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后疫情时代热成像测温相机在消防领域中的应用
时间:2020-08-19 16:43来源:安防知识网

 

  近年来,人工智能技术的快速发展促进了热成像测温相机的智能化。年初疫情之下,热成像测温相机精确远程测温功能被广泛应用。但在AI的加持下,热成像相机不仅仅具有测温功能,更可以与AI、物联网、大数据等技术相结合,实现更多的智能分析功能。
 

  疫情引发的对人体测温产品需求
 

  受新型冠状病毒肺炎的影响,不少地区要求在人员密集区域进行体温筛查,人体测温相关产品的需求大增。2020年2月1日,国务院印发《关于组织做好红外体温检测仪及配套零部件生产企业复工复产工作的紧急通知》,明确将红外体温检测仪纳入疫情防控重点物资。作为疫情重点区域的武汉,也出台了相关政策,武汉市新型冠状病毒肺炎疫情防控指挥部提出在全市实行“双测温双报告”制度,其中要求市民每天两次测量体温。随着防疫工作的推进,各地学校开始开学复课,各地政府也出台了相关的测温政策要求。
 

  基于市场的大量需求,市面上涌现出各类测温产品,其中热成像测温产品以其精确高效的技术特点及灵活的布控方式获得了用户广泛认可。热成像测温产品可以做到非接触式批量测温,且温度可以精确到±0.5℃。热成像测温设备的布控方式可分为固定式布控方案以及灵活式布控方案,其中固定式布控方案:如人体测温相机,适用于楼宇社区、学校、工厂、企业、医院等室内主要出入口,相机发现异常可以发出声光报警,相机具有低功耗,成像质量优异的优点;灵活布控方案:如手持人体测温仪,适用于各小区出入口,使用灵活,单体设备,开箱即用,简单便捷。
 

  在疫情过后,普通测温相机类产品的功能将后继乏力,造成大量资源浪费,而热成像测温相机还可以应用在消防领域,使得热成像测温相机在后疫情时代显得更有价值。
 

  热成像测温技术原理
 

  自然界中的一切物体,只要其温度高于绝对零度(-273℃),都能辐射电磁波,红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它是基于任何物体在常规环境下都会产生的自身的分子和原子无规则运动,并不停地辐射出热红外能量。热辐射的红外线是一种电磁波,具有电磁波的一切物理特性,电磁波在穿过大气层时,会受到大气层的反射、吸收和散射,因而使透过大气层的电磁波能量受到衰减,电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段成为大气窗口。热成像测温相机通过热成像镜头将物体的红外辐射投射到红外探测器上,红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号,然后经过放大和视频处理,形成可供人眼观察的视频图像。

图一:电磁波频谱.png

 图一:电磁波频谱

  热成像主要采集热红外波段(8μm-14μm)的光,来探测物体发出的热辐射,把热辐射转化为灰度值,再利用各物体的灰度值差异来成像,从而发现和识别目标。
 

图二:可见光与热成像对比.png
 

图二:可见光与热成像对比

  热成像测温技术优势
 

  当前测温传感器方案主要包括:红外热电堆、热成像探测。区别于其它两种技术方案,热成像技术具有高效、精确、远距离探测等优势。
 

  红外热电堆测温成本较低,但是探测距离近,一般要保持在1-3cm的距离,有近距离传染风险;且测温效率较低,平均5s/人,只能单人测温,在人员流量较大的场景下易造成人员拥堵。
 

  热成像探测人体温度是指通过热成像传感器初步对人体表面温度进行检查,快速找出温度异常的个体。测温速率高,平均只需0.2s/人,高端热成像方案可满足30人以上同时测温,在测温人数多的场景下可以有效避免人员拥堵;测温距离能够达到10m,无需近距离接触,避免人员近距离传染。
 

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  除此之外,热成像对环境有极强的适应性,在逆光、眩光环境下对热成像都没有任何影响,在微光甚至无光的环境下,优势也很明显,针对雾霾雨雪天气,成像效果也要优于可见光。而且其探测能力强,可以识别隐蔽目标,对隐藏较深的可发热物体也可以准确做出识别;隐蔽性高,不需要主动发出探测信号,无需接触检测和补光,有效降低设备被破坏的风险;对温度的感知灵敏,可以快速发现温度异常点位,定位到问题区域。
 

  热成像测温在消防领域的应用
 

  在疫情过后,热成像测温相机精确的远程测温功能同样可以广泛地应用于公安、交通、金融、建筑、消防等领域。接下来我们详细讨论热成像测温相机在消防领域的几个应用:
 

  一、 早期火灾预警应用
 

  基于热成像测温相机距离远、准确率高等特性,在智慧消防领域可以应用在“早期火灾预期”。火灾发生时,一般都需要经过初期物体表面温度升高,冒出烟雾,起明火的过程,在这个过程中如果可以在火灾初期检测到温度异常并及时发现、解决,就可以避免很多不必要的损失。市场上常见的早期火灾报警系统主要是基于光电感烟技术,无法对温度上升进行报警。而热成测温相机能够实现迅速灵敏的温升报警,同时可以实现火情的可视化,满足消防重点区域的火灾预警需求。


图三:火灾起火过程.jpg

图三:火灾起火过程

  二、 禁烟应用

  基于国家的禁烟条例规定,所有室内公共场所一律禁止吸烟。但是由于各方面原因,如难于取证,甚至“情面问题”不举报,无法实现真正控烟。热成像技术的介入,可以精确地判断抽烟情况,同时和可见光结合实现实地取证,及时发现劝阻。
 

  三、 森林草原火灾报警应用

  热成像技术还可以应用于森林草原防火。森林草原火灾是具有毁灭性打击的,2019年,我国发生森林火灾2345起,受害森林面积约达13505公顷。森林草原火灾着火点隐秘,只有势头很大时才能发现烟和火。通过搭建热成像技术,如果发现温度异常,可以第一时间发起温度报警,同时配合无人机、瞭望云台,发起视频联动,发现异常点位,尽早做出对应处理方式,把损失降到最低。
 

  四、 秸秆燃烧报警应用

  庄稼收获之后,农田会残留大量的秸秆。部分农民为了贪图便利,会在田间直接焚烧秸秆,但秸秆的燃烧会产生许多危害,污染大气,产生大量的有毒气体。热成像测温相机可以迅速发现秸秆燃烧,发出警报并通知有关部门,相比于现有的人工巡查和可见光监控方案,具有发现火点更迅速,报警更准确,系统更稳定的优点。
 

  五、 应急救援领域应用

  火场中烟雾弥漫,其中含有大量微米级碳黑颗粒,非常容易吸收可见光,导致可视距离大幅降低,对搜救被困人员造成极大影响。热成像测温相机能够各种环境中寻找热源,发现真正的着火点,并将彩色编码的图像实时传输到电脑、手机或大屏幕显示屏上。辅助消防人员准确判断火灾蔓延趋势,并将实时情况传回指挥中心,以便进行风险研判和救援指挥调度。
 

  技术发展与市场应用趋势
 

  国内已有厂家研发在开发具有自主知识产权的热成像传感器,不久的将来随着核心部件成本降低,热成像测温相机产品会加快普及。相关技术正朝着高灵敏度、高分辨率、低功耗、小型化和智能化的方向发展。
 

  近年来,人工智能技术的快速发展促进了热成像测温相机的智能化。通过AI深度学习技术加持,热成像相机不再是仅仅具有测温功能,而是与AI、物联网、大数据等技术相结合,实现更多的智能分析功能。结合AI图像识别技术,对目标物体周边划定的区域进行多维度识别,并通过自主学习算法智能评估建筑物安全风险和预测火灾风险。

  未来,在智慧城市建设中,热成像测温相机将继续在安防监控、消防应急、卫生医疗、环境监测等方面发挥重要的作用,为人们生产生活提供更多安全保障。
 

  文/赵晓凯 祝凯翔 姜黔鑫 豆倩倩 夏燕 王李宁 单位:浙江海康消防技术有限公司