熱成像探測器在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：熱成像探測器基于紅外輻射成像原理，具備無光環(huán)境下溫差識別能力，在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中可承擔高空探測、結(jié)構(gòu)盲區(qū)補控與夜間巡檢等任務(wù)。圍繞布點策略、異溫鎖定、圖像復(fù)核展開部署流程解析與操作機制構(gòu)建，明確探測器在多層級圖像識別鏈中所處功能位置，形成以圖像特征響應(yīng)為驅(qū)動的熱異常識別路徑。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)聯(lián)動作業(yè)節(jié)奏、信號篩查精度與人工判讀效率可穩(wěn)定支撐火災(zāi)預(yù)警需求。

關(guān)鍵詞：熱成像探測器；圖像火災(zāi)報警；高空異溫識別；夜間熱跡巡檢；異常信號復(fù)核

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）08-0019-03

0 引言

消防現(xiàn)場指揮人員在執(zhí)行大空間火災(zāi)預(yù)警任務(wù)時，經(jīng)常面臨溫升信號滯后、視覺死角覆蓋不足、熱源遮擋判斷困難等現(xiàn)實難題[1]。常規(guī)探測手段在候車大廳、機車存放區(qū)、維修作業(yè)帶等區(qū)域易受空間高度、結(jié)構(gòu)遮擋、環(huán)境干擾因素影響，難以快速鎖定早期起火部位。熱成像探測器依托紅外輻射識別能力，具備非接觸式高溫差感知特性，在低照度、強蒸發(fā)、動態(tài)氣流背景下可穩(wěn)定捕捉微弱溫升動態(tài)，適配高位桁架、封閉天棚、密集配電柜等典型熱隱患集中區(qū)域[2]。在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中，熱成像探測器已逐步演變?yōu)槿蝿?wù)前置、識別前移、判斷前控的重要技術(shù)單元，其布設(shè)邏輯、畫面判讀方式及巡檢路徑組織模式在實戰(zhàn)中適應(yīng)性更強。

1 熱成像探測器技術(shù)原理

熱成像技術(shù)是一種通過探測物體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)換為熱圖像的技術(shù)[3]。熱成像探測器利用紅外成像原理捕捉物體表面的溫度分布情況，通過熱圖像直接呈現(xiàn)升溫異常位置，有利于快速發(fā)現(xiàn)火情苗頭。現(xiàn)代熱源成像設(shè)備體積更小、攜帶更方便，而且功能也更加強大[4]。在日常值守與火災(zāi)巡檢過程中，熱成像探測器能夠穿透黑暗、輕微煙霧，適配低光環(huán)境與高空作業(yè)需求，已成為圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中不可或缺的圖像采集單元。系統(tǒng)依托熱成像畫面，可對重點區(qū)域進行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常升溫趨勢，即可快速聯(lián)動報警界面標注疑似火點位置，為消防員開展定點確認與應(yīng)急排查提供支持。相較于傳統(tǒng)的點式報警裝置，熱成像探測器具有覆蓋范圍廣、畫面信息豐富、目標定位直觀等優(yōu)勢，在高位夾層、設(shè)備倉室、電纜橋架區(qū)等存在盲區(qū)的結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出色，能夠顯著提升現(xiàn)場圖像化巡檢的效率與夜間值守的處置能力。

2 熱成像探測器在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1" 熱點盲區(qū)布點布控

對于車站候車大廳、高鐵室外存車場、高架聯(lián)絡(luò)區(qū)等結(jié)構(gòu)高聳、遮擋復(fù)雜的場所，需采用熱成像探測器構(gòu)建交叉視域布控體系，布點作業(yè)以人員滯留區(qū)、貨運堆放區(qū)、排煙口下風區(qū)為優(yōu)先布控對象，在區(qū)域溫升干擾明顯處增設(shè)俯視角度補償探頭，定位電纜槽、燈帶井、弱電集成板后方等典型熱盲點[5]。如圖1所示，圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)布控路徑以熱盲區(qū)識別結(jié)果為依據(jù)，依托巡查主線，選取桁架節(jié)點、墻柱交界處、配電井出口等位置配置探測器支架，高位布設(shè)時統(tǒng)一調(diào)整仰角角度，確保熱視場覆蓋范圍不被設(shè)備遮蔽割斷。車場拐角區(qū)、通風負壓處是熱量累積的高頻區(qū)域，布點策略采用對稱布設(shè)與角向交錯原則，使雙側(cè)成像角度保持適中范圍，強化低位熱團初動特征的捕捉能力。部署作業(yè)應(yīng)結(jié)合巡檢軌跡、風向走廊、設(shè)備發(fā)熱量分布圖開展分區(qū)布控判定，優(yōu)先覆蓋封閉側(cè)墻、死角端部、負荷密集架下空間等常規(guī)不可視區(qū)域，構(gòu)建前向熱壓布控、邊角補強布控與動態(tài)識別布控聯(lián)動體系，提升圖像巡檢廣度與報警定位精度。

2.2" 高空異溫精準識別

以桁架托槽、風管吊架、電纜橋架、照明母線、鋼構(gòu)梁腹板等部位作為重點監(jiān)測對象，熱成像探測器選用中波紅外模組，固定于吊頂邊梁或跨距中段立柱上方，視角設(shè)定為俯視角度，畫面聚焦中心鎖定在高位結(jié)構(gòu)交匯區(qū)或高溫設(shè)備散熱路徑末端。圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)基于連續(xù)幀間像素溫變梯度設(shè)置判定閾值，消防員根據(jù)巡檢頻次設(shè)定圖像存儲周期，并啟用雙視角對比回調(diào)機制，對高空異溫畫面中的升溫趨勢信號進行持續(xù)標記。作業(yè)時須采用區(qū)域鎖框方式限定識別邊界，屏蔽冷風出口、天窗透熱、照明燈頭發(fā)熱等干擾因素，以提升異常熱斑的孤立識別精度。其中，不受電磁干擾使測溫精準度和所處環(huán)境的干擾源分布情況無直接聯(lián)系，無論周邊環(huán)境是否存在干擾源，都能遠距離精準跟蹤目標[6]。高差結(jié)構(gòu)區(qū)域建議配置雙探頭正交布置方式，構(gòu)建橫向-縱向軌跡捕捉通道，以便實時記錄熱源的水平漂移與垂直拓展路徑，消防員可結(jié)合圖像熱斑擴散半徑的變化趨勢，快速完成火點定位指向與升溫速度等級分類。圖像報警主控終端應(yīng)設(shè)置高空溫差映射模塊，配合圖像幀同步定位工具，以圖注形式標示目標結(jié)構(gòu)對應(yīng)的溫升源點，提升圖像分發(fā)調(diào)度的響應(yīng)效率。

2.3" 夜間圖像巡檢作業(yè)

采用紅外熱成像探測器搭載短周期圖像掃描機制，以全時段連續(xù)畫面采集模式取代傳統(tǒng)定時輪巡模式，探測器覆蓋中遠紅外輻射頻段，具備穩(wěn)定的幀頻輸出能力，巡檢區(qū)段涵蓋候車平臺、附屬夾層、下沉通道、設(shè)備倉室等無人值守的封閉場域。圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)預(yù)置時段分組策略，將深夜區(qū)段劃為低干擾高熱感時窗，系統(tǒng)在該區(qū)間啟用高靈敏等級圖像采集參數(shù)，并對各巡檢子單元設(shè)定溫度突跳判定閾值。如圖2所示，消防巡檢人員在夜間值守期間，依照圖像通道編號執(zhí)行巡檢任務(wù)，從圖像預(yù)設(shè)校準、熱源標定、軌跡復(fù)核等節(jié)點完成作業(yè)閉環(huán)。當發(fā)生火災(zāi)時，視頻圖像經(jīng)圖像火災(zāi)信息處理主機確認后，應(yīng)立即發(fā)出報警信號至火災(zāi)報警主機及火災(zāi)報警工作站，及時提醒監(jiān)控中心值班人員[7]。熱成像探測器鏡頭使用低熱噪比材料封裝，支持弱信號增益補償機制，在低照度干擾條件下仍維持圖像識別清晰度。系統(tǒng)自動剔除熱惰性設(shè)備散熱殘影，并疊加時間溫差圖譜輔助夜間高溫源點持續(xù)性篩查。消防值守人員按照時間間隔完成關(guān)鍵區(qū)域畫面比對操作，結(jié)合圖像報警列表執(zhí)行熱異常確認指令，形成夜間圖像巡檢閉環(huán)作業(yè)結(jié)構(gòu)。

2.4" 報警信號人工復(fù)核

以熱成像探測器觸發(fā)圖像作為復(fù)核對象，圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)實時生成報警幀索引號、區(qū)域編碼、時間標記與像元溫度分布圖，并在圖像調(diào)閱平臺調(diào)出報警前后連續(xù)熱圖序列，通過固定視窗比對功能，鎖定溫升斑塊的核心區(qū)域，提取圖像中心溫度、斑邊梯度變化、軌跡延展方向[8]。復(fù)核過程中，將高溫區(qū)域設(shè)定為重點識別區(qū)，運用圖像幀重疊功能分析熱團的穩(wěn)定性與形態(tài)一致性，剔除由車輛發(fā)動、燈具散熱、冷暖氣機組交替運行等因素造成的短周期非災(zāi)害性溫度波動。熱成像探測器回傳圖像按幀號進行熱等值線描繪，熱量擴散趨勢與周邊背景溫場擬合度過低的圖像，直接轉(zhuǎn)入延遲觀測模式。對存在持續(xù)躍遷特征的信號，采用動態(tài)定標模式設(shè)定時間窗內(nèi)的平均梯度閾值，結(jié)合空間路徑重建功能，判斷升溫目標是否具備點狀、帶狀或分布不規(guī)則等特征。復(fù)核有效警情轉(zhuǎn)入值班調(diào)度系統(tǒng)指令發(fā)布模塊，疑似誤報信號經(jīng)登記后，同步壓入系統(tǒng)觀察通道，進行定時圖像回查，直到異溫區(qū)退化或溫升曲線停止演化。

3 應(yīng)用分析

3.1" 案例背景

某高鐵站綜合樞紐結(jié)構(gòu)體量較大，候車廳層較高，站房主體采用大跨桁架與鋼筋混凝土框架混合結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分布軌道層、檢票區(qū)、電力艙段、換乘廊橋與高位設(shè)備夾層，熱源類型復(fù)雜、空間層次交錯、遮擋構(gòu)件密集，常規(guī)火災(zāi)報警點位難以完成對高空熱集區(qū)與盲區(qū)通風口的有效覆蓋。熱成像探測器在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中作為主動熱源捕捉單元，以桁架節(jié)點、配電房吊頂、空調(diào)新風井交匯段作為重點部署點位，形成交錯式俯視監(jiān)控帶。探測器圖像信號通過溫度差異分析模塊進行動態(tài)處理后，報警幀經(jīng)主控通道傳入終端平臺，由消防值守單元執(zhí)行圖像篩查與斑點標記處理。圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)集成連續(xù)幀緩存、熱點聚焦追蹤與高溫突變點鎖定功能，可全天候監(jiān)測電氣立井、通信機柜、鋼結(jié)構(gòu)封閉區(qū)與臨時設(shè)備堆放帶，在站區(qū)夜間運行期間，以自動輪巡方式覆蓋各重點場所，配合指揮調(diào)度界面完成畫面標注與信號分類推送。

3.2" 效果分析

熱成像探測器在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中部署完成后，候車區(qū)桁架下方、電纜井支架背面、空調(diào)末端風道等典型熱障區(qū)域的異溫點復(fù)核頻率顯著降低，值守人員在常規(guī)巡視中，可依圖像特征快速定位局部熱聚區(qū)并進行指向性確認。高架層、設(shè)備夾層與站臺聯(lián)絡(luò)通廊交匯段形成的多點溫升區(qū)，在夜間巡查期間出現(xiàn)清晰熱跡延伸軌跡，值守過程中，可通過圖像穩(wěn)定性判別溫升趨勢，避開非火源類干擾判讀。現(xiàn)場巡檢期間對高位溫源漂移方向、垂直熱軸波動形態(tài)的判斷誤差明顯減少，異常圖像觸發(fā)后，經(jīng)人工觀測可在次輪巡檢中完成復(fù)位跟蹤，不需重復(fù)拆檢或點位更換。圖像報警標段與實際熱源點位的間距接近結(jié)構(gòu)幾何中心點，畫面鎖定區(qū)與場景實物重合精度達到應(yīng)急排查所需的辨識水平，值守人員在出警指向中實現(xiàn)對異常源頭快速復(fù)識與封控路徑預(yù)判，有效提升異常復(fù)核任務(wù)的作業(yè)節(jié)奏與判讀效率。

4 結(jié)束語

熱成像探測器在圖像火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)中的實戰(zhàn)部署，有效支撐了高空異溫識別、盲區(qū)熱源布控、夜間圖像巡檢與報警信號復(fù)核等核心環(huán)節(jié)構(gòu)建，形成面向高架空間、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、多源干擾場景下的熱感知響應(yīng)機制。應(yīng)用分析表明，設(shè)備布局、識別精度、作業(yè)節(jié)奏與圖像復(fù)核均具有實用價值，作業(yè)過程具備顯著任務(wù)指向性與響應(yīng)閉合性。未來，應(yīng)結(jié)合火場態(tài)勢變化需求，持續(xù)優(yōu)化探頭布設(shè)邏輯、調(diào)整圖像處理模式、細化異常判讀機制，推動圖像火災(zāi)監(jiān)控體系在大型樞紐場站向動態(tài)化、高密度、多場景實用方向拓展。

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