高经纬
北京市东城区消防救援支队，北京100010
摘 要：本文从文物建筑消防安全角度出发，分析了火灾视频图像分析系统的工作原理，探讨了火灾视频图像分析系统的技术特点，研究了火灾视频图像分析系统在文物古建中安装的优势，展望了该系统在文物古建中的应用前景，为提升文物单位应对火灾的能力提供了新的思路和参考。
关键词：文物建筑；视频图像分析；消防安全；火灾
0 引言
中华民族五千年的历史文化传承，最好的历史见证就是文物建筑。不同于西式建筑的砖石建筑风格，我国的古建筑大多为砖木结构甚至纯木结构，火灾风险对文物建筑的威胁显得尤为重要。最近几年，一些自然因素和人为的原因，很多宝贵的古建筑都曾遭遇过火灾。因此，通过古建筑火灾隐患的分析，进一步探讨古建筑的消防安全措施[1-7]，对于确保古建筑的消防安全有着非常深远的意义。
文物古建不同于现代建筑，消防设备设施的安装不仅要考虑设备本身，还要考虑文物建筑的安装条件，以及对文物本体结构的影响。因此，我们今天在这里探讨一下火灾视频图像分析系统[8,9]在文物古建中的应用[10,11]。
1 火灾视频图像分析系统的工作原理
火灾视频图像分析系统，是一款利用视频图像进行火灾探测进而实现报警功能的软件。在现代智能视频监控系统中，计算机图像模式识别技术具有非常广泛的应用前景，各种智能算法的出现为这项技术的实际应用提供了理论保障。在消防领域，对于火焰和烟雾图像的精准识别，使得基于图像模式识别技术的火灾探测报警系统具有了实际应用价值。
一般来讲，该系统大致可分为三部分组成：
1.1 前端探测
由各类摄像机组成，包括模拟、数字摄像机，支持标清、高清等不同分辨率摄像机，硬盘录像机或视频存储磁盘阵列等。
1.2 火灾分析
系统分析服务器设置在监控室内，通过直接接入前端设备，对监控视频进行实时图像分析，通过计算烟雾和火焰的图像特征，当有烟雾出现或有火焰出现时，触发提示或报警，最短时间内识别火灾发生。
1.3 报警管理
在识别火灾发生后，将火灾报警信号进行统一展示和管理，一方面在监控室内实现报警，另一方面可将报警信息上传至网络平台，平台主动推送到客户端和手机APP上，还可挂接其他消防数据平台。
目前，市场上很多拥有图像识别技术的公司都研发了类似产品，技术日新月异，市场前景广泛。
2 火灾视频图像分析系统的技术特点
传统的烟感、温感、空气采样和红外对射等火灾报警系统，报警原理均需要探测器对火灾产生烟雾和温度进行直接接触，达到判定值继而发出报警信号，针对相对狭小的空间尚可，如果遇到大跨度大空间建筑，现有的报警系统动作时间长这一缺点就凸显出来。火灾视频图像分析系统是利用摄像头的实时图像，采用计算机图像模式识别技术，通过分析火焰和烟雾的图像特征，最快可在视频火灾图像出现的十秒之内，就能发出火灾报警信号，探测速度远远快于常规点式火灾探测器，尤其适用于大跨度、大空间建筑等传统报警设备难以发挥作用的场所。
2.1 兼容性强。
据调研了解，目前市场上的火灾视频图像分析软件基本可以兼容各种数字和模拟信号的摄像头，具有广泛的适用性和兼容性，不需新增前端设备，安装和应用都非常便捷。
2.2 报警速度快。
通过调研了解，很多火灾视频图像分析软件最快可在视频火灾图像出现的十秒之内，就能在图像上发现火焰或烟雾，同时发出火灾报警信号。
而传统模式的火灾报警探测器则需要探测器处的温度或烟雾浓度达到设定数量值才能报警，在一般公共场所的探测时间通常长达几分钟。
2.3 具备自学能力。
目前市场上大部分的火灾视频图像分析软件，在实际应用过程中都能够抵抗监控环境中的强光、弱光、闪光等各种光源干扰，具有强大的抗干扰能力。而且由于人工智能技术的发展，很多软件还具备了自学功能，通过大量数据的积累，甄别火焰和烟雾的能力越来越强，误报率也越来越低。
2.4 可降低误报率。
相对于传统的火灾报警系统，火灾视频图像分析系统还有一个优势就是可视性，报警信息发出后，消防值班人员可以根据图像很方便的确认火警或误报，而不用通知就近人员进行跑点确认，将报警信息和监控图像结合起来，能有效降低误报率。
2.5 方便保留证据。
在实现火灾报警后，系统服务器还能自动将报警后的视频进行存档，便于火灾调查人员查找线索确定火灾原因，避免了以往火灾调查依靠人工逐一甄别起火视频的繁杂工作。
3 火灾视频图像分析系统在文物古建中安装的优势
火灾视频图像分析系统适用范围广泛，尤其大跨度大空间中均有广泛的应用空间。
笔者认为，该系统在文物古建中推广安装，主要考虑到以下几点优势：
（1）很多重点文物都是大跨度大空间的殿堂类建筑，普遍存在层高较高、空间较大，且密封不好的现象，现有的火灾报警设施报警时间长、敏感度低，而火灾视频图像分析系统是采用对火焰和烟雾的图像特征进行分析识别的方法，探测时间短、探测精度高。
（2）由于文物古建的保护要求高，在古建筑内的各种施工都是被严格限制的，传统的火灾报警系统点位多，且均需要敷设线路，所需施工量较大，而火灾视频图像分析系统不需要在古建筑内进行大范围的改造施工，只是利用原有的安防摄像头，在监控室接入一台图像分析服务器即可，施工量远小于传统火灾报警设备，非常适用于大空间的文物古建中安装使用。
（3）文物古建消防安全一直以来都是各级党委、政府高度重视的火灾防控重点，不同于其他使用性质的场所多为新建建筑，消防设备设施相对完善，文物古建存在耐火等级低、现代化的消防设备设施缺乏、一旦发生火灾政治影响和社会影响重大等突出特点。因此，更需要引入新的技术和新的理念来提升文物建筑应对火灾的能力。
4 结论
总之，文物建筑消防安全的重要性毋庸置疑，在明确管理责任、提高管理水平的基础上，引入先进的智能化设备，对提升文物古建应对火灾的能力有着至关重要的作用。
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