紅外技術探測原理及其在工業消防領域的應用

鮑可慶

(江蘇中安工程設備安裝有限公司，江蘇 南京 210019)

1 紅外技術探測原理

工業場所的消防工作是消防部門工作的重點，而火災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，火災探測報警系統由于探測原理的局限性問題，難以滿足工業場所的消防滅火要求。當前，國內外消防專家都在積極的探索適合工業場所的火災探測報警方式。當前，紅外技術探測設備包括：線纜式火災探測器、紅外光束式感煙探測器、可燃氣體式探測器等，這些探測設備在工業消防工程建設過程中得到了廣泛的應用，同時形成了相應的標準及設計規范。

紅外探測器是一種在火災發生之前或者是火災發生的過程中探測到火災跡象的一種被動式火災探測裝置。其基本的工作原理為：當探測設備正常的工作過程中，由于整個工作環境的溫度是正常平衡的，當環境的局部溫度開始升高時，探測設備的工作環境溫度平衡將發生破壞，由于環境局部的溫度高于環境的背景溫度，使得物體向空間輻射的紅外線能量發生變化。由于紅外探測設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)石油很多相互串聯的熱電偶組成的器件。當紅外探測設備接收到現場的紅外電磁波發射變化后，將跟蹤探測設備被保護物體的溫度變化，一旦其探測范圍內的溫度變化超過設定的警戒溫度，探測設備將發出報警信號。

2 紅外技術探測器類型及其應用場合

2.1 紅外光束線型感煙探測器

改型紅外線探測設備是利用煙粒子吸收或者散射紅外光線的強度發射變化的原理進行工作的。探測設備的工作原理和光電感煙型探測設備相似，只是其不必進行典型的光電感煙探測采樣，只要其保護空間內的任何地點點上煙，其都會使得紅外光束出現衰減，進而觸紅外光束線型坦言探測器報警。通常，在一個長達100m的路徑中可以使用一個紅外光束線型探測器替代傳統的多個點型感煙探測設備，其具有保護面積較大、安裝位置較高，可以在濕度較高以及強電場的環境下正常工作的優點。尤其適應與對室內面積大、開放性空間的工業消防產生，對那些難以使用或者是不能使用點型探測器的工業場所尤其有利。由于工業企業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備，適應于具有特殊消防要求的場合使用。該探測設備采用的是雙波段、多通道的處理方式，在功能實現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、易燃的設備，避免大型火災，有效解決了大型的高頻(40-100HZ)火災發生時由于強光干擾造成的探測設備不能感應火警的現象。同時，和單波段的紅外探測設備相比，雙波段的紅外探測設備具有更高的靈敏程度，能夠很好的進行大面積范圍內的防爆、防水、防塵以及抗干擾等作業，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。這種設備十分適合于在火災發生初期，出現煙、溫的擴散等現象的地下工程以及大空間建筑。另外，該型探測設備也十分適合于存儲有易燃、易爆和粉塵物質等場合的火災探測使用。例如，大型粉塵類物質倉庫、潤滑油庫、可燃性氣體儲罐存放區、地鐵站、發電廠、變電站等大型的地下空間及大空間場所。

3 紅外技術探測器在工業消防領域的具體應用

3.1 探測設備的合理選型

紅外探測設備是對高溫CO2的頻譜技能型探測，進而感應得到對應的頻譜變化，激發探測設備發出報警信號。通常，有機物在燃燒的過程中都會發出CO2。因此，紅外探測設備主要用于對碳氫化合物場合進行火警探測，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行探測)。

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

3.2 紅外技術探測器的安裝及事故處理

3.2.1 探測設備安裝位置的選擇

(1)安裝位置的選擇

探測設備應該設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備工作過程中出現的障礙物阻擋的問題。要求障礙物與探測設備的距離不小于2.5m，障礙物尺寸不大于0.5m。另外，當其中的障礙物不可避免時，則應該根據障礙物的具體情況適當增加探測器數目。

(2)安裝角度

探測器在其中軸位置存在一個正負45°角度的90°錐形視野，在安裝過程中應該將該區域對正被保護的物體。同時，還應該盡量避免灰塵以及污垢聚集在視窗中，以免影響探測設備的探測精度。

3.2.2 故障處理措施

一些高靈敏度的感測設備在近距離非火災溫度發生變化時就可能觸發設備發出報警信號。即使在對建筑的結構進行優化之后，探測設備一旦感知得到周圍環境發生變化導致的氣壓不平衡時，探測設備內部將產生其六，使得電熱元件的溫度發生變化，從而觸發設備發出報警信號，導致設備動作錯誤。因此，在報警設備發生錯誤動作之后，應該對報警設備的密封裝置進行檢查，并適當提高其密封性能，使得其進入探測設備內的氣流不超過50-60mile/hr。

4 結語

紅外探測設備的出現滿足了當前地下及大空間建筑等復雜工業產生的消防需求。隨著我國消防裝備的不斷發展，必將帶動紅外探測設備朝向更高的水平前進，促進我國消防事業的整體發展。

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

［2]姚秋霞，李民，莫崇典.紅外技術探測原理及其在工業消防領域的應用.