近年來，人工智能技術的快速發(fā)展促進了熱成像測溫相機的智能化。年初疫情之下，熱成像測溫相機精確遠程測溫功能被廣泛應用。但在AI的加持下，熱成像相機不僅僅具有測溫功能，更可以與AI、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術相結合，實現(xiàn)更多的智能分析功能。
疫情引發(fā)的對人體測溫產(chǎn)品需求
受新型冠狀病毒肺炎的影響，不少地區(qū)要求在人員密集區(qū)域進行體溫篩查，人體測溫相關產(chǎn)品的需求大增。2020年2月1日，國務院印發(fā)《關于組織做好紅外體溫檢測儀及配套零部件生產(chǎn)企業(yè)復工復產(chǎn)工作的緊急通知》，明確將紅外體溫檢測儀納入疫情防控重點物資。作為疫情重點區(qū)域的武漢，也出臺了相關政策，武漢市新型冠狀病毒肺炎疫情防控指揮部提出在全市實行“雙測溫雙報告”制度，其中要求市民每天兩次測量體溫。隨著防疫工作的推進，各地學校開始開學復課，各地政府也出臺了相關的測溫政策要求。
基于市場的大量需求，市面上涌現(xiàn)出各類測溫產(chǎn)品，其中熱成像測溫產(chǎn)品以其精確高效的技術特點及靈活的布控方式獲得了用戶廣泛認可。熱成像測溫產(chǎn)品可以做到非接觸式批量測溫，且溫度可以精確到±0.5℃。熱成像測溫設備的布控方式可分為固定式布控方案以及靈活式布控方案，其中固定式布控方案：如人體測溫相機，適用于樓宇社區(qū)、學校、工廠、企業(yè)、醫(yī)院等室內(nèi)主要出入口，相機發(fā)現(xiàn)異常可以發(fā)出聲光報警，相機具有低功耗，成像質(zhì)量優(yōu)異的優(yōu)點;靈活布控方案：如手持人體測溫儀，適用于各小區(qū)出入口，使用靈活，單體設備，開箱即用，簡單便捷。
在疫情過后，普通測溫相機類產(chǎn)品的功能將后繼乏力，造成大量資源浪費，而熱成像測溫相機還可以應用在消防領域，使得熱成像測溫相機在后疫情時代顯得更有價值。
熱成像測溫技術原理
自然界中的一切物體，只要其溫度高于絕對零度(-273℃)，都能輻射電磁波，紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生的自身的分子和原子無規(guī)則運動，并不停地輻射出熱紅外能量。熱輻射的紅外線是一種電磁波，具有電磁波的一切物理特性，電磁波在穿過大氣層時，會受到大氣層的反射、吸收和散射，因而使透過大氣層的電磁波能量受到衰減，電磁波通過大氣層較少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段成為大氣窗口。熱成像測溫相機通過熱成像鏡頭將物體的紅外輻射投射到紅外探測器上，紅外探測器再將強弱不等的輻射信號轉換成相應的電信號，然后經(jīng)過放大和視頻處理，形成可供人眼觀察的視頻圖像。
圖一：電磁波頻譜
熱成像主要采集熱紅外波段(8μm-14μm)的光，來探測物體發(fā)出的熱輻射，把熱輻射轉化為灰度值，再利用各物體的灰度值差異來成像，從而發(fā)現(xiàn)和識別目標。
圖二：可見光與熱成像對比
熱成像測溫技術優(yōu)勢
當前測溫傳感器方案主要包括:紅外熱電堆、熱成像探測。區(qū)別于其它兩種技術方案，熱成像技術具有高效、精確、遠距離探測等優(yōu)勢。
紅外熱電堆測溫成本較低，但是探測距離近，一般要保持在1-3cm的距離，有近距離傳染風險;且測溫效率較低，平均5s/人，只能單人測溫，在人員流量較大的場景下易造成人員擁堵。
熱成像探測人體溫度是指通過熱成像傳感器初步對人體表面溫度進行檢查，快速找出溫度異常的個體。測溫速率高，平均只需0.2s/人，高端熱成像方案可滿足30人以上同時測溫，在測溫人數(shù)多的場景下可以有效避免人員擁堵;測溫距離能夠達到10m，無需近距離接觸，避免人員近距離傳染。
除此之外，熱成像對環(huán)境有極強的適應性，在逆光、眩光環(huán)境下對熱成像都沒有任何影響，在微光甚至無光的環(huán)境下，優(yōu)勢也很明顯，針對霧霾雨雪天氣，成像效果也要優(yōu)于可見光。而且其探測能力強，可以識別隱蔽目標，對隱藏較深的可發(fā)熱物體也可以準確做出識別;隱蔽性高，不需要主動發(fā)出探測信號，無需接觸檢測和補光，有效降低設備被破壞的風險;對溫度的感知靈敏，可以快速發(fā)現(xiàn)溫度異常點位，定位到問題區(qū)域。
熱成像測溫在消防領域的應用
在疫情過后，熱成像測溫相機精確的遠程測溫功能同樣可以廣泛地應用于公安、交通、金融、建筑、消防等領域。接下來我們詳細討論熱成像測溫相機在消防領域的幾個應用：
一、 早期火災預警應用
基于熱成像測溫相機距離遠、準確率高等特性，在智慧消防領域可以應用在“早期火災預期”。火災發(fā)生時，一般都需要經(jīng)過初期物體表面溫度升高，冒出煙霧，起明火的過程，在這個過程中如果可以在火災初期檢測到溫度異常并及時發(fā)現(xiàn)、解決，就可以避免很多不必要的損失。市場上常見的早期火災報警系統(tǒng)主要是基于光電感煙技術，無法對溫度上升進行報警。而熱成測溫相機能夠實現(xiàn)迅速靈敏的溫升報警，同時可以實現(xiàn)火情的可視化，滿足消防重點區(qū)域的火災預警需求。
圖三：火災起火過程
二、 禁煙應用
基于國家的禁煙條例規(guī)定，所有室內(nèi)公共場所一律禁止吸煙。但是由于各方面原因，如難于取證，甚至“情面問題”不舉報，無法實現(xiàn)真正控煙。熱成像技術的介入，可以精確地判斷抽煙情況，同時和可見光結合實現(xiàn)實地取證，及時發(fā)現(xiàn)勸阻。
三、 森林草原火災報警應用
熱成像技術還可以應用于森林草原防火。森林草原火災是具有毀滅性打擊的，2019年，我國發(fā)生森林火災2345起，受害森林面積約達13505公頃。森林草原火災著火點隱秘，只有勢頭很大時才能發(fā)現(xiàn)煙和火。通過搭建熱成像技術，如果發(fā)現(xiàn)溫度異常，可以第一時間發(fā)起溫度報警，同時配合無人機、瞭望云臺，發(fā)起視頻聯(lián)動，發(fā)現(xiàn)異常點位，盡早做出對應處理方式，把損失降到最低。
四、 秸稈燃燒報警應用
莊稼收獲之后，農(nóng)田會殘留大量的秸稈。部分農(nóng)民為了貪圖便利，會在田間直接焚燒秸稈，但秸稈的燃燒會產(chǎn)生許多危害，污染大氣，產(chǎn)生大量的有毒氣體。熱成像測溫相機可以迅速發(fā)現(xiàn)秸稈燃燒，發(fā)出警報并通知有關部門，相比于現(xiàn)有的人工巡查和可見光監(jiān)控方案，具有發(fā)現(xiàn)火點更迅速，報警更準確，系統(tǒng)更穩(wěn)定的優(yōu)點。
五、 應急救援領域應用
火場中煙霧彌漫，其中含有大量微米級碳黑顆粒，非常容易吸收可見光，導致可視距離大幅降低，對搜救被困人員造成極大影響。熱成像測溫相機能夠各種環(huán)境中尋找熱源，發(fā)現(xiàn)真正的著火點，并將彩色編碼的圖像實時傳輸?shù)诫娔X、手機或大屏幕顯示屏上。輔助消防人員準確判斷火災蔓延趨勢，并將實時情況傳回指揮中心，以便進行風險研判和救援指揮調(diào)度。
技術發(fā)展與市場應用趨勢
國內(nèi)已有廠家研發(fā)在開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的熱成像傳感器，不久的將來隨著核心部件成本降低，熱成像測溫相機產(chǎn)品會加快普及。相關技術正朝著高靈敏度、高分辨率、低功耗、小型化和智能化的方向發(fā)展。
近年來，人工智能技術的快速發(fā)展促進了熱成像測溫相機的智能化。通過AI深度學習技術加持，熱成像相機不再是僅僅具有測溫功能，而是與AI、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術相結合，實現(xiàn)更多的智能分析功能。結合AI圖像識別技術，對目標物體周邊劃定的區(qū)域進行多維度識別，并通過自主學習算法智能評估建筑物安全風險和預測火災風險。
未來，在智慧城市建設中，熱成像測溫相機將繼續(xù)在安防監(jiān)控、消防應急、衛(wèi)生醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等方面發(fā)揮重要的作用，為人們生產(chǎn)生活提供更多安全保障。
文/趙曉凱 祝凱翔 姜黔鑫 豆倩倩 夏燕 王李寧 單位：浙江海康消防技術有限公司
