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1、双波段图像型火灾探测技术在高大空间场所的运用作者：郭必绍 作者单位：恒大鑫源（昆明）置业有限公司摘要：不断涌现的大型公共建筑特别是高大空间建筑，与常规建筑相比更具有视觉上的通透性和空间 感。技术现代化、规模大型化、建筑造型非标准化等特点，使得如何在高大空间场所设置探测火情的报警 系统成为消防设计的一大难题。本文针对高大空间场运用的双波段图像型火灾探测技术，与同行探讨大空 间建筑火灾探测技术的运用。关键词：高大空间;双波段;图像;火灾探测;运用一、概述近年来，随着高大空间建筑场所的日益增多，针对大空间场所的火灾报警技术也在日新月异的发展。 高大空间一般是指高度大于10米，体积大于10000m3的
2、空间。通常指剧场、会展中心、交响乐厅、体育比 赛场所、多功能大厅、航空港侯机楼等。目前全国已有展览场馆约140多座，可用于展览的总面积达几百 万平方米1。高大空间在结构形式上表现为空间较大和层高较高, 由此带来热传递的滞后，温度在水平方 向和在垂直方向上有大的梯度分布。在体量上表现为大的建筑外墙面、地板面积大，室内对流大。对于高大空间火灾探测和灭火条件来说，高大空间具有烟气难以汇聚，使用常规的感烟探测器不能有 效探测报警。在自动喷水灭火方面，由于高大空间一般高度都远超过普通喷头89米的作用高度，因此 自动喷水灭火系统也难以有效发挥作用。尽管近年来最新开发了高度可达12米的快速响应喷头，但由于
3、许多高大空间是敞开结构，烟温不易汇聚上升，也难以奏效，因此采用传统的火灾探测技术已无实际的运 用价值2。针对高大空间的火灾探测技术和运用难题已经摆在消防人的面前。二、双波段图像型火灾探测监控系统1、高大空间的火灾探测技术的发展在一般建筑中广泛使用顶棚安装的感烟和感温型火灾探测器，其高度通常在6 米以下，火灾烟气能 够很快到达顶棚，并沿顶棚蔓延。而在高大空间场所，由于火灾燃烧产物在空间传播受空间高度和面积的 影响，常常当火灾发展到相当的程度，探测器才能感应，难以实现早期火灾报警，无法解决灵敏度与可靠 性之间的矛盾。国内的科研部门从 1991 年开始致力于大空间建筑早期火灾的探测技术研究，建造了专
4、门 的大空间建筑火灾实验厅，对大空间建筑早期火灾探测中存在的问题进行了深入研究，在大空间建筑火灾 探测技术上有重大突破，成功地解决了这一难题，其中LA100型大空间火灾安全监控系统采用双波段图像型火灾探测技术和光截面图像感烟火灾探测两项技术，为大空间火灾探测问题提供了解决方案，近年来在 会堂、舞台、展览厅等高大空间得到广泛应用，取得了显著的经济效益和社会效益。2、双波段图像型火灾探测技术双波段图像型火灾探测技术针对大空间建筑火灾中普遍存在的技术难题，即火灾的误报、漏报和报警 延误，以及火灾的空间定位，通过对火灾的热、色、形、光谱及运动特性的研究，在色度模型、稳定性模 型、增长趋势模型的基础上，
5、发展了纹理模型、立体视角模型、基于红外影像的频域纹理模型、闪烁模型， 提出了基于彩色影像和红外影像的双波段火灾识别模型，采用了图像处理、计算机视觉、人工智能等多项 高新技术，实现了大空间建筑早期火灾的探测和真三维空间定位。 系统构成在火灾的燃烧产物烟、热、光这三种物质中，以光传播最快，它最不易受环境及空间尺寸的影响，以 光作为信息源识别信号，针对现行感光火灾探测器大多采用点型感光元件，其探测距离有限，不适合大空 间火灾探测，本技术采用面阵CCD彩色和红外摄象机作为探测元件，以此实现获取火灾信息的功能，从而 极大地提高了探测距离。在火灾识别认知方面，根据火灾在燃烧过程中的光谱特性、色度特性、纹理
6、特性、 运动特性以及频谱特性，将这些特性模型化、工程化，形成计算机可执行的火灾识别判据，由计算机进行 火灾有无的判别，以此实现识别火灾信息的功能。通过联动控制器，进行联动扑救动作,以此实现扑救火 灾的功能。其系统简图如图1 所示：吕彩色摄像机 红外摄像机吕处理图 1 双波段图像型火灾探测系统简图 系统的特点双波段火灾探测器的安装示意图 采用CCD摄像机作为探测系统的前端，可实现防火、防盗和一般监控三位一体。 采用防火并行处理器，能同时对多只双波段摄像机获取的信息进行及时处理。 监控距离远（0.560米），适合大空间建筑的防火。 具有防爆、防潮功能，可使用于环境恶劣的工业场所。 报警确认简单、迅
7、速、直观。 具有联动控制功能，能迅速联动声光报警、自动灭火、排烟、录像、报警电话等系统，将火灾 损失降低到最低限度。3、光截面图像感烟火灾探测光截面图像感烟火灾探测技术利用主动红外光源作为目标，结合红外面阵接收器形成多光束红外光截 面，通过成像的方式和利用图像处理的方法，测量烟雾穿过红外光截面对光的散射、反射及吸收情况，利 用模式识别、持续趋势、双向预测算法实现对早期火灾的识别与判断。光截面图像感烟火灾探测系统由光截面发射器、光截面接收器、防火并行处理器、中央处理器、数据处理中心和联动控制报警器组成。其系统组成如图2 所示。图 2 光截面图像感烟火灾探测系统简图探测器在相对两墙壁（柱）上面示意
8、图系统的特点： 由多光束组成光截面，对被保护空间实施任意曲面覆盖，大大地提高了快速响应区域的面积。 对光截面中相邻光束的相关分析，克服了单光束火灾报警由于系统偶然因素而引起的误报。 能自动检测和跟踪由灰尘积累而引起的工作状态的漂移，当这种漂移超出给定范围时，自动发出故障信号，同时能跟踪环境变化，自动调节探测器的工作参数，因此可大大降低由灰尘积累和环境变化所造成的误报和漏报。 面成像自动跟踪定点监测，可以避免由于安装移动而造成的误报问题。 面成像的使用，使得光截面图像感烟在空间具有分辨发射光源和干扰光源的能力，提高了系统抗干扰性能，扩大了系统的应用范围。4、 主要设备配置情况序号名称规格单位1信
9、息处理主机LIAN-CPM100套2立安控制器LIAN-CC0N16只3琴台式操作台（2节）LIAN100/64T套4交流电源箱LIANPS2/100只5视频分配器LIANVD0824只6视频切换器LIAN-VP1601只7防火并行处理器LIAN-PFCD16只8矩阵切换器AB-D2150R16/5只9双波段图像火灾探测器LIAN-DC830套10支架及防爆防护罩LIAN-PB2只11双波段火灾控测模块LIAN-DMF01只12长延时录象机AG-TL350只13彩色监视器21寸台14UPS电源C2K2H只三、小结：针对高大空间的火灾探测技术难题，双波段图像型火灾探测技术提供了系统化的解决方案。双波段图 像型火灾探测技术与光截面图像感烟火灾探测联合应用、互相补充，在双波段图像型火灾探测系统的探测 死角进行补充覆盖和早期预报，在经济可行、施工安装维护简便的情况下，有效保证高大空间场所的火灾 探测功能。参考文献1 对高大空间分层空调冷量计算的探讨 第一机械工业部第七设计院编2 谈高大空间灭火设计给水排水期刊3 火灾模型在火灾安全分析中的应用 2000.01 中国科学技术大学火实科学国家重点实验室 作者：霍然,李元洲,李坚
火灾探测技术在大空间场所的运用
