金文佳 侯緒龍 馬海波

（1.廊坊公安消防支隊，河北 廊坊 065000；2.順義公安消防支隊，中國 北京 101300）

隨著城市化進程的加快，新材料、新工藝在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而火災(zāi)造成的損失和影響越來越大。對火災(zāi)進行“早期、迅速、準(zhǔn)確地探測”是火災(zāi)安全工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，這就要求火災(zāi)報警器能在火災(zāi)發(fā)生初期及時探測出火情，并具有很高的探測靈敏度和很低誤報率[1]。

1 火災(zāi)信息處理技術(shù)的發(fā)展概述

19世紀(jì)90年代，閾值比較法最早成為在火災(zāi)探測信號處理算法。20世紀(jì)80年代，類比判斷法應(yīng)用于火災(zāi)探測的是信號檢測。由于該法具有不能改進的缺陷，20世紀(jì)90年代起，分布智能火災(zāi)探測信息處理算法逐步發(fā)展起來。

1.1 閾值比較法

火災(zāi)探測理論產(chǎn)生初期，由于人們對于火災(zāi)產(chǎn)物的特性了解不透徹，只能采用單個傳感器探測某個火災(zāi)產(chǎn)物參量。正常非火災(zāi)情況下參數(shù)的巔峰值被稱為閾值，當(dāng)傳感器獲取參數(shù)值超過預(yù)設(shè)的閾值時，報警器會發(fā)出報警信號，這種判斷是否發(fā)生火災(zāi)的方法就是閾值比較法[2]。該法思路簡明易懂，可用簡單的硬件實現(xiàn)，適應(yīng)了當(dāng)時不發(fā)達的硬件技術(shù)。

1.2 類比判斷法

類比判斷法是將信號的特征處理過程采用完整的數(shù)學(xué)表達式進行描述的系統(tǒng)法。該法利用火災(zāi)信號的明顯趨勢性和波形斜率，將火災(zāi)信號轉(zhuǎn)換為隨報警因素的變化的模擬量信號，并進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和判定火災(zāi)。該類算法的程序是將采集的信號作為參數(shù)輸入數(shù)學(xué)模型，進行分析辨別，輸出分析結(jié)果，以此判別火災(zāi)或非火災(zāi)[2]。類比判斷法主要分為火災(zāi)趨勢算法和斜率算法。

1.3 分布智能算法

模擬量數(shù)據(jù)處理技術(shù)存在很大的缺陷，無法得到改進。而隨著智能信息處理技術(shù)不斷成熟，并與火災(zāi)探測技術(shù)的結(jié)合，形成了火災(zāi)探測的分布智能算法[3]。目前，在智能化火災(zāi)探測報警采用的火災(zāi)探測信號處理方法有：統(tǒng)計檢測算法、模糊邏輯算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以及它們的復(fù)合算法。

2 火災(zāi)信息處理技術(shù)的比較

2.1 閾值比較法

在各類火災(zāi)探測信息算法中，閾值比較法是應(yīng)用最早的算法。早期的閾值比較法主要以電子電路和計算機硬件為基礎(chǔ)，根據(jù)報警要求設(shè)定一個固定閾值，只能進行“火災(zāi)”與“非火災(zāi)”兩種判定方式。閾值比較法計算簡便易行，反應(yīng)及時，但火災(zāi)探測報警易受環(huán)境背景信號影響，誤報率較高。這種算法的優(yōu)點是：整體思路簡單明了，采用這種方法的探測器模塊簡單，在工程運用中故障發(fā)生少，便于維護。缺點是：對環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力較弱，誤報率較高。

2.2 類比判斷法

類比判斷法是在閾值比較法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，運用了更為復(fù)雜的分析計算和比較判斷。類比判斷法以信號的趨勢變化為準(zhǔn)則，可以平滑過濾干擾信號，增加了一個“預(yù)報警”過程，從而提高了火災(zāi)探測報警的可靠性和穩(wěn)定性，降低了誤報率。趨勢算法雖然對信號幅值的變化趨勢很敏感，但無法定量確定信號變化趨勢的急劇程度，即對階躍信號不敏感，在某些情況下容易產(chǎn)生漏報。

2.3 分布智能算法

分布智能算法是火災(zāi)探測報警技術(shù)的發(fā)展趨勢，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進行火災(zāi)探測具有結(jié)構(gòu)簡單、能并行處理模擬量信號、有容錯能力和環(huán)境自適應(yīng)能力等優(yōu)點。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法使系統(tǒng)具有了故障自診斷排除能力，并利用儲存信息和火災(zāi)特征進行智能判斷，使火災(zāi)探測誤報率幾乎降低為零。但分布智能算法計算復(fù)雜，需要探測器提供大量原始信號參數(shù)和大容量的計算軟件精確過濾、分析、判斷火災(zāi)參數(shù)，對技術(shù)水平要求高。

3 火災(zāi)信息處理技術(shù)未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)代信號處理方法的發(fā)展推動了火災(zāi)探測信號處理算法的發(fā)展，用這些方法開發(fā)的火災(zāi)探測信號處理算法，成為當(dāng)前火災(zāi)探測信號處理算法研究的主要方向。

3.1 新的火災(zāi)信息處理算法的研究的采用

雖然智能信息處理技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用，但目前應(yīng)用于火災(zāi)探測信息處理的智能算法僅有模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。智能信息處理技術(shù)還有許多分支，包括：遺傳算法、混沌計算技術(shù)、分形計算技術(shù)等，它們在火災(zāi)信息處理領(lǐng)域具有巨大的潛能尚未被開發(fā)。火災(zāi)信息處理技術(shù)的房展方向應(yīng)逐步向最先進的數(shù)據(jù)算法或幾種智能算法相結(jié)合而成的復(fù)合智能算法發(fā)展。

3.2 現(xiàn)有的火災(zāi)信息處理算法的改進

雖然火災(zāi)信息處理技術(shù)發(fā)展的方向是智能化，但當(dāng)前的理論和硬件技術(shù)尚不足以支持智能算法在火災(zāi)探測信息處理領(lǐng)域的全面應(yīng)用。雖然傳統(tǒng)火災(zāi)信息處理算法不完善，但彼此之間卻有許多優(yōu)缺點可以互補。鑒于實際，較容易實現(xiàn)的火災(zāi)信息處理的發(fā)展方向是：在閾值比較法、類比判斷法等簡單的火災(zāi)信息處理算法的基礎(chǔ)上提出改進方案，綜合應(yīng)用成熟的火災(zāi)探測算法，發(fā)揮各自長處構(gòu)成組合式或復(fù)合式火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，以實現(xiàn)及時準(zhǔn)確探測火災(zāi)并構(gòu)成價格適中、誤報率極低具有使用價值的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)。

4 結(jié)語

降低火災(zāi)損失的根本手段是不斷提高抑制火災(zāi)發(fā)生的能力，使科技為經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。百年來，國外對信息處理算法的研究取得了巨大成就，而國內(nèi)火災(zāi)探測信息處理技術(shù)的研究起步較晚，許多先進算法研究尚未形成規(guī)模，制約了智能火災(zāi)探測系統(tǒng)的開發(fā)。國際上廣泛投入使用的閾值比較法、類比判斷法以及簡單的智能信息處理算法不同程度地存在缺陷，導(dǎo)致誤報和漏報火警。因此，研究先進的智能信息處理技術(shù)，建立世界范圍的科研組織從事火災(zāi)信息處理技術(shù)的研究開發(fā)，對各國的研究成果進行融合和改進，才能達到高精度的火災(zāi)探測，實現(xiàn)火災(zāi)探測信息處理技術(shù)的跨越式發(fā)展。

［1］厲劍.火災(zāi)探測信號處理算法及其性能評估[D].大連:大連理工大學(xué),2005,10.

［2］陳南.火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)[M].北京:國際文化出版公司,2001,5.

［3］劉世良,潘一平.火災(zāi)多元復(fù)合探測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2000(7):11-17.