潘瀟

摘 要：對(duì)于大空間建筑來說，在存在環(huán)境干擾以及遮擋的情況下目前的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)幾乎不能有效發(fā)揮作用，在靈敏度以及可靠性方面存在著一定的矛盾。從現(xiàn)階段來看，大空間建筑早期火災(zāi)探測(cè)已經(jīng)成為了世界性的難題，需要相關(guān)工作人員對(duì)此給予重點(diǎn)關(guān)注。本文主要探討了基于大空間建筑早期火災(zāi)智能探測(cè)報(bào)警技術(shù)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：大空間建筑；早期火災(zāi)；探測(cè)報(bào)警技術(shù)

0 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，大空間建筑也越來越多，例如大型商場(chǎng)、大型倉(cāng)庫、工業(yè)廠房等等。同時(shí)也面臨著越來越嚴(yán)峻的火災(zāi)問題，需要更加先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)來保證對(duì)于火災(zāi)的早期預(yù)警?，F(xiàn)階段對(duì)于大空間建筑火災(zāi)探測(cè)報(bào)警是全世界都面臨的重要課題之一，特別是在具有環(huán)境干擾的情況下，很多傳統(tǒng)的探測(cè)技術(shù)（例如感煙以及感溫探測(cè)器等）都會(huì)受到影響，很難發(fā)揮有效的作用。這就需要研究全新智能火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)，從而適應(yīng)不同情況下早期火災(zāi)探測(cè)的需要，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 大空間建筑早期火災(zāi)探測(cè)中存在的問題

現(xiàn)階段在普通的建筑中使用最為廣泛的火災(zāi)探測(cè)器主要就是在頂棚裝設(shè)的感煙型以及感溫型探測(cè)器，正常情況下安裝的高度都是控制在6米以內(nèi)。在此種情況下，發(fā)生火災(zāi)時(shí)的煙氣會(huì)快速的到達(dá)頂棚，同時(shí)會(huì)順著頂棚向周邊蔓延，對(duì)于此種火災(zāi)情況普通的探測(cè)器是能夠發(fā)揮相應(yīng)作用的。但是對(duì)于大空間的建筑來說，例如大型的商場(chǎng)、大型工業(yè)廠房、大型的倉(cāng)庫等傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)不能有效發(fā)揮作用。因?yàn)槭艿娇臻g高度以及面積等方面的影響，在火災(zāi)發(fā)展到一定程度后火災(zāi)的燃燒物才會(huì)傳播到探測(cè)器的感應(yīng)范圍，這時(shí)探測(cè)器才會(huì)有所感應(yīng)，所以通過傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)大空間建筑的早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警。另外，在具有較多干擾因素、周邊環(huán)境較為惡劣的情況下，例如空間內(nèi)存在較多的灰塵、受到較強(qiáng)的電磁或者光干擾、環(huán)境中有較大水蒸氣、存在較強(qiáng)的震動(dòng)等等都會(huì)對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)造成影響，使其不能正常發(fā)揮功效，常常存在誤報(bào)的情況。在大空間建筑火災(zāi)探測(cè)過程中，如果為了較好感受到早期火災(zāi)的情況就需要提升火災(zāi)探測(cè)的靈敏度，這就會(huì)造成誤報(bào)情況的發(fā)生；若是一定程度上降低火災(zāi)探測(cè)的靈敏度，就會(huì)發(fā)生漏報(bào)火災(zāi)延期報(bào)警的情況。這就在大空間建筑火災(zāi)早期探測(cè)問題上存在著靈敏度和可靠性方面的矛盾。

2 現(xiàn)代大空間建筑早期火災(zāi)智能探測(cè)報(bào)警技術(shù)

2.1 雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)大空間建筑早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警進(jìn)行研究的，主要為了解決傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)對(duì)于大空間建筑的不適用性（包括火災(zāi)的漏報(bào)、誤報(bào)、報(bào)警延誤和火災(zāi)空間定位問題等等）。雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)是在充分研究火災(zāi)發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的熱量、色譜、光譜、形式以及運(yùn)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上，建立起了穩(wěn)定性模型、色度模型、增長(zhǎng)趨勢(shì)模型等等，同時(shí)也發(fā)展了紋理模型、立體視角模型以及基于紅外影像的頻域紋理模型和閃爍模型等等。在充分融合了這些數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了以彩色影像和紅外影像為基礎(chǔ)的雙波段火災(zāi)識(shí)別模型，通過現(xiàn)代化的人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)以及圖像處理等高科技，實(shí)現(xiàn)了大空間建筑早期火災(zāi)智能探測(cè)報(bào)警以及三維空間的定位，為早期火災(zāi)撲滅提供了靈活可靠的依據(jù)。

（1）雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

火災(zāi)發(fā)生時(shí)通過燃燒會(huì)產(chǎn)生3種物質(zhì)，分別為煙氣、熱量以及光。這三種物質(zhì)中，光是傳播最快的，也最不容易受到周邊環(huán)境以及空間尺寸方面的影響。但是現(xiàn)階段的感光探測(cè)器絕大多數(shù)采用的都是點(diǎn)型感光元件，對(duì)于大空間建筑來說，使用光作為信息的識(shí)別信號(hào)會(huì)受到探測(cè)距離的限制，所以不適合用在大空間建筑火災(zāi)探測(cè)當(dāng)中。雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主要是通過面陣CCD彩色和紅外攝像機(jī)作為探測(cè)元件，通過此探測(cè)元件獲得火災(zāi)發(fā)生時(shí)的相關(guān)信息，這就很大程度上提升了探測(cè)距離。在進(jìn)行火災(zāi)的認(rèn)知、識(shí)別過程中，通過對(duì)火災(zāi)燃燒過程中色度特性、光譜特性、頻譜特性、運(yùn)動(dòng)特性以及紋理特性的分析研究，將相關(guān)的特性具體化、模型化和以及工程化，建立起計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的火災(zāi)識(shí)別判據(jù)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)這些模型的計(jì)算來確定是否發(fā)生火災(zāi)，并且利用聯(lián)動(dòng)控制器實(shí)行聯(lián)動(dòng)撲救，從而達(dá)到撲救火災(zāi)的目的，這樣就形成了智能化的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)。雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖如圖1所示。

（2）雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的全新火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，其具有自身的特點(diǎn)，主要包括：

第一，通過使用CCD攝像機(jī)作為探測(cè)元件，能夠?qū)⒎阑稹⒎辣I以及一般性監(jiān)控等功能進(jìn)行融合，從而形成三位一體的探測(cè)系統(tǒng)。并且通過使用防火并行處理器，能夠同一時(shí)間對(duì)不同雙波段攝像機(jī)獲取的信息進(jìn)行處理。

第二，雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的距離比較遠(yuǎn)，范圍比較廣泛，一般可以達(dá)到0.5～60m，非常適用于大空間建筑的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警。并且具有比較好的防爆和防潮能力，能夠有效的應(yīng)用在環(huán)境較為惡劣的工作場(chǎng)所；

第三，發(fā)生火災(zāi)時(shí)的報(bào)警確認(rèn)比較簡(jiǎn)單、快捷，并且直觀。可以自動(dòng)進(jìn)行火災(zāi)的空間定位，并且能夠利用聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合進(jìn)行火災(zāi)的定點(diǎn)撲救工作；

第四，系統(tǒng)具有攝像以及錄像功能，可以對(duì)其監(jiān)控的場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，從而能夠確保獲得火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料，這就為后期的相關(guān)分析、處理提供全面準(zhǔn)確的依據(jù)；

第五，此系統(tǒng)具有較好的聯(lián)動(dòng)控制性能，可以將聲光報(bào)警、自動(dòng)滅火、排煙、錄像以及報(bào)警電話等系統(tǒng)進(jìn)行快速聯(lián)合，使這些系統(tǒng)在第一時(shí)間發(fā)揮應(yīng)有的作用，從而第一時(shí)間控制火災(zāi)的發(fā)生，將火災(zāi)可能造成的損失降到最低。

2.2 光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)主要是將主動(dòng)紅外光源當(dāng)成目標(biāo)，利用紅外面陣接收器的作用造成多種光束的紅外光截面，利用現(xiàn)代化的成像方式以及圖像處理方式對(duì)煙霧穿過紅外光截面時(shí)對(duì)光造成的散射、反射和吸收的情況進(jìn)行檢測(cè)，之后通過不同模式的認(rèn)知、持續(xù)趨勢(shì)以及雙向預(yù)測(cè)算法等實(shí)現(xiàn)大空間早期火災(zāi)的探測(cè)報(bào)警。

（1）光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主要包括的部件有：光截面發(fā)射器、光截面接收器、中央處理器、防火并行處理器、數(shù)據(jù)處理中心以及聯(lián)動(dòng)控制報(bào)警器等等。

（2）光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

第一，光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主要是通過多個(gè)光束而形成的光截面，這樣就能通過任意的方式對(duì)被保護(hù)空間進(jìn)行覆蓋，從而極大的提升了快速響應(yīng)區(qū)域的面積；

第二，通過對(duì)于光截面內(nèi)相鄰光束進(jìn)行相應(yīng)的分析，能夠很大程度上避免由于單光束火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)因?yàn)橥獠恳蛩氐母蓴_所造成的誤報(bào)問題；

第三，光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)σ驗(yàn)榛覊m累積所造成的工作狀態(tài)漂移進(jìn)行自動(dòng)的檢測(cè)以及跟蹤，如果工作狀態(tài)漂移超過了事先設(shè)定的范圍，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并且能夠進(jìn)行環(huán)境變化的時(shí)時(shí)跟蹤，同時(shí)對(duì)于探測(cè)器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過此種方式就能夠很大程度上降低由于環(huán)境因素變化或外部因素干擾所造成的漏報(bào)、誤報(bào)的概率；

第四，光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)具有面成像自動(dòng)跟蹤定點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能，能夠有效避免因?yàn)榘惭b移動(dòng)所造成的誤報(bào)問題；

第五，通過面成像功能的使用，能夠使得光截面圖像感煙在空間范圍具有分辨發(fā)射光源和干擾光源的能力，從而很大程度上提升了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，促進(jìn)了系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)使用。

3 結(jié)束語

火災(zāi)燃燒是非常復(fù)雜的現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生多種特性參數(shù)，若是想通過單一參數(shù)進(jìn)行火災(zāi)早期測(cè)量是比較困難的，特別是對(duì)于大空間建筑更是如此。雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)以及光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)等智能火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)能夠充分應(yīng)用多種特性參數(shù)，聯(lián)合進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)報(bào)警，很好的解決了靈活性以及可靠性方面的矛盾，對(duì)于大空間建筑的早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警是非常適用的。

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（作者單位：達(dá)州市公安消防支隊(duì)防火監(jiān)督處）