危废暂存库极早期隐患预警系统研究

危废暂存库极早期隐患预警系统研究

陈志旺,杨晓婷,李爽

纳海环境科技股份有限公司   浙江杭州  310030

浙江和朴实业有限公司浙江杭州  311100

浙江和朴实业有限公司浙江杭州   311100

摘要 ：危废暂存库中的危险废料大多具有可燃性、不稳定性、腐蚀性等危险特性，而且种类繁多、成分繁杂，存在较高的火灾危险等级。若发生火灾不但会给企业运转、人员安全造成巨大损失，还会严重污染环境。本文针对预防危废暂存库火灾，基于视觉识别技术、多光谱复合图像处理技术、非接触式热扫描成像热烟火复合图像识别技术制定了危废暂存库极早期隐患监测预警措施，为危废暂存库火灾安全隐患监测预警和火灾控制提供解决方案。

关键词：危废暂存库；极早期险情探测；多光谱复合图像技术；视觉识别；非接触式热扫描成像

引言：

危险废物是指列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固（液）体废物，具有易燃性、反应性、腐蚀性等危险特性，以固态、半固态、液态形式存在，因其具有易燃性、反应性，常常引发火灾[[1]]。危废暂存库根据储存物料的类别,其火灾危险性类别一般采用甲类、乙类、丙类分类方式。甲类暂存库：放置的闪点小于28℃的液体、爆炸下限小于 10% 的气体等,甲类库的设置数量及规模一般较小；乙类库：存放闪点(28 ~ 60℃)的液体以及爆炸下限不低于10% 的气体、不属于甲类的易燃固体等；丙类库：存放闪点不小于60℃ 的液体以及可燃固体[[2]]。危废暂存库中长期存放大量危险废物，为了充分利用暂存库空间，危废堆垛各种危废摆放十分紧密[[3]]。危险性主要在于：危险废物成分复杂，其中不免存在能与空气接触氧化的自燃物；危废长时间堆积易发生化学反应，造成温度升高，从而引发失火；危险废液泄露后遇明火引发火灾；外来高温物体、明火引发火灾等[[4]]。

危废暂存库内存料常达成百上千吨，成分复杂多样，一旦起火灭火难度巨大且燃烧会产生有毒气体，甚至引起爆炸，其对场内人员潜在的人身伤害、设备损坏、环境的污染等不容忽视。而目前大部分危废场所针对火灾监测均采用点型感温/感烟探测器配合人工巡检的形式。点型探测器，是把被测物体和明火或烟雾产生的干扰能量叠加到电气元件上，通过比对处理，进一步发出火灾信号。弊端为火灾辨别方式简单，易受现场情况干扰，无法分辨高功率热源或红光，产生误报警[[5]]，且无法做到火灾初期探测。

本文提出危废暂存库极早期隐患预警系统研究，对整个仓储区域进行全方位的火灾探测及安全监控，将危废暂存库火灾扼杀于萌芽之中，实现危废暂存库火灾极早期预警。

1 危废暂存库极早期隐患预警系统简介

危废暂存库极早期隐患预警系统采用多光谱复合图像识别技术、传感器技术、智能数据分析技术等，通过热烟火三像早期成像火灾预警监控装置多角度监控危废暂存库实时温度变化情况，自动记录仓库各区域温度信息，拥有丰富的图像温度报警模式，当检测到温度异常时，及时触发报警，可智能识别屏蔽危废暂存库中的车辆设备、人员、灯具等物体，做到精确报警。系统支持历史数据查询、报警截图等功能，便于事后进行火情分析，全方位规避仓库起火风险，实现危废暂存库火灾隐患极早期探测，为危废仓库安全管理提供保障。

2 系统结构设计

本系统由热烟火三像早期成像火灾预警监控装置、防爆现场控制箱、传输网络、监控平台组成四部分组成。

前端热烟火三像早期成像火灾预警监控装置：热烟火三像早期成像火灾预警监控装置装搭载高清双光谱（双CCD）摄像机和远红外摄像仪，集成可见光成像、远红外热成像重叠AI配比算法、多光谱复合图像算法、目标监测算法、双层神经网络算法，配合带预置位的微机可控不锈钢旋转云台，对整个危废暂存库明火、温度、烟雾进行全方位不间断监控，对目标进行定位、全面地进行观测分析。如有异常则将报警信号传输至中控室后台主机联动报警，根据报警信息可在失火前通知现场人员实施相关降温措施，做到极早期预警把火灾隐患消除于萌芽之中。

中端现场控制箱：现场控制箱具备通讯交换、显示危废暂存库温度、火焰、烟雾

信息、报警信号输入等功能。通过现场设备供电，装有急停按钮，可调整手动/自动控制方式。

终端监控平台：后端监控平台布置于操作室中，主要包含液晶显示器、智能图像分析客户端，深度学习双层神经网络算法AI服务器，视频录像存储配额管理器NVR。监控平台运用非接触式热扫描成像技术、多光谱复合图像识别技术、无人化自动定位巡检技术，具备温度、明火、烟雾监测情况综合展示、实时异常信息及报警信息显示、历史数据查询等功能。

3系统传输链路设计

支持多种数据传输方式：RS485、以太网、0-5V等。

设计标准：满足危废暂存库现场使用条件；

操作系统：Windows操作系统，具有高可靠性和系统稳定性；

集成自动追踪控制、双层神经网络、AI图像算法等先进算法库；

具备可扩展开关量隔离输入接口；

具备声光报警器联动接口。

4 各项功能设计

(1) 危废暂存库画面实时监测：

可同时查看部署在仓库区域所有相机的实时监控画面（包含高清可见光画面和远红外热成像画面），全天监控仓库温度，最高温度显示。

(2) 智能数据分析:

根据采集到的危废暂存库实时数据，深度学习双层神经网络算法AI服务器可自动分析出危废暂存库各个区域温度、明火、烟雾情况。

(3)多种报警形式:

当触发异常报警信号时，系统界面中会以截图报警弹窗提示报警发生并显示报警信息，同时具备声光报警功能。

(5) 图文报警历史记录:

监测到异常后（异常升温、火灾等），通过图像和视频形式记录报警信息，报警数据记录在数据库中，可实时查阅、观看。为后续火灾事故原因分析及针对性整改对策的制定提供关键性参考。

(6) 消防系统联动:

系统具备预留数据库接口和报警联动接口，能够实现第三方通信系统数据交互，联动现场消防报警设备报警。

5系统特点

(1)多光谱复合图像视觉识别技术:

将CCD彩色图片与CCD黑白灰度值图片进行重叠对比，两种不同波段摄像机同时采集视频，后端服务器同时截取频帧进行分析。在彩色摄像机识别出火焰时候，黑白摄像机进行采集其火焰的光亮程度和抖动程度，可以很好的辨别真火与假火，屏蔽红色灯光和假火的干扰，从而改变以往单台CCD彩色摄像机采集数据进行火灾识别误报、漏报大的弊端，使得系统更加成熟稳定。

(2)时空域烟雾识别技术：

通过卷积神经网络和双流网络双层神经网络算法，确保烟雾弥漫图像和明火火苗报警的准确率。烟雾具有弥漫性和边缘不规则性以及光透性，本系统采用双层的网络进行计算，此种双层不同网络重复计算的方案改变了传统的单层算法，大大降低烟雾漏报的发生。

(3)非接触式热扫描成像技术:

    采用可见光成像和远红外热成像重叠AI配比算法，将采集到的数据经过AI图帧自动配比技术将可见光和热成像图像进行叠加，弥补在气密间以及化工仓库等区域单独热成像画面监测模糊、凹处盲角无法识别以及单独报警圈定位置模糊等问题。

6结束语

本文提出的危废暂存库极早期隐患预警系统将危废暂存库隐患探测与非接触式热扫描成像技术、多光谱复合图像技术等智能化手段相结合，针对危废暂存库特性，实现火灾隐患极早期探测，对危废暂存库火灾安全隐患控制存在重要意义。

参考文献

[[1]] 张波.关于危险废物料坑火灾防控措施探究［EB/OL].安全管理,2021: 1，5.

[[2]] 全国化学标准化技术委员会.GB3915 - 1998.工业用苯Z烯[S].北京:中国标准出版社,2004.

[[3]] 杨政勃.工业危废贮存库的火灾探测器选型设计[J]今日消防,2019，2：28-29.

[[4]] 王 冲.危废仓库火灾探测及视频监控一体化设计[J].山东化工,2020,49( 8) :192 - 193,195.

[[5]] 杨政勃.工业危废贮存库的火灾探测器选型设计[J]今日消防,2019，2：28-29.