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摘要：本文首先阐述了红外检测电气火灾隐患的原理及方法，并通过实例加以分析，红外检测方法的不足与缺陷，以期在今后随着科学技术的发展进一步提高红外热像技术在电气火灾隐患检测中的应用程度。
关键词：红外热像技术；火灾隐患；电气检测；技术发展
Abstract: this paper expounds the infrared test electrical fire hidden trouble of principle and method, and through the examples, it analyses the shortage of infrared testing methods and defects, in order to in the future with the development of science and technology to further improve the infrared thermal imaging technology in electrical fire hidden trouble the detection of application degree.
Keywords: infrared thermal imaging technology; A fire hazard; Electrical testing; Technology development
中圖分类号：F407.6文献标识码：A文章编号：
1引言
自改革开放至今，经济一直呈快速发展的趋势，随之社会用电的总量也在攀升。到21世纪之初，电力已经完全深入到全国各大中小城市，农村的覆盖率也攀升至95%。预测表明，在2020年，全国的用电量会按15%/a的幅度增加。由于用电量在日益的攀升，所以电气火灾发生的频率也就随之增加，同时还会引起严重恶性火灾。调查结果显示，电气火灾在我国各种不同的火灾中所占的比例在33%左右。针对这样的电气火灾情况，火灾电气隐患检测措施是非常有必要组建的，其中，措施一定是规范的、系统的，能够在最短的时间内检测出火灾电气，并及时的予以处理，降低由此引发的损失。
电气的设备以及其线路在发热位置上温度基本上与常规不一致，依照火灾电气产生的原理，这就是引起其产生的必然因素，也就是电气的引火源。所以，定期的对上述两项实施温度测量是务必要开展的任务。目前在各行业中，特别是电力行业，使用红外热像技术，效果特别明显，然而在消防行业中并没有将这项技术在民用建筑中火灾电气的预防工作中广泛应用，同时这项技术还没有与之相匹配的国家标准规范。这篇文章主要针对的就是这一技术在尝试实际运用过程中，所出现的问题进行探究，为了能够更好地应用在消防检查任务中。
2红外检测火灾电气隐患的工作机理和方法
2.1红外热像仪的机理和特征
红外图像能够依照设备外表的温度不同做出相应的反应，而后评定设备所处的状态，这就是其工作的原理。是按照普朗克定律得出的，也就是将物体的温度和其辐射能结合在一起实施检测。因为不同的物质表层的温度是有差别的，这种技术主要就是依照对物质表层实施扫描，并记录其温度，然后经红外予以检测。红外测温使用的就是普朗克定律，在这个定律中，表明了在具有差别的温度下黑体辐射的能量是依据波长分布的，它的数学公式是：
（1）
电信号是由功率信号经红外探测器转换而来的，这样的转换之后能够将信号准确无误的描述出具体的温度，这就为准确的断定是否会发生火灾提供了便利条件。
2.2红外检测诊断措施
在这里所提到的红外热像的技术重点的是对过热型的火灾电气隐患实施诊断。过热型火灾电气的诊断措施的类型特别多，应用比较广泛的有：热图像判定分析法、比较判定法、外层温度判定法等。
外层温度判定法重点就是依照以下公式计算的：
（2）
比较判定方法对使用的范围有所限定，重点就是对三相负载类型的设备实施火灾电气隐患的识别。倘若有几台设备全部隶属在一个一回路里，在三相电压趋于均等同时所负载的电压也趋于一致的时候，将彼此的接线端或者是一些能够发热的部位所产生的温度实施比较，这样就能够识别是否会发生火灾。倘若三相电压并不能处于均等状态，要顾忌由此而对温度产生的制约。热图像判定分析法的工作原理是由于红外热像仪能够将电气装置上的运行情况如实的反映出来，依照温度的不同识别是否出现火灾问题。
3应用实例介绍
本文选取三种引发电气火灾的典型诱因，通过实例进一步介绍红外热像仪在电气火灾隐患检测中的应用。
3.1接触电阻过大造成电气设备连接部位过热
图1以及图2的视图实际上是在低压配电室中实施检测的过程中记录下来的。就周围的四个断路器而言，这个断路器在和其上方的电线接头部分的温度相对较高，出现隐患的概率非常大。仔细研究得出，它的最高温度能够保持在40.6摄氏度，而周围的温度是32.6摄氏度，攀升了8摄氏度，依照外层温度判定方法，以上的温度数值全部经塑壳外层的红外判定出来的，并不能够取得里面触头方位的温度值，所以也就可能准确的辨别出其温度值能否与边际值一致。正是由于这样的原因，时间久了就会使里面的温度持续增加，最终出现严重的问题。出现隐患的问题就在于：电气接头整修更换的周期长，使得氧化膜出现异常，并不能够马上试试处理；电气接头外层有污垢或者是损伤，电阻加大；电气接头出现氧化、松动情况。
3.2分支接线长期超负荷运行引起电缆芯线过热
图3和图4是对配电室分支接线进行检测时拍摄的电缆发热现象。经红外热像仪普测分支接线柜发现图示电缆显示温度过热，环境温度为32.6摄氏度时，最高温度达到38.6摄氏度，工作电流达到满负荷时电流的50%，根据式(2)，计算得到环境温度为40摄氏度，工作电流达到满负荷时，电缆的温度会达到64摄氏度，接近规范规定的橡皮电线长期工作允许温度临界值为65摄氏度。根据表面温度判定法，这种情况继续发展将会存在一定的高温隐患。分析产生火灾隐患的可能原因：该分支接线向空调水泵输电，功率大，长时间过负荷运行，导致电缆绝缘材料的运行温度接近或超过正常发热的最高允许温度，使绝缘材料失去或降低绝缘性能和机械性能，易发生击穿着火燃烧。
3.3由于电压不平衡引起的三相发热不均衡
图5以及图6中的热像图它们都是属于是同一个配电柜，但是它们在检测时是处在不同的位置上的。图5以及图6中的三相接线的平均温度依次是41.9摄氏度、40.1摄氏度和39.6摄氏度；按照外层温度实施判定，是不存在高温隐患问题的；按照比较实施判定，电压表的三相电压依次是230.5 V、220.7 V和201.7 V，电压的平方和温度大致呈正相关，因为电压持续变动，引起发热变动，电压不稳的原因很多，尽量避免因电气设备而发生问题，这样能够在一定程度上规避火灾发生。
4红外检测的缺失
现在，红外测温技术已经在不同的领域内得到广泛的应用。其中涉及的范围重点涵盖了以下的领域：海洋或者是地表的热分布研究、灾害防治、自动测试、构物的红外检测和节能评定、石化设施状态的热像诊断、构件及材料的热像检测及评定等。然而，尽管如此红外检测并没能够在消防上展现其功效。
实验表明，因为红外热像仪是经人的双手实施控制的，仅仅是用人的眼睛对其能否产生隐患进行观测，那么因为人的视角的问题必然会出现误差，同时仪器也仅仅是对物体外层的温度实施测定，并不能准确的描述出其里面的温度，在这样的状况下，引起部分问题是难免的。
仪器测算的是经辐射后的温度，由于外界环境的制约，出现偏差的概率是非常大的。但是依照理论计算的结果是将外界干扰全部忽视的温度，所以说这两种温度是有所差别的。
设备的温度重点是在红外辐射条件下的温度，只能够说明它外层的热情况，而里面的热情况是表现不出来的，所以识别问题的准确性就降低了，仅仅依靠热图像判定方法是行不通的。
5红外热成像技术的发展
5.1红外热成像技术在国外的发展历程
美国德克萨斯仪器公司(TL)在1964年首次研制成功第一代的热红外成像装置，叫红外前视系统(简称FLIR)，这类装置利用光学元件运动机械，对目标的热辐射进行图像分解扫描，然后应用光电探测器进行光—电转换，最后形成视频图像信号，并在荧屏上显示，红外前视系统至今仍是军用飞机、舰船和坦克上的重要装置。
60年代中期瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外前视装置的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像装置，通常称为热像仪。
70年代法国汤姆荪公司研制出，不需制冷的红外热成像电视产品。90年代出现制冷型和非制冷型的焦平面红外热成像产品，这是一种最新一代的红外电视产品，可以进行大规模的工业化生产，把红外热成像的应用提高到一个新的阶段。
目前国外已经开始在部队装备第二代红外热成像仪，并开始了第三代的研发工作。美国、法国、以色列是这方面的先行者，其它国家包括俄罗斯均处下游水平。
5.2红外热成像技术在国外消防安全上的应用
加拿大林业学院早在1975年就开始进行森林防火试验，从飞机上检查尚未起燃的潜在火源，加拿大森林研究中心利用直升飞机采用AGA750便携式热成像仪，在一个火灾季节中发现15次隐火。红外热像仪已被广泛用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。
5.3紅外热成像技术在国内的发展现状
70年代中国有关单位已经开始对红外热成像技术进行研究，到80年代初，中国在长波红外元件的研制和生产技术上有了一定进展。到了80年代末和90年代初，中国已经研制成功了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率都达到很高的水平。近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也可同西方同步，如目前已能生产面积小于30 的1000 ×1000像素的探测器阵列，由于采用了基于锑化铟的新器件，目前已达到了分辨率小于0.01摄氏度的温差，使对目标的识别达到了更高的水平。相信中国和西方的差距会进一步缩小，尤其在新技术的应用方面更可以独树一帜。
5.4红外热成像技术在国内消防安全上的应用
1980年至1983年四年中，我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热为100处，由于及时处理，未发生火灾事故。
1991年3月，武钢炼铁厂某高炉1号热风炉发生炉顶撕裂事故后，利用红外热像仪对该高炉其他热风炉进行了全面热诊断，提供了热风炉炉壳温度场分布图，准确确定了炉顶灌浆检修部位，对保证该厂稳定生产起了重要作用。随后，对该厂全部高炉的热风炉炉壳进行了全面检测和诊断，使该厂的热风炉大修工作更加具有针对性。
6结语
红外热像检测技术通过对设备红外辐射的检测，实现对设备热态异常和过热故障的诊断，能够准确、高效的检测出过热型电气火灾隐患，为消防部门监督检查提供依据。另外，可以利用电力系统的电气故障设备、红外诊断软件系统等成熟的红外检测诊断技术，建立例行红外检测的对比数据库和专家诊断系统，实行红外实时监测，从而不断提高消防监督检查能力，减少建筑电气火灾的发生。
参考文献：
[1]哈兰.红外热像技术在电气设备故障检测中的应用[J].安全，2007(12)：13-15
[2]何沛.红外测温技术在电气防火安全检测中的应用[J].中国公共安全：综合版，2003(5)：66-70.
[3]曹奇，李冬梅.利用红外检测技术判断电气火灾隐患[J].电气&智能建筑，2003(9)：73-75.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：红外热像技术；火灾隐患；电气检测；技术发展
Abstract: this paper expounds the infrared test electrical fire hidden trouble of principle and method, and through the examples, it analyses the shortage of infrared testing methods and defects, in order to in the future with the development of science and technology to further improve the infrared thermal imaging technology in electrical fire hidden trouble the detection of application degree.
Keywords: infrared thermal imaging technology; A fire hazard; Electrical testing; Technology development
中圖分类号：F407.6文献标识码：A文章编号：
1引言
自改革开放至今，经济一直呈快速发展的趋势，随之社会用电的总量也在攀升。到21世纪之初，电力已经完全深入到全国各大中小城市，农村的覆盖率也攀升至95%。预测表明，在2020年，全国的用电量会按15%/a的幅度增加。由于用电量在日益的攀升，所以电气火灾发生的频率也就随之增加，同时还会引起严重恶性火灾。调查结果显示，电气火灾在我国各种不同的火灾中所占的比例在33%左右。针对这样的电气火灾情况，火灾电气隐患检测措施是非常有必要组建的，其中，措施一定是规范的、系统的，能够在最短的时间内检测出火灾电气，并及时的予以处理，降低由此引发的损失。
电气的设备以及其线路在发热位置上温度基本上与常规不一致，依照火灾电气产生的原理，这就是引起其产生的必然因素，也就是电气的引火源。所以，定期的对上述两项实施温度测量是务必要开展的任务。目前在各行业中，特别是电力行业，使用红外热像技术，效果特别明显，然而在消防行业中并没有将这项技术在民用建筑中火灾电气的预防工作中广泛应用，同时这项技术还没有与之相匹配的国家标准规范。这篇文章主要针对的就是这一技术在尝试实际运用过程中，所出现的问题进行探究，为了能够更好地应用在消防检查任务中。
2红外检测火灾电气隐患的工作机理和方法
2.1红外热像仪的机理和特征
红外图像能够依照设备外表的温度不同做出相应的反应，而后评定设备所处的状态，这就是其工作的原理。是按照普朗克定律得出的，也就是将物体的温度和其辐射能结合在一起实施检测。因为不同的物质表层的温度是有差别的，这种技术主要就是依照对物质表层实施扫描，并记录其温度，然后经红外予以检测。红外测温使用的就是普朗克定律，在这个定律中，表明了在具有差别的温度下黑体辐射的能量是依据波长分布的，它的数学公式是：
（1）
电信号是由功率信号经红外探测器转换而来的，这样的转换之后能够将信号准确无误的描述出具体的温度，这就为准确的断定是否会发生火灾提供了便利条件。
2.2红外检测诊断措施
在这里所提到的红外热像的技术重点的是对过热型的火灾电气隐患实施诊断。过热型火灾电气的诊断措施的类型特别多，应用比较广泛的有：热图像判定分析法、比较判定法、外层温度判定法等。
外层温度判定法重点就是依照以下公式计算的：
（2）
比较判定方法对使用的范围有所限定，重点就是对三相负载类型的设备实施火灾电气隐患的识别。倘若有几台设备全部隶属在一个一回路里，在三相电压趋于均等同时所负载的电压也趋于一致的时候，将彼此的接线端或者是一些能够发热的部位所产生的温度实施比较，这样就能够识别是否会发生火灾。倘若三相电压并不能处于均等状态，要顾忌由此而对温度产生的制约。热图像判定分析法的工作原理是由于红外热像仪能够将电气装置上的运行情况如实的反映出来，依照温度的不同识别是否出现火灾问题。
3应用实例介绍
本文选取三种引发电气火灾的典型诱因，通过实例进一步介绍红外热像仪在电气火灾隐患检测中的应用。
3.1接触电阻过大造成电气设备连接部位过热
图1以及图2的视图实际上是在低压配电室中实施检测的过程中记录下来的。就周围的四个断路器而言，这个断路器在和其上方的电线接头部分的温度相对较高，出现隐患的概率非常大。仔细研究得出，它的最高温度能够保持在40.6摄氏度，而周围的温度是32.6摄氏度，攀升了8摄氏度，依照外层温度判定方法，以上的温度数值全部经塑壳外层的红外判定出来的，并不能够取得里面触头方位的温度值，所以也就可能准确的辨别出其温度值能否与边际值一致。正是由于这样的原因，时间久了就会使里面的温度持续增加，最终出现严重的问题。出现隐患的问题就在于：电气接头整修更换的周期长，使得氧化膜出现异常，并不能够马上试试处理；电气接头外层有污垢或者是损伤，电阻加大；电气接头出现氧化、松动情况。
3.2分支接线长期超负荷运行引起电缆芯线过热
图3和图4是对配电室分支接线进行检测时拍摄的电缆发热现象。经红外热像仪普测分支接线柜发现图示电缆显示温度过热，环境温度为32.6摄氏度时，最高温度达到38.6摄氏度，工作电流达到满负荷时电流的50%，根据式(2)，计算得到环境温度为40摄氏度，工作电流达到满负荷时，电缆的温度会达到64摄氏度，接近规范规定的橡皮电线长期工作允许温度临界值为65摄氏度。根据表面温度判定法，这种情况继续发展将会存在一定的高温隐患。分析产生火灾隐患的可能原因：该分支接线向空调水泵输电，功率大，长时间过负荷运行，导致电缆绝缘材料的运行温度接近或超过正常发热的最高允许温度，使绝缘材料失去或降低绝缘性能和机械性能，易发生击穿着火燃烧。
3.3由于电压不平衡引起的三相发热不均衡
图5以及图6中的热像图它们都是属于是同一个配电柜，但是它们在检测时是处在不同的位置上的。图5以及图6中的三相接线的平均温度依次是41.9摄氏度、40.1摄氏度和39.6摄氏度；按照外层温度实施判定，是不存在高温隐患问题的；按照比较实施判定，电压表的三相电压依次是230.5 V、220.7 V和201.7 V，电压的平方和温度大致呈正相关，因为电压持续变动，引起发热变动，电压不稳的原因很多，尽量避免因电气设备而发生问题，这样能够在一定程度上规避火灾发生。
4红外检测的缺失
现在，红外测温技术已经在不同的领域内得到广泛的应用。其中涉及的范围重点涵盖了以下的领域：海洋或者是地表的热分布研究、灾害防治、自动测试、构物的红外检测和节能评定、石化设施状态的热像诊断、构件及材料的热像检测及评定等。然而，尽管如此红外检测并没能够在消防上展现其功效。
实验表明，因为红外热像仪是经人的双手实施控制的，仅仅是用人的眼睛对其能否产生隐患进行观测，那么因为人的视角的问题必然会出现误差，同时仪器也仅仅是对物体外层的温度实施测定，并不能准确的描述出其里面的温度，在这样的状况下，引起部分问题是难免的。
仪器测算的是经辐射后的温度，由于外界环境的制约，出现偏差的概率是非常大的。但是依照理论计算的结果是将外界干扰全部忽视的温度，所以说这两种温度是有所差别的。
设备的温度重点是在红外辐射条件下的温度，只能够说明它外层的热情况，而里面的热情况是表现不出来的，所以识别问题的准确性就降低了，仅仅依靠热图像判定方法是行不通的。
5红外热成像技术的发展
5.1红外热成像技术在国外的发展历程
美国德克萨斯仪器公司(TL)在1964年首次研制成功第一代的热红外成像装置，叫红外前视系统(简称FLIR)，这类装置利用光学元件运动机械，对目标的热辐射进行图像分解扫描，然后应用光电探测器进行光—电转换，最后形成视频图像信号，并在荧屏上显示，红外前视系统至今仍是军用飞机、舰船和坦克上的重要装置。
60年代中期瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外前视装置的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像装置，通常称为热像仪。
70年代法国汤姆荪公司研制出，不需制冷的红外热成像电视产品。90年代出现制冷型和非制冷型的焦平面红外热成像产品，这是一种最新一代的红外电视产品，可以进行大规模的工业化生产，把红外热成像的应用提高到一个新的阶段。
目前国外已经开始在部队装备第二代红外热成像仪，并开始了第三代的研发工作。美国、法国、以色列是这方面的先行者，其它国家包括俄罗斯均处下游水平。
5.2红外热成像技术在国外消防安全上的应用
加拿大林业学院早在1975年就开始进行森林防火试验，从飞机上检查尚未起燃的潜在火源，加拿大森林研究中心利用直升飞机采用AGA750便携式热成像仪，在一个火灾季节中发现15次隐火。红外热像仪已被广泛用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。
5.3紅外热成像技术在国内的发展现状
70年代中国有关单位已经开始对红外热成像技术进行研究，到80年代初，中国在长波红外元件的研制和生产技术上有了一定进展。到了80年代末和90年代初，中国已经研制成功了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率都达到很高的水平。近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也可同西方同步，如目前已能生产面积小于30 的1000 ×1000像素的探测器阵列，由于采用了基于锑化铟的新器件，目前已达到了分辨率小于0.01摄氏度的温差，使对目标的识别达到了更高的水平。相信中国和西方的差距会进一步缩小，尤其在新技术的应用方面更可以独树一帜。
5.4红外热成像技术在国内消防安全上的应用
1980年至1983年四年中，我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热为100处，由于及时处理，未发生火灾事故。
1991年3月，武钢炼铁厂某高炉1号热风炉发生炉顶撕裂事故后，利用红外热像仪对该高炉其他热风炉进行了全面热诊断，提供了热风炉炉壳温度场分布图，准确确定了炉顶灌浆检修部位，对保证该厂稳定生产起了重要作用。随后，对该厂全部高炉的热风炉炉壳进行了全面检测和诊断，使该厂的热风炉大修工作更加具有针对性。
6结语
红外热像检测技术通过对设备红外辐射的检测，实现对设备热态异常和过热故障的诊断，能够准确、高效的检测出过热型电气火灾隐患，为消防部门监督检查提供依据。另外，可以利用电力系统的电气故障设备、红外诊断软件系统等成熟的红外检测诊断技术，建立例行红外检测的对比数据库和专家诊断系统，实行红外实时监测，从而不断提高消防监督检查能力，减少建筑电气火灾的发生。
参考文献：
[1]哈兰.红外热像技术在电气设备故障检测中的应用[J].安全，2007(12)：13-15
[2]何沛.红外测温技术在电气防火安全检测中的应用[J].中国公共安全：综合版，2003(5)：66-70.
[3]曹奇，李冬梅.利用红外检测技术判断电气火灾隐患[J].电气&智能建筑，2003(9)：73-75.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。