文/袁琳 左超

針對轄區(qū)內的森林、園林、大型公園、大型商場、會展中心、影劇院、博物館等火災易發(fā)多發(fā)區(qū)域，存在較大安全隱患，一旦發(fā)生火災，無法快速遏制，并且對整個區(qū)域將帶來巨大的損失。對于在森林、園林等開闊地區(qū)，長期以來，基本上采取較落后的傳統(tǒng)防火手段，如人工巡邏、常規(guī)可見光監(jiān)控等，無法快速發(fā)現(xiàn)火情從而將火點及時扼殺。對于具有高大空間的建筑中也一般采取傳統(tǒng)的探測報警器對火警進行預警。一般有：通過探測大空間內顆粒物濃度的光電、離子、吸氣式感煙探測報警器進行探測；通過探測大空間內的溫度變化的感溫火災探測器進行探測；通過探測大空間內火焰發(fā)出可見光的波長的紅外、紫外火焰探測器進行探測；通過探測由于煙氣和熱騷動影響光線強度變化的線型光束火災探測器；通過捕捉分析火災特征進行圖像分析來識別火焰特征進行探測報警的圖像型火災探測器。每種探測方法都有各自的優(yōu)缺點以及局限性。

1 大型空間的火災監(jiān)測方法

所謂的大空間，一般指森林、園林、大型公園、大型商場、會展中心、影劇院、博物館等。對于森林、園林、大型公園等屬于室外超大空間，對于大型商場、會展中心、影劇院、博物館屬于在建筑物內部的高大空間。所以目前不同類型的大空間區(qū)域所用的防火監(jiān)控所采用的手段也是不同的。

1.1 室外大區(qū)域的火災監(jiān)測

對于森林、園林、大型公園等開闊的大型區(qū)域采用的防火監(jiān)控手段一般是比較傳統(tǒng)的。由于在室外，所需監(jiān)控的空間較大，如果安裝傳統(tǒng)的火災探測報警器會有很多局限性。例如：

（1）不易安裝。

（2）所需探測器數(shù)量過多，成本造價過高。

（3）后期維護成本過高。

（4）探測器供電有局限性。

本文力圖引將紅外熱成像技術引入到消防防火監(jiān)控系統(tǒng)中，相對于傳統(tǒng)的火災監(jiān)控防控方法，紅外熱成像技術具有一定的優(yōu)勢。對于室外大空間的防火監(jiān)控傳統(tǒng)方法一般采用：

（1）人工巡邏和瞭望，但是受天氣和環(huán)境影響較大。在夜間或者霧天的時候容易造成觀測上的失誤，不能及時發(fā)現(xiàn)火情，同時人力成本較大。

（2）采用可見光視頻監(jiān)控（CCD），這種監(jiān)控方式可以代替一部分人工。但是，受夜間和濃霧等天氣因素影響也較大。只有發(fā)生明火時才可能觸發(fā)報警，并且報警的響應時間較長。往往火災發(fā)生一段時間后才被發(fā)現(xiàn)，錯過了最佳的救火時間。

（3）激光夜視監(jiān)控，完善了CCD監(jiān)控不能夜間觀測的問題，但它夜間觀測由于是靠激光照明，激光照明雖然照射距離遠，但照射范圍卻很窄，容易造成漏測，不利于遠距離大面積監(jiān)控。除此之外，激光夜視監(jiān)控的其它弊端和可見光監(jiān)控是一樣的。

1.2 室內大空間的火災監(jiān)測

相對于室外超大空間的火災監(jiān)控，室內大空間的火災監(jiān)控與室外大空間火災監(jiān)控具有較多的不同。目前，室內大空間，例如大型商場、會展中心、影劇院、博物館等多數(shù)采用采用點型/獨立式光電感煙火災探測器、點型/獨立式感溫火災探測器、線型光束火災探測器、圖像型火災探測器、紅紫外火焰探測器、吸氣式感煙火災探測器等火災探測器以及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。但是，這些探測器在高大空間內安裝使用也有很多的局限性。在高大空間建筑物內，由于建筑物較高，而且感煙、感溫探測器一般安裝在頂棚。起火點一般在地面，距離探測器的距離較遠。煙氣在上升的過程中由于空氣的稀釋，煙氣逐漸分散、難以聚集、溫度逐漸降低。再加上熱風壓效應致使探測器基本上探測不到火災的發(fā)生。當探測器探測到火災發(fā)生并發(fā)出聲光報警信號的時候，往往此時因為火勢過大而無法進行撲救。再加上建筑物內有通風裝置，利用天窗以及排風裝置使煙氣無法聚集、煙氣溫度逐漸降低，同樣使得探測器無法探測到火災信息。對于現(xiàn)行線型光束感煙火災探測器，該種類型的探測器利用探測探測器探測區(qū)域內的煙氣參數(shù)以及熱騷動而進行響應的探測器。在高大空間建筑物中如果探測器安裝過高，由于煙氣流動的分散，不利于探測器的探測。探測器報警響應過慢，不利于火警監(jiān)測。安裝過低，會由于人為的遮擋、震動等情況影響探測器的探測。對于圖像型火災探測器，主要用來探測火災發(fā)生后的明火，火災初始時期火焰很小，并且探測過程中容易受到探測區(qū)域內物體遮擋而導致探測失敗，從而影響探測報警的及時性。對于紅外、紫外火焰探測器，該種類的探測器探測火災過程中產生的紅外、紫外輻射線。當起火后，燃燒源發(fā)出紅外射線、紫外射線，探測器發(fā)出火災報警聲光信號。但是探測器容易受到其他放射源的干擾，同時由于探測器透鏡長期放置會導致鏡頭上落滿灰塵或油污，導致探測器響應緩慢,探測報警效率較低。吸氣式感煙火災探測器利用空氣采用管，將火災環(huán)境的煙氣吸入主機激光室內后進行分析，進而發(fā)出火災報警聲光信號。但是該種類探測器也有它固有的缺點，無法準確判定起火點位置。因為吸氣管路較多，并且煙氣收到空氣流動的影響，導致起火源的位置更不易判斷。

以上篇幅闡述的在室內和室外大空間區(qū)域內對火災監(jiān)控過程中采用傳統(tǒng)的監(jiān)控方式都會導致整個監(jiān)控系統(tǒng)在預警性和實用性能上的降低。所以本文引入一套探測精度高、火警預警、報警響應速度快的防火監(jiān)控系統(tǒng)。通過筆者長時間從事消防工作總結，紅外熱成像系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。筆者搭建一套紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)來解決傳統(tǒng)監(jiān)控方法的局限性。

圖2：紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)煙火識別程序

2 紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)構架

熱成像防火系統(tǒng)旨在建立一套科學、有效的高科技智能管控系統(tǒng)，利用熱成像智能識別前端視頻、綜合分析平臺等科學技術，以實現(xiàn)對轄區(qū)的安全生產保護和可持續(xù)發(fā)展。

整個系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、指揮中心系統(tǒng)三大部分組成。前端系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域的實際情況分別部署熱成像雙光譜一體化重載云臺、供電系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)。后端部署管理平臺、中心存儲、解碼、顯示等設備。紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

2.1 紅外熱成像防火系統(tǒng)的前端系統(tǒng)設計

紅外熱成像防火系統(tǒng)的前端系統(tǒng)一般包含主攝像機、安裝支架、遠程對講、機房、供電系統(tǒng)等幾個部分。其中主攝像機的主要作用是完成對所監(jiān)視區(qū)域內煙、火的檢測識別；安裝支架主要是固定主攝像頭，如果在森林大區(qū)域內可采用鐵塔；遠程對講裝置便于遠程預警；機房：可根據(jù)前端存儲需要選擇建設；供電系統(tǒng)：可就近取電，當在大區(qū)域的防火監(jiān)控區(qū)域取電不便可選擇太陽能、風能供電。

2.2 紅外熱成像防火系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)設計

紅外熱成像防火系統(tǒng)的傳輸主要為有線傳輸和無線傳輸，一般情況下，對于室內大空間防火監(jiān)控區(qū)域采用有線與無線傳輸都可，由于室內大空間相較于室外防火區(qū)域來說相對較小。室內敷設有線傳輸光纜所需成本相對較低，同時便于安裝。在可以選擇傳輸網(wǎng)絡時，優(yōu)先考慮采用無線網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，這是由于防火監(jiān)控自身的特點所決定。在室外大空間防火監(jiān)控區(qū)域優(yōu)先采用無線傳輸方式，無線傳輸方式施工簡便，成本低，一次性投入是紅外熱成像防火系統(tǒng)在大空間防火監(jiān)控中的首選。由于室外大空間防火監(jiān)控區(qū)域較大，可以搭建網(wǎng)絡中繼系統(tǒng)來實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。

2.3 紅外熱成像防火系統(tǒng)的指揮中心系統(tǒng)設計

紅外熱成像防火系統(tǒng)的指揮中心的性能設計直接關系到整個系統(tǒng)的正常運行，在系統(tǒng)設計之初要充分考慮日后系統(tǒng)擴容。紅外熱成像防火系統(tǒng)的指揮中心系統(tǒng)主要包括視頻存儲子系統(tǒng)、大屏顯示子系統(tǒng)、視頻解碼拼控子系統(tǒng)、管理軟件等。系統(tǒng)通過前端熱成像雙光譜重載云臺對防火監(jiān)控區(qū)域內進行視頻監(jiān)控圖像采集,實現(xiàn)360°全方位監(jiān)控，通過熱成像重載云臺的測距功能實現(xiàn)對著火點的智能識別，精準的自動定位，通過紅外熱成像防火系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，一旦判定有火情時，紅外熱成像防火系統(tǒng)的指揮中心將會馬上發(fā)出報警信號并將著火點的定位發(fā)送到監(jiān)控室。及時通知相關值班人員及時清除火災隱患。

3 紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 火災探測報警更準確

紅外熱成像技術利用在大空間區(qū)域防火監(jiān)控中較傳統(tǒng)防火監(jiān)控方式是有很多優(yōu)勢的。對于大空間的防火監(jiān)控來說,當發(fā)生火災時,大量的濃煙快速地冒出。煙氣隨著空氣的流動迅速擴散，導致防火監(jiān)控工作者無法準確的識別起火點。在實際防火巡查中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)煙火誤報集中在一些不需要監(jiān)控且干擾源較多的區(qū)域，在室外防火監(jiān)控區(qū)域內主要是建筑物/光伏，太陽能板等，室內防火監(jiān)控區(qū)域內一般是鏡面等易反光物體。針對此類區(qū)域重載云臺可以設置煙火屏蔽區(qū)域，針對該區(qū)域不進行監(jiān)控、分析，從而減少誤報的發(fā)生。在發(fā)現(xiàn)起火點之后，前端還可以利用可見光進行火情的清晰確認?？梢岳每梢姽獾耐S定位功能，無偏離同步定位查看細節(jié)；同時，可見光可自動調整倍率快速聯(lián)動跟蹤，確認火點。紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)對煙火識別的程序如圖2所示。

在提升報警準確率的同時，系統(tǒng)采取了多種措施來降低誤報。采用對煙火進行二次判斷的算法，根據(jù)形態(tài)學、溫度分布分析等算法進一步的判斷，過濾干擾源，降低誤報。

3.2 系統(tǒng)更穩(wěn)定

紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)所采用的熱成像雙光譜重載云臺環(huán)境適應性強，對霧、霾、雨等惡劣天氣的抗干擾能力強，即使在多雨霧環(huán)境下也能清晰成像，實現(xiàn)了室外大空間防火與室內大空間防火的全天候監(jiān)控預警；同時重載云臺具備網(wǎng)絡自適應功能，即使數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生丟包傳輸網(wǎng)絡仍然能正常運行。同時該系統(tǒng)能夠在±20%寬幅電壓波動情況下正常工作，能夠在惡劣的工作條件下完成火災監(jiān)控工作。

4 結語

隨著紅外探測技術的不斷發(fā)展, 基于紅外熱成像技術進行溫度測量已成為當今國內外積極開展研究的一個熱門方向, 在眾多領域也得到了越來越廣泛的應用。熱成像防火系統(tǒng)結合現(xiàn)代化的網(wǎng)絡傳輸技術，可實現(xiàn)信息的實時監(jiān)控和遠程傳遞，打破環(huán)境，區(qū)域和距離的限制，真正實現(xiàn)遠程實時的信息資源和智能識別分析的同步共享，達到了高效保障人們的生命和財產安全目的。