CN112258777A - 基于边缘计算的火警监测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及消防技术领域，尤其是涉及一种基于边缘计算的火警监测系统。包括视频图像采集模块、边缘计算模块、云计算模块和管理服务模块，所述视频图像采集模块负责获取小区监测区域的视频图像，并通过有线或无线网络将采集的视频图像实时传输到边缘计算模块；所述边缘计算模块指小区监测站及监测站配备的边缘计算机或服务器；所述云计算模块即云计算中心，是整个系统的大脑和枢纽；所述管理服务模块则是为方便主管单位管辖小区、监测小区火警和及时响应火警而设计的。系统采用边缘计算的方式，利用小区监测站的边缘计算机或服务器执行火灾检测的图像处理任务，提高了火灾检测和预警的实时性。
Description
技术领域
本申请涉及消防技术领域，尤其是涉及一种基于边缘计算的火警监测系统。
背景技术
云计算和图像处理技术的应用极大地改变了小区火警监测的方式。基于云架构的小区火警监测技术在检测实时性和图像算法可配置性方面均存在不足。
发明内容
为了改善检测实时性和图像算法可配置性方面不足的问题，本申请提供一种基于边缘计算的火警监测系统。
本申请提供的一种基于边缘计算的火警监测系统，采用如下的技术方案：一种基于边缘计算的火警监测系统，包括视频图像采集模块、边缘计算模块、云计算模块和管理服务模块，所述视频图像采集模块负责获取小区监测区域的视频图像，并通过有线或无线网络将采集的视频图像实时传输到边缘计算模块；所述边缘计算模块指小区监测站及监测站配备的边缘计算机或服务器，用于直接接收来自视频采集设备的视频图像，承担着小区监控和全部或部分火灾检测的计算任务；所述云计算模块即云计算中心，是整个系统的大脑和枢纽，承担一部分火警监测计算任务和其他系统的计算任务；所述管理服务模块则是为方便主管单位管辖小区、监测小区火警和及时响应火警而设计的。
优选的，所述边缘计算模块包括小区区域监控、视频图像存储和小区火灾检测；区域监控：小区区域监控是小区监测站的基础功能，在小区监测站中，除配有边缘计算机或服务器外，还配有显示屏，用于输出监控视频图像，监测站工作人员通过观看显示屏，对小区区域进行实时监控，当系统监测到火灾并发出警报时，工作人员可通过及时查看显示屏，第一时间确认火情，预估火情规模，上报小区管理中心，并采取应急措施。
优选的，所述视频图像存储，视频图像数据基于分布式的模式进行存储，当云计算中心或客户端程序需要查看、下载或使用历史监控视频数据时，边缘计算模块会将指定采集设备和时间段的历史监控视频数据上传到云计算中心做进一步处理。
优选的，所述小区火灾检测是利用小区监测站的边缘计算机或服务器，在距离小区较近的一端执行火灾检测的图像处理任务，监测站的边缘计算机或服务器使用云计算中心提供的火灾识别算法，完成预处理、火焰识别和烟雾识别等全部或部分计算任务，边缘计算模块一旦监测到火灾发生，系统将第一时间在监测站、小区和管理中心进行多级报警，当监测站的边缘计算机或服务器工作负载较高，来不及执行某些检测计算任务时，视频图像将被发送到云计算中心进行处理。
优选的，云计算中心的体系架构分为四层，自顶向下分别为智慧应用层、平台即服务Pass层、基础设施即服务Iaas层和接入层；智慧应用层与配套的客户端应用程序对接，以公共软件接口的形式为客户端应用提供与火警监测相关的系统应用组件服务，PaaS层为系统应用提供平台服务，最主要的功能是负责系统的资源管理和任务管理；智慧应用层的服务组件均建立在PaaS层的基础上；IaaS层为小区火警监测系统提供丰富的硬件资源，将不同的硬件划分到存储资源池、计算资源池和网络资源池进行管理；IaaS层向上为PaaS层的平台服务提供硬件资源支持，向下为接入层的数据提供网络和存储服务。接入层为其他模块的数据提供网络接入服务，使火警监测数据和视频图像数据能快速准确地传输至云计算中心。
优选的，所述管理服务模块向小区管理人员提供与小区火警监测和火灾防治相关的客户端应用服务，由一套成体系的小区火警监测客户端软件构成，通过调用云计算中心智慧应用层的应用服务接口，实现视频图像的查询和下载、小区火灾监测、算法重配置和可视化分析等客户端应用功能。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：系统采用边缘计算的方式，利用小区监测站的边缘计算机或服务器执行火灾检测的图像处理任务，提高了火灾检测和预警的实时性。另外，系统引入了算法重配置的功能模块，以便火灾识别算法的迭代与更新，减少了系统二次开发的成本，进一步增强了系统的实用性。
附图说明
图1是本申请基于边缘计算的火警监测系统的架构图。
图2是本申请云计算中心的体系架构图。
附图标记说明：1、视频图像采集设备；2、小区监测站；3、云计算中心；4、小区管理中心。
具体实施方式
以下结合附图1和图2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于边缘计算的火警监测系统。参照图1，基于边缘计算的火警监测系统包括视频图像采集模块、边缘计算模块、云计算模块和管理服务模块，视频图像采集模块负责获取小区监测区域的视频图像，并通过有线或无线网络将采集的视频图像实时传输到边缘计算模块；边缘计算模块指小区监测站2及监测站配备的边缘计算机或服务器，用于直接接收来自视频采集设备的视频图像，承担着小区监控和全部或部分火灾检测的计算任务；云计算模块即云计算中心3，是整个系统的大脑和枢纽，承担一部分火警监测计算任务和其他系统的计算任务；管理服务模块则是为方便主管单位管辖小区、监测小区火警和及时响应火警而设计的。
边缘计算模块包括小区区域监控、视频图像存储和小区火灾检测；区域监控：小区区域监控是小区监测站2的基础功能，在小区监测站2中，除配有边缘计算机或服务器外，还配有显示屏，用于输出监控视频图像，监测站工作人员通过观看显示屏，对小区区域进行实时监控，当系统监测到火灾并发出警报时，工作人员可通过及时查看显示屏，第一时间确认火情，预估火情规模，上报小区管理中心4，并采取应急措施。
视频图像存储，为了节省云计算中心3的存储资源，视频图像数据基于分布式的模式进行存储，小区监测站2配有专门的视频图像存储设备，如机械硬盘等。当云计算中心3或客户端程序需要查看、下载或使用历史监控视频数据时，边缘计算模块会将指定采集设备和时间段的历史监控视频数据上传到云计算中心3做进一步处理。
小区火灾检测是利用小区监测站2的边缘计算机或服务器，在距离小区较近的一端执行火灾检测的图像处理任务，监测站的边缘计算机或服务器使用云计算中心3提供的火灾识别算法，完成预处理、火焰识别和烟雾识别等全部或部分计算任务，边缘计算模块一旦监测到火灾发生，系统将第一时间在监测站、小区和管理中心进行多级报警，当监测站的边缘计算机或服务器工作负载较高，来不及执行某些检测计算任务时，视频图像将被发送到云计算中心3进行处理。
参照图2，云计算中心的体系架构分为四层，自顶向下分别为智慧应用层、平台即服务Pass层、基础设施即服务Iaas层和接入层。智慧应用层与配套的客户端应用程序对接，以公共软件接口的形式为客户端应用提供与火警监测相关的系统应用组件服务，例如可视化分析组件接口、火灾识别算法接口、地理信息系统接口和火灾预警组件接口，从而帮助开发人员在客户端应用有效地使用云计算中心提供的功能模块；PaaS层为系统应用提供平台服务，最主要的功能是负责系统的资源管理和任务管理；智慧应用层的服务组件均建立在PaaS层的基础上。例如，为了实现小区火灾的实时监测，PaaS层的任务管理模块将在各个监测站和云计算中心之间调度火灾检测计算任务的执行。IaaS层为小区火警监测系统提供丰富的硬件资源，将不同的硬件划分到存储资源池、计算资源池和网络资源池进行管理，例如管理火警监测系统运行必需的存储器、服务器、网关设备等硬件资源。IaaS层向上为PaaS层的平台服务提供硬件资源支持，向下为接入层的数据提供网络和存储服务。接入层为其他模块的数据提供网络接入服务，使火警监测数据和视频图像数据能快速准确地传输至云计算中心。
管理服务模块向小区管理人员提供与小区火警监测和火灾防治相关的客户端应用服务，由一套成体系的小区火警监测客户端软件构成，通过调用云计算中心智慧应用层的应用服务接口，实现视频图像的查询和下载、小区火灾监测、算法重配置和可视化分析等客户端应用功能。管理服务模块是系统面向用户的关键模块，提供了功能丰富和用户友好的客户端应用程序，进一步提高了系统的实用性。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于边缘计算的火警监测系统，其特征在于：包括视频图像采集模块、边缘计算模块、云计算模块和管理服务模块，所述视频图像采集模块负责获取小区监测区域的视频图像，并通过有线或无线网络将采集的视频图像实时传输到边缘计算模块；所述边缘计算模块指小区监测站及监测站配备的边缘计算机或服务器，用于直接接收来自视频采集设备的视频图像，承担着小区监控和全部或部分火灾检测的计算任务；所述云计算模块即云计算中心，是整个系统的大脑和枢纽，承担一部分火警监测计算任务和其他系统的计算任务；所述管理服务模块则是为方便主管单位管辖小区、监测小区火警和及时响应火警而设计的。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的火警监测系统，其特征在于：所述边缘计算模块包括小区区域监控、视频图像存储和小区火灾检测；区域监控：小区区域监控是小区监测站的基础功能，在小区监测站中，除配有边缘计算机或服务器外，还配有显示屏，用于输出监控视频图像，监测站工作人员通过观看显示屏，对小区区域进行实时监控，当系统监测到火灾并发出警报时，工作人员可通过及时查看显示屏，第一时间确认火情，预估火情规模，上报小区管理中心，并采取应急措施。
3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的火警监测系统，其特征在于：所述视频图像存储，视频图像数据基于分布式的模式进行存储，当云计算中心或客户端程序需要查看、下载或使用历史监控视频数据时，边缘计算模块会将指定采集设备和时间段的历史监控视频数据上传到云计算中心做进一步处理。
4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的火警监测系统，其特征在于：所述小区火灾检测是利用小区监测站的边缘计算机或服务器，在距离小区较近的一端执行火灾检测的图像处理任务，监测站的边缘计算机或服务器使用云计算中心提供的火灾识别算法，完成预处理、火焰识别和烟雾识别等全部或部分计算任务，边缘计算模块一旦监测到火灾发生，系统将第一时间在监测站、小区和管理中心进行多级报警，当监测站的边缘计算机或服务器工作负载较高，来不及执行某些检测计算任务时，视频图像将被发送到云计算中心进行处理。
5.根据权利要求1所述的基于边缘计算的火警监测系统，其特征在于：云计算中心的体系架构分为四层，自顶向下分别为智慧应用层、平台即服务Pass层、基础设施即服务Iaas层和接入层；智慧应用层与配套的客户端应用程序对接，以公共软件接口的形式为客户端应用提供与火警监测相关的系统应用组件服务，PaaS层为系统应用提供平台服务，最主要的功能是负责系统的资源管理和任务管理；智慧应用层的服务组件均建立在PaaS层的基础上；IaaS层为小区火警监测系统提供丰富的硬件资源，将不同的硬件划分到存储资源池、计算资源池和网络资源池进行管理；IaaS层向上为PaaS层的平台服务提供硬件资源支持，向下为接入层的数据提供网络和存储服务。接入层为其他模块的数据提供网络接入服务，使火警监测数据和视频图像数据能快速准确地传输至云计算中心。
6.根据权利要求1所述的基于边缘计算的火警监测系统，其特征在于：所述管理服务模块向小区管理人员提供与小区火警监测和火灾防治相关的客户端应用服务，由一套成体系的小区火警监测客户端软件构成，通过调用云计算中心智慧应用层的应用服务接口，实现视频图像的查询和下载、小区火灾监测、算法重配置和可视化分析等客户端应用功能。
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Cited By (3)
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| CN115331384A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-11 | 重庆科技学院 | 基于边缘计算的作业平台火灾事故预警系统 |
| CN115567563A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-01-03 | 北京华录高诚科技有限公司 | 基于端边云的综合交通枢纽监测预警系统及其控制方法 |
| WO2023070460A1 (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 西门子（中国）有限公司 | 一种工业数据获取方法及装置 |
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| WO2023070460A1 (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 西门子（中国）有限公司 | 一种工业数据获取方法及装置 |
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