1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春 130012
2 吉林省红外气体传感技术工程研究中心，长春 130012
基于非分散红外吸收光谱技术，利用CO气体分子在4.6 μm处的基频吸收带，采用宽带红外热光源和双通道热释电探测器，研制了一种用于早期火灾探测的红外CO传感系统。根据系统检测原理，对CO分子在红外波段的吸收谱线进行了选择；推导了光学矩阵理论，设计并优化了气室结构，优化后气室的吸收光程达到180 cm。对研制的锁相放大器进行标定，1σ检测下限为0.15 μV，背景噪声为38.89~43.23 μV。对传感系统的性能进行了实验测试。结果显示，CO的检测分辨率优于2.00×10-5，响应时间为35~38 s。对纯氮气（N2）样品进行了长达80 min的监测，其浓度波动范围为-1.42×10-5~1.51×10-5，当积分时间为0.25 s时，系统的检测下限为1.54×10-6；当积分时间为300 s时，系统的理论检测下限可达3.50×10-7。引入卡尔曼滤波算法来提高系统的稳定性，对纯氮气进行长达80 min的探测，引入该算法后系统的检测下限降低到原来的23%，同时，当积分时间为0.25 s时，检测下限降低到3.60×10-7。利用该传感系统，开展了棉花、纸张和木材的火灾阴燃实验，研究了CO浓度随阴燃时间的变化关系，验证了可通过CO浓度的变化来探测火灾发生的方法，证实了该传感系统呈现出良好的早期火灾探测能力。
传感系统 红外吸收光谱 矩阵光学 气体检测 火灾探测 Sensor system Infrared absorption spectrum Matrix optics Gas detection Fire detection
1 吉林大学 生物与农业工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林大学 电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
为了实现对火灾的早期探测, 设计了一种高精度、高灵敏度CO传感器。该传感器以激射波长的为2.33 μm的连续型分布反馈激光器为光源。采用波长调制光谱(WMS)技术与一次谐波量化的二次谐波检测方法相结合的研究手段, 对典型环境压力下复杂、重叠的光谱吸收特征进行分离, 从而实现了良好的选择性和较高的灵敏度。基于Allan Werle方差的系统长期稳定性评估分析表明, 系统的检测限(LoD)为1.18 μL/L; 当积分时间达到 205 s时, 系统能够实现0.08 μL/L的测量精度。最后, 纸、棉花以及松木等容易产生阴燃的可燃物燃烧实验表明, 所研制的传感器具有良好的早期火灾探测能力。
火灾探测 一氧化碳(CO) 分布反馈激光器 波长调制光谱 fire detection carbon monoxide Distribution Feedback (DFB) laser Wavelength Modulation Spectroscopy (WMS)
第二炮兵工程大学 502教研室，西安 710025
火灾图像增强是图像型火灾探测系统中的重要环节。为了克服传统模糊增强算法运算量大、耗时长等问题，采用建立3维查找表并改进模糊增强算子的方法，设计了1种基于颜色三要素空间的火灾图像模糊增强快速算法。首先将火灾图像由三原色空间转换到三要素空间，然后保留H分量，分别对I分量、S分量建立3维查找表，通过3维查找表对图像中所有像素点的I分量、S分量进行模糊增强操作，最后将图像转换回三原色空间。结果表明，该算法在保留火焰色彩信息的同时大大降低了运行时间。这一结果对火灾的实时性探测是有帮助的。
图像处理 火灾探测 模糊增强 3维查找表 颜色三要素空间 image processing fire detection fuzzy enhancement 3-D look-up table hue intensity saturation space
1 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
2 中山大学 广东省消防科学技术重点实验室, 广东 广州 510006
研究了线型感温火灾探测器应用于电缆隧道场所电缆火灾早期探测的工程适用性。以电缆隧道为应用环境, 基于现有的线型感温火灾元件: 感温电缆、光纤拉曼感温探测器和光纤光栅感温探测器, 建立了实验平台, 设定了不同火灾的实验场景, 记录了火灾模拟试验中的温度变化和探测器响应时间。实验显示, 对于初起无明火的小规模火灾, 其热辐射量小, 除了与其直接接触的感温火灾探测器能做出报警响应外, 其余非接触式的探测器均无法响应。对大规模火灾, 光纤拉曼感温探测器和光纤光栅感温探测器的报警反应时间均在30 s左右, 热电偶记录的火灾发生上方60 s以内的温度都在35 ℃以下, 而±3 m内的温升都超过5 ℃/min。根据3种探测器的技术特点, 分析了典型线型感温火灾探测器应用于电缆隧道场所火灾早期探测的工程适用性, 为规范编写《火灾报警设计规范》的相关条款提供了技术支持。
光纤感温 火灾实验 火灾探测器 电缆隧道 响应时间 温度变化 optical fiber heat sensing fire experiment fire detector cable tunnel response time temperature variation
1 西北工业大学 自动化学院, 西安 710072
2 西安建筑科技大学 信息与控制工程学院，西安 710055
常用的图像型火焰探测算法是提取火焰在图像上表现出的单个特征信息或其有效组合作为识别的依据，需要大量的训练样本进行学习与参量优化，且识别率对特征选择的要求也很高.本文从火焰的整体特征考虑,提出了基于颜色模型和稀疏表示模型相结合的图像型火灾探测方法.首先在HIS空间建立颜色模型对火灾图像进行预处理提取出疑似区域，建立稀疏表示模型，并利用主成分分析方法构造火焰和疑似火焰物体的特征字典，最后利用l1-minimization计算测试样本与训练样本的最小逼近残差实现火焰和干扰物体的分类识别.实验结果表明，该方法提高了火灾图像的分类准确度和识别速度，同时具有较高的准确率.
火灾探测 稀疏表示 颜色建模 Fire detection Sparse representation Color modeling
1 清华大学公共安全研究中心,北京100084
2 中国科技大学 火灾科学国家重点实验室,合肥230027
本文结合火灾探测领域的特点,分析了火灾烟雾粒子的光散射特性.通过与其他类型的光电感烟火灾烟雾探测技术的比较,阐述了基于光散射的火灾烟雾粒子激光图像探测技术的原理、特点和技术优势.
光散射 激光图像 火灾探测 烟雾粒子 light scattering laser image fire detection smoke particles
