隨著光電信息、微電子、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字視頻、多媒體技術(shù)及傳感技術(shù)的發(fā)展，安防監(jiān)控已由傳統(tǒng)的模擬走向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。由于數(shù)字信號具有抗*力強、失真小、傳輸不受距離限制、易于存儲和查詢等等優(yōu)點，因此數(shù)字視頻技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

圖像的數(shù)字化首先是將采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，由此從根本上解決了數(shù)據(jù)的壓縮問題，并能夠與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，打破了傳統(tǒng)模擬監(jiān)控受區(qū)域和距離的限制，并實現(xiàn)了數(shù)字視頻監(jiān)控與安防系統(tǒng)中其它各子系統(tǒng)間的無縫連接，能在統(tǒng)一的操作管理平臺上實現(xiàn)集中監(jiān)視、存儲、控制和管理，實現(xiàn)信息資源和軟硬件資源的共享。

下面簡要地介紹紅外熱成像技術(shù)、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化錄像及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在安全防范系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、什么是紅外熱成像？

紅外熱成像

人眼能夠感受到的可見光波長為0.38-0.78微米。通常將比0.78微米長的電磁波，稱為紅外線。自然界中，一切物體都會輻射不同波長的紅外線，因此能夠利用特制的探測設(shè)備分別檢測出監(jiān)控目標(biāo)本身和背景之間的紅外線波長，從而可以得到不同的紅外圖像，這種紅外圖像稱為熱圖像。

同一目標(biāo)的熱圖像和可見光圖像是不同的，熱圖像是目標(biāo)表面溫度分布圖，或者說，紅外熱圖像是人眼不能直接看到的目標(biāo)表面溫度分布圖，只有通過專門的設(shè)備才能轉(zhuǎn)換成人眼可以看到的、表徵目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。

紅外熱成像特點

自然界所有溫度在零度（-273℃）以上的物體，都會發(fā)出紅外線，紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在的輻射。大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3-5微米和8-14微米的紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為紅外線的“大氣窗口”。我們利用這兩個窗口，可以在*無光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個特點，紅外熱成像技術(shù)可用在安全防范的夜間監(jiān)視和各種場所的防火監(jiān)控系統(tǒng)中。

紅外熱成像儀

采用紅外熱成像技術(shù)，探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備被稱為紅外熱成像儀。紅外熱成像儀可分為致冷型和非致冷型兩大類。致冷型的熱靈敏度高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一般用于軍事用途,而非致冷型靈敏度雖低于致冷型，但其性能已可以滿足多數(shù)軍事用途和幾乎所有的民用領(lǐng)域。由于不需要配備制冷裝置，因此非制冷紅外熱成像儀可靠性及性價比較致冷型的高。

紅外熱成像儀的應(yīng)用

1、夜間及惡劣氣候條件下的目標(biāo)監(jiān)控

夜晚，需可見光工作的設(shè)備已經(jīng)不能正常工作，如果采用人工照明，則容易暴露目標(biāo)。若采用微光夜視設(shè)備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界光照明。而紅外熱成像儀是被動接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射，無論白天黑夜均可以正常工作，并且也不會暴露自己。同樣在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果差，但紅外線的波長較長，特別是工作在8-14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較強，因此在夜間以及惡劣氣候條件，采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備仍可以正常地對各種目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。

2、防火監(jiān)控

由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使用外，還可以作為有效的防火報警設(shè)備，在所有的消防火險發(fā)生初期，災(zāi)害往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點和范圍，透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點，做到早知道早預(yù)防，早撲滅。

3、偽裝及隱蔽目標(biāo)的識別

偽裝是以防可見光觀測為主，犯罪分子作案時通常會隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產(chǎn)生錯誤判斷。紅外熱成像儀是被動接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯誤判斷。

二、紅外熱成像的特點是什么？

我們周圍的物體只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時，才能夠發(fā)出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在零度（-273℃）以上的物體，都會不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計算出，一個正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個重要的特性。

   1．大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口” 。利用這兩個窗口，可以使人們在*無光的夜晚，或是在煙云密布的現(xiàn)場，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個特點，紅外成像技術(shù)為軍事上提供了*的夜視裝備并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了非常重要的作用。

   2．物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進(jìn)行無接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。

三、紅外熱成像儀

根據(jù)物體能夠發(fā)射紅外線的特點，各國競相開發(fā)出各種紅外熱成像儀器。  美國德克薩斯儀器公司（TI）在1964年研制成功*代的熱紅外成像裝置，叫紅外前視系統(tǒng)（FLIR），這類裝置利用光學(xué)元件運動機械，對目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描，然后應(yīng)用光電探測器進(jìn)行光——電轉(zhuǎn)換，zui后形成視頻圖像信號，并在熒屏上顯示，紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機、艦船和坦克上的重要裝置。

 六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家*，在紅外前視裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有溫度測量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝置，通常稱為熱像儀。

七十年代法國湯姆蓀公司研制出，不需致冷的紅外熱電視產(chǎn)品。 九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)品，這是一種一代的紅外電視產(chǎn)品，可以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，把紅外熱成像的應(yīng)用提高到一個新的階段。

  紅外熱成像產(chǎn)品，可以分為致冷型的非致冷型兩大類。紅外電視產(chǎn)品和非致冷焦平面熱成像儀是非致冷型產(chǎn)品，其他為致冷型紅外熱成像儀。

通過熱像儀不僅可實時對目標(biāo)進(jìn)行觀測，更可以通過其行蹤軌跡 的“熱痕跡”進(jìn)行動態(tài)分析，因為一般物體的熱發(fā)散有一定的時間性，有些物體的熱發(fā)散需要很大時間。例如*點燃的炊煙，曾經(jīng)發(fā)動過的車輛等都可以留下“熱痕跡” 。

 四、紅外熱像儀在消防中的作用

A． 森林防火

在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。 然而用飛機巡邏，采用紅外熱成像儀，則可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，把火災(zāi)消滅在zui初。

 加拿大林業(yè)學(xué)院早在1975年就開始進(jìn)行森林防火試驗，從飛機上檢查尚未起燃的潛在火源，加拿大森林研究中心利用直升飛機采用AGA750便攜式熱成像儀，在一個火災(zāi)季節(jié)中發(fā)現(xiàn)15次隱火。谷物糧倉往往會發(fā)生自燃現(xiàn)象，這種自燃現(xiàn)象往往時間長、來勢猛、損失大。目前一般采用溫度計測量其糧倉地溫度變化加以防范。采用熱像儀可以準(zhǔn)確判定這些火災(zāi)的地點和范圍，做到早知道早預(yù)防，早撲滅。采用熱像儀方便簡單，速度快，撲滅及時。

B．電氣設(shè)備消防檢測

紅外熱像儀還可以用來探測電氣設(shè)備的不良接觸，以及過熱的機械部件，以免引起嚴(yán)重短路和火災(zāi)。

 1980年至1983年四年中，我國利用熱像儀對華北電力網(wǎng)內(nèi)的20座發(fā)電廠、8座變電站和24條高壓線的10000多個插頭進(jìn)行了過熱檢查，發(fā)現(xiàn)不正常發(fā)熱點500多處，嚴(yán)重過熱為100處，由于及時處理，未發(fā)生火災(zāi)事故。在國外，美國保險公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在所有電氣設(shè)備隱患中的25%以上是引發(fā)火災(zāi)的主要原因，都是由于插頭接觸不良引發(fā)的。

 對于所有可以直接看見的設(shè)備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對于那些由于屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導(dǎo)到外面的部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患，這種情況對傳統(tǒng)的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、導(dǎo)體、母線及其它部件的運行測試，紅外熱成像產(chǎn)品是無法取代。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測到回路過載或三相負(fù)載的不平衡。

大多數(shù)熱隱患是在電動機控制設(shè)備上發(fā)現(xiàn)的，另外也在開關(guān)裝置和動力盤上發(fā)現(xiàn)一些隱患。例如一個聯(lián)邦政府辦公用建筑物內(nèi)一個主要電動機控制中心發(fā)生火災(zāi)之后，每六個月對設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。在這次火災(zāi)之后進(jìn)行過兩次維修，又進(jìn)行一次紅外熱成像產(chǎn)品檢查，其結(jié)果是：嚴(yán)重隱患預(yù)防維修之前為3個，而預(yù)防維修之后還是3個。所以紅外熱成像產(chǎn)品檢查的必要性是顯而易見的。

  此外，使用紅外熱成像產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的清掃和緊固可以節(jié)省大量費用。這種節(jié)約有兩個原因：首先是紅外熱成像產(chǎn)品檢查進(jìn)行的十分快，而不像傳統(tǒng)的方法那樣花費大量人力去進(jìn)行設(shè)備的清掃和緊固。另外紅外熱成像產(chǎn)品檢查在進(jìn)行時，不要求設(shè)備停電，而只是在找出隱患后，在進(jìn)行修理時才要求短時間停電。并且為修理個別隱患的停電只是局部性的，停電時間很有限，甚至可能安排在計劃停電時間內(nèi)進(jìn)行修理。下面是幾個例子。

1、美國的一個資產(chǎn)管理公司推行一個包括所有電動機控制設(shè)備、照明、動力盤和開關(guān)裝置的完整維修項目（不包括斷路器跳閘試驗）。其收費標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)工作量而定，一個典型的辦公大樓（250,000平方英尺，10層）平均維修費用為6,500美元。同樣的大樓進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，只要一天便可以完成對所有電動機控制，配電盤和開關(guān)裝置的檢查（并包括各種機械設(shè)備），其紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務(wù)費大約為600美元到800美元。因此，紅外熱成像產(chǎn)品的費用僅是傳統(tǒng)方法費用的1/10。

2、一個電子設(shè)備制造廠在簽定紅外熱成像產(chǎn)品檢查合同之前，是采用4天停電，由3個組5個電工進(jìn)行傳統(tǒng)維修，工人每天工作為12小時，以便清潔和緊固所有開關(guān)裝置、電動機控制設(shè)備和動力盤中的連接點。這些工作的人工費用為30,000美元。對于同樣設(shè)備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查也進(jìn)行了4天，并在2個工廠工人協(xié)助下完成，其費用只有3,000美元。

3、一個大型辦公/旅館/售貨商業(yè)綜合樓每三年進(jìn)行一次高、低開關(guān)裝置的傳統(tǒng)維修，在維修期間花在清潔和緊固工作上的費用至少有20,000美元。而對同樣設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查則只用12小時，花費僅2,000美元，發(fā)現(xiàn)了12隱患，其中兩個為能引發(fā)火災(zāi)的嚴(yán)重隱患。

4、通過紅外熱成像產(chǎn)品檢查和分析，一家美國小型工廠每年將耗費由160個減少到40個工時。如按25美元/小時的費用（包括加班）計算每年節(jié)省120小時，也就是可以節(jié)省3000美元。

根據(jù)美國的上述經(jīng)驗，用紅外熱成像產(chǎn)品檢查代替?zhèn)鹘y(tǒng)維修中的定期清掃和緊固工作，可以節(jié)約費用50%—90%，并可有效防止火災(zāi)的發(fā)生。例如在1985年7～8月期間，華盛頓郵報根據(jù)幾乎每天都發(fā)生的許多電氣設(shè)備停電事故，在頭版上描述了這些事故造成的火災(zāi)、人身傷亡、財產(chǎn)破壞和在生產(chǎn)、稅收方面的損失。例如其中當(dāng)?shù)匾患衣灭^的一次設(shè)備停電事故，就造成了六百五十萬美元的損失。為了避免上述停電事故，許多商業(yè)和工業(yè)組織常常花費很多錢執(zhí)行預(yù)防性維修工作。不幸的是這些工作不但經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不了存在的隱患，而且還可能造成新的電氣隱患。所以電氣設(shè)備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查，在很多方面可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預(yù)防性維修工作。

美國《設(shè)備運行和生產(chǎn)控制技術(shù)》第375號公報指出：無論是新的或者舊的建筑物，都能從紅外熱成像產(chǎn)品檢查中受益。美國有近50個公司提供紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務(wù)，為客戶的所有電氣設(shè)備、配電系統(tǒng)，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器、以及所有的配電線、電動機、變壓器等等，作紅外熱成像檢查，以保證客戶的所有運行的電氣設(shè)備不存在潛伏性的熱隱患，有效的防止火災(zāi)的發(fā)生。美國保險公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也已經(jīng)表明，對所有電氣設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，可使不安全因素大大降低，并且節(jié)省大量保險費的支出。下面是一些需要進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查的設(shè)施。

1、各種電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

2、變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。重繞需要經(jīng)費1萬到5萬美元，更換為8萬—14萬美元，工期為幾個星期或幾個月。

3、電動機、發(fā)電機：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有毛病的軸承可以引起鐵芯或繞組圈的損壞，有毛病的碳刷，則可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動目標(biāo)的損壞。電機重新繞組圈（5000馬力）需要5～10萬美元，更換需用10萬～20萬美元，工期幾個星期到幾個月。

4、除了在電氣設(shè)備維修檢查外，在屋頂查漏，節(jié)能檢測，環(huán)保檢查，安全防盜，森林防火，無損探傷，質(zhì)量控制，醫(yī)療檢查等方面，紅外成像檢測也很有效益。

C．消防現(xiàn)場搜救

紅外線應(yīng)用是基于物體本身具有紅外熱輻射性質(zhì)發(fā)展出的一種探測技術(shù)。這項技術(shù)在消防領(lǐng)域中延伸出的紅外搜救技術(shù)，能極大地增強在濃煙、熱、建筑物塌落等復(fù)雜狀態(tài)下，消防人員在火災(zāi)現(xiàn)場濃煙狀態(tài)下清楚的顯示出被拍物體形狀及每個點的溫度,幫助消防隊員迅速搜索到遇險人員及貴重物品, 還能及時發(fā)現(xiàn)著火點或zui大火源，從而減少撲火時間，減少物品損失，是火災(zāi)現(xiàn)場救助工作的有利工具。與基于肉眼偵察的傳統(tǒng)滅火救援手段相比，基于紅外線技術(shù)的紅外線熱像儀能幫助消防人員不受濃煙和黑暗的干擾，清晰地觀測、發(fā)現(xiàn)、掌握火場的真實情況，盡快做出科學(xué)的決策和正確的部署。

D．消防事故調(diào)查

同樣，紅外熱成像產(chǎn)品在火災(zāi)和爆炸事故調(diào)查中也十分有用。紅外熱像在火災(zāi)等事故的法律事務(wù)方面，特別是圍繞著與生命或財產(chǎn)損失有關(guān)的復(fù)雜技術(shù)問題上，已愈來愈重要。因為火災(zāi)和爆炸造成的損失，常常涉及熱隱患、熱傳播等情況，而這些情況都可以用紅外熱成像產(chǎn)品快速地觀察和記錄，所以紅外熱像是一種強有力的形象證據(jù)，能使非專業(yè)人員也一目了然，并對損失能做出公正的裁決和審判。以下是幾個火災(zāi)和爆炸事故調(diào)查中利用紅外熱像的實例。

 美國的地方政府和保險公司常常要求分析人身和財產(chǎn)損失的原因。相應(yīng)的調(diào)查可能發(fā)現(xiàn)不了刑事犯罪行為，如兇殺或縱火。但調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及損壞狀態(tài)，以及如何避免將來再發(fā)生這些問題。在已燃燒的建筑物上的熱圖像常常能使人們了解到如何產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸的真實情況。并且從實驗上再現(xiàn)失火、爆炸或設(shè)備損壞過程，以補充對事件的理解。紅外熱成像提供了一種分析和再現(xiàn)由熱造成的事故的非常好的目測手段。實驗性的火災(zāi)、爆炸和設(shè)備損壞的紅外和視頻錄像，使人們能對其原因有更深入的理解。

下面有幾個實例。

1、一輛試驗用汽車中，在司機座位上放有一筒一加侖的汽油，在它的下面放置一磅*，*用電子儀器遙控引爆。紅外熱像錄像能記錄爆炸后大約0.04秒時試驗車輛的情況，顯示出從汽油中發(fā)出的火球，以及事故后發(fā)出的輻射范圍，和隨后爆炸的發(fā)展。這種只有應(yīng)用紅外熱成像才能獲得的熱分布圖顯示出爆炸時和爆炸后熱傳導(dǎo)范圍。由重放熱像錄像很容易辨認(rèn)燃爆碎片的拋射軌跡，而重放可見光錄像常常查不到這些軌跡。在車輛外表上殘留的熱圖像能指出高溫分布區(qū)，它常常被作為查找事故源的線索。

2、另一個類似試驗，是以廢棄的房屋為試驗?zāi)繕?biāo)。在這個試驗中，將0.25磅的C4*放在一罐一加侖的汽油下。結(jié)果顯示了試驗房屋的zui初狀態(tài)，zui初的熱狀態(tài)和隨后發(fā)生的一系列情況，其中爆炸后3秒鐘的熱狀態(tài)，爆炸發(fā)出的殘余熱和它zui初引起火源，及在幾分鐘后進(jìn)一步擴大為火災(zāi)都可看到。在美國分析失火原因和火源的程序與爆炸事故分析是類似的，熱圖像的識別能幫助人們確定失火原因，為起火點的詳細(xì)檢驗提供事故原因的信息。下面有幾個實例。

例如，紅外熱像錄像可以顯示在一輛汽車內(nèi)失火過程。丙酮和聚苯乙烯混合在一起，形成一個球型塑料團(tuán)，它位于引擎室內(nèi)駕駛桿附近，并被引燃。紅外熱像錄像可以顯示出大約3分鐘后的火勢，在防護(hù)玻璃窗的局部發(fā)熱是明顯的。并可以顯示熱燃?xì)馔ㄟ^火墻進(jìn)入乘員室，從窗戶發(fā)出的較高的輻射證實了這個狀況。此外紅外熱像錄像顯示從引擎室泄漏的揮發(fā)性氣體，顯示出揮發(fā)性液體泄漏和燃燒的過程。此外通過紅外熱像錄像還可顯示火區(qū)火焰正在熄滅。用熱圖像能清晰地描述了失火過程的各個階段，它正被用在火災(zāi)調(diào)查人員的訓(xùn)練中。

在一座廢棄的房屋中進(jìn)行失火試驗的紅外熱像錄像，能顯示一個消防員正在放置引燃液體混合物和搖晃一個柜中存放的氯化物粉末，以及隨后火勢的發(fā)展，建筑物內(nèi)自上而下形成的熱氣流，從這些紅外熱像錄像可以看出，從柜中著火點傳導(dǎo)熱的速度是非常的快。

由于機械或電器設(shè)備制造問題引起的火災(zāi)和爆炸是調(diào)查人員經(jīng)常關(guān)心的問題。例如在一座房屋中，因加熱器故障引起火災(zāi)，里面一個人因煙霧致死。當(dāng)對一個落地式加熱器檢查時，只要它與引起火災(zāi)的那個加熱器*一樣，取得這種加熱器工作時的熱圖像，便可以看到熱圖像上的熱試驗點（hottest）在高溫限制開關(guān)附近，判斷出故障是由銅線引起的，這種故障足以點燃加熱器內(nèi)部的碎片和粉末，以及保護(hù)高限開關(guān)的底盒。在熱圖像上看到的高溫亮點超過了電線絕緣的溫度額定值。電線在這種環(huán)境中，絕緣老化必然導(dǎo)致短路，引起失火，熱圖像不僅提供了定量的溫度值，而且也對故障產(chǎn)生的方式提供了明顯而直觀的描述。

一個已過熱的皮帶牽引輪，這個皮帶牽引輪力圖驅(qū)動一個已閉鎖的壓縮機。從這個試驗中解答的問題是，三角皮帶和皮帶牽引輪之間產(chǎn)生多高溫度可以點燃這個設(shè)備附近的可燃性氣體。具有燃點溫度為6000 F的可燃性氣體被點燃，附近的一個壓縮機發(fā)生爆炸，造成一個石油加工廠嚴(yán)重?fù)p壞和人員傷亡。使用紅外熱像在輪外緣測量溫度，將獲得的信息作為有限元熱傳導(dǎo)分析的邊界條件，計算結(jié)果表明，風(fēng)機皮帶牽引輪和皮帶之間的溫度超過8000 F 。這個溫度是以點燃可燃性氣體，這些可燃性氣體是由于疏忽從工廠的石油加工廠設(shè)備中泄漏出來的。

火災(zāi)發(fā)生后，美國調(diào)查人員從目擊者、*門、*和現(xiàn)場搜集證據(jù)。在機械或電氣設(shè)備可能引起失火的情況中，從過去能量核算或設(shè)備分析得到的紅外熱像資料可能是很有用的。例如一個具有過熱馬達(dá)和風(fēng)機皮帶牽引輪的空氣傳送裝置（air hander）的熱圖像。從皮帶和皮帶牽引輪發(fā)出的熱很快穿過該設(shè)備外邊的金屬外殼，以后如果懷疑這個空氣傳送裝置可能引起火災(zāi)，這個設(shè)備幾乎損壞的紅外熱圖像可以是闡述失火原因觀點的重要基礎(chǔ)。

五、紅外熱成像儀在安全防范中的應(yīng)用

外熱成像儀因其有的特點功能，已廣泛應(yīng)用于安全防范系統(tǒng)中，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。紅外熱成像儀具有隱蔽式探測功能，它不需要可見光，可以使犯罪份子不知其工作地點和存在，因而產(chǎn)生錯誤判斷，導(dǎo)致犯罪行為被揭。

在一些非常重要的單位，例如：重要的行政中心、銀行的金庫、機要室、軍事要地、監(jiān)獄等地，特別使用于這種紅外熱成像儀，它可以24小時處于運行狀態(tài)，并隨時對背景資料進(jìn)行分析，一旦發(fā)生變化，可以及時發(fā)出警報，并可以通過智能設(shè)備的處理，自動對有關(guān)情況進(jìn)行處理，并隨時將情況上報，取得進(jìn)一步的處理意見。對于這些特殊重要部門，其防范的靈敏度大大高于其他防范系統(tǒng)，例如在這些單位下了班，只要有人在里面隱藏，系統(tǒng)就會發(fā)生報警信號。

正如大家所知，邊界防衛(wèi)是一件非常困難的事情。我國邊境線甚長，海洋也遼闊，由于野外環(huán)境的惡劣，許多系統(tǒng)都不可能很好地?fù)?dān)當(dāng)起防范作用，特別在下雨、下雪、大霧、大風(fēng)地日子，邊界巡邏也是很苦地任務(wù)。如果采用人員巡邏，利用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，往往由于可見光波長短，因而觀查效果甚差，造成漏查、誤查和失查的現(xiàn)象。

紅外熱成像儀可以探測到波長較短的紅外線，因而可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行觀察，特別適用于風(fēng)雨天氣。據(jù)香港《東方日報》報道：香港警方在某一邊境地區(qū)放置了五套紅外熱成像儀，在試用過程中，成功地破獲了多起非法入境者案件，效率大大高于原來用人工巡查。因而香港警方計劃，今年再購進(jìn)新的系統(tǒng)，以加強防止非法移民案件。

在海岸邊，用紅外熱成像儀，可以迅速地跟蹤來往地船只。現(xiàn)在海邊走私，常常利用“大飛”來進(jìn)行，這些“大飛”無燈光，馬力大，機動性強，往往容易擺脫我方緝私人員和邊防人員地追蹤，有了紅外熱成像儀，可以遠(yuǎn)距離跟蹤這些“大飛”，就是在雷達(dá)地死角，這個系統(tǒng)也可正常運行，特別在黑夜和惡劣的天氣下，均可充分發(fā)揮其良好的特點。同樣的道理，紅外熱成像儀，可以應(yīng)用在生活小區(qū)的周界防范，重要地區(qū)的周界防范，可以達(dá)到一般監(jiān)視系統(tǒng)不易達(dá)到的效果，*，小區(qū)的防范主要嚴(yán)防罪犯進(jìn)入，一般的監(jiān)視系統(tǒng)，安裝時容易產(chǎn)生死角，不利于全面控制監(jiān)控面。再一點就是容易受干擾，比如小動物入侵等。安裝紅外熱成像儀，可以克服以上二種缺點，減少誤報。在我國，隨著城市交通的擴大，各種高速公路和鐵路的延伸，這些系統(tǒng)的正常運作也成為極大的問題，尤其在夜間的安全巡查，更是成為問題，如今裝有紅外熱成像儀的飛機，可以順利完成這些任務(wù)，它可以發(fā)現(xiàn)阻塞的車輛，故障的汽車，以及需要鎖定的目標(biāo)，在國外，許多單位已經(jīng)實際采用這些系統(tǒng)進(jìn)行巡查。

六、紅外熱成像儀在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化錄像及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

模擬視頻監(jiān)控發(fā)展至今已無法滿足人們的更高要求，數(shù)字化是必由之路。數(shù)字化是進(jìn)行壓縮和圖像處理的前提。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字處理、編解碼和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能較好地克服模擬系統(tǒng)的局限性，其優(yōu)點表現(xiàn)為：圖像數(shù)字化后可在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，不受距離限制，不易受干擾，可以大幅提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性。其次，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，無須重復(fù)布線。再次，數(shù)字化存儲成為可能，經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤中，查詢方便快捷。

 網(wǎng)絡(luò)型嵌入式硬盤錄像機

網(wǎng)絡(luò)型嵌入式硬盤錄像機是集數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化于一體、建立在嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)上的數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備，它集成了矩陣切換、畫面分割、錄像、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)戎T多功能。

其功能主要表現(xiàn)在視音頻信號的實時全硬件同步壓縮、壓縮數(shù)據(jù)流存儲在硬盤上、實時視頻和聲音預(yù)覽、視音頻信號的切換、攝像機和云臺的控制、本地錄像文件回放、實時網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程文件回放和下載、支持流協(xié)議（RTP/RTCP、RTSP）、支持IE瀏覽和雙向語音對講等。

應(yīng)用案例

這里舉兩個應(yīng)用紅外成像技術(shù)結(jié)合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的成功案例。案例中的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是融合了紅外熱成像、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化錄像及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的監(jiān)控平臺。

該系統(tǒng)由紅外熱成像儀、網(wǎng)絡(luò)型嵌入式硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、后端管理存儲設(shè)備等部分組成。它可以利用可見光和紅外兩種技術(shù)實現(xiàn)全天時、全天候監(jiān)控，通過多種傳輸手段，實現(xiàn)監(jiān)視監(jiān)控，使監(jiān)控中心能夠直觀、實時地掌控現(xiàn)場情況，即使在夜間、霧天、煙霧、樹林等條件中，也可以清晰地顯示現(xiàn)場狀況，并可在監(jiān)控中心操縱前方設(shè)備，進(jìn)行重點監(jiān)控。目前，該系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于國防、*、消防、森林防火、交通管理、重點設(shè)施保衛(wèi)、海邊防監(jiān)控、港務(wù)監(jiān)管、機場監(jiān)管、堆場倉庫火災(zāi)預(yù)警等領(lǐng)域的全天時、全天候監(jiān)控。

案例一：某市森林防火監(jiān)控系統(tǒng)

森林火災(zāi)是林業(yè)的重要災(zāi)害之一，森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機性、短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點。因此一旦有火警發(fā)生，必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當(dāng)，大都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。

采用*技術(shù)，用高科技手段來加強森林防火工作，在zui短的時間內(nèi)作出決策和調(diào)度，從而為森林滅火贏得寶貴時間，zui大限度地減少損失是森林防火管理發(fā)展的必然趨勢。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，尤其是森林火災(zāi)的情況下，火焰產(chǎn)生的煙霧很大，往往遮蓋了真正的著火點，以及火災(zāi)的蔓延趨勢。紅外熱像儀有很強的穿透煙霧的能力，可有效地發(fā)現(xiàn)真正的著火點，以及火災(zāi)的蔓延趨勢。

森林火災(zāi)在地面火被撲滅的情況下，在地下往往還存在地下火，因此，經(jīng)常會死灰復(fù)燃。紅外熱像儀可通過監(jiān)控火災(zāi)后森林地表的溫度，及時發(fā)現(xiàn)地表溫度的異常，確定地下火可能存在的地點。

系統(tǒng)設(shè)計由兩部分構(gòu)成：監(jiān)控前端（監(jiān)控點）和監(jiān)控中心。附圖是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)設(shè)5個防火監(jiān)控前端，在各監(jiān)控制高點架設(shè)紅外熱成像儀及低照度長焦距可見光攝像頭各一套，覆蓋半徑為1-5km，采用市電及太陽能給前端設(shè)備供電，配備室外全天候云臺及紅外熱成像儀防護(hù)罩，紅外熱成像儀及可見光攝像頭共享一個云臺。監(jiān)控前端的任務(wù)就是負(fù)責(zé)各個林區(qū)視頻信號采集和控制，監(jiān)控前端其它設(shè)備還包含有無線圖像發(fā)送設(shè)備、無線指令接收設(shè)備，數(shù)字光端機、太陽能供電設(shè)備、避雷設(shè)備等。

監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站、矩陣控制主機、電視墻、硬盤錄像機等設(shè)備組成，監(jiān)控工作站的圖像數(shù)據(jù)接入分局網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)內(nèi)經(jīng)*的任何一臺計算機均能監(jiān)看前端監(jiān)控點的圖像。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴充性，可隨時增減監(jiān)控點。監(jiān)控中心主要的功能是預(yù)警、顯示、控制、錄像和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖參見圖1。

案例二：某邊防*監(jiān)控系統(tǒng)

我國有上萬公里的海岸線和邊境線，與多個國家毗鄰。準(zhǔn)確及時地掌握邊海防區(qū)域的軍事情況，對于有效保衛(wèi)祖國的領(lǐng)海和領(lǐng)土有著極其重要的意義。建立邊海防遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對關(guān)鍵口岸、哨所和敏感地區(qū)實施監(jiān)控，就能使我軍情報部門直觀、及時地監(jiān)視邊海防前線的當(dāng)前情況，提高情報獲取的實時性和綜合處理能力，也能有效防止偷渡、出逃、走私、販毒等非法行為。

由于一般的偽裝是以防可見光觀測為主，犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產(chǎn)生漏判、誤判的現(xiàn)象，而紅外熱成像儀是被動接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯誤判斷。紅外熱成像系統(tǒng)能從雜亂的背景和樹叢之中識別目標(biāo)，并且還能透過灰塵、云層、煙、煙霧、薄霧、小雨看清目標(biāo)，提供詳細(xì)的環(huán)境信息。其監(jiān)視的效率高于原來人工的巡查監(jiān)視方式，可大大減少由人工巡查監(jiān)視方式造成的漏查、誤查和失查的現(xiàn)象。

系統(tǒng)設(shè)計由兩部分構(gòu)成：前端監(jiān)控點和監(jiān)控中心。監(jiān)控前端設(shè)在邊防哨所，包括紅外熱成像儀及低照度長焦距可見光攝像頭各一套，覆蓋半徑視監(jiān)控區(qū)域而定，一般在1-5km。采用市電及太陽能給前端設(shè)備供電，紅外熱成像儀及可見光攝像頭共享一個云臺，負(fù)責(zé)所轄區(qū)域視頻信號采集、存儲及控制，其它前端設(shè)備還包含嵌入式硬盤錄像機、數(shù)字光端機、太陽能供電設(shè)備、避雷設(shè)備等。

監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站、矩陣控制主機、電視墻、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備組成，監(jiān)控工作站的圖像數(shù)據(jù)接入*網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)內(nèi)經(jīng)*的任何一臺計算機均可作為監(jiān)控點。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖參見圖2。

上述二例介紹的融合了紅外熱成像、數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)化錄像及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的監(jiān)控平臺已被成功地應(yīng)用在森林監(jiān)控和邊防監(jiān)控的案例中，并取得了較好效果。