紅外技術(shù)探測原理及其在工業(yè)消防領(lǐng)域的應(yīng)用

鮑可慶

(江蘇中安工程設(shè)備安裝有限公司，江蘇 南京 210019)

1 紅外技術(shù)探測原理

工業(yè)場所的消防工作是消防部門工作的重點，而火災(zāi)探測與報警一直是一項長期存在、至今沒有完全解決的問題。通常，火災(zāi)探測報警系統(tǒng)由于探測原理的局限性問題，難以滿足工業(yè)場所的消防滅火要求。當(dāng)前，國內(nèi)外消防專家都在積極的探索適合工業(yè)場所的火災(zāi)探測報警方式。當(dāng)前，紅外技術(shù)探測設(shè)備包括：線纜式火災(zāi)探測器、紅外光束式感煙探測器、可燃?xì)怏w式探測器等，這些探測設(shè)備在工業(yè)消防工程建設(shè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，同時形成了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計規(guī)范。

紅外探測器是一種在火災(zāi)發(fā)生之前或者是火災(zāi)發(fā)生的過程中探測到火災(zāi)跡象的一種被動式火災(zāi)探測裝置。其基本的工作原理為：當(dāng)探測設(shè)備正常的工作過程中，由于整個工作環(huán)境的溫度是正常平衡的，當(dāng)環(huán)境的局部溫度開始升高時，探測設(shè)備的工作環(huán)境溫度平衡將發(fā)生破壞，由于環(huán)境局部的溫度高于環(huán)境的背景溫度，使得物體向空間輻射的紅外線能量發(fā)生變化。由于紅外探測設(shè)備的傳感器是采用阻擋層光電阻或者是光敏電阻的原理工作，其中的熱電元件(鉭酸鋰晶體元件)石油很多相互串聯(lián)的熱電偶組成的器件。當(dāng)紅外探測設(shè)備接收到現(xiàn)場的紅外電磁波發(fā)射變化后，將跟蹤探測設(shè)備被保護(hù)物體的溫度變化，一旦其探測范圍內(nèi)的溫度變化超過設(shè)定的警戒溫度，探測設(shè)備將發(fā)出報警信號。

2 紅外技術(shù)探測器類型及其應(yīng)用場合

2.1 紅外光束線型感煙探測器

改型紅外線探測設(shè)備是利用煙粒子吸收或者散射紅外光線的強度發(fā)射變化的原理進(jìn)行工作的。探測設(shè)備的工作原理和光電感煙型探測設(shè)備相似，只是其不必進(jìn)行典型的光電感煙探測采樣，只要其保護(hù)空間內(nèi)的任何地點點上煙，其都會使得紅外光束出現(xiàn)衰減，進(jìn)而觸紅外光束線型坦言探測器報警。通常，在一個長達(dá)100m的路徑中可以使用一個紅外光束線型探測器替代傳統(tǒng)的多個點型感煙探測設(shè)備，其具有保護(hù)面積較大、安裝位置較高，可以在濕度較高以及強電場的環(huán)境下正常工作的優(yōu)點。尤其適應(yīng)與對室內(nèi)面積大、開放性空間的工業(yè)消防產(chǎn)生，對那些難以使用或者是不能使用點型探測器的工業(yè)場所尤其有利。由于工業(yè)企業(yè)的很多大型庫房都是采用無遮擋的大空間布局方式，例如，發(fā)電廠房、變配電站等，十分適合采用紅外光束線型感煙探測設(shè)備。

2.2 多頻雙波段紅外火焰探測器

該型探測器屬于一種新型的紅外探測設(shè)備，適應(yīng)于具有特殊消防要求的場合使用。該探測設(shè)備采用的是雙波段、多通道的處理方式，在功能實現(xiàn)的過程中有效的避免了陽光、電焊光、熱輻射以及其他人工光源的干擾。同時，采用低頻、高頻兩種不同的波段信號，可以有效的探測得到易爆、易燃的設(shè)備，避免大型火災(zāi)，有效解決了大型的高頻(40-100HZ)火災(zāi)發(fā)生時由于強光干擾造成的探測設(shè)備不能感應(yīng)火警的現(xiàn)象。同時，和單波段的紅外探測設(shè)備相比，雙波段的紅外探測設(shè)備具有更高的靈敏程度，能夠很好的進(jìn)行大面積范圍內(nèi)的防爆、防水、防塵以及抗干擾等作業(yè)，尤其是對諸如陽光、電焊光以及其他人工光源的熱輻射具有較強的抗干擾作用。這種設(shè)備十分適合于在火災(zāi)發(fā)生初期，出現(xiàn)煙、溫的擴(kuò)散等現(xiàn)象的地下工程以及大空間建筑。另外，該型探測設(shè)備也十分適合于存儲有易燃、易爆和粉塵物質(zhì)等場合的火災(zāi)探測使用。例如，大型粉塵類物質(zhì)倉庫、潤滑油庫、可燃性氣體儲罐存放區(qū)、地鐵站、發(fā)電廠、變電站等大型的地下空間及大空間場所。

3 紅外技術(shù)探測器在工業(yè)消防領(lǐng)域的具體應(yīng)用

3.1 探測設(shè)備的合理選型

紅外探測設(shè)備是對高溫CO2的頻譜技能型探測，進(jìn)而感應(yīng)得到對應(yīng)的頻譜變化，激發(fā)探測設(shè)備發(fā)出報警信號。通常，有機物在燃燒的過程中都會發(fā)出CO2。因此，紅外探測設(shè)備主要用于對碳?xì)浠衔飯龊线M(jìn)行火警探測，而不用于金屬、無機物等場合的火警探測(這些場合主要用紫外探測器進(jìn)行探測)。

在選擇探測設(shè)備型號的過程中，必須考慮以下幾點：(1)對于存在火災(zāi)危險的燃料，必須首先了解哪些燃料具有危險性。機應(yīng)該對其是有機物還是無機物、是液體還是氣體，或者是金屬等進(jìn)行分析，確定何種探測設(shè)備較為合適。(2)對探測設(shè)備的使用環(huán)境進(jìn)行分析，考慮其使用過程中是否存在濃煙、灰塵、蒸汽等影響探測設(shè)備正常工作的物質(zhì)。(3)考慮火警探測設(shè)備的最長探測距離，由于探測設(shè)備的敏感度以及探測范圍與著火點的大小相關(guān)。因此，探測設(shè)備的靈敏度一般確定了具體的靈敏度標(biāo)準(zhǔn)。選型過程中應(yīng)該根據(jù)對應(yīng)的反應(yīng)時間需求確定相應(yīng)靈敏度的設(shè)備。

3.2 紅外技術(shù)探測器的安裝及事故處理

3.2.1 探測設(shè)備安裝位置的選擇

(1)安裝位置的選擇

探測設(shè)備應(yīng)該設(shè)置在墻上或者是屋頂固定的支架上，這樣可以有效的避免探測設(shè)備工作過程中出現(xiàn)的障礙物阻擋的問題。要求障礙物與探測設(shè)備的距離不小于2.5m，障礙物尺寸不大于0.5m。另外，當(dāng)其中的障礙物不可避免時，則應(yīng)該根據(jù)障礙物的具體情況適當(dāng)增加探測器數(shù)目。

(2)安裝角度

探測器在其中軸位置存在一個正負(fù)45°角度的90°錐形視野，在安裝過程中應(yīng)該將該區(qū)域?qū)φ槐Ｗo(hù)的物體。同時，還應(yīng)該盡量避免灰塵以及污垢聚集在視窗中，以免影響探測設(shè)備的探測精度。

3.2.2 故障處理措施

一些高靈敏度的感測設(shè)備在近距離非火災(zāi)溫度發(fā)生變化時就可能觸發(fā)設(shè)備發(fā)出報警信號。即使在對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化之后，探測設(shè)備一旦感知得到周圍環(huán)境發(fā)生變化導(dǎo)致的氣壓不平衡時，探測設(shè)備內(nèi)部將產(chǎn)生其六，使得電熱元件的溫度發(fā)生變化，從而觸發(fā)設(shè)備發(fā)出報警信號，導(dǎo)致設(shè)備動作錯誤。因此，在報警設(shè)備發(fā)生錯誤動作之后，應(yīng)該對報警設(shè)備的密封裝置進(jìn)行檢查，并適當(dāng)提高其密封性能，使得其進(jìn)入探測設(shè)備內(nèi)的氣流不超過50-60mile/hr。

4 結(jié)語

紅外探測設(shè)備的出現(xiàn)滿足了當(dāng)前地下及大空間建筑等復(fù)雜工業(yè)產(chǎn)生的消防需求。隨著我國消防裝備的不斷發(fā)展，必將帶動紅外探測設(shè)備朝向更高的水平前進(jìn)，促進(jìn)我國消防事業(yè)的整體發(fā)展。

［1]陳佳偉，廖毅波.紅外光譜技術(shù)在消防工作中的應(yīng)用和展望.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2008(4)：32-33.

［2]姚秋霞，李民，莫崇典.紅外技術(shù)探測原理及其在工業(yè)消防領(lǐng)域的應(yīng)用.