浅谈图像型早期火灾监测与数控固定消防水炮扑救技术
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摘要：在现在的一些环境比较恶劣的工业领域以及大空间的建筑，由于火灾探测技术受到了一些环境条件的限制，系统的可靠性和灵敏度之间有着较强的矛盾，因此对于较大空间的建筑来说，早期的火灾探测技术是相当复杂也有着一定的难度。本文主要分析了大空间建筑的火灾探测技术中存在的问题，同时介绍了两种两种大空间建筑火灾探测技术以及数控固定消防水炮扑救技术。
关键词：大空间建筑 火灾 检测技术 消防炮
随着我国经济的不断发展以及城市化建设步伐的加快，为了适应发展的需要，大空间的建筑越来越多的出现，而且火灾形势也越来越严峻，众所周知火灾时人类的重大灾害之一。近些年来，在我国的大空间建筑中，火灾频繁的发生，这造成的严重的人员伤亡和财产损失，因此国家有关部门予以高度的重视和关注，解决大空间建筑的火灾问题已是迫在眉睫。
大空间建筑的火灾探测技术是世界各国消防部门关注的热点问题，由于大空间建筑受到环境的干扰，常规的探测器由于火灾燃烧的产物在传播中会受到高度和面积的影响，因此只有火灾发展到一定的程度时，探测器才有所反应，所以目前的火灾探测技术很难真正发挥出应有的作用。中国科学技术大学研制出大空间火灾安全监控系统，该系统采用了双波段图像型火灾探测技术和光截面图像感烟火灾探测技术，在一定程度上解决了现有的问题，通过该系统和数控固定式消防水泡的联用，进而实现了大空间内火灾的自动报警和联动灭火。
在火灾发生的早期阶段，因为火灾从无到有，所以在这个阶段火焰的图像在各方面的变化都有着一定的规律，将这些特征信息找出来就可以更好地确定出火灾的图像。
1.1蔓延增长特性
在火灾发生之后，火灾所处的区域会有不断蔓延的发展趋势，火灾的面积会不断增加，因此摄像头所能探测到的面积也会不断增大，图像上会表现出高亮度去不断增加，也能看出火焰的空间分布的变化。
1.2边缘变化特性
早期火灾的火焰具有独特的特性，会有边缘抖动的特征，通过对边缘火焰的处理，再依据相关的规律对其进行必要的判别。
1.3相对稳定性
早期火灾的图像上表现出来火灾发生的中心位置有相对稳定性，同时还有高亮度的特性。
因此，根据早期火灾的这些特性，通过相关的对图像的处理，分出火灾的中心位置，对图像进行综合分析，进而确定是不是真的发生火灾。
2、大空间建筑消防设计中遇到的问题
第一，由于大空间建筑的结构自身的特殊性而且为了满足使用功能的需要，所以对其不鞥进行防火和防烟的分隔；第二，烟气进入到大空间内不断蔓延，会严重的影响到区域内以及和其相连的建筑，在大空间内，烟气上升多一定的高度时，空气会稀释烟气，所以其的温度和浓度都会降低很多，不能升到顶棚就开始发生沉降；第三，由于在的空间内火灾所燃烧的产物会受到空间和面积和高度的影响，通常情况下，在火灾已经发展到一定的程度了，探测器才能感应到才能实现火灾报警；第四，如果环境状况不好，同时还有进过的干扰的情况下，目前的火灾探测方法很难正常的发挥出作用，发生误报的情况时有发生；第五，传统的依靠温度的变化对洒水的喷头启动和顶棚安装的方式发挥不了作用，普通的喷头所喷出的水由于高度太高，达不到有效灭火的目的。
3、图像型火灾检测系统的优点
由于早期火灾具有着一定的特征，这些特征通常都能反映的图像中，对图像中的这些特征运用相关的知识进行综合的分析，就可以实现对早期火灾的探测。图像型早期火灾监测技术，可以接收和处理不同角度和范围之内的信号，通过火灾火焰在影响上的具体的特征，进而进行综合的判断，最终实现火灾探测和报警。该技术比较适用于大空间建筑和一些特殊的场所，可以更好的避免由于一些外界环境导致的误报或者是漏报等可能性，可以提高报警的真实性和可靠性，因此和常规的火灾探测报警系统相比，其具有很多的优点。第一，具有保护面积大、响应的速度快、探测距离远以及报警准确度高等优势；第二，在报警的同时还能将监控现场的图像显示和记录起来，这给对事故进行调查分析提供了有效的材料依据；第三，具有良好的防腐蚀性能和密封系能，因此有着较强的抗干扰能力；第四，通过利用立体视觉的原理实现在动空间的定位，进而给数控防水炮提供有效的数据；第五，具有较强的扩展功能，给信息的智能化和网络化管理提带来了方便。
4、光截面图像感烟火灾探测技术
该种技术主要是通过利用主动红外光源作为目标，结合红外摄像机形成红外光截面，进而成像并对图像进行相关的处理，通过对红外光进行测量然后进行综合的分析判断进而达到对早期火灾的识别和判断。
4.1系统的构成
组成该系统的主要有光截面前端、红外摄像机、数据处理中心、中央处理器、防火并行处理器以及联动控制报警器，下图图2为光截面图像感烟火灾探测系统的组成图。
光截面图像感烟火灾探测系统简图
4.2系统的工作的基本思路
第一，通过光截面发射出红外光，这些红外光一段穿过被监控的区域就会在摄像机上面形成图像，进而表现出红外光斑影像；第二，在区域内不同部位的摄像机通过视频信号的方式把光斑影像传送给防火并行处理器之后，防火并行处理器再将影像送到中央处理器由其对火灾进行相应的分析，这时如果发现有火灾发生，就可以通过联动控制报警器实现对火灾的报警；第三，光线由于在大气中发生折射，被大气颗粒吸收等，在穿过大气之后的强度和这些吸收折射和散射的颗粒之间有着密切的关系；第四，通过红外光斑的亮度对烟的浓度进行感测，进而通过相关的方法实现对早期火灾的识别以及报警。
4.3系统的特点
该系统具有的特点有：第一，由于系统的光截面是由多光束组成的，因此可以实现对被保护空间所以地方和角度的覆盖，进而使得快速响应区域的面积增大了；第二，可以对光截面中相邻的光束进行分析，这样就在一定程度上避免了单光束火灾报警由于系统的突发的一些原因而导致误报现象的发生；第三，自动检测和跟踪可以实现对灰尘而造成的工作状态的漂移，这样，如果漂移超长相关规定的标准和范围时，就会自动出现故障的信号，同时还可以对环境的变化进行跟踪，对探测器的工作参数进行自动的调节；第四，可以对截面成像进行自动跟踪和定点监测，这样就可以避免因为在安装和移动导致误报现象的出现；第五，通过使用截面成像，使得光截面的图像感烟在空间具有对发射光源和干扰光源的分辨能力，这样就使得系统的抗干扰性能得到了有效的提高，进而提高了系统的适用性。