基于大空間建筑早期火災智能探測報警技術探討

潘瀟

摘 要：對于大空間建筑來說，在存在環境干擾以及遮擋的情況下目前的火災探測技術幾乎不能有效發揮作用，在靈敏度以及可靠性方面存在著一定的矛盾。從現階段來看，大空間建筑早期火災探測已經成為了世界性的難題，需要相關工作人員對此給予重點關注。本文主要探討了基于大空間建筑早期火災智能探測報警技術，希望能夠對相關人士有所幫助。

關鍵詞：大空間建筑；早期火災；探測報警技術

0 引言

在我國經濟不斷發展的同時，大空間建筑也越來越多，例如大型商場、大型倉庫、工業廠房等等。同時也面臨著越來越嚴峻的火災問題，需要更加先進的火災監控技術來保證對于火災的早期預警。現階段對于大空間建筑火災探測報警是全世界都面臨的重要課題之一，特別是在具有環境干擾的情況下，很多傳統的探測技術（例如感煙以及感溫探測器等）都會受到影響，很難發揮有效的作用。這就需要研究全新智能火災探測報警技術，從而適應不同情況下早期火災探測的需要，保護人們的生命財產安全。

1 大空間建筑早期火災探測中存在的問題

現階段在普通的建筑中使用最為廣泛的火災探測器主要就是在頂棚裝設的感煙型以及感溫型探測器，正常情況下安裝的高度都是控制在6米以內。在此種情況下，發生火災時的煙氣會快速的到達頂棚，同時會順著頂棚向周邊蔓延，對于此種火災情況普通的探測器是能夠發揮相應作用的。但是對于大空間的建筑來說，例如大型的商場、大型工業廠房、大型的倉庫等傳統火災探測技術不能有效發揮作用。因為受到空間高度以及面積等方面的影響，在火災發展到一定程度后火災的燃燒物才會傳播到探測器的感應范圍，這時探測器才會有所感應，所以通過傳統火災探測技術很難實現大空間建筑的早期火災探測報警。另外，在具有較多干擾因素、周邊環境較為惡劣的情況下，例如空間內存在較多的灰塵、受到較強的電磁或者光干擾、環境中有較大水蒸氣、存在較強的震動等等都會對現有傳統火災探測技術造成影響，使其不能正常發揮功效，常常存在誤報的情況。在大空間建筑火災探測過程中，如果為了較好感受到早期火災的情況就需要提升火災探測的靈敏度，這就會造成誤報情況的發生；若是一定程度上降低火災探測的靈敏度，就會發生漏報火災延期報警的情況。這就在大空間建筑火災早期探測問題上存在著靈敏度和可靠性方面的矛盾。

2 現代大空間建筑早期火災智能探測報警技術

2.1 雙波段圖像型火災探測技術

雙波段圖像型火災探測技術主要是針對大空間建筑早期火災探測報警進行研究的，主要為了解決傳統火災探測技術對于大空間建筑的不適用性（包括火災的漏報、誤報、報警延誤和火災空間定位問題等等）。雙波段圖像型火災探測技術是在充分研究火災發生時所產生的熱量、色譜、光譜、形式以及運動特性的基礎上，建立起了穩定性模型、色度模型、增長趨勢模型等等，同時也發展了紋理模型、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學模型的基礎上建立了以彩色影像和紅外影像為基礎的雙波段火災識別模型，通過現代化的人工智能技術、計算機視覺技術以及圖像處理等高科技，實現了大空間建筑早期火災智能探測報警以及三維空間的定位，為早期火災撲滅提供了靈活可靠的依據。

（1）雙波段圖像型火災探測系統的構成

火災發生時通過燃燒會產生3種物質，分別為煙氣、熱量以及光。這三種物質中，光是傳播最快的，也最不容易受到周邊環境以及空間尺寸方面的影響。但是現階段的感光探測器絕大多數采用的都是點型感光元件，對于大空間建筑來說，使用光作為信息的識別信號會受到探測距離的限制，所以不適合用在大空間建筑火災探測當中。雙波段圖像型火災探測系統主要是通過面陣CCD彩色和紅外攝像機作為探測元件，通過此探測元件獲得火災發生時的相關信息，這就很大程度上提升了探測距離。在進行火災的認知、識別過程中，通過對火災燃燒過程中色度特性、光譜特性、頻譜特性、運動特性以及紋理特性的分析研究，將相關的特性具體化、模型化和以及工程化，建立起計算機能夠執行的火災識別判據，通過計算機對這些模型的計算來確定是否發生火災，并且利用聯動控制器實行聯動撲救，從而達到撲救火災的目的，這樣就形成了智能化的火災探測報警技術。雙波段圖像型火災探測系統的簡圖如圖1所示。

（2）雙波段圖像型火災探測系統的特點

雙波段圖像型火災探測系統是在傳統火災探測技術基礎上結合現代計算機技術發展起來的全新火災探測系統，其具有自身的特點，主要包括：

第一，通過使用CCD攝像機作為探測元件，能夠將防火、防盜以及一般性監控等功能進行融合，從而形成三位一體的探測系統。并且通過使用防火并行處理器，能夠同一時間對不同雙波段攝像機獲取的信息進行處理。

第二，雙波段圖像型火災探測系統監控的距離比較遠，范圍比較廣泛，一般可以達到0.5～60m，非常適用于大空間建筑的火災探測報警。并且具有比較好的防爆和防潮能力，能夠有效的應用在環境較為惡劣的工作場所；

第三，發生火災時的報警確認比較簡單、快捷，并且直觀。可以自動進行火災的空間定位，并且能夠利用聯動控制系統聯合進行火災的定點撲救工作；

第四，系統具有攝像以及錄像功能，可以對其監控的場所進行實時錄像，從而能夠確保獲得火災發生現場的第一手資料，這就為后期的相關分析、處理提供全面準確的依據；

第五，此系統具有較好的聯動控制性能，可以將聲光報警、自動滅火、排煙、錄像以及報警電話等系統進行快速聯合，使這些系統在第一時間發揮應有的作用，從而第一時間控制火災的發生，將火災可能造成的損失降到最低。

2.2 光截面圖像感煙火災探測技術

光截面圖像感煙火災探測技術主要是將主動紅外光源當成目標，利用紅外面陣接收器的作用造成多種光束的紅外光截面，利用現代化的成像方式以及圖像處理方式對煙霧穿過紅外光截面時對光造成的散射、反射和吸收的情況進行檢測，之后通過不同模式的認知、持續趨勢以及雙向預測算法等實現大空間早期火災的探測報警。

（1）光截面圖像感煙火災探測系統的構成

光截面圖像感煙火災探測系統主要包括的部件有：光截面發射器、光截面接收器、中央處理器、防火并行處理器、數據處理中心以及聯動控制報警器等等。

（2）光截面圖像感煙火災探測系統的特點

第一，光截面圖像感煙火災探測系統主要是通過多個光束而形成的光截面，這樣就能通過任意的方式對被保護空間進行覆蓋，從而極大的提升了快速響應區域的面積；

第二，通過對于光截面內相鄰光束進行相應的分析，能夠很大程度上避免由于單光束火災報警系統因為外部因素的干擾所造成的誤報問題；

第三，光截面圖像感煙火災探測系統能夠對因為灰塵累積所造成的工作狀態漂移進行自動的檢測以及跟蹤，如果工作狀態漂移超過了事先設定的范圍，系統就會自動發出報警信號，并且能夠進行環境變化的時時跟蹤，同時對于探測器的相關參數進行自動調節。通過此種方式就能夠很大程度上降低由于環境因素變化或外部因素干擾所造成的漏報、誤報的概率；

第四，光截面圖像感煙火災探測系統具有面成像自動跟蹤定點監測功能，能夠有效避免因為安裝移動所造成的誤報問題；

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射光源和干擾光源的能力，從而很大程度上提升了整個系統的抗干擾能力，促進了系統在更大范圍內使用。

3 結束語

火災燃燒是非常復雜的現象，能夠產生多種特性參數，若是想通過單一參數進行火災早期測量是比較困難的，特別是對于大空間建筑更是如此。雙波段圖像型火災探測技術以及光截面圖像感煙火災探測技術等智能火災探測報警技術能夠充分應用多種特性參數，聯合進行火災探測報警，很好的解決了靈活性以及可靠性方面的矛盾，對于大空間建筑的早期火災探測報警是非常適用的。

參考文獻

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（作者單位：達州市公安消防支隊防火監督處）