Abstract: as the electrical circuit, electrical equipment, appliances, as well as power supply and distribution equipment failure to release the thermal energy caused by the electrical fire hazards are increasing, the prevention of electrical fire is more and more attention. Different from other fires, the occurrence of electrical fire has seasonal and temporal characteristics. According to this characteristic this paper introduces a kind of infrared imaging of fire warning and emergency treatment device, in particular to a fire detecting device of photovoltaic HgCdTe infrared imaging sensor, prevent the occurrence of electrical fire.
Keywords: Electrical fire Infrared imaging Early warning Emergency treatment
【中图分类号】S776.29+2 【文献标识码】A 文章编号1606-5123（2017）09-0000-00
1 引言
目前全年(2015年)共接报火灾33.8万起,造成1742人死亡、1112人受伤,直接财产损失39.5亿元。电气火灾高发;乡镇农村火灾占比较大；家庭火灾亡人数占比近7成；冬春火灾高发；夜间火灾亡人概率远高于白天；消防队伍出警超112万起。电气火灾发生的原因除了选用过小或不合格电线、设备，线路、设备老化，使用不当等情况外，比较常见的是接触不良。在有电流的线路上通断的瞬间会在通断点产生电弧。电弧是温度很高的火花，温度可达1600摄氏度。当线路接触不良时，这种通、断状态不断发生，电弧产生的热量被不断累积，但温度达到附近可燃物的燃点时，就会引燃可燃物，造成火灾。本设计用于电气设备的监控，在电气火灾发生前温度升高时关闭电源，避免温度过高，预防电气火灾的发生。
2 红外成像测温技术
2.1 红外诊断技术
电气设备在生活中被越来越多的应用到生活的方方面面，电气设备的安全使用直接影响生活的质量，红外诊断技术已成为状态检修的有效手段。在任何有一定温度的物体，都会以电磁波的形式向外界辐射能量。 所辐射能量的大小与该物体的热力学温度的四次方成正比。利用这个原理制成的红外测温仪，无需与物体接触，属于非接触式测量。
附表 测温方法对比
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测温方式 |
传统接触式 |
红外非接触式 |
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测量条件 |
感温元件许与被测对象良好接触；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度；被测对象不能对感温元件产生腐蚀 |
需知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上 |
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测量范围 |
特别适合<1200℃、热容大，无腐蚀性对象的连续在线监测 |
理论范围可以从最低温到最高温，但1000℃以下，测量温差较大，能测温动物体和热容小的物体温度 |
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精度 |
工业用表通常为1.0、0.5、0.2、及0.1级，实验室用表可达0.01级 |
通常为1。0、1.5、2.5级 |
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响应速度 |
慢，通常为几十秒到级分钟 |
快，通常为2~3s |
2.2 红外热成像技术
红外热成像技术是一种先进的在线检测技术，可在设备不停电的情况下，检测设备的运行状况。
通过对电气设备表面温度及其分布的测试、分析和判断，可以准确地发现电气设备运行中的异常和缺陷，从而使部分事故检修转为预见性检修。应用红外测温仪和热成像仪等诊断技术可实现在设备运行状态时远距离、不停电、不接触、不取样、不解体的情况下，检测出设备故障引起的异常红外辐射和温度，有效的判断设备存在的外部缺陷和内部缺陷，从而实现故障隐患的提早发现并进行处理，给电力系统线路状态监测提供了一种先进手段。红外热成像仪的功能及优点：
(1)通过对设备表面温度分布的测量，可以分析设备内部热损耗部位和性质，从而判断该设备的健康状态。热点温度直观显示，热图像清晰，能储存和打印。
(2)具有定性成像与定量测量的双重功能，并有较高空间分辨率和温度分辨率，能够辨别很小的温差。实时热图像能够清晰显示在屏幕上，为建立热图像数据库提供了条件，实现了图像采集、储存、分析于一体的功能。
(3)用红外热成像仪检测设备，属于远距离非接触式的扫描巡检，可以保证人身及设备的安全。
(4)红外热成像仪检测设备，如同用摄像机录像，能够快速的对大面积的设备进行检测，能够准确、直观的发现与运行电压、电流有关的设备缺陷，还可对缺陷的性质、位置、程度做出定性、定量的判断。
3 原理设计与系统方案
3.1 原理设计
本设计提供了一种红外成像火灾预警与应急处理装置。本设计是通过以下技术方案实现的：一种红外成像火灾预警与应急处理装置，是由红外成像传感器、按键、电源模块、控制器、应急灯控制模块、电源开关控制模块和报警模块所组成的，其特征在于：红外成像传感器可得到一定区域内的温度信息，并以图像的形式输出至控制器，控制器接收图像信息并加以分析，通过处理结果，对报警模块、电源开关控制模块、应急灯控制模块等进行控制。通过按键控制模块进行测试，电源模块为控制器和应急灯等部件供电。在出现异常情况是经图像信息进行存储，以便时事后行调查研究。
图像中不同的温度以不同颜色加以区分，处理器通过对颜色的识别，识别区域内的温度情况。若分析后得到区域温度高于普通温度，将到达燃点温度时，对该电器线路进行断电，并开启应急灯，声光报警，将异常情况视频信息存储至SD卡；本设计在对未发生火灾进行预警的同时，也能对已经发生的火灾做出处理，在火灾发生后断开电源，也是保障人身财产安全的有效手段，并可记录事故发生的始末，用于调查火灾发生的原因。
所述的红外成像传感器是由光伏型HgCdTe传感器构成的，有很高的量子效率，光生载流子寿命比量子阱红外探测器子带跃迁激发的要高约三个量级，因此具有好的性能和高响应率，工作温度相对较高。
该设计的有益之处是，电气火灾的发生有很多原因，其中线路老化造成的火灾若能在发生前检测到，并进行断电处理，可避免火灾的发生。在老旧线路温度即将到达燃点前处理，可最大限度减少人身和财产损失。在关掉电源时开启应急灯，避免因混乱造成无谓损失，报警模块可以提醒当事人做出相应处理，及时排除隐患，控制器将异常图像与图像处理信息即温度过高点存储至SD卡，此时SD卡则可以作为查询异常的判断依据。
3.2 系统方案
一种红外成像火灾预警与应急处理装置，是由红外成像传感器、按键、电源模块、控制器、应急灯控制模块、电源开关控制模块、报警模块和SD卡模块等所组成的。红外成像传感器可得到一定区域内的温度信息，并以图像的形式输出至控制器，控制器接收图像信息并加以分析，通过处理结果，对应急灯控制模块、电源开关控制模块、报警模块等进行控制。通过按键控制模块进行测试，电源模块为控制器和应急灯控制模块等部件供电。在出现异常情况是经图像信息存储在SD卡中，以便事后进行调查研究。
该装置在使用时，将SD卡模块插入本设计装置，应急灯控制模块连接应急灯，电源开关模块控制模块接入电源线路，红外成像传感器对准需检测方向。按动按键，本设计装置启动。设备实时检测目标区域温度，若温度即将到达燃点时：控制器给报警模块发送控制信号，发出声光报警；控制电源开关控制模块关闭电源，避免温度升高造成事故；对应急灯控制模块进行控制，打开应急灯，避免夜晚事故发生后丢失视野；将该阶段采集到的视频存放进SD卡模块中，记录事故发生的始末。
4 结束语
电气火灾时刻威胁着人们的生命和财产安全，本设计旨在降低电气火灾的发生和降低火灾发生后的损失。本设计可以在火灾未发生前发出预警，提醒相关人员及时进行处理。若火灾已经发生则可以尽量减少火灾发生后造成的损失，挽救生命。
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