刘虎晓 郝冰
河北省消防救援总队应急通讯与车辆勤务大队 050000
摘要：图像型火灾探测以及自动灭火技术指的是使用CCD摄像头，把现场的彩色图像以及红外图像输入到计算机，随后使用图像处理算法，通过图像识别是否发生火灾。一旦出现火灾，就可以明确火灾的空间位置，从而实现灭火系统以及报警疏散系统的自动启动。本文根据图像特征实现火灾探测以及自动灭火技术，从而更好的开展灭火救援。
关键词：大空间；图像型火灾探测；自动灭火技术
火灾是一种常见的自然灾害。近年来，随着经济的快速发展，各种高层建筑群不断涌现。在高层建筑中，由于人口密集和财产集中，消防安全问题更加突出。目前，火灾探测技术的误报率很高，因此迫切需要对火灾探测技术进行进一步的研究。而且，随着对消防安全要求的日益严格，能够将火灾损失降至最低的实时自动灭火系统必将成为未来消防安全的主流设备。因此，开发火灾探测和自动灭火系统，实时有效地监控火灾，减少火灾造成的损失是消防技术领域的重点研究内容。
一、火灾的发展过程
火灾作为一种燃烧现象，随着时间的变化会逐渐失控，导致出现严重威胁，但是火灾也有一定的规律。另外，火灾发生过程中会出现一系列物理和化学反应，还会存在随机性。通常来说，火灾发展过程都有五个阶段：初期阶段、剧烈阶段、下降阶段以及灭火阶段。当固体物质燃烧的时候，15分钟内火势都不大，烟气流动速度也非常慢，而且辐射热度很低，火势不会大范围蔓延，在这个阶段进行灭火，不需要很多人力和物力，损失比较小。自动火灾探测技术的原理是：通过分析火灾过程的特征，将其作为火灾探测和识别的参数，从而实现自动探测并发出火灾警报，这样可以有充足时间开展抢救或逃生，从而避免火灾损失。运用图像开展火灾探测，运用图像坚实火灾现场，并在初期阶段使用自动灭火技术进行扑灭。
二、图像型火灾探测与自动灭火系统的提出与发展
由于计算机技术以及图像处理技术的提升，科学家发现可燃材料在燃烧过程中会发出从紫外线到红外光范围的光谱。在可见光中，火焰图像的色谱、纹理具有特殊性，它和图像背景具有明显差异。通过分析这些特征，使用图像处理方法进行火灾识别。根据火灾燃烧原理，火焰发出的能量大部分是红外波段。所以，在进行图像处理的时候，要求做好红外波段的图像识别。要掌握红外成像原理，对于燃烧中的红外图像做好处理，从而进行有效监控。一旦检测到火灾，要结合计算机视觉原理，通过摄像机拍摄的红外图像以及彩色图像计算火灾空间位置，最终达到自动灭火。因为视觉信息都是通过光进行传输的，和以前的检测方法比较，图像监视能准确的进行判断。直观的图像信息给早期火灾判断打下了良好基础，其他的火灾探测技术都不能提供这样直观的信息。同时，图像监控组件只通过镜头接触外界，这保证了能够可以在恶劣环境下工作，所以图像监控技术对于火灾探测具有重要作用：
1能够用于大空间和大面积建筑；
2能够用于粉尘和湿度高的场所；
3可以在室外环境中使用；
4可以对火灾图像信息迅速反应。
基于图像的火灾探测和自动灭火系统，以CCD摄像机为探头，将被监视站点的彩色和红外图像输入计算机，然后使用图像处理算法从单个图像和图像序列中识别是否有火灾。一旦发生火灾以后，对火灾空间位置进行计算，自动启动灭火系统以及疏散系统。在图像火灾监控系统中，图像处理算法、火灾检测算法以及火灾空间定位算法对系统性能产生了直接影响。
三、数字图像处理系统分析
图像处理系统主要结构包括图像输入设备、存储设备以及图像处理计算机。在火灾探测系统中，将视频信号数据输入计算机，然后变为数字数据，计算机通过处理数字数据，从而开展火灾识别处理。随着信息电子技术的发展，目前主要有四种方法实现火灾探测功能，主要有下面几种：
（1）热成像仪：热成像原理是对物体红外辐射强度进行检测，使用红外电成像技术进行温度测量，它的波长为3微米-5.4微米，具有很高的灵敏度，但设备比较复杂，要求严格的工作环境，主要是低温环境，在火灾探测中的使用寿命比较短，成本非常高，这是一个发展趋势。
（2）弱光摄像机：弱光摄像机可分为主动摄像机和被动摄像机。前者通常被称为主动红外微光相机，具有高亮度，闪烁小，场景对比度大，图像清晰等优点，但需要配备自匹配光源。工作带为0.76微米至1.2微米，这是相对有限的。后者称为工作范围为0.4-1.2微米的低照度相机，可以在火灾初期充分利用近红外区域中的丰富辐射能量而无需自匹配光源。它具有广泛的应用范围，可用于检测包括阴燃在内的火灾情况。
（3）黑白CCD摄像机：黑白CCD摄像机具有自扫描特点，它的优点是噪声低、灵敏度高、动态范围大、功耗低、体积比较小、使用时间长，它的工作频段为400-1.0微米，工作范围比低照度相机短，适合用于火灾探测。
（4）彩色CCD摄像机：通常所见的彩色摄像机，其工作范围在可见光范围内，波长范围在400纳米至700纳米之间，无法利用火的红外辐射进行早期扑灭，闷燃的早期检测受到限制，但具有良好的火灾视觉确认效果。
结语：
图像火灾探测和自动灭火技术用于大空间火灾监控系统中，克服了监控范围小，误报率高，无法实现自动灭火等缺点。作为一项新技术，已在实践中得到应用。图像类型火灾监控技术使用各种图像处理和数字信号处理技术。在火焰图像处理过程中，模式识别技术在火焰图像的提取中起着重要的作用，计算机视觉理论是开展火灾空间定位的重点，它提高了灭火救援工作的水平。
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