基于计算机视觉的钢结构建筑物火宅坍塌预警的研究

《基于计算机视觉的钢结构建筑物火宅坍塌预警的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于计算机视觉的钢结构建筑物火宅坍塌预警的研究-->第1章绪论1.1课题的研究背景近年来，我国的社会经济高速发展，随着经济突飞猛进的发展，建筑行业也得到了空前的繁荣，与此同时，一些大跨度、超高层钢结构建筑应运而生。由于钢结构本身具有自重轻，强度高，施工周期短等独特优点，所以相对于大跨度，尤其是超高层、超大跨度的工程，采用钢结构建造是非常理想的。但是，钢结构建筑的耐火性能比较低，在加热情况下，钢材的力学性能会随着温度的升高而变化。通常表现为弹性模量、屈服强度、极限强度随着温度的升高而下降，塑性变形随着温度的升高而增加。在200

2、℃～350℃时热轧钢出现所谓的“蓝脆”现象，此时钢材的极限强度提高但是塑性降低，与其他温度段相比变“脆”。钢材在遇热高温情况下屈服点降低是决定钢结构耐火性能的重要因素，例如某一钢构件在常温下的受荷载作用应用值是屈服点的一半，但是在遇到火灾时由于钢材在火灾高温作用下屈服强度降低，当实际应力值达到了降低了的屈服强度时就会表现出屈服现象而破坏，使结构承载能力急剧的下降，从而造成钢结构建筑物部分或全部垮塌毁坏。火灾坍塌事故常见于钢结构建筑物，主要原因是建筑物钢结构抗火失效。当钢结构建筑物发生火灾时，随着钢构件温度的升高，其承载能力下

3、降，挠度增大。当钢构件挠度值达到一定程度时，标志着其承重能力丧失，随即发生建筑物坍塌事故导致死亡人员数量增加。火灾造成的坍塌事故更是屡见不鲜。此类火灾致人死伤数量令人触目惊心，而造成的直接财产损失也呈直线上升之势。在如上所述的综合背景下，展开基于计算视觉的钢结构建筑物变形信息监测的研究，为监测和预测钢结构建筑物的火灾发生场景下的坍塌事件开辟新的思路具有重大科学意义。视频分析是计算机视觉的热点研究领域之一，其任务是协助人们分析视频场景中发生了哪些事情以及事情的发生程度。根据钢结构在燃烧实验下变形弱运动特性数据。在对该数据进行分

4、析的时候，由于存在了镜头方向的变化，则需要首先提取不同镜头方向的视频内容，然后再做视频分析。针对本次数据的特点，提出了适合弱运动场景的镜头分割方法。其理论依据是镜头的变化会产生瞬时大量的运动信息和色彩变化信息，如果仅用直方图帧差法容易受到光照等影响使得判断的准确度降低，而仅用光流法使得计算的时间复杂度增加，所以将二者进行结合体现了改进火灾检测预警的重要性及意义。本课题的提出的钢结构火灾坍塌预警是基于光流计算弱运动镜头分割方法的体现、继承和延伸，具有一定的科学技术意义。.............................

5、......1.2国内外研究现状及发展趋势1.2.1国内现状以建筑物火灾坍塌预警技术为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展，集散式的数字预警系统是国内现阶段的研究重点。我国对视频监控系统的研究开始于2000年左右，对视频监控系统设计理论的研究与国外保持同步，现阶段普遍使用的是第二代视频监控产品，系统实现形式为“模拟摄像头和视频采集卡及PC机或电视墙”的组合，这些视频系统用于建筑群安全、道路交通和设备运行的监管方面。但是在实际应用中火灾自动报警系统的通讯协议不一

6、致，智能化程度低，火灾现场参数数据库不健全，难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，导致迟报、误报、漏报。1.2.2国外现状超早期钢结构火灾坍塌预警技术应用还几乎处于空白。国外已开发出高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多。这些系统采用了激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可

7、在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。1.2.3火灾坍塌技术的发展趋势针对当前存在的通讯协议不一致，系统误报、漏报频繁，智能化程度低，网络化程度低、特殊恶劣环境的火灾探测报警抗干扰等问题较为突出的现象，提出在符合国家消防规范的基础下采用统一、标准、开放的通讯协议，通过对新技术、新工艺、新材料和新设备的应用研究，对系统方案、设备选型的优化组合，改进火灾自动报警系统的工作性能、减少维护费用和维护要求，向着高可靠性、高灵敏性、低误报率、系统网络化、技术智能化方向发展，为更好的预防和遏制建筑火灾提供了强

8、有力的保障，从而更好的保护国家和人民的生命、财产安全[37]。................................第2章计算机视觉关键技术2.1数字图像基本知识数字图像，又称数码图像或数位图像，是二维图像用有限数值像素的表示。数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的