火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

曾金龍

（昆明消防指揮學(xué)校，云南 昆明 650208）

火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

曾金龍

（昆明消防指揮學(xué)校，云南 昆明 650208）

文章介紹了目前火災(zāi)探測(cè)領(lǐng)域的幾項(xiàng)熱門研究，闡述了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合當(dāng)今社會(huì)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)所面臨的新形勢(shì)、新情況和新問題，提出了多傳感器復(fù)合探測(cè)和智能化、網(wǎng)絡(luò)化探測(cè)是今后火災(zāi)探測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

火災(zāi)探測(cè)技術(shù)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

火災(zāi)是違反人類意愿，失控于所限定的時(shí)空范圍之外的燃燒過程而引發(fā)的一種災(zāi)害。由于導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的原因多，隱蔽性強(qiáng)且易受環(huán)境、人為等不確定因素影響的特點(diǎn)，它對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)穩(wěn)定所造成的威脅是極大的。隨著科學(xué)技術(shù)的更新，社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，人們的物質(zhì)文化生活水平日益提高，人員密集場(chǎng)所和倉庫廠房越來越多，以及各種新能源、新材料和新設(shè)備的廣泛開發(fā)和利用使火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)越來越大，面對(duì)新形勢(shì)、新情況、新問題所帶來的新挑戰(zhàn)，要最大程度地減少火災(zāi)造成的損失，必須在火災(zāi)發(fā)生初期發(fā)現(xiàn)并處理，由此產(chǎn)生了對(duì)火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)的必要性。

一、火災(zāi)探測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

火災(zāi)的產(chǎn)生和發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜且不穩(wěn)定的過程，這個(gè)過程伴隨著一系列復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng)，除了有物質(zhì)和能量的變化外，同時(shí)火災(zāi)過程還受眾多外界因素的干擾。在火災(zāi)過程中會(huì)產(chǎn)生一些火災(zāi)特征參量，如煙霧、燃燒氣體、燃燒音、火焰及周圍環(huán)境溫度變化等。火災(zāi)探測(cè)技術(shù)探測(cè)火災(zāi)的過程就是通過火災(zāi)探測(cè)器對(duì)燃燒過程中產(chǎn)生的特征參量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給控制器，控制器經(jīng)過分析和判斷并做出響應(yīng)來確定是否有火情存在。隨著人們對(duì)火災(zāi)防控的重視程度越來越強(qiáng)，火災(zāi)探測(cè)技術(shù)有了前所未有的發(fā)展。

（一）復(fù)合探測(cè)技術(shù)

由于火災(zāi)表現(xiàn)出的特征參量是復(fù)雜多變的，且易受外界因素的干擾，所以只采集其中一個(gè)火災(zāi)特征參量進(jìn)行分析是不能準(zhǔn)確、及時(shí)地探測(cè)出各種火情。單一參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器受環(huán)境影響程度大，應(yīng)用范圍小，容易出現(xiàn)誤報(bào)和漏報(bào)而逐漸被淘汰，因此如何提高火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的可靠性，降低誤報(bào)和漏報(bào)率是該領(lǐng)域急需解決的難題，由此復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器便成了該領(lǐng)域的熱門研究之一。復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器是一種能夠識(shí)別兩種及以上火災(zāi)特征參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器，它的探測(cè)過程是根據(jù)多個(gè)火災(zāi)參數(shù)之間邏輯關(guān)系，運(yùn)用復(fù)雜算法來探測(cè)火災(zāi)。此技術(shù)大大降低了漏報(bào)、誤報(bào)率，提高了可靠性。而我國(guó)在這方面的研究主要是以光電感煙感溫探測(cè)構(gòu)成的二參量探測(cè)技術(shù)和光電感煙、離子感煙和感溫探測(cè)構(gòu)成的三參量復(fù)合探測(cè)技術(shù)。目前已有多家企業(yè)研制的復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器通過認(rèn)證。

（二）空氣采樣火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

空氣采樣火災(zāi)探測(cè)器也叫吸氣式火災(zāi)探測(cè)器。該技術(shù)采用主動(dòng)吸取空氣進(jìn)行采樣，可以快速識(shí)別和判斷出因火災(zāi)釋放到空氣中的燃燒氣體和煙粒子。當(dāng)空氣中燃燒氣體或煙粒子濃度達(dá)到報(bào)警閥值時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)立即報(bào)警。與普通感煙探測(cè)器相比，空氣采樣火災(zāi)探測(cè)器將被動(dòng)探測(cè)變?yōu)橹鲃?dòng)探測(cè)，報(bào)警時(shí)間大大縮短。目前一些比較先進(jìn)的空氣采樣火災(zāi)探測(cè)產(chǎn)品已經(jīng)具備探測(cè)能力靈敏度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，不受粉塵、霧氣等環(huán)境因素影響而造成誤報(bào)和維護(hù)成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用到更多的環(huán)境中進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)。

（三）光纖感溫火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

在一些特殊環(huán)境下的火災(zāi)探測(cè)需要實(shí)時(shí)、多點(diǎn)測(cè)量溫度才能有效地探測(cè)出現(xiàn)場(chǎng)火情，而光纖感溫火災(zāi)探測(cè)技術(shù)就能滿足要求并適用于這樣的環(huán)境。該技術(shù)的溫度探測(cè)器是光纖或光柵，它能夠檢測(cè)多點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度值，若溫度異常就能及時(shí)做出響應(yīng)。目前該技術(shù)的研究運(yùn)用已經(jīng)很成熟，某些光纖探測(cè)溫度的點(diǎn)數(shù)能到到數(shù)千個(gè)，測(cè)溫距離能達(dá)到數(shù)千米，不同類型的光纖測(cè)溫范圍不盡相同，一些特殊光纖測(cè)溫范圍能達(dá)到-200℃到+700℃，甚至更廣。由于此技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)多點(diǎn)測(cè)量溫度，所以人們可以根據(jù)溫度的分布情況來確定火災(zāi)的規(guī)模、火勢(shì)蔓延的方向和制定合理的滅火方案。這種探測(cè)技術(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度變化，抗干擾能力強(qiáng)，特別適用于電纜橋架、夾層、隧道等不易接近的地方。

（四）圖像火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

火災(zāi)發(fā)生的過程中會(huì)伴隨著火焰從無到有，火焰面積、形狀和輻射強(qiáng)度無時(shí)不刻都在發(fā)生著變化，這些特征是火焰區(qū)別于其它現(xiàn)象的重要依據(jù)，為火災(zāi)的識(shí)別打下了基礎(chǔ)，而圖像火災(zāi)探測(cè)器正是利用火焰的這些特征來探測(cè)火情的。該技術(shù)融合了圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和模式識(shí)別等高新技術(shù)，它是利用攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將采集到的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理、分析，并結(jié)合先進(jìn)的探測(cè)算法來識(shí)別火災(zāi)。該技術(shù)具有非接觸式探測(cè)，靈敏度強(qiáng)，受環(huán)境因素限制小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大空間場(chǎng)所以及環(huán)境相對(duì)惡劣的場(chǎng)所進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（五）城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

城市是人類財(cái)富和物質(zhì)的集聚點(diǎn)，城市消防安全就顯得尤為重要。伴隨著城市消防安全的日益重要和通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)因此而發(fā)展起來了。該系統(tǒng)通過采取監(jiān)控中心與社會(huì)單位聯(lián)網(wǎng)來接收、處理和管理聯(lián)網(wǎng)用戶的火災(zāi)報(bào)警信息、消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、消防安全管理等情況，可以有效地提高消防部隊(duì)的反應(yīng)速度和成功處置早期火災(zāi)的成功率，同時(shí)也是提高城市消防安全管理水平和防控火災(zāi)能力的有效措施。目前，我國(guó)已出臺(tái)了《城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50440-2007，為該技術(shù)的研究和發(fā)展提供了技術(shù)規(guī)范。

二、火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，給人類帶來更多的物質(zhì)文化財(cái)富的同時(shí)，也帶來了社會(huì)消防安全管理的嚴(yán)峻考驗(yàn)，火災(zāi)防控工作的重要性顯得尤為突出。從火災(zāi)探測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，如何提高火災(zāi)探測(cè)可靠性、實(shí)現(xiàn)早期報(bào)警和使系統(tǒng)更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化成了今后火災(zāi)探測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

（一）多參量復(fù)合火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

火災(zāi)的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)過程。在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生很多火災(zāi)特征參量，比如燃燒物、煙、溫度和火焰等。這些火災(zāi)參量往往會(huì)受環(huán)境的干擾，并且不同環(huán)境和不同類型火災(zāi)的特征參數(shù)不盡相同，所以單獨(dú)檢測(cè)火災(zāi)的某一個(gè)參數(shù)是不能有效地探測(cè)火災(zāi)，而多參量復(fù)合火災(zāi)探測(cè)技術(shù)可以探測(cè)多個(gè)火災(zāi)參數(shù)，并應(yīng)用信號(hào)處理技術(shù)和先進(jìn)的火災(zāi)探測(cè)算法，就可以避免因使用單火災(zāi)參量造成的漏報(bào)、誤報(bào)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)早期報(bào)警。因此，可以探測(cè)多個(gè)火災(zāi)參量的復(fù)合探測(cè)技術(shù)的研究成了今后火災(zāi)探測(cè)領(lǐng)域的主要方向。

（二）智能化火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的智能化是多技術(shù)的融合，自動(dòng)化程度高，能主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，比如溫度、光波、煙霧等模擬信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算

103機(jī)，結(jié)合智能算法，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和火災(zāi)特征參數(shù)進(jìn)行對(duì)比判斷，從而實(shí)現(xiàn)早期準(zhǔn)確報(bào)警，避免誤報(bào)、晚報(bào)和漏報(bào)。隨著火災(zāi)探測(cè)技術(shù)愈加智能化，我們還可以依據(jù)探測(cè)出的火災(zāi)信號(hào)對(duì)火場(chǎng)范圍、火勢(shì)大小、煙霧濃度及火災(zāi)的蔓延方向和速度給出具體的描述，甚至可以結(jié)合電子地圖進(jìn)行形象提示、對(duì)出動(dòng)力量和滅火戰(zhàn)術(shù)提出合理的建議，實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，最大程度地降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，并且可以查詢火災(zāi)相關(guān)參數(shù)，用以日后可調(diào)查起火原因、判定責(zé)任事故的科學(xué)依據(jù)。

（三）網(wǎng)絡(luò)化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，是由很多功能不同的模塊組成。它是利用計(jì)算機(jī)和通信等高新技術(shù)將控制器之間、火災(zāi)探測(cè)器之間、系統(tǒng)內(nèi)部之間、系統(tǒng)外部之間通過一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行相互連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)共享。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化能讓控制人員及時(shí)掌控各個(gè)單位的有關(guān)信息和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可以完成狀態(tài)修正、火災(zāi)報(bào)警、故障判定及聯(lián)動(dòng)控制等功能。隨著全社會(huì)消防安全管理要求的不斷提高，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的研究，在火災(zāi)防控和最大程度地減小人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等方面起著非常重要的作用。由于近年來各類火災(zāi)頻發(fā)，防火形勢(shì)愈加嚴(yán)峻，所以對(duì)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，在今后將會(huì)有更多的研究課題。

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（責(zé)任編輯：王 莉）

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1671-802X（2015）06-0102-03

2015-10-23

曾金龍（1988-）男，四川三臺(tái)人，助理講師，研究方向：電氣防火、火災(zāi)探測(cè)技術(shù)。E-mail：772458896@qq.com.