OSID红紫外双鉴成像式智能探测器研究分析

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OSID 红紫外双鉴成像式智能探测器是一项新兴设备，其主要是针对火情和研发进行探测，然后借助红外与紫外技术对火情进行判定，该技术的应用可以有效提高探测精度，其对于我国各行各业电气火灾的预防有着较大的帮助，具有一定的研究与分析价值。

1 研究的目的和意义
近年来，我国电气火灾多发，造成重大人员伤亡和财产损失。

电力系统中，各类设备的发热带来设备或附属器件的自燃烟雾或火焰，给电网安全带来隐患。

如果不及时发现，容易引起起火爆炸、大面积停电、人员伤亡等灾难事故，直接和间接经济损失巨大。

2016年6月18日，国电陕西公司西安南郊330kV 变电站因设备故障引起着火，导致西安城区部分地区供电中断，至少三人受伤，损失巨大，如果提前部署烟雾火焰火灾预警监测手段，火灾影响损失将降至最低。

丰满发电厂作为东北电网重要发电调峰调频发电企业尤其重要，水力发电机厂房更是尤为重要。

因此，水电厂发电机层进行最新最全面的火灾监测预警，越来越被认可和重视。

目前发电机厂房内大多数采用点式感烟和感温火灾探测器、普通对射式感烟探测器及缆式感温探测器。

点式烟感探测器的报警灵敏度低，被动式探测，安装位置均在房屋空间的最顶部，不适用于水力发电机厂房等关键区域的宽阔环境；普通对射式感烟探测器需要大量可见烟的遮挡才能报警，它的灵敏度比点式感烟探测器还要低，而且干扰性误报警现象比较严重。

目前所采用烟感探测器的局限性要求我们研发出探测效果更好、技术更先进，维护更简便的火灾探测报警手段来达到全面保护、早期报警、早期疏散的目的，以更好的保障电力系统的正常运行及保障人民安全。

本项目是专门针对水力发电机厂房研究的一种新型OSID 技术（智能视频识别校验算法）+红外线+紫外线双射线的三合一智能预警技术，每种技术有其擅长的烟雾火灾早期探知优势，一旦探测到火情另外两种技术马上进行识别校验，高效探测火情并预警的同时可以有效避免误报。

因水力发电机厂房与变电站相比具有其特殊性，该技术为专门研发针对在水电厂发电机层的烟雾火焰识别技术，并在此基础上通过OSID 算法增加研究火焰识别算法和烟雾识别算法智能校验技术，多方面全方位进行校验准确判断出现场准确烟雾火情信息，可以第一时间联动消防主机启动消防设施。

基于OSID 红紫外双鉴式成像图像识别校验报警一体化的探测器研究成功后，其使用的前景广泛，将来可以在电力系统的各个行业领域都能够得到广泛应用。

如：电厂的物资库、GIS 室、电缆廊道内、水力发电和火力发电的发电机层大厅等。

能够自适应于各种严酷环境，并及早发现电厂火灾，消除危险，减少电力设备的损坏，保障电力系统的供电安全，为社会提供可靠、安全的电力服务。

2 国内外研究水平综述
目前国内外普遍使用的火灾预警系统是点式感烟及感温火灾探测器、普通对射式感烟探测器，存在如下问题：
点式烟感探测器受空调、排风扇运行的气流影响，火灾隐患粒子会被气流很快稀释，并随着气流的运动轨迹而移动，在火灾的初始阶段并不会向顶部上升，因此点式烟感探测器不适用于具有高气流的环境。

由于安装方式的限制，安装有对射式探测器的区域空间不能存在任何遮挡物、干涉物对环境要求苛刻。

对于水力发电机厂房等关键区域，受建筑物及复杂设备布局等影响，对射式探测器的探测效果不佳。

目前国内外感烟装置多数是采用常规红外和紫外技术对烟雾进
OSID 红紫外双鉴成像式智能探测器研究分析
刘俊蕾 王俊博 刘鑫 孙海英 胡瀞文
（松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂 吉林省吉林市 132000）
行识别检测，误报率高。

没有研究智慧安防加载高清摄像头及人工智能算法，无法对火情主动判断，更不能做到多种火灾识别的准确校验及控制。

本项目采用智能视频识别校验算法+红外线+紫外线双射线的三合一智能预警技术，可有效判别火焰险情。

每种技术有其擅长的烟雾火灾早期探知优势，一旦探测到火情另外两种技术马上进行识别校验，高效探测火情并预警的同时可以有效避免误报。

本项目研究的一种新型OSID 技术（智能视频识别校验算法）+红外线+紫外线双射线的三合一智能预警技术将是火灾隐患探测领域的革命性创新，对目前普遍使用的感烟式烟尘报警系统的创新升级，对水力发电机厂房进行有效、可靠的监测判断控制，可以杜绝火灾误报。

国内外还没有研究先例和相关报道。

3 项目的理论和实践依据3.1 理论与实践依据
基于OSID 红紫外双鉴成像式智能探测器发射器投射的光束都含有一个与成像器同步的独特序列的紫外（UV ）和红外（IR ）脉冲，能够杜绝任何干扰光源；接收器接受的紫外+红外光信号衰减差值来识别火灾隐患、发出报警，波长较短的紫外光源能与小火灾隐患颗粒和大火灾隐患颗粒发生作用，而波长较长的红外光源仅能与大火灾隐患颗粒发生作用。

因此，通过测量双波段路径损失，探测器可以识别烟尘、水蒸气、雾霾、甚至固体遮挡物的属性，对真正的烟雾遮挡发出报警。

基于OSID 红紫外双鉴成像式智能图像识别感烟识别技术首先是针对传统线型光束感烟探测器安装使用中的弊端的技术性改进，根据不同使用环境区域做到可设置灵敏度，极大程度上避免其他干扰提升灵敏度又不会误报；其次是对图像型火灾探测器的改进（在视频中难以区分水蒸气和灰尘成像等）。

通过在图像型火灾探测器的基础上引入红紫外发射单元，红紫外发射单元的红外和紫外光束在图像传感阵面上可以形成成像，通过对成像的分析，可以有效识别烟尘，并区分其他类型的干扰，可以承受包括发电机带来的震动、少量的光干扰等，大大提高了系统的探测分析能力。

基于红紫外双鉴成像式智能感烟图像识别装置的工作原理，一方面发射单元发射出红紫外光束在图像探测单元形成成像，另一方面烟雾、水蒸气、灰尘等对红紫外光束的衰减特性大不一样。

如图1则给出了烟雾等的响应曲线。

对于火灾烟雾来讲，红紫外的衰减存在典型差异，通过对红紫外衰减程度的比对，即可有效识别烟雾。

当然对于基于红紫外双鉴成像式智能感烟识别装置来讲，其还会通过图像分析进行烟雾的复合识别；对于水蒸气、灰尘或者水喷雾来讲，红紫外的衰减是基本一致的，包括由干冰或蓖麻油等形成的舞台模拟烟雾对红紫外的衰减也是基本一致的。

红紫外衰减特性分析和复合图像分析是避免误报警的关键技术。

基于OSID 红紫外双鉴成像式智能预警技术最重要的功能在于复合探测和视频图像即时确认。

基于OSID 红紫外双鉴成像式智能预警技术不仅只进行光束烟雾探测，还同时进行空间烟雾和火焰的探测及人工智能图像捕捉识别，是一种典型的复合探测技术。

探测器同时输出视频信号和报警信息，值守人员可以第一时间对报警区域进行火灾信息的即时确认，不需要奔波于中控室和现场。

3.2 技术关键点和难点
（1）OSID 探测芯片的关键技术研究
（2）多手段监测融合相互校验的烟尘探测技术攻克（3）发电厂关键区域火灾智能复核预警技术的特性研究
摘　要：本文主要以结合具体的项目从研究目的和意义、国内外研究现状以及具体方案实施等方面着手，对OSID 红紫外双鉴成像式智能探测器进行了研究和分析，希望能够更好的发挥相关仪器设备的作用与价值，有效控制电气火灾。

关键词：OSID 红紫外；双鉴成像式智能探测器；图像识别
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4 项目研究内容和实施方案4.1 研究内容
（1）研发基于OSID 红紫外双鉴式成像融合人工智能图像识别的探测方法，测定电厂关键区域内火情和烟雾，第一时间启动警报；
（2）研究新型OSID 红紫外双鉴式成像融合人工智能图像识别的智能判断校验技术，对于探测到的火情和烟雾，采用红外和紫外技术综合判定，提高火情探测精度；
（3）研究智能多功能探测器在水电厂的人工智能训练和智能化应用。

4.2 执行标准和研究重点
项目严格遵循有关国家标准和电力行业技术标准，主要技术标准均应采用最新有效版本，具体标准如下：
《火灾报警控制器》（GB4717-2005）
《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）
《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-2006）探测器设计主要由以下部分组成：图像火灾探测单元和多波段光束发射单元。

根据防护区域的特点，探测单元和发射单元成组安装，每个探测单元可以接受多个发射单元的光束信号。

探测单元以覆盖防护区域空间和地面为主，对于只进行烟雾探测的探测器，视场以覆盖空间为主，对于需要进行烟雾和火焰探测的探测器，则视场以综合覆盖空间和地面为主。

探测单元同时针对建筑空间区域和光束进行烟雾的识别探测，空间内形成的烟雾可触发预警或火警，光束上的烟雾触发报警，或者与空间烟雾报警形成复合报警。

探测单元同时对火焰进行侦测，一旦发现火焰，即触发报警，并给出火灾定位信息。

探测器主要有以下报警模式：独立报警模式，分级报警模式（空间烟雾预警，光束烟雾报警，火焰报警），复合报警模式（烟雾和火焰同时报警，触发火警）。

多波段光束发射单元至少采用近红外、紫外两个波段的光束，鉴于烟雾对不同波段光束的遮挡能力不同，系统可以同时侦测光源的衰减率和不同波段光源的衰减率，进而识别烟雾浓度和区分水汽或灰尘。

另外由于探测单元采用的是视频摄像机传感器，对于发射单元的震动或振动后少量偏斜和部分遮挡，系统均可以自适应，避免产生故障或误报警。

发射单元光束光路上出现非烟雾物体的干扰和遮挡时，系统通过模式识别区分是哪一类的阻挡，而不会造成烟雾误报警。

4.2.1 图像探测单元
（1）探测器主要通过探测单元内的后端专用设定软件进行设置，实现针对探测器的一系列参数设定，以达到最佳的探测效果。

设置参数包括：
①烟雾或火焰探测的灵敏度等级设置。

②复合探测模式的选择，烟雾/火焰独立报警（子项：空间烟雾与光束烟雾独立或复合报警）、烟雾/火焰复合报警。

③颗粒大小的侦测选择，即是否启动灰尘干扰侦测。

④报警延迟、报警锁定/非锁定。

⑤实时报警事件设置记录功能设置，记录时间最长3年，记录条数不少于10000条。

（2）探测器的一个图像探测单元最多可以配置1-9个发射单元，发射单元可以根据建筑特点安装于不同高度水平上，一方面适应建筑的需要，另一方面提供空间更有效的覆盖，设计也更经济。

（3）图像探测单元具有火灾预警、火灾报警、故障LED 灯显示。

（4）图像探测单元供电采用DC24V 消防电源供电。

（5）图像探测单元可通过各种方式断电复位。

4.2.2 发射单元
（1）外部电源驱动发射单元的外接标称电源为DC24V 。

（
2
）发射单元内均有拨码开关，可以设定光源的强度，这样
可以达到距离的最佳适应要求。

探测器的探测距离一方面取决于探
(a)红紫外对烟雾的响应特性(c)遮挡的响应特性(b)红紫外对灰尘和水蒸气的响应特性
(d)红紫外对水喷雾的响应特性
图1：基于OSID 红紫外双鉴成像式智能预警技术响应特性示意图
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1 概述
利用X-ray 测量基板焊接钎透率是预评估模块性能的重要手段。

在焊接过程中由于助焊剂残留，或者界面氧化导致的焊接层空洞问题。

为了了解微波组件焊接空洞的位置的具体分布和空洞大小，以及不同位置的焊接情况，我们需要利用X-ray 中的图像滤波算法增加图像的对比度，实现焊接空洞的清晰成像。

而焊接空洞钎透率测量算法则可以实现空洞分布和面积进行分析，和数据统计。

以往的生产过程中，操作人员只是简单的将待检测模块放置入X-ray 设备中成像，凭借经验判断组件的钎透率是否达到要求，并没有数值化的依据，也没有统计分布的结果。

针对不同区域不同的钎透率要求没有办法分别判定。

根据国军标GJB548B 的要求，对于H 级的电路空洞要求小于50%；K 级电路及航天级H 电路空洞率要求小于25%，单个空洞不得贯穿基板或芯片长度和宽度范围或超过预定接触面积10%。

这些数值化的标准需要有可量化的检测算法来实
测器的镜头和光源能力，另一方面需要符合国家标准GB50116的相关要求。

（3）发射单元配有专门的角度对准器，用于调节角度对准。

每一种图像探测单元的水平和垂直视场角是可以计算的，进而可以测算出视场在特定探测距离上的适用水平宽度和垂直高度。

4.2.3 视场角与安装
视场角度原则上取决于探测器所采用的镜头焦距，有效视场角见表1。

根据探测单元的特点，随着探测距离的增加，物体成像尺寸越小，这是一个反比关系。

对于火焰探测性能而言，只要火焰成像达到3%以上，系统的响应时间差异就不会很大；然而对于烟雾探测性能而言，由于烟雾成像尺寸与距离成反比关系，因此烟雾探测的灵敏度受距离的影响较大.例如在90m 处的烟雾就必须成长为30m 处的3倍高才能获得同样成像尺寸的烟雾。

鉴于此，在进行设计安装时，探测器的视场就不能完全照向地面，视场图像至少应覆盖建筑对面屋顶以上一定范围，通常保证屋顶与垂直墙面交叉线以上成像尺寸不少于10%，根据空间大小不同，最大可达30%，这样可以获得较好的烟雾探测性能。

表1：基于1/3″CMOS 的不同镜头类型的BVID 的视场角Focus Horizontal angle of vision
Vertical angle of vision
3.6mm 71.4°57.1°6mm 46.6°36.2°8mm 35.8°27.5°12mm 2
4.3°18.5°16mm
18.3°
13.9°
4.2.4 探测器的安装形式及间距间隔
探测器部件的安装位置和间距应符合国家和地方安装规范的要求。

就多波段光束感烟而言，单一光束的烟雾探测类似于传统线型感烟探测器的安装要求，多光束可以实现空间平面的烟雾监测。

一个空间探测器部件安装，首先光束发射单元可以在空间不同高度进
微组装焊接钎透率数值化检测技术研究
叶桢 吴伟* 王道畅
（中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230088）
现。

这里我们用来研究微组装焊接模块钎透率的设备型号为GE 的 Microme|x 180。

2 焊料厚度标定原理和算法2.1 X-ray焊料厚度标定基本原理
利用X 射线成像后图像的像素值变化可以用于焊料厚度标定。

X 射线测厚的工作原理是建立在针对某固定金属材料其X 射线的吸收系数μ固定的基础上的[1]。

一般来说，一个穿透式X 射线厚度传感器的测厚原理遵循指数式的吸收曲线：
其中μ为X 射线穿过的固定材料。

如果测量的材料具有复合结构，如图1所示，比尔吸收定律遵循：
行安装，其次，图像探测单元在覆盖了光束安装区域位置的前提下，可以考虑更多的覆盖地面空间，以提高探测器火焰探测的面积。

很多大型建筑中存在着大量的中低高度(5~8m)空间的场所，往往面积较大，以往的设计方法主要是采用点型感烟火灾探测器进行防护，这会造成大量维护工作量，因此采用OSID 会是一种很好的解决方案，而且灵敏度还要优于传统的点型感烟火灾探测器，从测试试验和维护维修的角度，都有优势。

5~8m 空间的安装只需要水平安装一层即可。

总之，当前针对OSID 红紫外双鉴成像式智能探测器研究还处于起步阶段，诸多技术还不是十分的成熟，未来随着研究的进一步深入，必将会使得相关工作朝着更好的方向发展。

参考文献
[1]张鹏翀,潘树国.舰船狭长空间火灾探测研究[J].舰船科学
技术,2020,42(11):168-171.
[2]田灯旺.地铁火灾自动报警系统探测方式设计与研究[J].科
学家,2017,5(10):26,45.
[3]毕振波,王慧琴,卢英,徐飞.云模式图像型火灾探测的应用
研究[J].消防科学与技术,2013,32(04):410-413.作者简介
刘俊蕾（1975-），男，吉林省吉林市人。

大学本科学历，高工。

研究方向为水电厂检修。

王俊博（1979-），男，吉林省吉林市人。

大学本科学历，高工。

研究方向为水电厂检修。

刘鑫（1985-），男，吉林省吉林市人。

研究生，工程师。

研究方向为水电厂检修。

孙海英（1976-），女，吉林省吉林市人。

大学本科学历，工程师。

研究方向为水电厂检修。

胡瀞文（1993-），女，辽宁省复县人。

大学本科学历，助工。

研究方向为水电厂检修。

摘　要：本文介绍了与基板焊接钎透率测量相关的成像滤波算法和调参结果，简述测量焊接空洞面积的算法原理，最后利用测量的数据结果对于焊接质量改进提出建议。

关键词：钎透率；基板焊接；图像滤波；图像增强；阈值法；区域生长法。