隨著光電信息、微電子、網絡通信、數字視頻、多媒體技術及傳感技術的發展，安防監控已由傳統的模擬走向數位化、智能化、網絡化。下面簡要地介紹紅外熱成像技術在安全防範系統中的應用。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/160829.htm一、什麼是紅外熱成像?
紅外熱成像
人眼能夠感受到的可見光波長為0.38-0.78微米。通常將比0.78微米長的電磁波，稱為紅外線。自然界中，一切物體都會輻射不同波長的紅外線，因此能夠利用特製的探測設備分別檢測出監控目標本身和背景之間的紅外線波長，從而可以得到不同的紅外圖像，這種紅外圖像稱為熱圖像。
同一目標的熱圖像和可見光圖像是不同的，熱圖像是目標表面溫度分布圖，或者說，紅外熱圖像是人眼不能直接看到的目標表面溫度分布圖，只有通過專門的設備才能轉換成人眼可以看到的、表徵目標表面溫度分布的熱圖像。
紅外熱成像特點
自然界所有溫度在絕對零度(-273℃)以上的物體，都會發出紅外線，紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射。大氣、煙雲等吸收可見光和近紅外線，但是對3-5微米和8-14微米的紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為紅外線的「大氣窗口」。我們利用這兩個窗口，可以在完全無光的夜晚，或是在煙雲密布的惡劣環境，能夠清晰地觀察到前方的情況。正是由於這個特點，紅外熱成像技術可用在安全防範的夜間監視和各種場所的防火監控系統中。
紅外熱成像儀
採用紅外熱成像技術，探測目標物體的紅外輻射，並通過光電轉換、信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備被稱為紅外熱成像儀。紅外熱成像儀可分為致冷型和非致冷型兩大類。致冷型的熱靈敏度高,結構複雜,一般用於軍事用途,而非致冷型靈敏度雖低於致冷型，但其性能已可以滿足多數軍事用途和幾乎所有的民用領域。由於不需要配備製冷裝置，因此非製冷紅外熱成像儀可靠性及性價比較致冷型的高。
紅外熱成像儀的應用
1、夜間及惡劣氣候條件下的目標監控
夜晚，需可見光工作的設備已經不能正常工作，如果採用人工照明，則容易暴露目標。若採用微光夜視設備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界光照明。而紅外熱成像儀是被動接受目標自身的紅外熱輻射，無論白天黑夜均可以正常工作，並且也不會暴露自己。同樣在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由於可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果差，但紅外線的波長較長，特別是工作在8-14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較強，因此在夜間以及惡劣氣候條件，採用紅外熱成像監控設備仍可以正常地對各種目標進行監控。
2、防火監控
由於紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設備，因此除了夜間可以作為現場監控使用外，還可以作為有效的防火報警設備，在所有的消防火險發生初期，災害往往是由不明顯的隱火引發的。用現有的普通方法，很難發現這種隱性火災苗頭。而應用紅外熱成像儀可以快速有效地發現這些隱火，並且可以準確判定火災的地點和範圍，透過煙霧發現著火點，做到早知道早預防，早撲滅。
3、偽裝及隱蔽目標的識別
偽裝是以防可見光觀測為主，犯罪分子作案時通常會隱蔽在草叢及樹林中，由於野外環境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產生錯誤判斷。紅外熱成像儀是被動接受目標自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大於草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產生錯誤判斷。
二、紅外熱成像的特點是什麼?
我們周圍的物體只有當它們的溫度高達1000℃以上時，才能夠發出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在絕對零度(-273℃)以上的物體，都會不停地發出熱紅外線。例如，我們可以計算出，一個正常的人所發出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個重要的特性。
1.大氣、煙雲等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的「大氣窗口」 。利用這兩個窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙雲密布的現場，清晰地觀察到前方的情況。正是由於這個特點，紅外成像技術為軍事上提供了先進的夜視裝備並為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統。這些系統在海灣戰爭中發揮了非常重要的作用。
2.物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀態分析，從而為工業生產，節約能源，保護環境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。
三、紅外熱成像儀
根據物體能夠發射紅外線的特點，各國競相開發出各種紅外熱成像儀器。 美國德克薩斯儀器公司(TI)在1964年首次研製成功第一代的熱紅外成像裝置，叫紅外前視系統(FLIR)，這類裝置利用光學元件運動機械，對目標的熱輻射進行圖像分解掃描，然後應用光電探測器進行光——電轉換，最後形成視頻圖像信號，並在螢屏上顯示，紅外前視系統至今仍是軍用飛機、艦船和坦克上的重要裝置。
六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家電力局，在紅外前視裝置的基礎上，開發了具有溫度測量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝置，通常稱為熱像儀。
七十年代法國湯姆蓀公司研製出，不需致冷的紅外熱電視產品。 九十年代出現致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產品，這是一種最新一代的紅外電視產品，可以進行大規模的工業化生產，把紅外熱成像的應用提高到一個新的階段。
紅外熱成像產品，可以分為致冷型的非致冷型兩大類。紅外電視產品和非致冷焦平面熱成像儀是非致冷型產品，其他為致冷型紅外熱成像儀。
通過熱像儀不僅可實時對目標進行觀測，更可以通過其行蹤軌跡 的「熱痕跡」進行動態分析，因為一般物體的熱發散有一定的時間性，有些物體的熱發散需要很大時間。例如部隊點燃的炊煙，曾經發動過的車輛等都可以留下「熱痕跡」 。
四、紅外熱像儀在消防中的作用
A. 森林防火
在大面積的森林中，火災往往是由不明顯的隱火引發的。這是毀滅性火災的根源，用現有的普通方法，很難發現這種隱性火災苗頭。 然而用飛機巡邏，採用紅外熱成像儀，則可以快速有效地發現這些隱火，把火災消滅在最初。
加拿大林業學院早在1975年就開始進行森林防火試驗，從飛機上檢查尚未起燃的潛在火源，加拿大森林研究中心利用直升飛機採用AGA750可攜式熱成像儀，在一個火災季節中發現15次隱火。穀物糧倉往往會發生自燃現象，這種自燃現象往往時間長、來勢猛、損失大。目前一般採用溫度計測量其糧倉地溫度變化加以防範。採用熱像儀可以準確判定這些火災的地點和範圍，做到早知道早預防，早撲滅。採用熱像儀方便簡單，速度快，撲滅及時。
B.電氣設備消防檢測
紅外熱像儀還可以用來探測電氣設備的不良接觸，以及過熱的機械部件，以免引起嚴重短路和火災。
1980年至1983年四年中，我國利用熱像儀對華北電力網內的20座發電廠、8座變電站和24條高壓線的10000多個插頭進行了過熱檢查，發現不正常發熱點500多處，嚴重過熱為100處，由於及時處理，未發生火災事故。在國外，美國保險公司的統計數據表明，在所有電氣設備隱患中的25%以上是引發火災的主要原因，都是由於插頭接觸不良引發的。
對於所有可以直接看見的設備，紅外熱成像產品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對於那些由於屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據其熱量傳導到外面的部件上的情況，來發現其熱隱患，這種情況對傳統的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、導體、母線及其它部件的運行測試，紅外熱成像產品是無法取代。然而紅外熱成像產品可以很容易地探測到迴路過載或三相負載的不平衡。
大多數熱隱患是在電動機控制設備上發現的，另外也在開關裝置和動力盤上發現一些隱患。例如一個聯邦政府辦公用建築物內一個主要電動機控制中心發生火災之後，每六個月對設備進行一次預防性維修。在這次火災之後進行過兩次維修，又進行一次紅外熱成像產品檢查，其結果是：嚴重隱患預防維修之前為3個，而預防維修之後還是3個。所以紅外熱成像產品檢查的必要性是顯而易見的。
此外，使用紅外熱成像產品代替傳統方法的清掃和緊固可以節省大量費用。這種節約有兩個原因：首先是紅外熱成像產品檢查進行的十分快，而不像傳統的方法那樣花費大量人力去進行設備的清掃和緊固。另外紅外熱成像產品檢查在進行時，不要求設備停電，而只是在找出隱患後，在進行修理時才要求短時間停電。並且為修理個別隱患的停電只是局部性的，停電時間很有限，甚至可能安排在計劃停電時間內進行修理。下面是幾個例子。
1、美國的一個資產管理公司推行一個包括所有電動機控制設備、照明、動力盤和開關裝置的完整維修項目(不包括斷路器跳閘試驗)。其收費標準根據工作量而定，一個典型的辦公大樓(250,000平方英尺，10層)平均維修費用為6,500美元。同樣的大樓進行紅外熱成像產品檢查，只要一天便可以完成對所有電動機控制，配電盤和開關裝置的檢查(並包括各種機械設備)，其紅外熱成像產品檢查服務費大約為600美元到800美元。因此，紅外熱成像產品的費用僅是傳統方法費用的1/10。
2、一個電子設備製造廠在籤定紅外熱成像產品檢查合同之前，是採用4天停電，由3個組5個電工進行傳統維修，工人每天工作為12小時，以便清潔和緊固所有開關裝置、電動機控制設備和動力盤中的連接點。這些工作的人工費用為30,000美元。對於同樣設備的紅外熱成像產品檢查也進行了4天，並在2個工廠工人協助下完成，其費用只有3,000美元。
3、一個大型辦公/旅館/售貨商業綜合樓每三年進行一次高、低開關裝置的傳統維修，在維修期間花在清潔和緊固工作上的費用至少有20,000美元。而對同樣設備進行紅外熱成像產品檢查則只用12小時，花費僅2,000美元，發現了12隱患，其中兩個為能引發火災的嚴重隱患。
4、通過紅外熱成像產品檢查和分析，一家美國小型工廠每年將耗費由160個減少到40個工時。如按25美元/小時的費用(包括加班)計算每年節省120小時，也就是可以節省3000美元。
根據美國的上述經驗，用紅外熱成像產品檢查代替傳統維修中的定期清掃和緊固工作，可以節約費用50%—90%，並可有效防止火災的發生。例如在1985年7～8月期間，華盛頓郵報根據幾乎每天都發生的許多電氣設備停電事故，在頭版上描述了這些事故造成的火災、人身傷亡、財產破壞和在生產、稅收方面的損失。例如其中當地一家旅館的一次設備停電事故，就造成了六百五十萬美元的損失。為了避免上述停電事故，許多商業和工業組織常常花費很多錢執行預防性維修工作。不幸的是這些工作不但經常發現不了存在的隱患，而且還可能造成新的電氣隱患。所以電氣設備的紅外熱成像產品檢查，在很多方面可以代替傳統的預防性維修工作。
美國《設備運行和生產控制技術》第375號公報指出：無論是新的或者舊的建築物，都能從紅外熱成像產品檢查中受益。美國有近50個公司提供紅外熱成像產品檢查服務，為客戶的所有電氣設備、配電系統，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器、以及所有的配電線、電動機、變壓器等等，作紅外熱成像檢查，以保證客戶的所有運行的電氣設備不存在潛伏性的熱隱患，有效的防止火災的發生。美國保險公司的統計數據也已經表明，對所有電氣設備進行紅外熱成像產品檢查，可使不安全因素大大降低，並且節省大量保險費的支出。下面是一些需要進行紅外熱成像產品檢查的設施。