基于大空间建筑早期火灾智能探测报警技术探讨

潘潇

摘 要：对于大空间建筑来说，在存在环境干扰以及遮挡的情况下目前的火灾探测技术几乎不能有效发挥作用，在灵敏度以及可靠性方面存在着一定的矛盾。从现阶段来看，大空间建筑早期火灾探测已经成为了世界性的难题，需要相关工作人员对此给予重点关注。本文主要探讨了基于大空间建筑早期火灾智能探测报警技术，希望能够对相关人士有所帮助。

关键词：大空间建筑；早期火灾；探测报警技术

0 引言

在我国经济不断发展的同时，大空间建筑也越来越多，例如大型商场、大型仓库、工业厂房等等。同时也面临着越来越严峻的火灾问题，需要更加先进的火灾监控技术来保证对于火灾的早期预警。现阶段对于大空间建筑火灾探测报警是全世界都面临的重要课题之一，特别是在具有环境干扰的情况下，很多传统的探测技术（例如感烟以及感温探测器等）都会受到影响，很难发挥有效的作用。这就需要研究全新智能火灾探测报警技术，从而适应不同情况下早期火灾探测的需要，保护人们的生命财产安全。

1 大空间建筑早期火灾探测中存在的问题

现阶段在普通的建筑中使用最为广泛的火灾探测器主要就是在顶棚装设的感烟型以及感温型探测器，正常情况下安装的高度都是控制在6米以内。在此种情况下，发生火灾时的烟气会快速的到达顶棚，同时会顺着顶棚向周边蔓延，对于此种火灾情况普通的探测器是能够发挥相应作用的。但是对于大空间的建筑来说，例如大型的商场、大型工业厂房、大型的仓库等传统火灾探测技术不能有效发挥作用。因为受到空间高度以及面积等方面的影响，在火灾发展到一定程度后火灾的燃烧物才会传播到探测器的感应范围，这时探测器才会有所感应，所以通过传统火灾探测技术很难实现大空间建筑的早期火灾探测报警。另外，在具有较多干扰因素、周边环境较为恶劣的情况下，例如空间内存在较多的灰尘、受到较强的电磁或者光干扰、环境中有较大水蒸气、存在较强的震动等等都会对现有传统火灾探测技术造成影响，使其不能正常发挥功效，常常存在误报的情况。在大空间建筑火灾探测过程中，如果为了较好感受到早期火灾的情况就需要提升火灾探测的灵敏度，这就会造成误报情况的发生；若是一定程度上降低火灾探测的灵敏度，就会发生漏报火灾延期报警的情况。这就在大空间建筑火灾早期探测问题上存在着灵敏度和可靠性方面的矛盾。

2 现代大空间建筑早期火灾智能探测报警技术

2.1 双波段图像型火灾探测技术

双波段图像型火灾探测技术主要是针对大空间建筑早期火灾探测报警进行研究的，主要为了解决传统火灾探测技术对于大空间建筑的不适用性（包括火灾的漏报、误报、报警延误和火灾空间定位问题等等）。双波段图像型火灾探测技术是在充分研究火灾发生时所产生的热量、色谱、光谱、形式以及运动特性的基础上，建立起了稳定性模型、色度模型、增长趋势模型等等，同时也发展了纹理模型、立体视角模型以及基于红外影像的频域纹理模型和闪烁模型等等。在充分融合了这些数学模型的基础上建立了以彩色影像和红外影像为基础的双波段火灾识别模型，通过现代化的人工智能技术、计算机视觉技术以及图像处理等高科技，实现了大空间建筑早期火灾智能探测报警以及三维空间的定位，为早期火灾扑灭提供了灵活可靠的依据。

（1）双波段图像型火灾探测系统的构成

火灾发生时通过燃烧会产生3种物质，分别为烟气、热量以及光。这三种物质中，光是传播最快的，也最不容易受到周边环境以及空间尺寸方面的影响。但是现阶段的感光探测器绝大多数采用的都是点型感光元件，对于大空间建筑来说，使用光作为信息的识别信号会受到探测距离的限制，所以不适合用在大空间建筑火灾探测当中。双波段图像型火灾探测系统主要是通过面阵CCD彩色和红外摄像机作为探测元件，通过此探测元件获得火灾发生时的相关信息，这就很大程度上提升了探测距离。在进行火灾的认知、识别过程中，通过对火灾燃烧过程中色度特性、光谱特性、频谱特性、运动特性以及纹理特性的分析研究，将相关的特性具体化、模型化和以及工程化，建立起计算机能够执行的火灾识别判据，通过计算机对这些模型的计算来确定是否发生火灾，并且利用联动控制器实行联动扑救，从而达到扑救火灾的目的，这样就形成了智能化的火灾探测报警技术。双波段图像型火灾探测系统的简图如图1所示。

（2）双波段图像型火灾探测系统的特点

双波段图像型火灾探测系统是在传统火灾探测技术基础上结合现代计算机技术发展起来的全新火灾探测系统，其具有自身的特点，主要包括：

第一，通过使用CCD摄像机作为探测元件，能够将防火、防盗以及一般性监控等功能进行融合，从而形成三位一体的探测系统。并且通过使用防火并行处理器，能够同一时间对不同双波段摄像机获取的信息进行处理。

第二，双波段图像型火灾探测系统监控的距离比较远，范围比较广泛，一般可以达到0.5～60m，非常适用于大空间建筑的火灾探测报警。并且具有比较好的防爆和防潮能力，能够有效的应用在环境较为恶劣的工作场所；

第三，发生火灾时的报警确认比较简单、快捷，并且直观。可以自动进行火灾的空间定位，并且能够利用联动控制系统联合进行火灾的定点扑救工作；

第四，系统具有摄像以及录像功能，可以对其监控的场所进行实时录像，从而能够确保获得火灾发生现场的第一手资料，这就为后期的相关分析、处理提供全面准确的依据；

第五，此系统具有较好的联动控制性能，可以将声光报警、自动灭火、排烟、录像以及报警电话等系统进行快速联合，使这些系统在第一时间发挥应有的作用，从而第一时间控制火灾的发生，将火灾可能造成的损失降到最低。

2.2 光截面图像感烟火灾探测技术

光截面图像感烟火灾探测技术主要是将主动红外光源当成目标，利用红外面阵接收器的作用造成多种光束的红外光截面，利用現代化的成像方式以及图像处理方式对烟雾穿过红外光截面时对光造成的散射、反射和吸收的情况进行检测，之后通过不同模式的认知、持续趋势以及双向预测算法等实现大空间早期火灾的探测报警。

（1）光截面图像感烟火灾探测系统的构成

光截面图像感烟火灾探测系统主要包括的部件有：光截面发射器、光截面接收器、中央处理器、防火并行处理器、数据处理中心以及联动控制报警器等等。

（2）光截面图像感烟火灾探测系统的特点

第一，光截面图像感烟火灾探测系统主要是通过多个光束而形成的光截面，这样就能通过任意的方式对被保护空间进行覆盖，从而极大的提升了快速响应区域的面积；

第二，通过对于光截面内相邻光束进行相应的分析，能够很大程度上避免由于单光束火灾报警系统因为外部因素的干扰所造成的误报问题；

第三，光截面图像感烟火灾探测系统能够对因为灰尘累积所造成的工作状态漂移进行自动的检测以及跟踪，如果工作状态漂移超过了事先设定的范围，系统就会自动发出报警信号，并且能够进行环境变化的时时跟踪，同时对于探测器的相关参数进行自动调节。通过此种方式就能够很大程度上降低由于环境因素变化或外部因素干扰所造成的漏报、误报的概率；

第四，光截面图像感烟火灾探测系统具有面成像自动跟踪定点监测功能，能够有效避免因为安装移动所造成的误报问题；

第五，通过面成像功能的使用，能够使得光截面图像感烟在空间范围具有分辨发射光源和干扰光源的能力，从而很大程度上提升了整个系统的抗干扰能力，促进了系统在更大范围内使用。

3 结束语

火灾燃烧是非常复杂的现象，能够产生多种特性参数，若是想通过单一参数进行火灾早期测量是比较困难的，特别是对于大空间建筑更是如此。双波段图像型火灾探测技术以及光截面图像感烟火灾探测技术等智能火灾探测报警技术能够充分应用多种特性参数，联合进行火灾探测报警，很好的解决了灵活性以及可靠性方面的矛盾，对于大空间建筑的早期火灾探测报警是非常适用的。

参考文献

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（作者單位：达州市公安消防支队防火监督处）