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红外成像技术应用领域及面临的挑战
发布时间:2022年05月25日

针对城市地下空间监测面广、管理养护维修困 难、安全保障任务重、失事后果严重的问题,利用 先进红外成像技术优势,以解决在特殊环境中红外 成像技术应用面临的问题。

(一)红外成像技术应用领域

相对于普通可见光成像,红外成像技术对于提 升城市地下空间安全保障水平具有独特的优势,这 是由红外成像技术特点决定的。红外成像设备无需 光照条件,能精确反映场景的热差图像,可以准确 测量场景的目标温度,且具有穿透烟雾、粉尘环境 成像的能力,同时功耗低、体积小,便于携带使用, 支持网络化监控和实时图像传输扩展,属于本安型 产品。

红外成像技术在城市地下空间安全中的应用领 域包括:城市地铁 / 隧道交通安全监测预警;地下 人防工事、停车场、交通枢纽等地下大空间低照度 下群体目标行为的安全监控;地下石油天然气管线 漏油漏气检测,地下水暖管道泄露、供电电缆的短 路断路检测;爆炸火灾及烟雾现场抢险救援设备; 地下空间防火防爆实时监控系统;地下公共场所重 点区域人流情况监测。

(二)特殊环境应用亟待解决的问题

目前对于红外成像技术的研究,国内外研究者 往往比较关注仪器自身的内部因素,如焦平面列阵 探测器、算法设计、光学镀膜镜头等技术对仪器成 像性能的影响,而外部环境因素对仪器成像性能的影响研究较少,特别是实际灾害现场的高温、浓烟、 黑暗环境和群体恐慌行为等。

1. 城市地下空间低照度的影响

监控系统在地下空间的开发和防灾救灾全过程 中都会起着非常重要的作用。地下空间的特殊性给 自然采光型监控带来障碍,在照明和监控设计选择 上必须有特殊要求。当火灾爆炸或核生化袭击出现 时,通常电力设施会遭到破坏,封闭空间常规配备 的应急照明灯即使没有损害,也在燃烧爆炸以及救 援灭火的烟雾、粉尘等作用下,使得地下空间呈现 低照度状态,无法满足可见光 CCD 监控所需的照 度要求,现场对可见光敏感的监控设备就会失效。 以红外成像探头为前端的监控系统,在这种恶劣地 下空间环境中使用,必然要对穿烟透雾、低功耗等 提出更高要求。

2. 空间封闭、爆炸火灾高温灼烧的影响

地下空间相对封闭,当火灾或核生化爆炸发生 时,浓烟很难扩散,特别是再生爆炸引发的破坏性 加剧,使滞留以及救援人员生命受到威胁,而且现 场高温灼烧对于各类应急救援设备的可靠使用也需 重点考量。这对红外成像探测设备的环境温度适应 性提出了特别高的要求。

3. 灾害突发初期高温烟雾噪声环境的影响

灾害突发初期往往伴随高温浓烟,使得整个空 间形成热障,此时长波红外成像监控设备难以清晰 观察现场灾情,特别是火灾的原始燃点以及爆炸点 附近,会被浓烟雾掩盖,探测设备无法定位感知。 需要开发能够不受高温浓烟影响,且能穿透烟雾的 特殊的短波红外成像探测设备。

4. 人流密集、布点分散、缺乏管控

城市地下空间仅有为数不多的出入口,如果人 员和车辆集中于地下空间时,疏解会受到许多限制。 特别是在地下空间的出入口,当灾害或事故出现时, 会出现急剧拥堵,堵塞出入通道,造成人员伤亡。 而在地面以上出现灾害或事故时,救援力量可以比 较方便地到达灾害或事故的现场,例如,消防车、 救护车、直升机等可以直接到达灾害或事故现场执 行救援。但在地下空间发生灾害时,就会出现救援 设备、人员不能及时到位的情况,如一些消防设备 难以进入地下空间灾害的现场,因此救援力量单体 能力就显得尤为重要。可见在城市地下空间安全保 障中,使用红外成像监控系统,可以有效提升防灾监控效果,同时,高灵敏度的红外探测便携设备 在应对爆炸火灾等突发事件中,可以增强武警消 防人员的个体应急搜救能力,保护人民的生命财 产安全,减少灾害损失,同时也能增强救援人员 的防护能力。


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