救援装备之红外热成像仪的应用
时间: 2023-11-29

红外热成像仪通过利用红外热成像技术能够帮助消防员在灾害现场进行侦察、搜救及灭火工作,无论是火灾事故还是抢险救援事故,热成像仪都能带给消防员肉眼以外的视野,成为职业消防员救援不可或缺的重要工具,消防员熟练使用红外热像 仪可提升灭火救援效率,预知风险隐患,确保消防救援行动安全高效。

一、红外热成像仪基础知识

1.工作原理

自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体每时每刻都会向外辐热量,这种辐射热就是通过红外线的电磁波形式向外辐射,这种红外线辐射能够表征物体的特征信息,例如温度高低,红外热成像仪就是利用这一特性,红外热成像仪通过光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号,再通过成像装置一一将转换的电信号经过处理转换成图像信号传导至屏幕上,就得到与物体便面热分布相对应的热成像图,就是我们所看到的红外热图像。

红外热成像的成像原理决定了红外热成像的的缺点和不足,掌握该原理能够帮助消防员理解仪器缺陷。

2.热成像的结构及模式应用

消防红外热成像仪有五个组件组成:光学系统、红外探测器、放大器、信号处理器、显示器。为了便于消防应用,一般消防热成像仪具有防爆、耐热、防水、防摔、轻便等特点。

为了更好的适应消防救援的应用,目前很热成像仪有多种成像模式,目的就是为了更好的在不同应用环境下的使用,以Mi-TIC-320-3-C 手持式红外热成像仪 为例,该热成像仪共有6种成像模式:

火灾模式:一般用于建筑内部灭火救援时使用,该模式的特点在于当温度高于150℃时,物体的现象将增着色,从而更清晰的判断一定范围内的温度的物体。着色时固定的,通过改变亮度和色彩,使图像细节在整个范围内保持可见。


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评估模式:一般在火场外部进行侦察评估时使用,此模式与火灾模式不同的是,其将显像着色的温度变低,在250℃的有限动态范围内,将温度颜色参照分为5个刻度,从而能够在外部快速判断高温度区域及着火点位置。


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白热模式:该模式主要用于搜索景区、建筑物或交通事故现场的热源应用,该模式未将温度现象做颜色区别,只有白热、黑冷的对比,温度从-40℃至80℃的有限动态范围参照条,没有温度标,通过改变亮度使图像细节在整个范围内保持可见。


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搜索模式:可用于可以热源和高热物体的搜索,主要特点就是将环境中温度最高的物体突出的显为红色,利于搜索人员及时定位环境中的高热物体。


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检查模式:主要用于对设备进行维护性检查,例如电器设备荷载情况查询,该模式的特点在于其对不同温度的现象为全色阶显示,能够清晰的看到不同温度的颜色差异。


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搜救模式:该模式一般用在未过火的建筑内部搜寻被困人员使用,该模式的特点在没有过火的环境中,利用蓝色和高反差的画面凸显热源,增加搜救发现的概率。


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二、红外热成像仪的救援场景运用

红外热成像仪器在消防救援应用中主要有以下方面

1.火情侦察使用

侦察主要判断燃烧产生热量的生源点和蔓延途径,以此判断火场最先起火的房间、着火点的具体位置、火灾发展和蔓延的方向等,以此判断火灾发展的阶段和火场进攻的路径,火情侦察一般使用评估模式。

1.1判断最先起火的房间

民房火灾发生后,受建筑分隔的影响,燃烧会暂时局限在最先起火的房间里。随着燃烧的不断进行,火势突破门窗向其他房间蔓延,由于最先起火的房间燃烧时间最长,燃烧最充分,室内温度最高。所以,利用红外热成像仪在建筑物外部实时成像,可以大致确定最先着火房间。

1.2判断火灾蔓延方向

一般而言,火灾烟气的蔓延方向就是火势蔓延的方向,由于火灾烟气具有高温高热的特性,通过热成像仪实时成像的特点观察火灾烟气的流动方向可大致判断火势蔓延的方向,并大致判断火场内部压力分布及烟气驱动形式,预防消防员在烟气流动路径中作战。

1.3判断起火点

火场中起火点的判断非常重要。一般起火点位置的室内墙壁和顶棚处为整个建筑内部温度的最高处,可以以此判断出着火点的大概位置。

2.火场内部灭火救援使用

红外成像仪能够在浓烟或低能见度的环境中为消防员提供清晰的视野,更方便的观察火场内部的环境,在火场内部主要有搜寻被困人员、寻找隐秘火点、辅助射流冷却、寻找逃生出口等。

2.1.搜救被困人员

红外光可以穿透热烟雾,火灾现场被困人员与周围环境存在的温度差,通过利用这一特点。红外热成像仪显示不同的温度分布图,可使消防人员在浓烟情况下,清晰地发现被困人员,为营救赢得宝贵时间。研究数据表明,在同等热烟状况下的室内火灾现场,使用红外热像仪进行搜救的时间,比未使用红外热像仪进行搜救的时间可减少80%

2.2寻找隐秘火点

在建筑火灾因为建筑存在许多镂空的空隙,例如天花吊顶、保温墙壁空腔、电梯线缆竖井内位置当发生火灾时往往火点不易被发现,存在隐秘燃烧和阴燃的情况,不注意时可能发生复燃,此时可利用火灾、巡检模式快速定位隐秘火点,精准打击火点。

2.3辅助射流

红外热成像能够清晰的看清建筑室内的热能分布,根据热成像的视野可以识别高温物体、积蓄的高温烟气、燃烧的火源等,以此将有限的灭火剂打在最需要降温的地方,提高灭火救援的效率,降低火场内部的水渍损失。