在恶劣环境中也能探测到火灾的激光系统

散斑模式分析为火灾探测提供了可靠和廉价的方法，是工业设施和大型场地的理想方法
      据悉，来自丹麦的研究人员开发了一种新的激光探测系统，该系统能以一种高效、低成本的方式探测工业设施或大型建筑工地等恶劣环境中的火灾。随着进一步的发展，该系统最终可以探测到一公里以外的火灾。
      来自丹麦基础计量A/S的资深科学家Mikael Lassen说：“我们的新系统能够在容易发生火灾的多尘地区探测到火灾，而目前的系统性能有限，或者无法工作。它可以用于多种行业，如废物管理设施、发电厂、食品加工厂和纺织厂。”
      一个多机构合作的研究小组在美国光学学会《应用光学》杂志上描述了这个新系统。该系统通过使用廉价的光学组件来创建和检测斑点图案的变化来检测火灾或温度的变化。Lassen说：“散斑模式分析是一种检测火灾和热量变化的全新解决方案。它不仅速度快、成本相对较低，而且适用于大而恶劣的环境。”
       这项研究是“欧洲之星”项目的一部分，该项目旨在开发一种系统，能够识别微小的温度升高，从而提供早期可靠的火灾探测。除了丹麦的基础计量学外，该项目还包括来自挪威Elotec A/s、LAP-Sikkerhed ApS和丹麦消防和丹麦安全技术研究所的研究人员。
防止假警报 
      目前使用的大多数火灾探测和预防系统在环境恶劣的工业场所或大面积地区都不能很好地工作。标准的烟雾探测器经常发出假警报，因为这些环境中的灰尘和污染物，无法检测到火灾早期阶段释放的亚微米颗粒物。 虽然基于测量光信号振幅变化的光学探测系统更先进，但它们对振动也很敏感，不能总是通过灰尘和蒸汽探测到火灾。对于探测火焰辐射的传感器来说，来自阳光、人造光、焊接或其他非危险来源的辐射可能会引起误报。在这项新的研究中，Lassen和他的同事们采用了一种完全不同的光学方法，通过测量动态散斑模式来探测火灾。当激光照射到粗糙的表面时，这些变化的图案是由干涉产生的。当发生火灾时，热流使激光束抖动，当激光束反射到激光源的探测器时，这种抖动可以被探测到。研究人员使用统计数据和机器学习来分析激光产生的动态散斑图的噪声模式。宽频带白噪声的存在表明发生了火灾，而限制在窄波长范围内的噪声源可以被排除为机械影响，如振动。
废弃工厂测试 
       为了验证新的火灾探测系统，研究人员在丹麦科灵的Energnist I/S垃圾处理厂测试了一个远程操作的概念验证原型。由于环境极其恶劣、噪音大、灰尘多，工厂通常每月有三到四次误报。
       Lassen说：“该系统探测火灾的准确率高达91%，考虑到恶劣的环境，这是一个非常好的结果。因为它不依赖于光束的绝对强度，它对灰尘和烟雾造成的一般衰减具有很强的鲁棒性。”将原型转换成最终产品将需要额外的产品开发，如完成外壳、优化电子和算法，以及设计用户界面。研究人员还计划升级光学探测器和激光源到一个更强大的版本，以增加灵敏度和扩大传感范围，首先扩展到500到600米，最终实现超过1公里。

图：一种新型激光系统使用廉价的光学硬件来探测工业设施或大型建筑工地等恶劣环境中的火灾。研究人员在左边的废物处理厂图片中测试了一个原型。