浅析火灾信息处理技术的发展趋势

金文佳 侯绪龙 马海波

（1.廊坊公安消防支队，河北 廊坊 065000；2.顺义公安消防支队，中国 北京 101300）

随着城市化进程的加快，新材料、新工艺在建筑领域得到了广泛的应用，而火灾造成的损失和影响越来越大。对火灾进行“早期、迅速、准确地探测”是火灾安全工程的关键技术之一，这就要求火灾报警器能在火灾发生初期及时探测出火情，并具有很高的探测灵敏度和很低误报率[1]。

1 火灾信息处理技术的发展概述

19世纪90年代，阈值比较法最早成为在火灾探测信号处理算法。20世纪80年代，类比判断法应用于火灾探测的是信号检测。由于该法具有不能改进的缺陷，20世纪90年代起，分布智能火灾探测信息处理算法逐步发展起来。

1.1 阈值比较法

火灾探测理论产生初期，由于人们对于火灾产物的特性了解不透彻，只能采用单个传感器探测某个火灾产物参量。正常非火灾情况下参数的巅峰值被称为阈值，当传感器获取参数值超过预设的阈值时，报警器会发出报警信号，这种判断是否发生火灾的方法就是阈值比较法[2]。该法思路简明易懂，可用简单的硬件实现，适应了当时不发达的硬件技术。

1.2 类比判断法

类比判断法是将信号的特征处理过程采用完整的数学表达式进行描述的系统法。该法利用火灾信号的明显趋势性和波形斜率，将火灾信号转换为随报警因素的变化的模拟量信号，并进行相应的数据处理和判定火灾。该类算法的程序是将采集的信号作为参数输入数学模型，进行分析辨别，输出分析结果，以此判别火灾或非火灾[2]。类比判断法主要分为火灾趋势算法和斜率算法。

1.3 分布智能算法

模拟量数据处理技术存在很大的缺陷，无法得到改进。而随着智能信息处理技术不断成熟，并与火灾探测技术的结合，形成了火灾探测的分布智能算法[3]。目前，在智能化火灾探测报警采用的火灾探测信号处理方法有：统计检测算法、模糊逻辑算法、神经网络算法以及它们的复合算法。

2 火灾信息处理技术的比较

2.1 阈值比较法

在各类火灾探测信息算法中，阈值比较法是应用最早的算法。早期的阈值比较法主要以电子电路和计算机硬件为基础，根据报警要求设定一个固定阈值，只能进行“火灾”与“非火灾”两种判定方式。阈值比较法计算简便易行，反应及时，但火灾探测报警易受环境背景信号影响，误报率较高。这种算法的优点是：整体思路简单明了，采用这种方法的探测器模块简单，在工程运用中故障发生少，便于维护。缺点是：对环境适应性和抗干扰能力较弱，误报率较高。

2.2 类比判断法

类比判断法是在阈值比较法基础上发展起来的，运用了更为复杂的分析计算和比较判断。类比判断法以信号的趋势变化为准则，可以平滑过滤干扰信号，增加了一个“预报警”过程，从而提高了火灾探测报警的可靠性和稳定性，降低了误报率。趋势算法虽然对信号幅值的变化趋势很敏感，但无法定量确定信号变化趋势的急剧程度，即对阶跃信号不敏感，在某些情况下容易产生漏报。

2.3 分布智能算法

分布智能算法是火灾探测报警技术的发展趋势，人工神经网络来进行火灾探测具有结构简单、能并行处理模拟量信号、有容错能力和环境自适应能力等优点。模糊神经网络算法使系统具有了故障自诊断排除能力，并利用储存信息和火灾特征进行智能判断，使火灾探测误报率几乎降低为零。但分布智能算法计算复杂，需要探测器提供大量原始信号参数和大容量的计算软件精确过滤、分析、判断火灾参数，对技术水平要求高。

3 火灾信息处理技术未来发展趋势

现代信号处理方法的发展推动了火灾探测信号处理算法的发展，用这些方法开发的火灾探测信号处理算法，成为当前火灾探测信号处理算法研究的主要方向。

3.1 新的火灾信息处理算法的研究的采用

虽然智能信息处理技术得到了发展和应用，但目前应用于火灾探测信息处理的智能算法仅有模糊逻辑和神经网络算法。智能信息处理技术还有许多分支，包括：遗传算法、混沌计算技术、分形计算技术等，它们在火灾信息处理领域具有巨大的潜能尚未被开发。火灾信息处理技术的房展方向应逐步向最先进的数据算法或几种智能算法相结合而成的复合智能算法发展。

3.2 现有的火灾信息处理算法的改进

虽然火灾信息处理技术发展的方向是智能化，但当前的理论和硬件技术尚不足以支持智能算法在火灾探测信息处理领域的全面应用。虽然传统火灾信息处理算法不完善，但彼此之间却有许多优缺点可以互补。鉴于实际，较容易实现的火灾信息处理的发展方向是：在阈值比较法、类比判断法等简单的火灾信息处理算法的基础上提出改进方案，综合应用成熟的火灾探测算法，发挥各自长处构成组合式或复合式火灾探测报警系统，以实现及时准确探测火灾并构成价格适中、误报率极低具有使用价值的火灾探测报警系统。

4 结语

降低火灾损失的根本手段是不断提高抑制火灾发生的能力，使科技为经济发展服务。百年来，国外对信息处理算法的研究取得了巨大成就，而国内火灾探测信息处理技术的研究起步较晚，许多先进算法研究尚未形成规模，制约了智能火灾探测系统的开发。国际上广泛投入使用的阈值比较法、类比判断法以及简单的智能信息处理算法不同程度地存在缺陷，导致误报和漏报火警。因此，研究先进的智能信息处理技术，建立世界范围的科研组织从事火灾信息处理技术的研究开发，对各国的研究成果进行融合和改进，才能达到高精度的火灾探测，实现火灾探测信息处理技术的跨越式发展。

［1］厉剑.火灾探测信号处理算法及其性能评估[D].大连:大连理工大学,2005,10.

［2］陈南.火灾监控技术[M].北京:国际文化出版公司,2001,5.

［3］刘世良,潘一平.火灾多元复合探测技术的现状与发展[J].消防技术与产品信息,2000(7):11-17.