一种石化罐区自动化火灾报警系统的制作方法

1.本发明涉及火灾报警技术领域，尤其涉及一种石化罐区自动化火灾报警系统。


背景技术：

2.罐区作为石油及产品的主要储存区域，担负着液态油品和可燃气的收发储存业务。罐区的最大安全风险是储罐着火，由于储罐越造越大，罐区占地面积也越大，一旦发生火灾，很容易殃及旁边的储罐。储罐的收发作业频繁，设备检维修频次多，特别是炼化企业罐区，为配合装置生产，往往出现长时间不能清罐检修和只能边生产边检修的情况，罐区管理稍有不慎，就会发生火灾事故。当前火灾报警系统多采用传统的烟雾、温感报警器，感应火灾需烟雾、温度进行一定时间传送，对火灾的检测存在滞后性，给火灾蔓延提供了契机，导致事故危险系数增大。


技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种石化罐区自动化火灾报警系统，用以克服现有技术中对火灾的检测存在滞后性导致事故危险系数增大的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供一种石化罐区自动化火灾报警系统，包括，警报装置，用以发出火灾警报；
5.视频采集模块，用以监视石化罐外部图像，视频采集模块包括多个摄像头，能够检测石化罐区整体罐外环境，视频采集模块白天采集彩色视频图像，晚上采集黑白视频图像，所述单个摄像头上设有亮度传感器与测距传感器；
6.室外烟雾传感器，用以监测石化罐外部烟雾环境；
7.风向风速采集模块，用以检测罐区所在环境的风向风速；
8.中控模块，其与所述警报装置、所述视频采集模块、所述风向风速采集模块和所述室外烟雾传感器分别相连，用以判断火灾是否发生并预测火焰走向；
9.当采用所述石化罐区自动化火灾报警系统进行石化罐区火灾监测时，所述视频采集模块实时监测石化罐区整体环境，当所述视频采集模块检测到石化罐区内存在亮度异常点时，所述视频采集模块对亮度异常点进行重点视频采集，并将采集到的视频信息传递至所述中控模块，所述中控模块对采集到的亮度异常点视频信息进行分析，获取亮度异常点的闪烁频率，并根据闪烁频率判定是否为火源；
10.当所述中控模块判定亮度异常点为火源时，中控模块根据采集到的图像信息判断火源强度，并根据火源强度对火源进行风险评级，所述中控模块将判定好的火源危险等级传递至所述警报装置，警报装置发出与火源危险等级相对应的警报。
11.进一步地，当所述中控模块对亮度异常点的闪烁频率进行判断时，中控模块对采集到的视频信息进行色彩判断，当采集到的视频为彩色视频时，中控模块对彩色视频进行灰度处理，对灰度处理后的图像进行闪烁频率判断；当采集到的图像为灰度图像时，所述中控模块直接对灰度图像进行闪烁频率判断。
12.进一步地，所述中控模块内设有第一预设闪烁频率a1、第二预设闪烁频率a2,所述中控模块对采集到的亮度异常点视频信息进行分析，获取亮度异常点的闪烁频率a，中控模块将闪烁频率a与第一预设闪烁频率a1和第二预设闪烁频率a2进行对比，
13.当a≤a1时，所述中控模块判定亮度异常点闪烁频率与火焰闪烁频率差距较大，亮度异常点不为火源；
14.当a1＜a≤a2时，所述中控模块判定亮度异常点闪烁频率与火焰闪烁频率相仿，中控模块判定亮度异常点为火源；
15.当a＞a2时，所述中控模块判定亮度异常点闪烁频率与火焰闪烁频率差距较大，亮度异常点不为火源。
16.进一步地，当所述中控模块判定亮度异常点为火源时，所述中控模块对采集到的亮度异常点视频进行分析，获取亮度异常点的亮度值b，亮度异常点亮度与视频背景亮度对比度值c，亮度异常点亮度的面积值d,所述中控模块根据亮度值b，对比度值c和亮度异常点亮度的面积值d计算火源强度值f，f＝b
×
b c
×
c d
×
d，其中，b为亮度值b对火源强度值f补偿参数，c为对比度值c对火源强度值f补偿参数，d为对面积值d对火源强度值f补偿参数，各所述补偿参数的作用有两个，一是调节所对应的数值对火源强度值的评价结果占比，二是统一公式左右纲量。
17.进一步地，所述测距传感器分析亮度异常点到采集到异常亮度点的所述摄像头的距离l，并将结果传递至所述中控模块，中控模块根据距离l将火源强度修正至fz,fz＝l
÷m×
f，其中，m为距离l对火源强度调节参数。所述调节参数能够根据距离对火源强度值进行修正，并统一公式左右纲量。
18.进一步地，所述风向风速采集模块检测石油罐区所处环境的风速与风向并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块根据风速、风向、火源强度、火源所处位置，对火源危险等级进行判定，发出对应等级的警报。
19.进一步地，所述火源危险等级分为一级、二级、三级，其中，
20.当所述中控模块判定火源危险等级为一级时，所述警报装置发出一级警报，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员不进行疏散；
21.当所述中控模块判定火源危险等级为二级时，所述警报装置发出二级警报，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员进行根据固定疏散路线疏散；
22.当所述中控模块判定火源危险等级为三级时，所述警报装置发出三级警报，三级警报包含实时疏散路线，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员根据实时疏散路线疏散。
23.进一步地，所述风向风速采集模块获取实时风速q与风向p并将检测结果传递至所述中控模块；中控模块根据风向p确定危险石化罐数量r，中控模块根据风速、火源强度和危险石化罐数量计算火源危险度评分g，g＝q
×
q fz
×
f r
×
r，其中，q为风速q对火源危险度评分的补偿参数，f为火源强度fz对火源危险度评分的补偿参数，r为危险石化罐数量r对火源危险度评分的补偿参数，各所述补偿参数的作用有两个，一是调节所对应的数值对火源危险度评分的结果占比，二是统一公式左右纲量；
24.所述中控模块内设有火源危险度第一评分参数g1和火源危险度第二评分参数g2，中控模块将火源危险度评分g与火源危险度第一评分参数g1和火源危险度第二评分参数g2
进行对比，
25.当g≤g1时，所述中控模块判定火源危险等级分为一级；
26.当g1＜g≤g2时，所述中控模块判定火源危险等级分为二级；
27.当g＞g2时，所述中控模块判定火源危险等级分为三级；
28.所述中控模块将判定好的火源危险等级传递至所述警报装置，警报装置发出与火源危险等级相对应的警报。
29.进一步地，当所述视频采集模块未检测到亮度异常点但所述室外烟雾传感器时，所述室外烟雾传感器判断烟雾强度，并将相关数据传递至中控模块，所述视频采集模块对石化罐区的图像进行分析确定烟雾点，中控模块根据烟雾强度，风速、风向、烟雾点所处位置，对隐藏火源危险等级进行判定，发出对应等级的警报。
30.进一步地，当根据实时疏散路线疏散时，所述中控模块根据风速、风向、火源强度、火源所处位置，生成撤离路线图。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，当采用所述石化罐区自动化火灾报警系统进行石化罐区火灾监测时，所述视频采集模块实时监测石化罐区整体环境，当所述视频采集模块检测到石化罐区内存在亮度异常点时，所述视频采集模块对亮度异常点进行重点视频采集，并将采集到的视频信息传递至所述中控模块，所述中控模块对采集到的亮度异常点视频信息进行分析，获取亮度异常点的闪烁频率，并根据闪烁频率判定是否为火源，通过对闪烁频率判断，防止出现因玻璃反光或灯光照射等引起的亮度异常被是报警系统误判为火源，增加判断准确性，同时，通过对亮度异常的采集分析，确保火源形成的同时就能获取火源信息，保障了发现着火点的及时性，杜绝了因对火灾的检测存在滞后性导致事故危险系数增大的问题。
32.尤其，当所述中控模块对亮度异常点的闪烁频率进行判断时，中控模块对采集到的视频信息进行色彩判断，当采集到的视频为彩色视频时，中控模块对彩色视频进行灰度处理，对灰度处理后的图像进行闪烁频率判断；当采集到的图像为灰度图像时，所述中控模块直接对灰度图像进行闪烁频率判断，由于色彩空间属于非均匀空间，对亮度异常点的闪烁频率进行判断前，将采集到的图像进行灰度处理，防止色彩对闪烁点亮度造成影响，增加对火源判断的准确性。
33.尤其，所述中控模块内设有第一预设闪烁频率a1、第二预设闪烁频率a2,所述中控模块对采集到的亮度异常点视频信息进行分析，获取亮度异常点的闪烁频率a，中控模块将闪烁频率a与第一预设闪烁频率a1和第二预设闪烁频率a2进行对比，火源闪烁频率一般为3-25hz之间，尤其是集中在7-12hz间，本技术中将第一预设闪烁频率a1设置为2.5hz，第二预设闪烁频率a2设置为27hz，向外扩大检测频率范围，防止因外界影响，如风速，改变火焰燃烧时的闪烁频率，加大检测安全性，通过检测分析闪烁频率，判定闪烁点是否为火源，增加判断准确性。
34.进一步地，当所述中控模块判定亮度异常点为火源时，所述中控模块对采集到的亮度异常点视频进行分析，获取亮度异常点的亮度值b，亮度异常点与视频背景对比度值c，亮度异常点亮度的面积值d,所述中控模块根据亮度值b，对比度值c和亮度异常点亮度的面积值d计算火源强度值f，通过亮度值b，对比度值c和亮度异常点亮度的面积值d计算火源强度值f，为火灾报警系统的报警等级评判打下基础，同时，加大火源亮度面积的权重值，因火
源面积大时更容易形成火源扩散，进一步地，防止因火焰亮度太强导致视频采集模块自动降低图像整体亮度，影响评判结果，在对火源强度进行评价时，加入对比度值，增强火源强度判定的准确性。
35.进一步地，所述测距传感器分析亮度异常点到采集到异常亮度点的所述摄像头的距离l，并将结果传递至所述中控模块，中控模块根据距离l将火源强度修正至fz，通过火源到采集到图像的摄像头的距离对火源强度进行调节，增加火源强度准确性，为火灾报警系统的报警等级评判打下基础。
36.尤其，所述风向风速采集模块检测石油罐区所处环境的风速与风向并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块根据风速、风向、火源强度、火源所处位置，对火源危险等级进行判定，发出对应等级的警报通过风速、风向、火源强度、火源所处位置对火源危险等级进行判定，确定火源危险等级，并根据危险等级发出对应的等级信号，增强对火源的判断，防止火源危险程度过高造成人员伤亡。
37.进一步地，所述风向风速采集模块获取实时风速q与风向p并将检测结果传递至所述中控模块；中控模块根据风向p确定危险石化罐数量r，中控模块根据风速、火源强度和危险石化罐数量计算火源危险度评分g，中控模块将火源危险度评分g与火源危险度第一评分参数g1和火源危险度第二评分参数g2进行对比，确定火源的危险等级，根据风速、火源强度和危险石化罐数量计算火源危险度评分，并根据评分对火源危险等级进行评级，增强对火源的判断，防止火源危险程度过高造成人员伤亡，保障人员安全。
38.尤其，所述火源危险等级分为一级、二级、三级，当所述中控模块判定火源危险等级为一级时，所述警报装置发出一级警报，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员不进行疏散；当所述中控模块判定火源危险等级为二级时，所述警报装置发出二级警报，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员进行根据固定疏散路线疏散；当所述中控模块判定火源危险等级为三级时，所述警报装置发出三级警报，三级警报包含实时疏散路线，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员根据实时疏散路线疏散。对火源危险程度设置等级，并根据等级确定疏散模式，其中，当判定危险等级为一级时，所述中控模块判定火源危险等级较小，可能是线路老化或短路引起的小范围火警，不对人员进行疏散，减少人员恐慌；当判定危险等级为二级时，所述中控模块判定火源危险等级较大，并有火势蔓延的危险，人员按照规定的逃生通道进行疏散，加快疏散的速度；当判定危险等级为三级时，所述中控模块判定火源危险等级极大，有引燃储油罐的危险，且火势可能进行较快的蔓延，中控模块根据石化罐区的实际情况生成实时疏散路线疏散，人员根据实时疏散路线撤离，防止因火源扩散造成人员伤亡。
39.进一步地，当所述视频采集模块未检测到亮度异常点但所述室外烟雾传感器时，所述室外烟雾传感器判断烟雾强度，并将相关数据传递至中控模块，所述视频采集模块对石化罐区的图像进行分析确定烟雾点，中控模块根据烟雾强度，风速、风向、烟雾点所处位置，对隐藏火源危险等级进行判定，发出对应等级的警报。在湿度大或氧气少的情况下，可燃物达到燃点后不易产生明火，而是产生大量浓烟，湿度降低，或周围含氧量升高可燃物有迅速燃烧的风险；同时，在明火发生前期，可燃物温度有可能接近但未达到可燃点此时可燃物会产生烟雾，同时随着可燃物的温度增加，极有可能燃烧起火。通过检测周围环境烟雾情况，提前做出判断，将火灾风险降到最低。
40.尤其，当根据实时疏散路线疏散时，所述中控模块根据风速、风向、火源强度、火源所处位置，生成撤离路线图。当判定危险等级为三级时，所述中控模块判定火源危险等级极大，有引燃储油罐的危险，且火势可能进行较快的蔓延，通过风速、风向、火源强度、火源所处位置与石化罐区空间图，确定人员的疏散撤离路径，防止火源扩散造成人员伤亡。
附图说明
41.图1为本发明所述石化罐区自动化火灾报警系统的结构示意图；
42.图2为采用本发明所述报警系统时的一种火灾情况示意图。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
44.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
45.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.请参阅图1所示，为本发明所述石化罐区自动化火灾报警系统的结构示意图；本发明公布一种石化罐区自动化火灾报警系统，包括，
48.警报装置1，用以发出火灾警报；
49.视频采集模块2，用以监视石化罐外部图像，视频采集模块2包括多个摄像头，能够检测石化罐区整体罐外环境，视频采集模块2白天采集彩色视频图像，晚上采集黑白视频图像，所述视频采集模块2上设有亮度传感器与测距传感器；
50.室外烟雾传感器3，用以监测石化罐外部烟雾环境；
51.风向风速采集模块4，用以检测罐区所在环境的风向风速；
52.中控模块5，其与所述警报装置1、所述视频采集模块2、所述风向风速采集模块4和所述室外烟雾传感器3分别相连，用以判断火灾是否发生并预测火焰走向；
53.当采用所述石化罐区自动化火灾报警系统进行石化罐区火灾监测时，所述视频采集模块2实时监测石化罐区整体环境，当所述视频采集模块2检测到石化罐区内存在亮度异常点时，所述视频采集模块2对亮度异常点进行重点视频采集，并将采集到的视频信息传递至所述中控模块5，所述中控模块5对采集到的亮度异常点视频信息进行分析，获取亮度异常点的闪烁频率，并根据闪烁频率判定是否为火源。
54.通过对闪烁频率判断，防止出现因玻璃反光或灯光照射等引起的亮度异常被是报
警系统误判为火源，增加判断准确性。
55.当所述中控模块5对亮度异常点的闪烁频率进行判断时，中控模块5对采集到的视频信息进行色彩判断，当采集到的视频为彩色视频时，中控模块5对彩色视频进行灰度处理，对灰度处理后的图像进行闪烁频率判断；当采集到的图像为灰度图像时，所述中控模块5直接对灰度图像进行闪烁频率判断。
56.由于色彩空间属于非均匀空间，对亮度异常点的闪烁频率进行判断前，将采集到的图像进行灰度处理，防止色彩对闪烁点亮度造成影响，增加对火源判断的准确性。
57.所述中控模块5内设有第一预设闪烁频率a1、第二预设闪烁频率a2,所述中控模块5对采集到的亮度异常点视频信息进行分析，获取亮度异常点的闪烁频率a，中控模块5将闪烁频率a与第一预设闪烁频率a1和第二预设闪烁频率a2进行对比，
58.当a≤a1时，所述中控模块5判定亮度异常点闪烁频率与火焰闪烁频率差距较大，亮度异常点不为火源；
59.当a1＜a≤a2时，所述中控模块5判定亮度异常点闪烁频率与火焰闪烁频率相仿，中控模块5判定亮度异常点为火源；
60.当a＞a2时，所述中控模块5判定亮度异常点闪烁频率与火焰闪烁频率差距较大，亮度异常点不为火源。
61.在本实施例中，第一预设闪烁频率a1＝2.5hz，第二预设闪烁频率a2＝27hz。
62.火源闪烁频率一般为3-25hz之间，尤其是集中在7-12hz间，本技术中将第一预设闪烁频率a1设置为2.5hz，第二预设闪烁频率a2设置为27hz，向外扩大检测频率范围，防止因外界影响，如风速，改变火焰燃烧时的闪烁频率，加大检测安全性，通过检测分析闪烁频率，判定闪烁点是否为火源，增加判断准确性。
63.当所述中控模块5判定亮度异常点为火源时，所述中控模块5对采集到的亮度异常点视频进行分析，获取亮度异常点的亮度值b，亮度异常点与视频背景对比度值c，亮度异常点亮度的面积值d,所述中控模块5根据亮度值b，对比度值c和亮度异常点亮度的面积值d计算火源强度值f，f＝b
×
b c
×
c d
×
d，其中，b为亮度值b对火源强度值f补偿参数，c为对比度值c对火源强度值f补偿参数，d为对面积值d对火源强度值f补偿参数。
64.在本实施例中，b的数值部分为0.3，c的数值部分为0.3，d的数值部分为0.4；
65.通过亮度值b，对比度值c和亮度异常点亮度的面积值d计算火源强度值f，为火灾报警系统的报警等级评判打下基础，同时，加大火源亮度面积的权重值，因火源面积大时更容易形成火源扩散，进一步地，防止因火焰亮度太强导致视频采集模块2自动降低图像整体亮度，影响评判结果，在对火源强度进行评价时，加入对比度值，增强火源强度判定的准确性。
66.所述测距传感器分析亮度异常点到采集到异常亮度点的所述摄像头的距离l，并将结果传递至所述中控模块5，中控模块5根据距离l将火源强度修正至fz,fz＝l
÷m×
f，其中，m为距离l对火源强度调节参数。
67.通过火源到采集到图像的摄像头的距离对火源强度进行调节，增加火源强度准确性，为火灾报警系统的报警等级评判打下基础。
68.所述风向风速采集模块4检测石油罐区所处环境的风速与风向并将检测结果传递至所述中控模块5，中控模块5根据风速、风向、火源强度、火源所处位置，对火源危险等级进
行判定，发出对应等级的警报。
69.通过风速、风向、火源强度、火源所处位置对火源危险等级进行判定，确定火源危险等级，并根据危险等级发出对应的等级信号，增强对火源的判断，防止火源危险程度过高造成人员伤亡。
70.具体而言，请参阅图2所示，其为采用本发明所述报警系统时的一种火灾情况示意图，其中，k表示火源位置，p表示风向，所述风向风速采集模块4获取实时风速q与风向p并将检测结果传递至所述中控模块5；中控模块5根据风向p确定危险石化罐数量r，在本实施例中，r＝6，中控模块5根据风速、火源强度和危险石化罐数量计算火源危险度评分g，g＝q
×
q fz
×
f r
×
r，其中，q为风速q对火源危险度评分的补偿参数，f为火源强度fz对火源危险度评分的补偿参数，r为危险石化罐数量r对火源危险度评分的补偿参数。
71.所述中控模块5内设有火源危险度第一评分参数g1和火源危险度第二评分参数g2，中控模块5将火源危险度评分g与火源危险度第一评分参数g1和火源危险度第二评分参数g2进行对比，
72.当g≤g1时，所述中控模块5判定火源危险等级分为一级；
73.当g1＜g≤g2时，所述中控模块5判定火源危险等级分为二级；
74.当g＞g2时，所述中控模块5判定火源危险等级分为三级；
75.所述中控模块5将判定好的火源危险等级传递至所述警报装置1，警报装置1发出与火源危险等级相对应的警报。
76.根据风速、火源强度和危险石化罐数量计算火源危险度评分，并根据评分对火源危险等级进行评级，增强对火源的判断，防止火源危险程度过高造成人员伤亡，保障人员安全。
77.所述火源危险等级分为一级、二级、三级，其中，
78.当所述中控模块5判定火源危险等级为一级时，所述警报装置1发出一级警报，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员不进行疏散；
79.当所述中控模块5判定火源危险等级为二级时，所述警报装置1发出二级警报，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员进行根据固定疏散路线疏散；
80.当所述中控模块5判定火源危险等级为三级时，所述警报装置1发出三级警报，三级警报包含实时疏散路线，应急人员赶赴火源现场进行灭火，其他人员根据实时疏散路线疏散。
81.对火源危险程度设置等级，并根据等级确定疏散模式，其中，当判定危险等级为一级时，所述中控模块5判定火源危险等级较小，可能是线路老化或短路引起的小范围火警，不对人员进行疏散，减少人员恐慌；当判定危险等级为二级时，所述中控模块5判定火源危险等级较大，并有火势蔓延的危险，人员按照规定的逃生通道进行疏散，加快疏散的速度；当判定危险等级为三级时，所述中控模块5判定火源危险等级极大，有引燃储油罐的危险，且火势可能进行较快的蔓延，中控模块5根据石化罐区的实际情况生成实时疏散路线疏散，人员根据实时疏散路线撤离，防止因火源扩散造成人员伤亡。
82.当所述视频采集模块2未检测到亮度异常点但所述室外烟雾传感器3时，所述室外烟雾传感器3判断烟雾强度，并将相关数据传递至中控模块5，所述视频采集模块2对石化罐区的图像进行分析确定烟雾点，中控模块5根据烟雾强度，风速、风向、烟雾点所处位置，对
隐藏火源危险等级进行判定，发出对应等级的警报。
83.在湿度大或氧气少的情况下，可燃物达到燃点后不易产生明火，而是产生大量浓烟，湿度降低，或周围含氧量升高可燃物有迅速燃烧的风险；同时，在明火发生前期，可燃物温度有可能接近但未达到可燃点此时可燃物会产生烟雾，同时随着可燃物的温度增加，极有可能燃烧起火。通过检测周围环境烟雾情况，提前做出判断，将火灾风险降到最低。
84.当根据实时疏散路线疏散时，所述中控模块5根据风速、风向、火源强度、火源所处位置，生成撤离路线图。
85.当判定危险等级为三级时，所述中控模块5判定火源危险等级极大，有引燃储油罐的危险，且火势可能进行较快的蔓延，通过风速、风向、火源强度、火源所处位置与石化罐区空间图，确定人员的疏散撤离路径，防止火源扩散造成人员伤亡。
86.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。