及建议处置方案。
根据本发明的实施例，该监控计算机的数据输入接口通过RJ45标准网络接口与该数据处理模块实现数据传送和网络通信。
根据本发明的实施例，该系统还包括：网络数据传输模块，分别与该数据处理模块和该监控计算机连接，以实现两者之间的网络通信。
根据本发明的实施例，该网络数据传输模块是通过网线与该数据处理模块和该监控计算机连接的交换机或集线器，或是通过网线与该数据处理模块和该监控计算机连接的路由器。
为了达到上述目的，本发明还提供一种基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化方法，其应用如上所述的任意一种基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化系统来进行安全监控及火灾预警，该方法包括以下步骤：
S1)启动架设在需要实施安全监控的场所内的红外摄像头、CCD摄像头和各自的数据处理模块，对被检测区域进行红外热图和可见光图像的拍摄；
S2)通过无线或有线网络通信，接收来自监控计算机的云台控制信号，以控制所述红外摄像头和CCD摄像头的拍摄角度和拍摄动作；
S3)将所拍摄的包含温度数值的红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号实时传送到数据处理模块，该数据处理模块将所述红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号转换为数字信号并传输至监控计算机；
S4)红外摄像头根据其拍摄的包含温度数值的红外热图而生成超温报警信号，数据处理模块接收所述超温报警信号并将其传送至报警模块的报警喇叭和/或报警灯进行声光报警，该数据处理模块接收来自通信模块的麦克风的现场通信信号并将其传送至外部或从外部接收通信信号并传送至该通信模块的喇叭，并且该数据处理模块还接收来自该监控计算机的智能监控信号以对红外摄像头和CCD摄像头的监控区域进行划分，从而形成针对入侵、穿越及周界的监控范围；
S5)监控计算机应用安装其上的险情分析处理软件对所接收的数字信号进行截图处理和数据分析；
S6)监控计算机基于上述分析判断是否出现险情；
S7)当判断结果为是时，监控计算机基于上述分析确定险情类型和险情的发生位置，生成报警信号和用以和现场联络及指示抢险救援的通信信号等，然后前进到步骤S8，否则返回步骤S2；以及
S8)当判断结果为是时，该监控计算机进行显示画面的控制及切换、发送控制信号及报警信号，以及与该数据处理模块配合传送通信信号。
根据本发明的实施例，该方法还包括以下步骤：
S9)在执行步骤S7后，监控计算机将出现险情的视频段、相关数据以及建议拟采取的处置方案等自动存储至其存储模块和/或该险情分析处理软件的数据库中，以备后期分析和处理。
本发明将安全监控和火灾预警这两项功能结合为一体，大大提高了安全监控和火灾预警的灵活性、及时性和报警的准确性，特别是在火灾预警方面，本发明的安全监控及火灾预警一体化系统能够在火灾发生的萌芽状态就发现并报警，真正做到防患于未然，最大限度地保护人员生命和财产免受损失。
而且，本发明的火灾预警功能依靠红外热像仪对其检测视野内的环境绝对温度的感测而实现，对摄像头的安装位置和空间是否封闭等没有特别要求，因此不仅能用于室内安全监控和火警预警，还可以被应用于室外相对空旷的场所以监控火灾等可能发生的安全隐患。
本发明的安全监控及火灾预警一体化系统利用红外热像仪进行现场监视，无须顾虑监控场所是否存在环境光线不足的问题，本发明的设备无论是白天、晚上甚至是在没有任何背景光线的场合都能够使用，并总能获得清晰和准确的图片数据。
在已经发生了较严重的火灾时，本发明的安全监控及火灾预警一体化系统中的红外摄像机也能穿透烟雾清晰显现前方的火灾场景和受灾人员的情况，这是现有的CCD可见光摄像机所看不到的，此时场外监控人员或救援指挥人员还可通过麦克风等通信设备给在火灾现场的黑暗的烟雾中摸索逃生的人们提示最有利的出逃路线，或给救援人员指引最便捷的搜救路线，把灾情降到最低。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的安全监控及火灾预警一体化系统的配置示意图
图2为根据本发明的实施例的安全监控及火灾预警一体化系统的方框图
图3为图2所示安全监控及火灾预警一体化系统的数据处理模块的连接接口示意图
图4为根据本发明实施例的安全监控及火灾预警一体化系统的工作流程图
其中，附图标记说明如下：
1-红外摄像头
2-数据处理模块
21-网络数据转换单元
22-云台控制单元
23-报警单元
24-通信单元
25-智能监控单元
3-监控计算机
31-数据输入接口
32-数据分析模块
33-存储模块
34-显示模块
4-网络数据传输模块
5-CCD摄像头
6-报警模块
7-通信模块
8-防护罩
具体实施方式
为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明的实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
红外热像仪被广泛应用于工业或民用检测领域，基于红外检测技术来拍摄物体的红外热图、检测物体的位置及工作状态等，并可以从中获取被拍摄物体的红外数字信号。
红外热像仪的工作原理决定了它即能成像又能测温，它是靠感测被测物体的温度来成像的，它的画面中每一个像素点都对应着一个温度值，可在进行监控的同时又能测出被测目标的温度数值，因此可以通过感测局部温度的明显变化而预知火警，人们可以根据经验而任意设定超温报警的温度阈值。同时，由于红外热像仪是根据环境的绝对温度来成像的，它的图像拍摄和显示不受光线影响，也就是说它可以在完全漆黑的状况下进行监控工作。所以，使用红外热像仪进行安全监控和火灾预警是具有非常良好的应用前景的。
图1是根据本发明的实施例的安全监控及火灾预警一体化系统的配置示意图。如图1所示，本发明的安全监控及火灾预警一体化系统可包括多个红外热像仪(即红外摄像头)，被分别架设在多个需要实施安全监控的场所。各红外摄像头通过有线或无线网络与监控中心的监控计算机相连，用以将红外摄像头拍摄的视频图像和温度数据实时传送给监控计算机，在该监控计算机内安装有视频分析处理软件和火灾自动报警软件(下文中统称为险情分析处理软件，所述险情包括入侵类险情和火灾险情等)，用以对所述视频图像和温度数据中出现的异常情况进行分析和报警。
图2为根据本发明实施例的安全监控及火灾预警一体化系统的方框图。
如图2所示，本发明的安全监控及火灾预警一体化系统包括：多个红外摄像头1，分别架设在多个需要实施安全监控的场所，用以拍摄被监控区域的红外热图，并输出与该被监控区域的包含有温度数值的红外热图相关的红外热图模拟信号(视频信号)；多个数据处理模块2，每个数据处理模块2分别设置在每个红外摄像头1附近，用以将该红外摄像头1输出的红外热图模拟信号转换为用于标准网络传输的红外数字信号；以及监控计算机3，用以生成并输出对所述多个红外摄像头1的控制信号和针对所述数据处理模块2的智能监控信号，以及用以接收所述红外数字信号并对其进行分析、处理、管理和控制，针对其中的异常情况确定险情发生位置和险情类型等并输出控制信号和报警信号等。
还可以将CCD摄像头5设置在该红外摄像头1附近以实现红外光与可见光的同时观测，这两个摄像头的拍摄动作同时受到监控计算机3的控制，并向该数据处理模块2传送与所拍摄的红外热图(包含有每一点的温度数据)及可见光图像相关的模拟数据。所述数据处理模块2也用于将该CCD摄像头5输出的可见光图像模拟信号(视频信号)转换为用于标准网络传输的可见光数字信号。
该监控计算机3还生成并输出针对所述多个CCD摄像头5的控制信号，以及用以接收所述可见光数字信号，并将所接收的可见光数字信号和所接收的红外数字信号结合起来进行分析和处理，以针对其中的异常情况确定险情类型和险情发生位置，并输出报警信号。
每个红外摄像头1(CCD摄像头5)和数据处理模块2均通过电源线与电源相连。除电源线外，每个摄像头还通过一根网线与数据处理模块2相连，每个摄像头和数据处理模块2一起可以被理解为一台处在局域网内的电脑。其中数据处理模块2除了进行视频图像的信号转换之外，还用来控制摄像头的诸如拍摄时段、拍摄角度等拍摄动作、设置包括智能监控模式在内的摄像头拍摄参数、以及根据来自红外摄像头的超温报警信号和/或来自监控计算机3的控制信号、报警信号和通信信号进行报警、通信联络等动作。
其中，所述多个红外摄像头1和所述多个CCD摄像头5的每一个的拍摄动作的改变通过与其安装为一体的云台的驱动而实现，每个摄像头的云台经由485串口连接至所述数据处理模块2以进行彼此之间的数据通信。
可以将所述红外摄像头1及其驱动云台、CCD摄像头5及其驱动云台、以及数据处理模块2连同各自的内部电源一起集成在一个防护罩8内。上述云台是和防护罩8连接，控制防护罩8的方位，从而控制防护罩8内摄像机的拍摄方位。
该系统还包括：多个报警模块6，包括报警喇叭和/或报警灯，报警灯可以是摄像头旁边有一个警灯，在喇叭报警时警灯同时闪烁，所述报警模块6分别设置在每一个需要实施安全监控的场所并与所述数据处理模块2连接，用以在发生险情时在该监控计算机3和/或该红外摄像头1的控制下进行语音报警或声光报警；以及多个通信模块7，包括喇叭和麦克风，所述通信模块7分别设置在每一个需要实施安全监控的场所并与一个所述数据处理模块2连接，用以在发生险情时与外界进行语音通话。
其中，该数据处理模块2包括：网络数据转换单元21，其将来自摄像头的模拟信号转换为用于标准网络传输的数字信号，其中所述摄像头包括该红外摄像头1和该CCD摄像头5，所述模拟信号包括红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号，所述数字信号包括红外数字信号和可见光数字信号；云台控制单元22，将该监控计算机3通过网络传过来的云台控制信号转换为485串口控制信号，控制所对应的云台进行相应操作，以及通过485串口接收来自云台的状态信息并将其传送至该监控计算机3；报警单元23，接收所述红外摄像头1发出的超温报警信号，并将此信号转换为声光信号并发送至该报警模块6的报警喇叭和/或报警灯，以及将所述超温报警信号通过网络回传给该监控计算机3；通信单元24，将该监控计算机3通过网络传过来的语音通话信号传送至该通信模块7的喇叭播放出来，并将通过该通信模块7的麦克风接收的声音信号传给该监控计算机3以完成远程通话；以及智能监控单元25，接收来自该监控计算机3的智能监控信号，以对所述被监控区域进行划分，从而形成针对入侵、穿越及周界的监控范围。
所述数据处理模块2例如可为符合H.264视频压缩标准的DSP芯片，也可以由能够满足该数据处理模块2的上述功能的其他类型的芯片实现。
其中，该监控计算机3包括：数据输入接口31，接收来自所述多个数据处理模块2的数字信号；数据分析模块32，应用险情分析处理软件对来自数据输入接口31的数字信号(包括红外数字信号和可见光数字信号)进行截图处理和数据分析，根据处理后数据来确定被监控区域的险情类型及其发生位置，以及生成用来控制所述红外摄像头1和所述CCD摄像头5的云台控制信号、用来控制该数据处理模块2划分监控范围以进行智能监控和报警的智能监控信号；以及存储模块33，将所述处理后数据及确定结果存储其中。
该监控计算机3还可包括显示模块34，用以直观显示被监控区域的红外热图视频画面、红外数字信号、险情类型、险情发生位置及建议处置方案。
该监控计算机3的数据输入接口31通过RJ45标准网络接口与该数据处理模块2实现数据传送和网络通信。
基于RJ45标准网络接口，也可选择PoE(Power Over Ethernet)配置来实现兼具数据处理模块2和监控计算机3之间的数据通信和设备供电的一线通功能。也就是说，从防护罩8内只须引出一根网线连接至监控计算机3，即可实现所有上述部件的通信联络和电源供电。
其中，PoE配置指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。
其中，本发明的安全监控及火灾预警一体化系统还可包括：网络数据传输模块4，分别与该数据处理模块2和该监控计算机3连接，以实现两者之间的网络通信。
该网络数据传输模块4可以是通过网线与该数据处理模块2和该监控计算机3连接的交换机或集线器，也可以是路由器。
图3为图2所示安全监控及火灾预警一体化系统的数据处理模块2的连接接口示意图。
如图3所示，对数据处理模块2(例如为H.264视频压缩标准的DSP芯片)的各连接接口说明如下：
接口A：视频信号输入接口(即VGA接口)，接收来自红外摄像头1和CCD摄像头5的模拟信号，并将这些模拟信号转换成相应的标准网络信号，通过RJ45网线(即稍后描述的接口F)传送给监控计算机3。
接口B：数据处理模块自带标准音频输入接口，插上通信模块7的麦克风后，该数据处理模块2将来自麦克风的音频信号转换成标准网络信号，通过RJ45网线(接口F)传送给监控计算机3。
接口C：数据处理模块自带标准音频输出接口，接上报警模块6或通信模块7的喇叭后，可播放来自红外摄像头1和/或监控计算机3的报警信号，或播放通过RJ45网线(接口F)传过来的音频信号。
接口D：报警信号输入端子，此端子为一组双芯电源线，连接至红外摄像头1。红外摄像头1在观测到目标超过预定温度时自动发出超温报警信号，将报警信号输入端子的两根电线联通，数据处理模块2接收到联通信号后可以经由接口C及报警模块6的喇叭和/或报警灯直接发出声光报警信号，并启动内部程序，通过RJ45网线(接口F)将信号传回监控计算机3，由该监控计算机3发出声光、画面等一系列报警信息。
接口E：485串口输入输出接口，使用计算机软件，将来自监控计算机3的云台控制信号通过该485串口发送至云台，从而达到控制云台动作进而控制红外摄像头1和CCD摄像头5的拍摄动作的目的；通过该485串口还可以接收来自云台的状态信息等(该数据处理模块2相当于摄像头控制器)。
接口F：标准RJ45网线通信接口，连接到监控计算机3的数据输入接口31，以在该数据处理模块2与该监控计算机3之间实现与视频信号、音频信号、摄像头控制信号和报警信号等相关数据的双向传输。
图4为根据本发明实施例的安全监控及火灾预警一体化系统的工作流程图。
下面结合图4具体解释本发明的安全监控及火灾预警一体化系统所采用的监控方法。该方法包括以下步骤：
S1)启动架设在需要实施安全监控的场所内的红外摄像头1、CCD摄像头5和各自的数据处理模块2，对被检测区域进行红外热图和可见光图像的拍摄。
S2)通过无线或有线网络通信，接收来自监控计算机3的云台控制信号，以控制所述红外摄像头1和CCD摄像头5的拍摄角度等拍摄动作。
S3)将所拍摄的包含温度数值的红外热图模拟信号、可见光图像模拟信号实时传送到数据处理模块2，该数据处理模块2将所述模拟信号转换为数字信号(包括红外数字信号和可见光数字信号)并传输至该监控计算机3。
S4)红外摄像头1根据其拍摄的包含温度数值的红外热图而生成超温报警信号，数据处理模块2接收所述超温报警信号并将其传送至报警模块6的报警喇叭和/或报警灯进行声光报警，该数据处理模块2还接收来自通信模块7的麦克风的现场通信信号并将其传送至外部或从外部接收通信信号并传送至该通信模块7的喇叭，以及该数据处理模块2还接收来自该监控计算机3的智能监控信号以对红外摄像头1和CCD摄像头5的监控区域进行划分，从而形成针对入侵、穿越及周界的监控范围。
S5)监控计算机3应用安装其上的视频分析处理软件和火灾自动报警软件(下文中统称为险情分析处理软件)对所接收的数字信号进行截图处理和数据分析，在该险情分析处理软件中可设置用于安全监控的报警种类(例如包括入侵、穿越及周界等类)和相应的监控范围，还可设定用于火灾预警的超温报警温度阈值(例如设置为当被监控区域内的任何位置处温度超过60度时报警)。其中“周界”是指在监控画面中，只要有相关人员或异物进入到系统对被监控区域预先圈定的周界(如圆形、方形周界)中，则会触动报警。
S6)监控计算机3基于上述分析判断是否出现险情。
S7)当判断结果为是(即出现险情)时，监控计算机3基于上述分析确定险情类型和险情发生位置，生成报警信号和用以和现场联络及指示抢险救援的通信信号等，然后前进到步骤S8，否则返回步骤S2。
S8)当出现险情时，监控计算机3进行显示画面的控制及切换、发送控制信号及报警信号、以及与该数据处理模块2配合传输所述通信信号等操作。
当发生入侵安全类险情时，监控计算机3的监控显示屏和机外的声光报警器可以同时发出报警提示，监控人员可对显示屏画面进行切换和判断，并通过麦克风等通信装置对前方喊话，威慑入侵者，减少不必要的出警。当发生比较严重的火灾时，监控计算机3的监控显示屏和机外的声光报警器同样也可以同时发出报警提示，由于红外摄像头1具有穿透烟雾的性能，后方的监控人员或抢险指挥人员可以透过烟雾看到前方的火灾场景和受灾人员情况，此时监控人员还可通过麦克风等通信装置指挥在黑暗的烟雾中摸索逃生的人员和救援人员找到最佳路径，把损失降到最低。
由于在监控计算机3的每个监控画面上，均可对被监控区域进行预设描述，因此可针对不同的情况，预先设计出不同的处理方式并显示在监控画面上。一旦险情发生，就可在监控画面上了解到险情发生的地点(如第几层楼)，针对火灾险情发生的原因，如电气火灾、汽油火灾等，采取不同的灭火方式。通过前端语音呼叫指导现场人员疏散、灭火。
此外，本发明的安全监控及火灾预警一体化方法还可包括以下步骤：
S9)在执行步骤S7后，监控计算机3将出现险情的视频段、相关数据以及建议拟采取的处置方案等自动存储至其存储模块和/或该险情分析处理软件的数据库中，以备后期分析和处理。
与现有技术相比，本发明的基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化系统和方法具有以下的优点：
现有的安全监控技术或火灾预警系统往往都是分开设置的，要么只能显示被检测区域的视频画面，要么只能进行火灾预警。本发明将安全监控和火灾预警这两项功能结合为一体，既能测温进行及时的火灾预警，又能显示出被监控区域的场景图像，还可以把CCD摄像头与红外摄像头安装在一个机体内，实现多功能监控，大大提高了安全监控和火灾预警的灵活性、及时性和报警的准确性，因此是理想的安全防护监控设备。
现有的火灾预警技术中是采用烟感器通过感测烟雾来实现报警的，而烟雾的产生是以物体的燃烧为前提的，报警往往滞后，而且即使报警了，由于烟感器不具备摄像功能，监控人员也看不到现场的实际情况。本发明在现场画面监控的同时还能进行实时的温度监控，由于红外热成像仪是靠温度来成像的，所以它对温度的敏感度非常高，温度灵敏度为0.08度，任何火灾隐患在发生初期都可被它铺捉到，能够在火灾发生的萌芽状态就发现并报警，真正做到防患于未然，大大降低了火灾的发生机率。
当发生比较严重火灾后，本系统的红外摄像机也能穿透烟雾清晰显现前方的火灾场景和受灾人员的情况，为消防救火人员提供第一手影像资料，这是现有的火灾预警系统或CCD可见光摄像机系统所办不到的。此时场外监控人员或救援指挥人员还可通过麦克风等通信设备给在火灾现场的黑暗的烟雾中摸索逃生的人们提示最有利的出逃路线，或给救援人员指引最便捷的搜救路线，把灾情降到最低，最大限度地保护人员生命和财产免受损失。
本发明的安全监控及火灾预警一体化系统利用红外热像仪进行现场监视，无须顾虑监控场所是否存在环境光线不足的问题，本发明的设备无论是白天、晚上甚至是在没有任何背景光线的场合都能够使用，并总能获得清晰和准确的图片数据。
而且，本发明的火灾预警功能依靠红外热像仪对其检测视野内的环境绝对温度的感测而实现，对摄像头的安装位置和空间是否封闭等没有特别要求，因此本发明的安全监控技术和火灾预警一体化系统不仅能用于室内安全监控和火警预警，还可以被架设在室外相对空旷的场所以监控火灾等可能发生的安全隐患。
最后，本发明还在其数据处理模块和监控计算机之间实现了“一线通“技术。其采用先进的计算机压缩技术与网络传输技术，只需通过RJ45标准以太网通信接口，用一根网线就能实现动态红外图像、可见光图像及温度数据的传输、远端的监控计算机对所述数据的存储和分析处理、对险情的自动报警、以及对现场各种监控摄像头的设定与操控。因此，本发明的安全监控及火灾预警一体化系统是一种基于计算机网络的网络监测系统，其全部数据(可见光图像、红外热图、温度数据、控制命令以及状态显示模式等)都是以数字信号方式而不是通过模拟信号方式进行传输。全程数字传输大大简化了系统布线(注：不需视频线、控制线、采集卡等)，降低了系统布线成本，提高了数据传输的可靠性和故障分析的准确性，增强了险情分析和计算的灵活性。
尽管前面结合附图而对本发明的多个示例性实施例进行了具体描述，但可以理解的是，在本公开内容的原理的精神和范围之内，本领域技术人员完全可以推导出许多其它变化和实施例。尤其是，可以在该公开、附图和所附权利要求的范围内对组件和/或附件的设置组合进行多种变化和改进。除组件和/或附件的变化和改进之外，其他可选择的应用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。

Claims (13)

1.一种安全监控及火灾预警一体化系统，包括：
多个红外摄像头(1)，分别架设在多个需要实施安全监控的场所，用以拍摄被监控区域的红外热图，并输出与该被监控区域的包含有温度数值的红外热图相关的红外热图模拟信号；
多个数据处理模块(2)，每个数据处理模块(2)分别设置在每个红外摄像头(1)附近，用以将该红外摄像头(1)输出的红外热图模拟信号转换为用于标准网络传输的红外数字信号；以及
监控计算机(3)，用以生成并输出对所述多个红外摄像头(1)的控制信号、针对所述数据处理模块(2)的智能监控信号，以及用以接收所述红外数字信号并对其进行分析、处理、管理和控制，针对其中的异常情况确定险情类型和险情发生位置。
2.根据权利要求1所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该系统还包括：
多个CCD摄像头(5)，每个CCD摄像头(5)设置在每个红外摄像头(1)附近，用以拍摄被监控区域的可见光图像，并输出与该被监控区域的可见光图像相关的可见光图像模拟信号，其中
所述数据处理模块(2)的每一个还分别连接至一个CCD摄像头(5)，并将该CCD摄像头(5)输出的可见光图像模拟信号转换为用于标准网络传输的可见光数字信号；以及
该监控计算机(3)还生成并输出对所述多个CCD摄像头(5)的控制信号，以及用以接收所述可见光数字信号，并将所接收的可见光数字信号和所接收的红外数字信号结合起来进行分析和处理，以针对其中的异常情况确定险情类型及险情发生位置。
3.根据权利要求2所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，所述多个红外摄像头(1)和所述多个CCD摄像头(5)的每一个的拍摄方位的改变通过与其安装为一体的云台的驱动而实现，该云台经由485串口连接至所述数据处理模块(2)以进行彼此之间的数据通信。
4.根据权利要求2所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该系统还包括：
防护罩(8)，将所述红外摄像头(1)、CCD摄像头(5)、以及数据处理模块(2)连同各自的内部电源一起集成在该防护罩(8)内。
5.根据权利要求3所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该系统还包括：
多个报警模块(6)，包括报警喇叭和/或报警灯，所述报警模块(6)分别设置在每一个需要实施安全监控的场所并与所述数据处理模块(2)连接，用以在发生险情时在该监控计算机(3)和/或该红外摄像头(1)的控制下进行语音报警或声光报警；以及
多个通信模块(7)，包括喇叭和麦克风，所述通信模块(7)分别设置在每一个需要实施安全监控的场所并与一个所述数据处理模块(2)连接，用以在发生险情时与外界进行语音通话。
6.根据权利要求5所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，所述数据处理模块(2)包括：
网络数据转换单元(21)，其将来自摄像头的模拟信号转换为用于标准网络传输的数字信号，其中所述摄像头包括该红外摄像头(1)和该CCD摄像头(5)，所述模拟信号包括红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号，所述数字信号包括红外数字信号和可见光数字信号；
云台控制单元(22)，将该监控计算机(3)通过网络传过来的云台控制信号转换为485串口控制信号，控制所对应的云台进行相应操作，以及通过485串口接收来自云台的状态信息并将其传送至该监控计算机(3)；
报警单元(23)，接收所述红外摄像头(1)发出的超温报警信号，并将此信号转换为声光信号并发送至该报警模块(6)的报警喇叭和/或报警灯，以及将所述超温报警信号通过网络回传给该监控计算机(3)；
通信单元(24)，将该监控计算机(3)通过网络传过来的语音通话信号传送至该通信模块(7)的喇叭播放出来，并将通过该通信模块(7)的麦克风接收的声音信号传给该监控计算机(3)以完成远程通话；以及
智能监控单元(25)，接收来自该监控计算机(3)的智能监控信号，以对所述被监控区域进行划分，从而形成针对入侵、穿越及周界的监控范围。
7.根据权利要求6所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该监控计算机(3)包括：
数据输入接口(31)，接收来自所述多个数据处理模块(2)的所述数字信号；
数据分析模块(32)，应用险情分析处理软件对来自数据输入接口(31)的所述数字信号进行截图处理和数据分析，根据处理后数据来确定被监控区域的险情类型及其发生位置，以及生成用来控制所述红外摄像头(1)和所述CCD摄像头(5)的云台控制信号、用来控制该数据处理模块(2)划分监控范围以进行智能监控和报警的智能监控信号；以及
存储模块(33)，将所述处理后数据及确定结果存储其中。
8.根据权利要求7所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该监控计算机(3)还包括显示模块(34)，用以直观显示被监控区域的红外热图视频画面、红外数字信号、险情类型、险情发生位置及建议处置方案。
9.根据权利要求7所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该监控计算机(3)的数据输入接口(31)通过RJ45标准网络接口与该数据处理模块(2)实现数据传送和网络通信。
10.根据权利要求1所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该系统还包括：
网络数据传输模块(4)，分别与该数据处理模块(2)和该监控计算机(3)连接，以实现两者之间的网络通信。
11.根据权利要求10所述的安全监控及火灾预警一体化系统，其中，该网络数据传输模块(4)是通过网线与该数据处理模块(2)和该监控计算机(3)连接的交换机或集线器，或是通过网线与该数据处理模块(2)和该监控计算机(3)连接的路由器。
12.一种安全监控及火灾预警一体化方法，其应用如权利要求1至11的任意一项所述的基于红外成像技术的安全监控及火灾预警一体化系统来进行安全监控及火灾预警，该方法包括以下步骤：
S1)启动架设在需要实施安全监控的场所内的红外摄像头(1)、CCD摄像头(5)和各自的数据处理模块(2)，对被检测区域进行红外热图和可见光图像的拍摄；
S2)通过无线或有线网络通信，接收来自监控计算机(3)的云台控制信号，以控制所述红外摄像头(1)和CCD摄像头(5)的拍摄方位；
S3)将所拍摄的包含温度数值的红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号实时传送到数据处理模块(2)，该数据处理模块(2)将所述红外热图模拟信号和可见光图像模拟信号转换为数字信号并传输至监控计算机(3)；
S4)红外摄像头(1)根据其拍摄的包含温度数值的红外热图而生成超温报警信号，数据处理模块(2)接收所述超温报警信号并将其传送至报警模块(6)的报警喇叭和/或报警灯进行声光报警，该数据处理模块(2)还接收来自通信模块(7)的麦克风的现场通信信号并将其传送至外部或从外部接收通信信号并传送至该通信模块(7)的喇叭，并且该数据处理模块(2)还接收来自该监控计算机(3)的智能监控信号以对红外摄像头(1)和CCD摄像头(5)的监控区域进行划分，从而形成针对入侵、穿越及周界的监控范围；
S5)监控计算机(3)应用安装其上的险情分析处理软件对所接收的数字信号进行截图处理和数据分析；
S6)监控计算机(3)基于上述分析判断是否出现险情；
S7)当判断结果为是时，监控计算机(3)基于上述分析确定险情类型和险情的发生位置，生成报警信号和用以和现场联络及指示抢险救援的通信信号等，然后前进到步骤S8，否则返回步骤S2；以及
S8)当判断结果为是时，该监控计算机(3)进行显示画面的控制及切换、发送控制信号及报警信号，以及与该数据处理模块(2)配合传送通信信号。
13.根据权利要求12所述的安全监控及火灾预警一体化方法，还包括以下步骤：
S9)在执行步骤S7后，监控计算机(3)将出现险情的视频段、相关数据以及建议拟采取的处置方案等自动存储至其存储模块和/或该险情分析处理软件的数据库中，以备后期分析和处理。
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