CN110120143A - 一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，包括前端设备单元、分析与控制单元和报警单元。前端设备单元包括高速摄像机、烟雾探测器和可燃气体探测器，分析与控制单元包括视频分析子模块、控制子模块和综合分析子模块。高速摄像机与视频分析子模块电连接，烟雾探测器和可燃气体探测器分别与综合分析子模块电连接，视频分析子模块与综合分析子模块相连，综合分析子模块分别与报警单元和控制子模块相连，控制子模块与高速摄像机电连接。本发明通过搭建视频智能分析技术，建立烟雾检测、危险气体检测和视频智能分析技术之间的联动报警功能，大大改善目前人员监控漏报和报警滞后的情况，有效扼制火灾、爆炸事故。
Description
技术领域
本发明涉及烟雾监测领域，具体涉及一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统。
背景技术
近些年来，炼油化工企业中阀门、管线、换热器和压缩机等设备部件损坏或者人为违规操作会导致物料泄露，易燃易爆物料自燃或者遇火星燃烧引起的火灾以及爆炸事故频发。生产物料介质、中间产品以及产品都属于易燃易爆介质，很多都有腐蚀性，生产储存环节需要高温、高压，许多生产、运输、储存装置及设施存在跑、冒、滴漏等安全隐患。一些操作人员安全意识薄弱，未严格按照操作规范进行作业，或者人员巡检不到位没有及时发现处理问题，易引发火灾、爆炸风险。如果区域内安全监控和报警系统可以迅速准确探测到可燃气体泄露或者早期火灾烟雾，现场及时采取应急措施，则能有效扼制事件进一步扩大，反之将引发火灾、爆炸事故，严重危害公共安全以及环境。
加强对炼化企业内易燃易爆区域的安全监控十分必要，烟雾属于火焰燃烧的初期重要特征，通常烟雾在火焰产生前已开始扩散蔓延，监测烟雾可以准确定位着火点及时采取应急措施扼制发展成火灾、爆炸事故。目前主要的检测手段是烟雾、气体探测器和视频监控。
企业内主要采取传统的烟雾探测器，依靠对颗粒、温度、空气湿度、透明度等物理量采样的点式传感器实现。烟雾探测器或可燃气体检测器通常被安装在检测对象附近，检测覆盖范围受限，受气象条件例如风速、风力、湿度等因素影响较大，尤其当探测器距离被监测对象较远时，很难准确识别广域空间的气体参数，不适用于目前石化装置规模大，占地面积大，空间体积大，工艺流程长的特点，无法对烟雾进行快速准确检测。
炼化企业的装置和存储区域内常设有传统的视频监控设备，主要依赖人员值岗监控判断是否出现烟雾或者明火，安全意识薄弱、视觉疲劳或者缺岗将无法真正在风险或报警情况产生时预防或者干预，信息处理存在滞后，无法实现及时准确的报警功能。
发明内容
针对现有的炼化企业内易燃易爆区域安全监控存在的不足，本发明提供了一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统。
本发明采用以下的技术方案：
一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，包括前端设备单元、分析与控制单元和报警单元，前端设备单元与分析与控制单元相连，分析与控制单元与报警单元相连；
所述前端设备单元包括高速摄像机、烟雾探测器和可燃气体探测器；
所述分析与控制单元包括视频分析子模块、控制子模块和综合分析子模块；
所述高速摄像机与视频分析子模块电连接，烟雾探测器和可燃气体探测器分别与综合分析子模块电连接，视频分析子模块与综合分析子模块相连，综合分析子模块分别与报警单元和控制子模块相连，控制子模块与高速摄像机电连接。
优选地，所述高速摄像机为可旋转的摄像头，高速摄像机有多台。
优选地，所述烟雾探测器和可燃气体探测器均有多个，烟雾探测器和可燃气体探测器分布在储罐区、泵和阀门区域。
优选地，所述高速摄像机拍摄的图像信息送至视频分析子模块，视频分析子模块通过分析图像信息，对图像信息中的烟雾进行判定识别，将烟雾发生地点进行准确定位，并对时间界限内烟雾的运动规律以及颜色特征进行区分，进而对事件进行分级评价，视频分析子模块将分析结果送至综合分析子模块。
优选地，所述综合分析子模块结合视频分析子模块的分析结果，并结合烟雾探测器和可燃气体探测器探测到的数据，向控制子模块和报警单元传输数据。
优选地，所述控制子模块控制高速摄像机旋转以及图像画面放大。
优选地，所述报警单元包括报警服务器，报警服务器分别连接有声光报警器和显示器。
优选地，所述综合分析子模块与报警服务器相连，显示器与高速摄像机相连，报警服务器控制声光报警器报警及显示器显示报警点的高速摄像机图像。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，通过搭建视频智能分析技术，建立烟雾检测、危险气体检测和视频智能分析技术之间的联动报警功能，对可燃气体、烟雾浓度进行实时监控，使用视频智能分析技术快速准确地识别火灾初期的烟雾，两种手段互相配合联动并加入人员干预，减轻由于气象条件以及场景范围对监测报警准确率的干扰，减轻人为因素对监控效果的不利影响，及时、准确地识别定位以及扼制火灾的发生，大大改善目前人员监控漏报和报警滞后的情况，有效扼制火灾、爆炸事故。
附图说明
图1为炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1，一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，包括前端设备单元、分析与控制单元和报警单元，前端设备单元与分析与控制单元相连，分析与控制单元与报警单元相连。
前端设备单元包括高速摄像机、烟雾探测器和可燃气体探测器。
所述分析与控制单元包括视频分析子模块、控制子模块和综合分析子模块。
高速摄像机与视频分析子模块电连接，烟雾探测器和可燃气体探测器分别与综合分析子模块电连接，视频分析子模块与综合分析子模块相连，综合分析子模块分别与报警单元和控制子模块相连，控制子模块与高速摄像机电连接。
高速摄像机为可旋转的摄像头，高速摄像机有多台。高速摄像机布置位置以及旋转角度经过精确设计并被预设自动巡检功能，完善对敏感区域的全方位监控，对特定目标进行跟踪监视。
烟雾探测器和可燃气体探测器均有多个，能实时监控危险源附近的气体参数，例如浓度变化，烟雾探测器和可燃气体探测器分布在储罐区、泵和阀门等常见的泄漏点。
高速摄像机拍摄的图像信息送至视频分析子模块，视频分析子模块通过分析图像信息，对图像信息中的烟雾进行判定识别，将烟雾发生地点进行准确定位，并对时间界限内烟雾的运动规律以及颜色特征进行区分，进而对事件进行分级评价，视频分析子模块将分析结果送至综合分析子模块。
综合分析子模块结合视频分析子模块的分析结果，并结合烟雾探测器和可燃气体探测器探测到的数据，向控制子模块和报警单元传输数据。
控制子模块控制高速摄像机旋转以及图像画面放大，实现对异常特定点跟踪监视实现气体、烟雾检测与视频分析的联动功能。
报警单元包括报警服务器，报警服务器分别连接有声光报警器和显示器。
综合分析子模块与报警服务器相连，显示器与高速摄像机相连，报警服务器控制声光报警器报警及显示器显示报警点的高速摄像机图像。
易燃易爆区域内的视频数据和气体、烟雾参数信息由前端设备单元采集接入，采集的信号传输至分析与控制单元，对视频数据和探测器数据进行实时处理与综合分析，根据规则对事件进行评级。事件风险级别较低且有待确认时，信号传输至显示器进行展示，经由监控中心内操人员通知巡检人员及时进行确认，如烟雾已经确认及事件风险级别较高，无需人员确认信号直接传输至报警单元联动声光报警器进行报警。
实施例1
以泄露引起的火灾风险较大的储罐区为例。
基于罐区依照规定布置的原有的气体检测器，改造并加设确保储罐的进出料阀门组附近位置，及可能存在泄露气体的机泵房、压缩机房、灌瓶间阀组等潜在释放源分别安装可燃气体探测器、烟雾探测器，在相邻储罐罐顶依据对切线切点所在位置分别设置高速摄像机，中间平台未有安装的也进行加设，确保大空间内监控范围全覆盖。
视频分析子模块包含视频核心交换机、视频分析服务器等，视频分析服务器内采用基于Darknet的YOLO.2算法，该算法基于神经网络快速将图像划分为若干区域，计算区域的边框预测和概率，根据阈值目标检测框架能从图像中识别目标，基于炼化企业常见例如储罐、泵、压缩机、阀门等特定装置还有动态烟雾，另在烟雾判定识别后对时间界限内烟雾的运动规律以及颜色特征进行区分，从而对事件进行分级评价，该系统在使用过程中通过不断训练更新学习，实现对烟雾的准确识别，将烟雾发生地点进行准确定位。
综合分析子模块则结合视频分析子模块的分析结果及可燃气体探测器、烟雾探测器探测到的参数，并根据规则传输信号给控制子模块或报警单元。
在系统日常运行中执行以下规则进行报警：
(1)可燃气体探测器、烟雾探测器监测到可燃气体浓度或烟雾浓度超出阈值，而视频监控未提示相关情况。
可燃气体浓度或烟雾浓度日常检测中，设置了二阶报警阈值(d1，d2，d1<d2)，达到的d1综合分析子模块传输预警信号，初步评定该事件级别为一般(3级)，由管理系统做出指令调出门限时间(t1)内的浓度变化数据(d3)传输到监控中心，控制子模块调节该点附近高速摄像机镜头的焦距、光圈以及角度，对该定点区域的图像画面放大投放到显示器，由监控中心内操作人员对该事件做出判断是否泄漏和火灾，如有疑问，该控制人员通过语音对讲通知现场巡检人员做好防护准备前往该预警点进行排查。而当气体检测值达到的d2时定义事件级别为较大(2级)，立即进行报警并将事件传输到监控中心，启动应急预案。
(2)可燃气体探测器、烟雾探测器未报告出现异常，但视频监控传输烟雾识别提示。
考虑气象因素以及大空间内泄露点与气体检测点之间的存在较远距离，初步评定该事件级别为一般，将定位信息以及该点附近图像传输给分控室，并由服务器调动该点区域图像动态特征，判断t2时间内，该判定为烟雾的识别目标的面积动态变化参数s，当超过设定值s1时，事件升级到2级，进行报警，而如面积动态变化并未超过设定值时事件级别暂时未改变，由监控中心的内操作人员根据烟雾定位信息通过语音对讲联系巡检人员到达烟雾位置附近进行核查，内外操联动排查烟雾误报。
(3)当燃气体探测器、烟雾探测器传输报告出现浓度异常以及同时间视频分析识别出了烟雾，无需人员到场核查，根据门限时间内烟雾运动的范围变化，对该事件进行评级为严重或较大(1级或2级)，联动声光报警系统及时联系相关消防应急措施以及组织人员疏散。
视频分析子模块通过动态更新不断训练算法以适应该监测场景，提高烟雾识别的准确率以及效率。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，包括前端设备单元、分析与控制单元和报警单元，前端设备单元与分析与控制单元相连，分析与控制单元与报警单元相连；
所述前端设备单元包括高速摄像机、烟雾探测器和可燃气体探测器；
所述分析与控制单元包括视频分析子模块、控制子模块和综合分析子模块；
所述高速摄像机与视频分析子模块电连接，烟雾探测器和可燃气体探测器分别与综合分析子模块电连接，视频分析子模块与综合分析子模块相连，综合分析子模块分别与报警单元和控制子模块相连，控制子模块与高速摄像机电连接。
2.根据权利要求1所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述高速摄像机为可旋转的摄像头，高速摄像机有多台。
3.根据权利要求1所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述烟雾探测器和可燃气体探测器均有多个，烟雾探测器和可燃气体探测器分布在储罐区、泵和阀门区域。
4.根据权利要求1所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述高速摄像机拍摄的图像信息送至视频分析子模块，视频分析子模块通过分析图像信息，对图像信息中的烟雾进行判定识别，将烟雾发生地点进行准确定位，并对时间界限内烟雾的运动规律以及颜色特征进行区分，进而对事件进行分级评价，视频分析子模块将分析结果送至综合分析子模块。
5.根据权利要求4所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述综合分析子模块结合视频分析子模块的分析结果，并结合烟雾探测器和可燃气体探测器探测到的数据，向控制子模块和报警单元传输数据。
6.根据权利要求1所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述控制子模块控制高速摄像机旋转以及图像画面放大。
7.根据权利要求1所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述报警单元包括报警服务器，报警服务器分别连接有声光报警器和显示器。
8.根据权利要求7所述的一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统，其特征在于，所述综合分析子模块与报警服务器相连，显示器与高速摄像机相连，报警服务器控制声光报警器报警及显示器显示报警点的高速摄像机图像。
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