建筑火灾内攻技术师资培训教案【第一部分】五、消防用红外热像仪应用原理和方法

一、教学目的

通过授课，使学员掌握红外热像仪基本原理、功能模式、适用场景，能够针对不同火场环境，熟练操作应用。

二、热像仪的基本原理

消防用红外热像仪的起源是军事技术的民用化革命，其重要作用在于重构了消防救援的认知范式——从“基于经验的被动应对”转向“基于数据的主动控制”，最终实现“救人更快、损失更小、风险更低”的核心目标。1993年，美国国家消防协会（NFPA）将热像仪纳入《消防员个人装备标准》（NFPA1971）。2023年我国发布新国标《消防用红外热像仪》（XF/T635—2023）。

（一）红外线辐射原理

物体因温度向外辐射8～14微米长波红外线，温度越高辐射越强。热像仪通过接收红外能量，生成伪彩色热图（白热高温、黑冷低温）。

（二）核心组件

光学系统（锗透镜）、探测器（非制冷微测辐射热计为主）、信号处理器、显示器。

（三）专用术语

像素：决定图像分辨率（80×60—384×288）。

动态范围：黑白间温度范围越大，图像质量越高。

高低增益：高增益精细度高（适合火场细节），低增益量程高（适合超高温场景）。

三、热像仪的类型及特点

（一）手持式红外热像仪

特点：便携性：轻量化设计（通常≤1kg），单手握持，适合快速部署。
高分辨率：配备320×240或640×480像素探测器，支持细节成像（如微小火源、隐蔽热区）。
长续航：内置锂电池（4-8小时），满足长时间作业需求。
多功能性：支持测温（-20℃至+1000℃）、图像存储、激光定位、指南针等。

（二）头戴式红外热像仪

特点：解放双手，集成于消防头盔或空呼面罩中，支持无手持操作（如破拆、救援）。
实时视角：目镜或抬头显示（HUD），有些还同步传输热成像画面至指挥中心。
轻量化：≤300g，长时间佩戴舒适，适合狭小空间（如建筑废墟、浓烟环境）。

（三）智能通讯型红外热像仪

特点：自动识别火源、人体（温差识别）、危险区域（如漏电、高温管道）。
4G传输：实时回传高清热像视频，支持指挥员现场指挥以及远程专家组指导，与内攻人员实时沟通交流。
多功能性：具有热成像与可见光融合（伪彩显示）、3D建模（灾中评估）、实时云存储等功能。

（四）设备内置式热像仪（具有热像仪功能的设备）

特点：解放双手集成在空气呼吸器仪表、呼救器、空呼面罩中。
便携：小巧且无需另外携带设备。
集成：相关设备能实现单一装备多功能性，有效提升战斗力。

四、热像仪使用方法

（一）功能及模式

模式	特点	适用场景	色彩	范围°C
火灾模式	温度＞150℃时着色增强，4刻度条快速测温。	建筑火灾侦察、火源定位。	灰	-40°C-150°C
黄	150°C–500℃
橙	500℃–600°C
红	600°C–1100°C
评估模式	80℃-250℃动态范围，5刻度条，突出高温区域。	建筑火灾蔓延方向判断。	灰	-40°C–80°C
黄	80°C–180℃
红	180°C–250°C
巡检模式	最热区域红热标记，无温度刻度。	初步热源搜索。	红（最热5%部分）	-40°C–760°C
黄（最热3%部分）	600°C–1100°C
白热模式	-40℃~80℃动态范围，黑白显示，增强细节。	夜间或低能见度搜救。	黑、白	-40°C–760°C 600°C–1100°C
检查模式	全色阶覆盖，扩展动态范围。	设备/建筑隐患排查。	黑、蓝、紫、橙、黄、白	-40°C–760°C 600°C–1100°C
搜救模式	蓝色图像，亮度区分热量，无温度刻度。	无火事故场景下的人员搜索。	蓝	-40°C-80°C

（二）适用场景

建筑火灾的使用：建筑物内全方位扫描技术的应用，消防员使用红外热像仪的最佳方式是由内攻指挥员带入并使用，用于两个目的：一是确定内攻小组进攻的路径；二是扫描该区域以寻找失踪的人员或消防员。在使用热成像仪时，应先确定一个方向，而后把热像仪举在面前，对三个平面进行扫描：（1）面前的地板；（2）前方的空间；（3）顶部和的区域。在能见度低的情况下，指挥员应经常回头使用红外热像仪检查自己的队员，这种技术被称为反向扫描。完成扫描后，选择下一个目标（门、房间或区域），继续前进。该称为全方位扫描技术。
危险品事故救援中的应用：（1）当消防员应对危险品事故，可能存在范围看不见的危险或问题时（检查模式）。当不可见的液体燃烧形成火焰，肉眼通常不易察觉时，消防员通过它的温度读数与周围材料不同，使用红外热像仪的查找确切位置及其传播范围。（2）当消防员遇到容器中泄漏的危险材料时，可以使用红外热像仪确定该容器或容器中仍有多少储量。判断液体是否在容器内存在分解或不稳定。（3）当气体发生泄漏时，气体与外界温度有一定差值，消防员可通过红外热像仪准确定位。
交通事故救援中的应用：当消防员应对机动车事故时，尤其是在夜间，可能会遇到许多看不见的危险或问题（白热模式）。（1）是否存在溢出的燃料或其他有害物质，使用热像仪快速扫描现场可以快速识别或排除此类危险。（2）确定现场的范围和大小。包括涉及的车辆数量及其在夜间或下雪或雾等低能见度条件下的位置。（3）当黑暗或其他低能见度情况阻碍消防员的视线时，指挥员或安全员使用热像仪管控现场人员。
户外搜救中的应用：由于红外热像仪可以检测人体产生的热量，使搜索者能够使用它来透过光看到树木茂密的区域的影子，以及提高和其他天气条件造成的有限能见（搜救模式）。通过使用多个红外热像仪，与没有热像仪的搜索相比，可以使用更少的人员和资源完成更彻底的搜索。

五、热像仪应用常识

（一）相对温度设置：可对红外热像仪进行设置，以不同的暗度显示物体。黑色用于显示温度较低的物体，白色或红色用于显示温度较高的物体，例如在一个20°C的房间内，冷饮会显示为黑色，而高温的散热器会显示为白色或红色。图像可根据实际温度（“火灾”或“评估”模式）或相对温度（巡检、检查、搜索失踪人员）显示颜色。

（二）可疑热源识别：门后、管道、墙壁或地板凹陷处可能存在燃烧或焖烧的火种。消防员应重点查看那些相较于其周围颜色更白的区域。使用巡检模式，因为它能用红色显示最热的区域。例如，门后的火种会使门的显示颜色比其背景更白。同样地，其他黑墙上的白色区域可标示墙壁后存在失火区域。

（三）清晰度优化：火场中可能会在密闭空间的上部区域形成一个热气层。如在此热气层中使用热像仪，可能会导致成像不明显。将红外热像仪置于此热气层的下方，热像仪会有清晰的现场画面。

（四）假象温度处理：玻璃具有屏蔽性，红外热像仪无法穿透玻璃探测火灾情况。白色窗户表示窗户本身温度相对较高，可能是由窗户后的火燃烧导致。红外热像仪可以探测玻璃或金属表面的红外反射温度和成像，造成假象温度时，可利用挥手或水枪短点射直击火点来判断是否为真火。

（五）有效射水：通过红外热像仪进行查看时，水带的水流会相对于背景显示为黑色。水枪的控制和方向可通过热像仪查看其射流形式和对火势的影响进行监控。

（六）常见问题及应对

问题	原因	应对措施
环境温度干扰	目标与背景温差小	调整增益模式，结合环境温度补偿。
测量距离过远	红外能量衰减	保持≤4米距离。
水蒸气遮挡	镜头结雾或空气中水汽	擦拭镜头，使用防雾涂层。
金属/玻璃反射	表面反射环境红外辐射	结合肉眼判断，多角度扫描。
热残留假象	塑料/木材蓄热	观察热源动态变化。

环境温度影响（黑冷，白热的原理）。
测量距离影响（当红外线在空间中传递时，可能会被空间中的杂质影响，导致能量流失，如水蒸气、尘埃等，建议使用红外热像仪与被测量物件距离不多于4米）。
测量位置影响（角度，水平，非水平位置）。
水蒸气对镜头影响。
被测物件物料特性的影响。
视野局限的影响（人眼的可视范围大约为水平角度200度及垂直角度135度，而一般的红外热像仪只有水平角度50度及垂直角度37.5度，导致红外热像仪只能提供肉眼四分之一的视野角度）。
屏蔽干扰现象。被困人员所穿着较厚的衣物，或身体上覆盖的物品，会导致热像仪无法识别人体，给我们搜索带来困扰，应注意采取边翻找、边探测的方式寻找被困人员。
反射现象。玻璃、金属板材、瓷砖等光滑的板材具有反射性，在实际救援过程中，应肉眼与热像仪交替使用，判断空间现象。

六、热像仪训练模式

（一）日常训练。消防站日常可通过内部红门影院、卡拉OK房、储藏室等制造黑暗环境进行训练。设置1个或多个热源（没有燃烧条件的，可以用热水瓶或可发热物体设置），摆放多种材料例如玻璃、金属板材，木板等观看现象，对假人和真人进行覆盖各类材料提高搜索难度。使消防员熟练掌握红外热像仪各种模式，了解不同物体在不同环境的成像，从而提升消防员红外热像仪操作使用能力。