曾金龍

（昆明消防指揮學校，云南 昆明 650208）

火災探測技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

曾金龍

（昆明消防指揮學校，云南 昆明 650208）

文章介紹了目前火災探測領域的幾項熱門研究，闡述了該領域的研究現(xiàn)狀，并結合當今社會火災探測技術所面臨的新形勢、新情況和新問題，提出了多傳感器復合探測和智能化、網絡化探測是今后火災探測領域的發(fā)展趨勢。

火災探測技術；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

火災是違反人類意愿，失控于所限定的時空范圍之外的燃燒過程而引發(fā)的一種災害。由于導致火災發(fā)生的原因多，隱蔽性強且易受環(huán)境、人為等不確定因素影響的特點，它對人類生命財產安全和社會穩(wěn)定所造成的威脅是極大的。隨著科學技術的更新，社會生產力的不斷發(fā)展，人們的物質文化生活水平日益提高，人員密集場所和倉庫廠房越來越多，以及各種新能源、新材料和新設備的廣泛開發(fā)和利用使火災風險越來越大，面對新形勢、新情況、新問題所帶來的新挑戰(zhàn)，要最大程度地減少火災造成的損失，必須在火災發(fā)生初期發(fā)現(xiàn)并處理，由此產生了對火災自動探測的必要性。

一、火災探測技術研究現(xiàn)狀

火災的產生和發(fā)展是一個復雜且不穩(wěn)定的過程，這個過程伴隨著一系列復雜的物理變化和化學反應，除了有物質和能量的變化外，同時火災過程還受眾多外界因素的干擾。在火災過程中會產生一些火災特征參量，如煙霧、燃燒氣體、燃燒音、火焰及周圍環(huán)境溫度變化等。火災探測技術探測火災的過程就是通過火災探測器對燃燒過程中產生的特征參量進行檢測，并將檢測到的信號傳遞給控制器，控制器經過分析和判斷并做出響應來確定是否有火情存在。隨著人們對火災防控的重視程度越來越強，火災探測技術有了前所未有的發(fā)展。

（一）復合探測技術

由于火災表現(xiàn)出的特征參量是復雜多變的，且易受外界因素的干擾，所以只采集其中一個火災特征參量進行分析是不能準確、及時地探測出各種火情。單一參數(shù)的火災探測器受環(huán)境影響程度大，應用范圍小，容易出現(xiàn)誤報和漏報而逐漸被淘汰，因此如何提高火災探測技術的可靠性，降低誤報和漏報率是該領域急需解決的難題，由此復合式火災探測器便成了該領域的熱門研究之一。復合式火災探測器是一種能夠識別兩種及以上火災特征參數(shù)的火災探測器，它的探測過程是根據多個火災參數(shù)之間邏輯關系，運用復雜算法來探測火災。此技術大大降低了漏報、誤報率，提高了可靠性。而我國在這方面的研究主要是以光電感煙感溫探測構成的二參量探測技術和光電感煙、離子感煙和感溫探測構成的三參量復合探測技術。目前已有多家企業(yè)研制的復合式火災探測器通過認證。

（二）空氣采樣火災探測技術

空氣采樣火災探測器也叫吸氣式火災探測器。該技術采用主動吸取空氣進行采樣，可以快速識別和判斷出因火災釋放到空氣中的燃燒氣體和煙粒子。當空氣中燃燒氣體或煙粒子濃度達到報警閥值時，即可實現(xiàn)立即報警。與普通感煙探測器相比，空氣采樣火災探測器將被動探測變?yōu)橹鲃犹綔y，報警時間大大縮短。目前一些比較先進的空氣采樣火災探測產品已經具備探測能力靈敏度高，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和維護成本低等諸多優(yōu)點而被應用到更多的環(huán)境中進行火災探測。

（三）光纖感溫火災探測技術

在一些特殊環(huán)境下的火災探測需要實時、多點測量溫度才能有效地探測出現(xiàn)場火情，而光纖感溫火災探測技術就能滿足要求并適用于這樣的環(huán)境。該技術的溫度探測器是光纖或光柵，它能夠檢測多點實時溫度值，若溫度異常就能及時做出響應。目前該技術的研究運用已經很成熟，某些光纖探測溫度的點數(shù)能到到數(shù)千個，測溫距離能達到數(shù)千米，不同類型的光纖測溫范圍不盡相同，一些特殊光纖測溫范圍能達到-200℃到+700℃，甚至更廣。由于此技術能夠實時多點測量溫度，所以人們可以根據溫度的分布情況來確定火災的規(guī)模、火勢蔓延的方向和制定合理的滅火方案。這種探測技術可實時監(jiān)控溫度變化，抗干擾能力強，特別適用于電纜橋架、夾層、隧道等不易接近的地方。

（四）圖像火災探測技術

火災發(fā)生的過程中會伴隨著火焰從無到有，火焰面積、形狀和輻射強度無時不刻都在發(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，為火災的識別打下了基礎，而圖像火災探測器正是利用火焰的這些特征來探測火情的。該技術融合了圖像處理技術、計算機控制技術和模式識別等高新技術，它是利用攝像頭對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，將采集到的圖像轉換為數(shù)字信號傳輸?shù)接嬎銠C進行處理、分析，并結合先進的探測算法來識別火災。該技術具有非接觸式探測，靈敏度強，受環(huán)境因素限制小等優(yōu)點，特別適合于大空間場所以及環(huán)境相對惡劣的場所進行監(jiān)測。

（五）城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)

城市是人類財富和物質的集聚點，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、計算機等現(xiàn)代技術的發(fā)展應用，城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)因此而發(fā)展起來了。該系統(tǒng)通過采取監(jiān)控中心與社會單位聯(lián)網來接收、處理和管理聯(lián)網用戶的火災報警信息、消防設施運行狀態(tài)、消防安全管理等情況，可以有效地提高消防部隊的反應速度和成功處置早期火災的成功率，同時也是提高城市消防安全管理水平和防控火災能力的有效措施。目前，我國已出臺了《城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范》GB50440-2007，為該技術的研究和發(fā)展提供了技術規(guī)范。

二、火災探測技術的發(fā)展趨勢

科學技術和社會生產力的發(fā)展，給人類帶來更多的物質文化財富的同時，也帶來了社會消防安全管理的嚴峻考驗，火災防控工作的重要性顯得尤為突出。從火災探測技術研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，如何提高火災探測可靠性、實現(xiàn)早期報警和使系統(tǒng)更加智能化、網絡化成了今后火災探測技術發(fā)展的必然趨勢。

（一）多參量復合火災探測技術

火災的發(fā)生是一個復雜的物理和化學反應過程。在這個過程中會產生很多火災特征參量，比如燃燒物、煙、溫度和火焰等。這些火災參量往往會受環(huán)境的干擾，并且不同環(huán)境和不同類型火災的特征參數(shù)不盡相同，所以單獨檢測火災的某一個參數(shù)是不能有效地探測火災，而多參量復合火災探測技術可以探測多個火災參數(shù)，并應用信號處理技術和先進的火災探測算法，就可以避免因使用單火災參量造成的漏報、誤報，同時還可以實現(xiàn)早期報警。因此，可以探測多個火災參量的復合探測技術的研究成了今后火災探測領域的主要方向。

（二）智能化火災探測技術

火災探測技術的智能化是多技術的融合，自動化程度高，能主動采集現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，比如溫度、光波、煙霧等模擬信號，再轉換成數(shù)字信號傳送給計算

103機，結合智能算法，將現(xiàn)場數(shù)據和火災特征參數(shù)進行對比判斷，從而實現(xiàn)早期準確報警，避免誤報、晚報和漏報。隨著火災探測技術愈加智能化，我們還可以依據探測出的火災信號對火場范圍、火勢大小、煙霧濃度及火災的蔓延方向和速度給出具體的描述，甚至可以結合電子地圖進行形象提示、對出動力量和滅火戰(zhàn)術提出合理的建議，實現(xiàn)快速啟動聯(lián)動機制，最大程度地降低人員傷亡和財產損失，并且可以查詢火災相關參數(shù)，用以日后可調查起火原因、判定責任事故的科學依據。

（三）網絡化火災自動報警技術

網絡化火災報警系統(tǒng)，是由很多功能不同的模塊組成。它是利用計算機和通信等高新技術將控制器之間、火災探測器之間、系統(tǒng)內部之間、系統(tǒng)外部之間通過一定的網絡協(xié)議進行相互連接，實現(xiàn)遠程控制和數(shù)據共享。火災自動報警技術的網絡化能讓控制人員及時掌控各個單位的有關信息和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并可以完成狀態(tài)修正、火災報警、故障判定及聯(lián)動控制等功能。隨著全社會消防安全管理要求的不斷提高，火災自動報警系統(tǒng)的網絡化將成為人們關注的熱點之一。

火災探測技術的研究，在火災防控和最大程度地減小人員傷亡和財產損失等方面起著非常重要的作用。由于近年來各類火災頻發(fā)，防火形勢愈加嚴峻，所以對火災探測技術提出了更高的要求，在今后將會有更多的研究課題。

［1］王 殊，竇 征.火災探測及其信號處理［M］.武漢：華中理工大學出版社，1998..

［2］張肇富.新穎的火災傳感器 ［J］.消防技術與產品信息，2000，（7）.

［3］陳 濤，袁宏永，等.火災探測技術研究展望 ［J］.火災科學，2001，（2）.

［4］吳龍標，方 俊，等.火災探測與信息處理［M］.北京：安全科學與工程出版中心，2006.

［5］劉衛(wèi)華.火災探測報警系統(tǒng)現(xiàn)狀分析［J］.消防技術與產品信息，2000，（10）.

（責任編輯：王 莉）

X924.4

A

1671-802X（2015）06-0102-03

2015-10-23

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