大空间区域防火监控中红外热成像技术的应用.pdf

消 防 安 全水上安全 2023 年 第 8 期100作者简介：许启宇，男，本科，初级专业技术，研究方向为消防监督。大空间区域防火监控中 红外热成像技术的应用许启宇（上海化学工业区消防救援支队，上海 201507）摘要：随着社会经济及科学技术的发展，原本神秘的红外热成像技术逐渐进入广大人民群众的日常生活，如安防监控领域合作研制出了适合监管大空间区域防火情况的红外热成像设备，同时将其与网络数字技术相结合，进一步保障了监测信息的可靠性、安全性、实时性，突破了时间与空间的限制，实现了资源的同步共享。基于此，文章从大空间区域的火灾监控方法入手，分析在实际监督工作过程中的不足，并深入探究红外热成像防火监控系统构架及优势，以期对监管区域内火灾隐患情况实现实时掌控，提前做好预警及防范，为广大群众的生命健康及财产安全提供有力保障。关键词：大空间区域；防火监控；红外热成像技术0 引言为保障博物馆、影剧院、森林公园、商超市场、会展中心等大型公共场所的安全性，防止出现火灾等重大公共安全事故，相关单位应针对此类区域贯彻落实火灾预防、监管工作，排除各类火灾安全隐患，进一步减少公共经济利益的损失，将预防突发性火灾作为促进社会平稳发展的关键性手段，积极引进并创新如红外热成像等先进技术，合理优化、升级现有消防监控系统，将火灾安全隐患扼杀在摇篮中，为广大人民群众正常地学习、娱乐、生活提供稳定的环境。1 大空间区域的火灾监测方法1.1 室外大区域火灾监控园林广场、森林公园等均属于室外大区域空间，对于此类较为开阔、监控覆盖面积较大的场所，相关人员常沿用以往的防火监控方式，但若是一味使用传统的火灾探测警报装置，将在一定程度上影响防火警报监控质量，由此就需要购买大量的探测器，不仅造价成本高昂、安装困难、后续要投入大量资金开展定期维护，同时部分偏僻区域施工安装条件较差，往往导致整个火灾监控系统存在探测盲区，覆盖不全面。而随着科学技术的发展，红外热成像技术在消防监测体系中得到了大规模应用，有效弥补了部分传统火灾监控方式的不足。当前较为常见的大空间区域防火监控方式主要有以下几种。1）人工巡查及监控，但该方法极易受到天气、时间等外在因素的影响，如在大雾、扬沙、夜晚等条件下，极易受到人为因素影响，出现误判率较高的情况，无法及时发现火灾隐患。2）可利用电荷耦合装置（chargecoupleddevice，CCD）可见光视频监控减少人工巡查作业量，降低人力成本，但该方式仅在出现明火的条件下方可启动报警程序，整体响应时间较长，可能会延误救火时间，使得火灾状况逐渐加剧，受灾范围不断扩大。3）激光夜视监控的应用有效解决了以上两种方式夜间监控不到位的问题，但需要注意的是，该方式主要利用了激光照明的原理，照明距离远但范围有限，极易造成检测遗漏，无法用于远距离、大规模监控，存在一定局限性。1.2 室内大区域火灾监控与室外大空间消防监管工作相比，室内大区域火灾监控存在诸多不足。室内大区域包含了博物馆、影剧院、商超市场、会展中心等公共休闲场所，常见的室内大区域火灾监控系统包含了点型或独立式感温火灾探测器及光电感烟火灾探测器、吸气式感烟火灾探测器、线型光束火灾探测器、红紫外火焰探测器、图像型火灾探测器、消防联动控制系统等设备。但需要消 防 安 全Maritime Safety 水上安全101注意的是，此类探测器在实际使用期间也存在一定的不足。由于室内大区域空间建筑规模较大、整体建设高度较高，加之各类温感、烟感的消防探测设备常被安装在建筑顶棚处，因此若是发生地面起火问题，则产生的烟气在上升期间受到大量空气的稀释，温度也随之下降，同时受到热风压效应的影响，将使得距离地面较远的消防探测器无法检测到火灾的发生，最后当相关人员接收到探测器报警信号时已经错过了最佳救火时机，火势过大而无法开展有效扑救。另外，室内建筑整体设计有相应的通风装置，在排风装置及天窗的影响下，将导致火灾初期产生的烟气及温度无法被探测器检测到，不能及时发出预警信息。当前常见的室外大空间区域防火监管设备为线型光束感烟火灾探测器，该装置可对检测范围内的热骚动变化值及烟气含量信息进行采集、计算，保证火灾响应的实时性。需注意，若是安装的火灾探测器位置较高，则由于烟气的稀释、分散，将极大延迟探测器警报时间，影响火灾防范、扑救工作质量；若是火灾探测器安装过低，则极易受到人为因素的影响，出现振动、遮挡等情况，降低火灾探测器的检测精确性。以图像型火灾探测器为例，该装置主要用于检测空间内是否出现明火。在火灾初始阶段，由于火苗较小，甚至仅出现零星火花，此时探测器极易受到检测区域内物体的遮蔽导致监控不到位，影响整体火灾检测响应质量。对于紫外、红外火焰探测器，则主要通过检测火灾发生期间明火发出的各类紫外或红外射线进而触发预警程序。但该探测器极易受到其他燃烧源的影响，另外，若是探测器检测探头长期未经维护保养，将导致镜头上堆满浮灰、污渍，影响探测结果精确性及实时性，降低警报工作效率。而吸气式感烟火灾探测器则主要通过分析空气中的烟气含量进行预警，可通过空气采用管将待检测区域内的烟气传输至设备激光室内完成统一分析，并由此及时启动声光警报机制。但该类火灾检测器也存在一定不足，由于需要铺设大量的吸气管路，因此在一定程度上将极大影响室内区域的空气流通性，无法帮助相关管理人员明确具体的着火位置1。2 大空间区域防火监督工作的不足1）缺少较为完善的防火监管体系。推行防火监管机制需设计完整的管理制度，同时，结合各类法律法规及制度条文进行细化、补充，以有效应对各类突发公共火灾安全事故问题，提出可行的应急处理措施，避免出现权责不清、管控缺位、责任推诿等问题，严重干扰大空间区域防火监控工作质效，同时也对现有的火灾监督工作开展合理的约束，为火灾事故发生前的防范工作提供统一的参考，保证火灾防范工作的有序推进及高效落实。2）从事大空间区域防火监控工作的人员数量不足。当前，基层消防安全管理人员的数量一般在 5 人以下，相较于现有工作量，人员数量明显不足，极易造成疏漏，导致火灾发生概率增加。各基层消防安全管理人员除了从事防火巡查、检查，同时也需做好消防设施器材维保检查、消防安全培训、灭火和应急疏散演练、火灾隐患整改、消防档案完善更新、消防物联网应用等方面的工作，加之重大安保、专项安全行动等因素叠加，由此，仅凭现有的消防安全管理人员无法负担起如此繁重、复杂的工作，不仅无法保证各项工作的有序推进，也使得最终的工作成效大打折扣，严重影响大空间区域防火监控工作质量。3）各类防火监控设备更新不及时。当前我国的大空间区域防火监控体系发展尚不成熟，相关理论研究和技术成果应用滞后，同时由于缺乏资金的投入，使得大部分防火监控设备无法及时更新、换代、升级，不能有针对性地开展火情监控工作，导致最终检测结果缺乏精确性及可靠性，干扰火灾防控工作的有序推进2。3 红外热成像防火监控系统构架3.1 前端系统设计红外热成像前端防火系统主要包含了远程对讲、安装支架、主摄像机、供电系统、机房等部分，其中，远程对讲主要用于在检测到火灾状况时开展远程预警；安装支架可为主摄像头提供固定位置，若是在森林、园林等室外大空间区域可利用铁塔作为支架；主摄像机则主要是对待检测区间范围内的烟气、明火进行识别判断；供电系统可为整个监控设备提供电力支撑，主要利用了就近取电的工作原则，若是待测区域内供电不便，则可灵活使用风能、太阳能等清洁能源；机房则需要相关技术人员依据具体的使用诉求进行针对性建设。3.2 传输系统设计红外热成像防火监控系统主要可利用无线及有线两种方式开展信息的传递。通常情况下，可依据实际使用需要灵活选择以上两种方式开展室内大空间区域防火监控工作，但相较于室外空间，室内区域相对有限，此时若是利用有线传输的方式进行信息传递，则敷设光缆所需花费相对较低，且便于安装设计，具有极大使用优势。在选择传输网络期间，考虑到消防监管系统的自身特性，相关技术人员可首先考虑选择无线网络信息传输方式。在开展室外大空间区域防火监控工作时，则需尽量选择施工简便、投入成本少的无线网络信息传输方式，特别是具有一次性投入特点的消 防 安 全水上安全 2023 年 第 8 期102红外热成像防火系统。考虑到室外空间相对较大，则相关技术人员也可以利用网络中继机制保证图像数据的长距离传递。3.3 指挥中心系统设计红外热成像防火监控指挥中心系统性能在一定程度上决定了整个监控机制能否正常运作，在设计系统前应尽可能考虑到后续的系统扩容问题。该系统模块中涵盖了管理软件、大屏显示子系统、视频存储子系统、视频解码拼控子系统等部分，利用前端热成像双光谱重载云台可全方位、实时收集管控区域内的视频图像，并利用该云台搭载的测距单元完成燃烧点的精准定位，再通过分析相关数据判断火情严重性，及时向指挥中心发送报警信号及火点定位信息，帮助相关技术人员及时开展隐患排查作业。3.4 视频监控设计通常情况下，一般的视频监控设备无法做到 24h的全天候监管，部分机要室、银行金库、核心办公室等关键区域无法保证实时均有可见光，若是缺乏可见光，则普通的视频监控设备的功能不满足实际监控作业需要。此时想要保障夜间视频监控的精确性，就需在摄像机上额外加装红外补光仪器，但补光照射距离有限，仅有几十米。而红外热成像技术的应用有效弥补了这一不足，可通过收集监控范围内各物体的红外热辐射对其开展全天候监控，确保整个视频监控机制的常态化运行，监控覆盖范围可扩大至数千米，能够同时对人体、动物、视频、火灾等进行统一监控。3.5 多层次、多形式进行防火监督工作由于基层消防安全管理人员自身素质能力直接决定了大空间区域防火监管工作成效，因此，相关单位应当主动扩大人才培训范围，帮助基层消防安全管理人员熟练、扎实掌握各类基础技能。同时在组建消防管理队伍期间，应着重选择能力强、素质高的成员，并给予其一定的行动权，鼓励其独立开展辖区内的防火监控活动。在工作期间，可成立网络架构团队，主要负责对辖区内各设备进行系统化、数字化管理，如可对易发生火灾的区域落实重点监控，通过地理信息系统（geographicinformationsystem，GIS）编程确保监测的规范化，并利用摇杆全面、细致掌握防火作业情况，判断具体的火灾发生情况，实时传达具体的火灾防范安全监督信息，保证辖区安全3。4 红外热成像防火监控系统的优势4.1 提升火灾探测报警准确性利用红外热成像技术开展大空间区域防火监管工作具有极大的使用优势。从实际情况来看，在火灾发生初期，由于燃烧产生的大量烟气会在空间内不断稀释、扩散，无法帮助相关火灾监管人员明确具体的燃烧点。通过日常巡查可知，影响火灾探测报警准确性的主要原因为检测区域内存在较多干扰源，其中，影响室内大空间区域防火监管成效的一般为易反光的物品，影响室外大空间区域防火监管成效的一般为太阳能板等物品。由此，相关人员可设计烟火屏蔽区域，并对其开展深入的调查分析，避免出现误报、漏报等问题。在出现明火后，火灾探测报警器前端系统可实时收集相应的火情信息，并利用自动调整倍率进行联动跟踪，定位具体的火灾发生位置，同时也可以通过可见光完成同轴定位，实现火灾位置的实时同步。随后可使用红外热成像防火监控系统对辖区内烟火开展二次判断，计算其温度分布、形态等数据，排除干扰，保证警报正确性。4.2 保障整体运行系统稳定性红外热成像防火监控系统自带的热成像双光谱重载云台可适用于多种环境，在雾霾、暴雨、扬沙等极端恶劣天气中表现良好，能够清晰成像，全面落实室内外大空间区域的防火监管工作，同时其良好的网络自适应能力可保证数据传输的完整性，避免出现数据包丢失等问题，另外也可在宽幅为 20%的电压波动下平稳运行，为后续的防火预警、应急处理提供可靠的参考信息4。5 结术语综上而言，防火监控作业质量直接与广大群众的生命财产挂钩，事关社会整体运行稳定性，由此，就需要相关单位积极贯彻落实各类防火监控工作，及时更新并调整现有工作思路，利用红外线成像等科学技术丰富防火监管方式，尤其对于大空间区域而言，更应当时刻注意提升防火监控工作的合理性及可行性，综合网络传输技术实现信息的精确传输及同步共享，进一步保障群众切身权益。6 参考文献1 王其昌,陈凯.试析消防防火监督工作的创新策略 J.低碳世界,2019(1):322-323.2 颜黎灕.红外热成像技术的森林防火监控系统设计探讨 J.科技创新与应用,2019(33):85-863 闫文华.红外热成像技术在大空间建筑火灾早期探测中的应用 J.消防技术与产品信息,2019(8):33-35.4 邓敬文.高速公路视频监控中红外热成像技术的运用 J.通讯世界,2019,26(7):119-120.