热成像仪在火场中的应用

热成像仪在火场中的应用

万小鹏  ,陆伟胜 ,俞佳凯 

湖州市消防救援支队仁皇山特勤站  浙江省湖州市  313000

摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，社会经济迅猛发展的新时期，城市规模扩大、人口剧增，高层建筑、地下大型商场、大型物流仓库等建筑大量涌现。同时，火灾对象也随之发生了大的变化，从一般建筑向商场、酒店等公众聚集场所及高层、地下建筑蔓延。火灾发生后，伴随产生的各种复杂环境，比如浓烟、黑暗、建筑物结构复杂等会给具体火情的侦察带来非常不利的影响。传统的消防救援装备很难准确迅速地对着火点、高温烟气流动方向及被困人员所在位置进行搜索。

关键词：热成像仪；火场；应用 

引言

热成像仪是通过红外摄像机将物体发出的红外线转变为可视黑白图像，物体之间相对温度的差别在其探测所得的黑白图像上体现为不同的灰度，物体温度高则相对较为明亮，反之则较暗，其分辨率可达0．4℃。热成像仪在灭火救援战斗中具有广泛的应用，主要用在浓烟或黑暗环境中进行火情侦察和灭火战斗，亦可用于发现残火，预防复燃等。

1热成像技术

所有物体都有一定的温度和发射出所谓的红外辐射能量波。物体越热，发射出的能量波越多。通过热成像仪可把这些能量转化成可视图像，显示一个场景的“热图片”。在屏幕上的热成像仪，最热的物体显示为白色，最冷的物体显示为黑色，其他物体表现为不同程度的灰色阴影。由于红外辐射不被浓烟阻挡，使用热成像仪的消防队员可以清楚地透过烟雾看到火场内的人和物，而人眼却不能。这种“热图”可以让消防队员更快地找到受害者，更早地确定火源，检测到使消防队员处于危险之中的结构危险。关于热成像仪的一个最大优点是它们简单易懂。只要打开它们，看看显示屏与界面似乎也没有不同。没有热成像仪时，当你看看发生火灾房子的周围时，难以看清其内的沙发、电视机、桌子、书架等。如果你用一台热成像仪看发生火灾房子的周围时，你看着火房子内的情况就一清二楚。热成像仪无法穿透墙壁、玻璃或其他固体物体，但它们可以检测已经传递到一个物体表面的热。成像仪的探测器接收电磁能源，并将其转换成图像。使用这项技术，消防队员可以看到脚印或手印的热信号。热辐射只是单纯的电磁波谱。电磁波谱的辐射与能量相关。能量越高产生的波长越短，穿透率越高。能量越低产生波长越长，距离越远。

2热成像仪在火场中的应用 

2.1在火场救援中正确使用热成像仪的测温功能

红外热成像仪的工作原理是抓取分子释放的红外线能量，其精髓是进行相对温度“对比”。美国休斯敦消防员火场殉职的主要原因之一，是误将热成像仪温度作为判断火场形势的依据。ＮＦ－ＰＡ　１８０１主要起草人Ｂｏｂ提出不应使用热成像仪测量温度，将其测量结果作为火场形势判断的依据是危险的，因为热成像仪量测的是物体表面温度，而不是烟气层温度，且距离、物质介质、量测角度不同，量测结果有很大差异。

2.2在灾害现场搜救遇险人员、寻找火源

在火情侦察中，运用热成像仪可以帮助侦察人员透过烟雾看清前进道路，寻找受难人员，迅速查明起火部位和燃烧范围，发现潜在危险和火灾蔓延方向等。在利用热成像仪进行观测时，如果发现门、窗、墙的明亮程度不同，则可根据明亮程度的变化，判断出火势的强弱和蔓延方向。但同时也要注意分辨某些假象，例如玻璃能吸收和反射红外线，因此热成像仪无法透过玻璃观测火情，所探测到的图像可能是被玻璃反射而形成的，容易给侦察人员造成错觉。

2.3能够绘制3D火场影像的侦查机器人

几名工程师正在开发一种侦查机器人，这将有可能成为未来消防不可缺少的得力工具。该机器人通过热成像、ＲGB立体摄像头以及其他传感器来进行侦查并将实时拍到3D火场影像提供给消防员。它还能在寻找被困幸存者的同时提供侦测到的挥发性气体、温度和建筑结构完整性的信息。机器人的原型样机是一台类似电动双轮代步车的装置，能够攀爬台阶并与其它侦测机器人进行协作在很短的时间内提供出完整的火场画面。如果这种技术能够问世，并且让大家买得起，那么它无疑能够拯救更多的生命，如果这台原型机最终升级为侦查机器人被安排到火场实战中，极有可能让消防员的死亡率得到大幅削减。

2.4火情侦察

火情侦察是消防员获得有关灭火战斗对象相关信息的手段，是指挥员进行战斗部署的依据，是整个火场最重要的工作之一。红外热成像仪作为火情侦察的辅助工具，能够确定火焰中心位置、燃烧程度，了解高温烟气的流动方向、蔓延情况，尤其是在寻找隐匿火点、搜索被困人员时更能凸显其优势并发挥重大作用。建筑火灾发生后，初期阶段燃烧会暂时在起火的房间里,随着火灾从初期阶段到发展阶段的过渡，火势会通过各种途径向建筑其他位置蔓延，火场高温烟气弥漫，能见度极低。指挥员想第一时间判断着火位置和火势蔓延的方向，必须掌握高温位置和烟气流动的方向，这时候，可以利用红外热成像仪来观察建筑及内部走廊、顶棚等位置的温度热像图，就可以做出准确的判断。2017年11月，南京浦口区一栋三层砖木结构发生火灾，消防队到场后发现整个建筑烟雾弥漫，火势没有突破窗户，通过肉眼观察无法准确判断起火位置，中队指挥员利用红外热成像仪对整栋建筑进行观察比对，准确找到起火点，第一时间组织内攻，深入建筑内部后，查明火势蔓延方向，迅速扑灭了火灾。中队指挥员在战评总结时说：着火位置燃烧时间长，温度高，利用红外热成像仪进行外部观察和内部侦查，通过对比各个位置的温度差异，准确判断出燃烧位置和蔓延方向是此次火灾扑救成功的关键。猛烈阶段的火场，用肉眼即可以明确判断火势情况，通过红外热成像仪得到的图像分辨率不够高，并不能获得更多的信息。红外热成像仪在火场中更加适合侦察火势不大，烟雾很大的坏境，当火灾处于初起阶段或者阴燃状态，使用红外热成像仪进行火情侦察，有利于提高灭火效率、减少灭火时水渍损失。

2.5消防队员安全

热成像仪挽救生命是毫无疑问的。它可穿透浓烟的遮挡，恢复消防队员的视力。这一特性可以大大减少搜索时间，提高快速定位和救出受害者的概率。使用热成像技术的主要优点是提高消防队员的安全性。当消防队员能见度恢复，安全性也大大地提高。当消防队员可以看到家具和布局时，在一间和一般结构一样的特定的房间内大大地提高了定位。每个消防队员配备热成像仪意味着在火灾中消防队员有更多的“眼睛”，这样可以减少消防队员迷失方向、被困或丢失的可能性。当消防队员可以看到对方时，这样可以增强消防队员的责任性。配备热成像仪，消防队员可以更快和更有效地抢救及协助其他消防队员。每一个消防队员配备热成像仪可提高组员穿过火场的速度，提高准确性，并降低图像判读错误。每一个消防队员人手一台热成像仪可提高搜索行动的效率和减少财产的损失，因为消防人员可以更快地通过火场。

结语

热成像技术已经协助消防员拯救了无数的生命，但它还有潜力来做的更多。随着热成像技术的不断发展，在未来它或许会成为一台集多功能为一身的重要装备供每位消防员使用。

参考文献

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