紅外熱像技術(shù)在安全領(lǐng)域的研究進(jìn)展

石東平，吳 超，李孜軍，潘 偉

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紅外熱像技術(shù)在安全領(lǐng)域的研究進(jìn)展

石東平，吳 超，李孜軍，潘 偉

（中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

紅外熱像技術(shù)憑借其非接觸式測(cè)量、快速成像的優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。借助EI Compendex、Inspec、US Patents和EP Patents數(shù)據(jù)庫(kù)以及維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)等，對(duì)2000～2013年發(fā)表的有關(guān)紅外熱像技術(shù)在安全領(lǐng)域應(yīng)用的論文進(jìn)行系統(tǒng)檢索，在此基礎(chǔ)上根據(jù)有關(guān)論文的發(fā)表年份、作者國(guó)別、應(yīng)用領(lǐng)域、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、市場(chǎng)分布等分別進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)，并分析了紅外熱像技術(shù)在不同行業(yè)安全的具體應(yīng)用情況和存在的問(wèn)題及其展望。

紅外熱像；安全檢測(cè)；應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

0 引言

自1800年英國(guó)天文學(xué)家赫謝爾（S. W. Herschel）在尋找新光學(xué)介質(zhì)時(shí)意外發(fā)現(xiàn)紅外線(xiàn)后，紅外技術(shù)及紅外物理有了飛速發(fā)展。紅外熱成像技術(shù)作為紅外物理的核心，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、交通、醫(yī)療、空間技術(shù)等各方面，逐漸形成一門(mén)獨(dú)立的應(yīng)用技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域多點(diǎn)開(kāi)花。

紅外熱成像技術(shù)是將不可見(jiàn)的紅外輻射轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)圖像的技術(shù)，利用這一技術(shù)研制的裝置統(tǒng)稱(chēng)為紅外熱成像裝置或紅外熱像儀。紅外熱像儀的主要特點(diǎn)為：①為非接觸式測(cè)量，能夠檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、微小目標(biāo)及帶電目標(biāo)溫度；②測(cè)溫效率高，可直觀(guān)顯示物體表面溫度場(chǎng)；③溫度分辨率高，可同時(shí)顯示多點(diǎn)溫度值，并能準(zhǔn)確區(qū)分較小溫差；④顯示方式多樣，除一般的偽彩色和灰度顯示的熱成像，還可進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；⑤可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)處理[1]。

紅外熱成像技術(shù)憑借其特點(diǎn)，通過(guò)與安全科學(xué)學(xué)中不同工程技術(shù)學(xué)科相結(jié)合，進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)及隱患排查，逐漸成為安全科學(xué)不可分割的一部分?，F(xiàn)今紅外熱像技術(shù)已在礦山開(kāi)采、航空航天、石油化工等多領(lǐng)域開(kāi)展安全活動(dòng)。

1 紅外熱像技術(shù)應(yīng)用于安全檢測(cè)方面的計(jì)量分析

1.1 按文獻(xiàn)數(shù)量檢索結(jié)果的分析

學(xué)術(shù)論文可準(zhǔn)確反映研究領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài)，為更系統(tǒng)研究紅外熱成像技術(shù)研究前沿，本文在EI Compendex、Inspec、US Patents和EP Patents數(shù)據(jù)庫(kù)中以infrared imaging、infrared detects等為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索。搜索范圍為2000～2013年收錄論文。為了解研究趨勢(shì)，針對(duì)搜索結(jié)果按照發(fā)表年份及國(guó)別進(jìn)行分析。分析結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

2000年至2013年，論文發(fā)表數(shù)為逐年遞增模式，表明紅外熱像技術(shù)在安全科學(xué)中愈加重要。2013年論文發(fā)表數(shù)少于2012年的原因可能是EI數(shù)據(jù)庫(kù)收錄滯后。

2000年至2013年間，發(fā)表論文數(shù)量最多的國(guó)家依次為美國(guó)、中國(guó)和日本。而在2000～2009期間發(fā)表論文統(tǒng)計(jì)中加拿大位于第2位，中國(guó)排名第3。表明中國(guó)在2009～2013年間紅外熱像技術(shù)發(fā)展迅速[2-3]。

圖3表明我國(guó)紅外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布保持穩(wěn)定勢(shì)頭。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的持續(xù)發(fā)布說(shuō)明我國(guó)政策對(duì)紅外熱像技術(shù)強(qiáng)力支持。在《信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展十一五規(guī)劃及2020年中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要》中，將紅外熱像技術(shù)列為重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域；在《高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十一五規(guī)劃》中，紅外熱像技術(shù)被明確列入。

圖4和圖5為紅外市場(chǎng)規(guī)模圖，圖6為各大紅外企業(yè)份額圖。由于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中國(guó)紅外市場(chǎng)年均增長(zhǎng)率可高達(dá)20%，從2006年為4億元，增長(zhǎng)至2013年的12.06億。目前中國(guó)民用紅外熱像儀的供應(yīng)商不多，具有較強(qiáng)的獨(dú)立研發(fā)能力的國(guó)內(nèi)民用生產(chǎn)企業(yè)主要為大立科技、廣州颯特和武漢高德，但需繼續(xù)發(fā)展研發(fā)實(shí)力，提高市場(chǎng)影響力。近幾年紅外市場(chǎng)貿(mào)易額持續(xù)增長(zhǎng)，表明中國(guó)紅外熱像技術(shù)民用市場(chǎng)逐步擴(kuò)大。隨著國(guó)家支持性法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的陸續(xù)出臺(tái)，紅外熱像技術(shù)日益規(guī)范，本土技術(shù)替代進(jìn)口技術(shù)趨勢(shì)愈加明顯[4]。

圖1 有關(guān)論文數(shù)量與發(fā)表時(shí)間關(guān)系

圖2 有關(guān)論文作者的國(guó)別分布

圖3 有關(guān)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)數(shù)量與頒布時(shí)間

圖4 世界紅外熱像儀市場(chǎng)規(guī)模與時(shí)間關(guān)系

圖5 中國(guó)紅外熱像儀市場(chǎng)規(guī)模與時(shí)間關(guān)系

圖6 紅外生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)份額圖

1.2 按文獻(xiàn)具體應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)量分析

為更深入研究紅外熱像技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用研究進(jìn)展，對(duì)2000～2013年我國(guó)重要期刊上發(fā)表的有關(guān)紅外熱成像技術(shù)的中文學(xué)術(shù)論文進(jìn)行系統(tǒng)檢索，按照學(xué)科分類(lèi)對(duì)紅外熱像技術(shù)的應(yīng)用論文進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

從上述統(tǒng)計(jì)中可看出，紅外熱像技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué)科，主要應(yīng)用方向?yàn)樵O(shè)備無(wú)損檢測(cè)及溫度檢測(cè)，論文數(shù)發(fā)表較多的學(xué)科為醫(yī)藥衛(wèi)生、電力工業(yè)、輕工業(yè)和化學(xué)等，而在核工業(yè)、水利水電業(yè)則論文發(fā)表相對(duì)較少。一方面是由于學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展不均衡，另一方面則是由于各行業(yè)機(jī)構(gòu)數(shù)目不對(duì)等，如目前我國(guó)核電站數(shù)量?jī)H有4座，21臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組；而醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)達(dá)98.1萬(wàn)個(gè)。但29個(gè)學(xué)科的應(yīng)用分布印證了紅外熱像技術(shù)同其他學(xué)科之間有密切聯(lián)系，紅外熱像技術(shù)的應(yīng)用范圍也逐漸拓寬。

2 紅外熱像技術(shù)應(yīng)用于不同行業(yè)安全的具體內(nèi)容分析

安全科學(xué)創(chuàng)建于20世紀(jì)80年代，是從人體免受外界因素（事物）危害的角度出發(fā)，并以生產(chǎn)、生活、生存過(guò)程中創(chuàng)造保障人體健康條件為著眼點(diǎn)，揭示安全客觀(guān)規(guī)律的學(xué)說(shuō)。紅外熱像技術(shù)作為一種檢測(cè)手段在安全科學(xué)中起著舉足輕重的作用[5]。

表1 紅外熱像技術(shù)的應(yīng)用分析及論文統(tǒng)計(jì)

2.1 交通安全

火車(chē)運(yùn)輸方面，早在20世紀(jì)70年代，紅外熱像技術(shù)就已應(yīng)用于火車(chē)熱軸箱溫度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)在主要應(yīng)用于火車(chē)車(chē)輪及軸承溫度測(cè)量[6]。汽車(chē)運(yùn)輸方面，使用紅外熱像技術(shù)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)及輪胎溫度。以熱紅外成像技術(shù)為基礎(chǔ)建立汽車(chē)防撞系統(tǒng)，根據(jù)路面情況及車(chē)速變化安全距離，提高安全性能[7]。船舶運(yùn)輸方面，應(yīng)用紅外探測(cè)建立橋梁防撞預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)船舶進(jìn)行預(yù)警；紅外熱像技術(shù)也同樣應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)[8]。航空運(yùn)輸方面，應(yīng)用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行機(jī)體內(nèi)部缺陷檢測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)；并可利用紅外系統(tǒng)識(shí)別跑道異物及預(yù)警，有效預(yù)防跑道異物對(duì)航空安全的威脅[9]。

2.2 電氣安全

電力設(shè)備隱患表征多為溫值過(guò)高。紅外熱像儀可對(duì)負(fù)荷電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，直觀(guān)觀(guān)察異常溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，防止電氣火災(zāi)事故。

1965年，瑞典國(guó)家電力局同AGA公司研制出第一套專(zhuān)門(mén)用于電氣設(shè)備檢測(cè)的商用紅外熱像；英國(guó)在1971年召開(kāi)了紅外技術(shù)會(huì)議，對(duì)于紅外熱像技術(shù)的發(fā)展，發(fā)揮了巨大推動(dòng)作用[10]。

我國(guó)于20世紀(jì)80年代末引進(jìn)瑞典紅外熱像儀，進(jìn)行電氣設(shè)備檢測(cè)。1974東北電力局和沈陽(yáng)電業(yè)局率先研制紅外測(cè)溫儀并成功進(jìn)行電氣接頭溫度檢測(cè)。隨后紅外技術(shù)在電氣檢測(cè)逐漸普及，隨著《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》（GB 763-1990）、《低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 1497-1985）等標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)頒布，現(xiàn)已廣泛用于發(fā)電廠(chǎng)、變電所中變壓器、電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)接點(diǎn)等電氣設(shè)備的隱患排查和故障檢測(cè)及輸電線(xiàn)路的負(fù)荷檢測(cè)。在東北電力局、陜西電力局、湖北電力局等多所科研單位和生產(chǎn)運(yùn)行單位都進(jìn)行了電氣設(shè)備的紅外檢測(cè)，有效診斷出事故隱患[11-13]。

2.3 建筑施工安全

建筑施工中存在高層建筑物外墻裝飾易發(fā)生墜落傷人事故、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中混凝土構(gòu)件存在缺陷等隱患。通過(guò)紅外熱像技術(shù)可將紅外輻射變?yōu)榧t外圖像，可大面積檢測(cè)建構(gòu)筑物，直觀(guān)反映被測(cè)物溫度狀況、結(jié)構(gòu)及受損狀況。

紅外熱像技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用稍晚于電力行業(yè)。1983年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂了第一部建筑領(lǐng)域的紅外標(biāo)準(zhǔn)：《保溫-建筑維護(hù)熱異常的定性診斷紅外方法》（ISO6781-1983（E））。美國(guó)學(xué)者已將紅外熱像技術(shù)應(yīng)用于建筑物的缺陷檢測(cè)、路面缺陷檢測(cè)等方面。ASTM和ASTN一直致力于混凝土的紅外檢測(cè)，并制定了相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[14]。

我國(guó)紅外熱像技術(shù)在建筑安全方面起步較晚，1983年北京建筑工程研究所初步進(jìn)行建筑物缺陷紅外診斷。20世紀(jì)90年代，我國(guó)建設(shè)部頒發(fā)《建筑工程飾面磚粘結(jié)輕度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，為首部規(guī)范紅外熱像在建筑物外墻飾面檢測(cè)的規(guī)范?，F(xiàn)今已頒布《紅外熱像法檢測(cè)建筑物外墻裝飾面粘貼質(zhì)量技術(shù)規(guī)程》（Q/JY25-2003），《紅外熱像法檢測(cè)建筑外墻飾面粘貼缺陷技術(shù)規(guī)程》（CEC204-2006）等規(guī)范。特別是《采暖居住建筑節(jié)能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ132-2001）中明確規(guī)定“建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工缺陷宜采用紅外熱像法進(jìn)行定性檢測(cè)”。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等多家科研院所針對(duì)紅外熱像技術(shù)在建筑物隱患檢測(cè)方面應(yīng)用開(kāi)展研究。如清華大學(xué)提出混凝土內(nèi)部置入電阻絲加熱的紅外熱線(xiàn)檢測(cè)方法、北京航空航天大學(xué)提出兩種定量缺陷紅外檢測(cè)法、武漢大學(xué)建立混凝土內(nèi)部缺陷深度公式[15-17]。

綜合分析國(guó)內(nèi)外使用情況，其應(yīng)用主要集中于建筑物外墻裝飾面粘結(jié)質(zhì)量檢測(cè)、混凝土構(gòu)件內(nèi)部缺陷及損傷檢測(cè)、混凝土路面缺陷探測(cè)、加固工程粘鋼粘貼質(zhì)量檢測(cè)、建筑質(zhì)量檢測(cè)等方面。

2.4 石油化工安全

石化設(shè)備工作環(huán)境多為高溫高壓、腐蝕、氧化等，具有極強(qiáng)易燃易爆危險(xiǎn)性。傳統(tǒng)熱電偶等測(cè)溫方式效率低、局限性大。而紅外熱像技術(shù)憑借其非接觸性和準(zhǔn)確性在石化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[18-19]。

國(guó)外19世紀(jì)70年代即應(yīng)用紅外熱像技術(shù)對(duì)石化系統(tǒng)反應(yīng)爐、加熱爐、管道等進(jìn)行隱患排查。中國(guó)石油化工集團(tuán)19世紀(jì)80年代引進(jìn)紅外熱像儀，在長(zhǎng)嶺煉油廠(chǎng)、齊魯石化公司等單位開(kāi)展石化設(shè)備紅外診斷檢測(cè)。19世紀(jì)90年代，我國(guó)紅外熱像技術(shù)研發(fā)工作不斷開(kāi)展，深入開(kāi)展設(shè)備內(nèi)部診斷等。其后，紅外熱像技術(shù)在石化領(lǐng)域應(yīng)用愈加廣泛，從最初簡(jiǎn)易廠(chǎng)內(nèi)檢測(cè)發(fā)展到精密紅外診斷、設(shè)備趨勢(shì)分析和壽命預(yù)測(cè)[20-23]。

分析目前石化領(lǐng)域應(yīng)用情況，紅外熱像技術(shù)仍存在以下問(wèn)題：①處于定性診斷階段，診斷結(jié)果依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏定量化標(biāo)準(zhǔn)；②周?chē)h(huán)境參數(shù)影響因素未排除，石化設(shè)備高溫環(huán)境等對(duì)目標(biāo)測(cè)量存在影響，應(yīng)開(kāi)展補(bǔ)償計(jì)算；③存在幾何定位誤差，被測(cè)物體紅外熱像圖存在一定程度畸變，須消除幾何定位誤差，減少測(cè)溫誤差。

2.5 礦山安全

紅外熱像技術(shù)應(yīng)用于煤炭行業(yè)相對(duì)較晚，最初僅限于井下電氣設(shè)備診斷檢測(cè)。隨著紅外熱像技術(shù)日趨成熟，礦山自燃發(fā)火、突水、瓦斯突出、頂板垮落等問(wèn)題都可用其來(lái)解決。

1）巖石受力災(zāi)變

同巖石受力災(zāi)變有關(guān)礦井災(zāi)害有頂板垮落、邊坡失穩(wěn)、沖擊巖爆等。對(duì)礦山巖石受力過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和有效識(shí)別，能夠起到預(yù)防災(zāi)變的目的。

早在1994年，國(guó)家地震局鄧明德等即對(duì)巖石應(yīng)力同紅外輻射的關(guān)系開(kāi)展初步探討[24]，1997年吳立新等對(duì)礦山巖石受力紅外輻射進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)礦井巖石屈服過(guò)程中存在紅外前兆，可利用紅外前兆及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦山巖石災(zāi)變過(guò)程，進(jìn)行預(yù)警[25]。

2）煤礦自燃

美、德、俄等國(guó)都利用紅外熱像技術(shù)對(duì)煤壁、煤柱溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，開(kāi)展自燃預(yù)測(cè)。1988年我國(guó)煤炭部門(mén)引進(jìn)紅外技術(shù)進(jìn)行火區(qū)調(diào)查。我國(guó)徐州、兗州等多礦區(qū)采用紅外儀測(cè)定井下煤壁溫度，達(dá)到預(yù)測(cè)自燃目的。王振平等應(yīng)用紅外熱像技術(shù)對(duì)巷道壁面進(jìn)行探測(cè)，建立近距離自燃高溫反演，確定自燃火源深度、范圍和溫度。劉輝等應(yīng)用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行大面積掃描感溫，提出確定自燃礦石火源定位新方法。陽(yáng)富強(qiáng)等將紅外熱像技術(shù)應(yīng)用于金屬礦山，揭示紅外熱像技術(shù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)誤差機(jī)理。利用紅外熱像儀進(jìn)行礦井自燃預(yù)測(cè)已成為自燃預(yù)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)[26-29]。

3）瓦斯突出

煤礦瓦斯突出為應(yīng)力、瓦斯和煤的力學(xué)性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果，而煤層采掘面附近煤體溫度與這3個(gè)因素都有關(guān)系，因此可把紅外征兆作為瓦斯突出預(yù)測(cè)指標(biāo)。

20世紀(jì)60年代，波蘭根據(jù)井下鉆孔溫度和煤壁溫度進(jìn)行突出預(yù)報(bào)。1993年，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所張才根等應(yīng)用紅外測(cè)溫儀對(duì)煤樣瓦斯吸附溫度進(jìn)行研究；2006年鐘曉輝等應(yīng)用紅外熱像儀對(duì)煤體破裂過(guò)程溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定，得出了煤樣紅外圖像。2013年西安科技大學(xué)劉紀(jì)坤等應(yīng)用紅外熱像儀對(duì)煤體瓦斯吸附過(guò)程溫度變化進(jìn)行測(cè)量，擬合溫度變化曲線(xiàn)。一系列研究推動(dòng)紅外熱像技術(shù)在煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用的進(jìn)步[30-32]。

4）礦井突水

礦井突水在礦山事故中最為嚴(yán)重，傳統(tǒng)礦井突水檢測(cè)主要對(duì)突水點(diǎn)部位、高壓富水區(qū)、巖溶陷落柱和導(dǎo)水?dāng)鄬舆M(jìn)行探測(cè)，缺乏礦井突水形成過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。而礦井巖石在破裂及滲水過(guò)程中存在紅外異常。

我國(guó)最早在1997年，鄧明德等對(duì)含水巖石紅外輻射進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)巖石破裂前有高溫帶出現(xiàn)；2008年陳群龍等進(jìn)行含水巖石應(yīng)力加載研究紅外輻射變化；2010年劉善軍等針對(duì)礦井突水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，研究試樣破壞過(guò)程中紅外輻射變化，發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律[33-35]。

由于礦山井下條件較復(fù)雜，紅外熱像技術(shù)在井下應(yīng)用仍存在問(wèn)題未解決：①井下被測(cè)物體溫度范圍相差不大，紅外輻射較弱，對(duì)紅外熱像儀正確判斷存在干擾；②井下環(huán)境含有大量粉塵、甲烷、一氧化碳等，對(duì)紅外輻射吸收和散射存在影響；③紅外熱像技術(shù)只獲取礦山表面溫度，對(duì)內(nèi)部溫度需結(jié)合井下具體情況反演。

2.6 消防安全

通過(guò)層層煙霧和建筑障礙尋找被困人員和隱蔽火源在消防救援中難度最大。紅外熱像技術(shù)憑借非接觸性、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，能夠正確探測(cè)出隱蔽火源，可在消防滅火救援中迅速獲取火場(chǎng)內(nèi)部火源位置。紅外熱像技術(shù)主要集中應(yīng)用在火情偵察、搜索救援、輔助滅火和火場(chǎng)清理這幾個(gè)方面[36-37]。

另外紅外熱像技術(shù)也可進(jìn)行林火探測(cè)。早在19世紀(jì)60年代，美國(guó)已展開(kāi)森林火警紅外探測(cè)的研究?，F(xiàn)已發(fā)展到將探測(cè)紅外圖像同衛(wèi)星和站臺(tái)直接共享，迅速確定森林火險(xiǎn)。我國(guó)在19世紀(jì)70年代開(kāi)始將紅外熱像技術(shù)應(yīng)用于森林火險(xiǎn)探測(cè)。現(xiàn)我國(guó)森林火險(xiǎn)探測(cè)將紅外技術(shù)同北斗衛(wèi)星導(dǎo)航相結(jié)合，通過(guò)對(duì)要素的量算，能夠建立信息快速傳輸森林火災(zāi)偵查系統(tǒng)。伴隨社會(huì)進(jìn)步及技術(shù)發(fā)展，紅外熱成像技術(shù)在安全防火消災(zāi)等方面發(fā)揮更大作用[38-39]。

2.7 應(yīng)急救援

發(fā)生礦難、爆炸等災(zāi)害后，通過(guò)紅外熱像技術(shù)對(duì)目標(biāo)輻射進(jìn)行分析，可獲取被埋壓幸存者紅外圖像，大幅提高救援效率。

美國(guó)、日本等國(guó)家在20世紀(jì)90年代就已應(yīng)用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)爆炸、礦井坍塌、滑坡等災(zāi)害救援工作。在1999年土耳其地震和臺(tái)灣大地震中，美國(guó)和日本采用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行救援，發(fā)揮了很大作用。在我國(guó)汶川大地震中，救援人員利用紅外熱像技術(shù)及時(shí)確定被埋在廢墟底下幸存者位置。為營(yíng)救工作爭(zhēng)取寶貴時(shí)間[40-42]。

2.8 職業(yè)衛(wèi)生

我國(guó)職業(yè)衛(wèi)生工作開(kāi)展較為緩慢，因此，紅外熱像技術(shù)在職業(yè)衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較少，主要集中在對(duì)高溫環(huán)境及人體溫度檢測(cè)。

武建民等在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)處于不同氣溫作業(yè)人員進(jìn)行體表溫度檢測(cè)，研究人體同熱環(huán)境之間關(guān)系[43]。李珞銘等應(yīng)用紅外熱像技術(shù)建立安全帽傳熱模型，設(shè)計(jì)良好通風(fēng)散溫性能安全帽，為露天高溫作業(yè)人員提供職業(yè)衛(wèi)生保護(hù)[44]。游波等通過(guò)紅外熱像技術(shù)研究礦井高溫?zé)岷?duì)人體生理健康和工作效率影響，分析礦井高溫對(duì)人體危害[45]。

紅外熱像技術(shù)在職業(yè)衛(wèi)生領(lǐng)域還處于起步階段，大多集中于人體溫度檢測(cè)。紅外熱像技術(shù)拓展性功能還未在職業(yè)衛(wèi)生領(lǐng)域開(kāi)展，在一定程度上影響了該技術(shù)發(fā)展。

3 結(jié)論

1）論文統(tǒng)計(jì)分析了2000～2013年紅外熱像技術(shù)研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)，檢索結(jié)果表明該領(lǐng)域研究在世界各國(guó)的重視度逐年提高。中國(guó)紅外熱像技術(shù)發(fā)展迅猛，已處于世界前列，但較于美國(guó)還存在一定的差距。

2）從現(xiàn)有文獻(xiàn)分析可知紅外熱像技術(shù)應(yīng)用主要側(cè)重于醫(yī)藥衛(wèi)生、輕工業(yè)、儀器儀表業(yè)、化工行業(yè)等安全領(lǐng)域。紅外熱像技術(shù)應(yīng)用范圍還可在核工業(yè)、水利水電業(yè)等安全領(lǐng)域進(jìn)一步推廣。

3）現(xiàn)有紅外熱像技術(shù)、診斷結(jié)果較多依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏定量化標(biāo)準(zhǔn)；周?chē)h(huán)境參數(shù)影響因素未排除且存在幾何定位誤差。因此，紅外熱像技術(shù)應(yīng)同安全科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)一步滲透。通過(guò)建立定量分析模型，將紅外檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行校正和補(bǔ)償計(jì)算，減少測(cè)溫誤差，精確測(cè)溫結(jié)果[46-49]。

4）紅外熱像技術(shù)在被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，本身也不斷得到完善、發(fā)展和豐富。其為員工生命安全和設(shè)備設(shè)施安全運(yùn)行提供了有力的保障。紅外成像技術(shù)作為一門(mén)綜合性技術(shù)，它的發(fā)展同安全科學(xué)學(xué)的發(fā)展相輔相成。隨著學(xué)科理論的不斷發(fā)展，紅外成像技術(shù)在安全科學(xué)領(lǐng)域有著更為廣闊的應(yīng)用前景。

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Research and Progress of Infrared Imaging Technology in the Safety Field

SHI Dong-ping，WU Chao，LI Zi-jun，PAN Wei

（，，410083，）

For the reasons of non-contact measure and fast imaging, infrared imaging technology has become a research and applying hotspot both in China and abroad. Based on the database 'EI Compendex', 'Inspec', 'US Patents', 'EP Patents' and that of VIP Chinese, scientific and technical journals about infrared imaging in 2000-2013 were searched. The statistics of the publication time, authors' nationalities, application fields, standard specification and marketing distribution were analyzed. The current status and development directions in the field concerning safety science and technology were pointed out in detail, and the problems existed in infrared imaging technology have been analyzed. Finally, the tendency and future work of the infrared imaging technology in safety science and technology were forecasted.

infrared imaging technology，safety science and technology，applied statistics

TN219

A

1001-8891(2015)06-0528-08

2014-11-07；

2014-12-16.

石東平（1988-），女，博士生，主要從事硫化礦的紅外熱像方面的研究。E-mail：526223151@qq.com。

吳超（1957-），男，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事安全與環(huán)保領(lǐng)域的教育和科研工作。E-mail：wuchao_csu@126.com。

國(guó)家青年自科基金，編號(hào)：51304238；湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目，編號(hào)：CX2013B080。