紅外探測(cè)技術(shù)：安防領(lǐng)域的“黑夜之眼”與市場(chǎng)新機(jī)遇

從軍用夜視儀到智能安防系統(tǒng)，紅外探測(cè)技術(shù)憑借其獨(dú)特的“穿透黑夜”能力，正悄然重塑我們的安全邊界。

1800年，英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾用一支涂黑的水銀溫度計(jì)進(jìn)行棱鏡分光實(shí)驗(yàn)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜紅端之外存在一種“不可見的熱射線”——這便是人類與紅外線的首次相遇。

近兩個(gè)世紀(jì)后的今天，這項(xiàng)曾被二戰(zhàn)軍事需求強(qiáng)力推動(dòng)的技術(shù)，已從戰(zhàn)場(chǎng)走向日常生活。在長(zhǎng)春市動(dòng)植物公園的夜空中，警用無(wú)人機(jī)搭載紅外熱像儀穿梭巡邏，透過霧氣與黑暗精準(zhǔn)捕捉異常熱源。

一、技術(shù)起源，從科學(xué)好奇到安防利器

紅外探測(cè)技術(shù)的奠基始于十九世紀(jì)的科學(xué)探索。赫歇爾的發(fā)現(xiàn)后，1821年德國(guó)物理學(xué)家塞貝克（Seebeck）發(fā)現(xiàn)溫差電效應(yīng)，促使首個(gè)熱電偶誕生。1829年，諾比利（Nobili）串聯(lián)多個(gè)熱電偶制成熱電堆，大幅提升探測(cè)靈敏度。

1833年，梅羅里采用銻化鉍材料，使熱電堆的靈敏度超越當(dāng)時(shí)最好溫度計(jì)40倍以上。這些早期突破為紅外探測(cè)奠定了物理基礎(chǔ)。

1、軍事需求成為核心驅(qū)動(dòng)力

二戰(zhàn)期間，紅外技術(shù)迎來(lái)首次爆發(fā)式發(fā)展。德軍和蘇軍競(jìng)相開發(fā)主動(dòng)式紅外夜視儀，利用紅外探照燈配合接收裝置實(shí)現(xiàn)夜間觀察。

20世紀(jì)40年代初，光電型紅外探測(cè)器問世，以硫化鉛（PbS）為代表，其靈敏度和響應(yīng)速度遠(yuǎn)超熱電探測(cè)器。這些技術(shù)突破直接推動(dòng)了軍用夜視設(shè)備的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。

2、技術(shù)代際躍遷

20世紀(jì)70年代，制冷型紅外焦平面陣列（IRFPA）誕生，碲鎘汞（HgCdTe）、銻化銦（InSb）等材料成為中波紅外探測(cè)的主力。

制冷技術(shù)將探測(cè)器冷卻至約77K（-196℃），顯著提升探測(cè)距離與靈敏度，但也帶來(lái)體積、成本和功耗的增加。

3、革命性突破

90年代，非制冷紅外成像技術(shù)成熟。微測(cè)輻射熱計(jì)和熱釋電探測(cè)器擺脫了笨重的制冷裝置，可直接與硅讀出電路集成。

這一突破解決了紅外技術(shù)民用化的最大障礙——成本和便攜性問題。紅外熱像儀價(jià)格從數(shù)萬(wàn)美元降至數(shù)千美元，開啟民用安防新紀(jì)元。

4、文化傳承新途徑

數(shù)字科技為文化遺產(chǎn)的保護(hù)和傳承提供了新途徑，通過虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等數(shù)字技術(shù)，讓文化更加生動(dòng)和易于傳播。

二、技術(shù)特點(diǎn)，穿透黑暗的“超級(jí)感官”

被動(dòng)探測(cè)與全天候能力是紅外技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)。不同于可見光攝像機(jī)依賴環(huán)境光照，紅外探測(cè)器通過捕捉物體自身熱輻射成像，實(shí)現(xiàn)真正的24小時(shí)工作。

在雨霧、煙塵等光學(xué)遮蔽環(huán)境下，長(zhǎng)波紅外（8-14μm）穿透能力顯著優(yōu)于可見光。這一特性使其在安防監(jiān)控中具有不可替代性。

1、溫度靈敏度達(dá)到毫秒級(jí)

現(xiàn)代非制冷紅外焦平面可探測(cè)0.05℃的溫差，反應(yīng)時(shí)間短至5毫秒，能精確捕捉人體移動(dòng)或設(shè)備過熱等異常狀態(tài)。

2、技術(shù)路線雙軌并行

制冷型與非制冷型探測(cè)器形成互補(bǔ)格局。制冷型以銻化銦、II類超晶格為代表，探測(cè)距離可達(dá)數(shù)十公里，用于高端安防和軍事領(lǐng)域。但需要配套制冷機(jī)，成本高昂。

非制冷型以氧化釩微測(cè)輻射熱計(jì)為主流，雖然探測(cè)距離通常在數(shù)公里內(nèi)，但具有成本低、體積小、功耗低的優(yōu)勢(shì)，更適合民用安防普及。

3、智能化融合成為新趨勢(shì)

現(xiàn)代紅外安防系統(tǒng)已超越單一傳感器角色。北海機(jī)場(chǎng)的鳥擊防范系統(tǒng)融合紅外與可見光探測(cè)，結(jié)合AI算法實(shí)現(xiàn)鳥類自動(dòng)識(shí)別和軌跡預(yù)測(cè)，使發(fā)現(xiàn)概率提升75%。

紅外與激光雷達(dá)、可見光攝像機(jī)的多光譜協(xié)同，構(gòu)建起更可靠的安防感知網(wǎng)絡(luò)。

三、應(yīng)用場(chǎng)景，立體化安防的“無(wú)形之網(wǎng)”

1、機(jī)場(chǎng)安防是現(xiàn)代紅外技術(shù)應(yīng)用的典范

某機(jī)場(chǎng)部署的“探識(shí)驅(qū)管一體系統(tǒng)”，通過紅外熱像儀遠(yuǎn)距離探測(cè)鳥類熱信號(hào)，聯(lián)動(dòng)聲波、電磁炮等設(shè)備自動(dòng)驅(qū)離，形成“探測(cè)-識(shí)別-處置”閉環(huán)。

系統(tǒng)在低能見度環(huán)境下仍能精準(zhǔn)定位3公里外的鳥群，大幅降低航空器鳥擊風(fēng)險(xiǎn)。

2、周界防護(hù)物理屏障的數(shù)字化

周界防護(hù)領(lǐng)域，紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理屏障的數(shù)字化替代。分布式紅外傳感器沿圍墻部署，通過溫度變化識(shí)別入侵者攀爬動(dòng)作，結(jié)合智能算法過濾小動(dòng)物干擾，誤報(bào)率低于傳統(tǒng)電子圍欄。

其隱蔽探測(cè)特性避免暴露防護(hù)意圖，提升安防有效性。

3、公共安全的快速預(yù)警利器

公共安全場(chǎng)景中，長(zhǎng)春市動(dòng)植物公園采用警用無(wú)人機(jī)搭載雙光吊艙，夜間紅外巡查覆蓋人力盲區(qū)。熱成像可穿透樹葉遮擋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常滯留人員或動(dòng)物逃逸。

大型活動(dòng)安保中，移動(dòng)式紅外設(shè)備快速篩查人群體溫異常，提升公共安全預(yù)警能力。

4、消防救援中的搜救、預(yù)警神器

消防預(yù)警是紅外技術(shù)的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)。非接觸式測(cè)溫能力使其在電力設(shè)施監(jiān)控中不可或缺。數(shù)據(jù)中心、變電站通過固定式紅外熱像儀持續(xù)掃描設(shè)備溫度，在電纜接頭過熱、變壓器故障等隱患演變?yōu)榛馂?zāi)前發(fā)出預(yù)警。

消防救援現(xiàn)場(chǎng)，手持紅外儀幫助搜救人員穿透煙霧定位被困者。

5、智能交通的感官

智能交通領(lǐng)域，車載紅外熱像儀市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。作為ADAS核心傳感器，其在濃霧、眩光等攝像頭失效場(chǎng)景下仍能識(shí)別行人。2023年中國(guó)車用紅外市場(chǎng)規(guī)模超30億元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)60億元，年均增速超20%。

比亞迪、蔚來(lái)等車企已在中高端車型標(biāo)配紅外夜視系統(tǒng)。

四、市場(chǎng)前景，國(guó)產(chǎn)化與智能化驅(qū)動(dòng)新需求

中國(guó)紅外安防市場(chǎng)正迎來(lái)黃金發(fā)展期。車用紅外市場(chǎng)僅是整體市場(chǎng)的冰山一角，隨著智慧城市和泛安防需求激增，行業(yè)進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。政策層面，《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》明確鼓勵(lì)紅外成像等感知技術(shù)推廣，為行業(yè)注入政策動(dòng)力。

1、產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化成為關(guān)鍵趨勢(shì)

過去高端紅外芯片長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，如今高德紅外、大立科技等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)12μm像元間距非制冷探測(cè)器量產(chǎn)，國(guó)科天成的銻化銦制冷探測(cè)器獲軍方認(rèn)可。

國(guó)產(chǎn)化推動(dòng)車用紅外熱像儀成本從萬(wàn)元級(jí)降至千元級(jí)，加速民用市場(chǎng)滲透。

2、技術(shù)融合深化

紅外與人工智能結(jié)合催生新一代智能安防產(chǎn)品。國(guó)科天成開發(fā)支持AI算法的1280×1024高分辨率探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自動(dòng)分類跟蹤。

某機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化鳥類行為預(yù)測(cè)模型，推動(dòng)安防從“被動(dòng)響應(yīng)”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)預(yù)警”。多光譜融合系統(tǒng)（可見光+紅外+激光雷達(dá)）成為高端安防標(biāo)配。

五、應(yīng)用場(chǎng)景爆發(fā)式擴(kuò)展

-環(huán)境保護(hù)：污染源紅外監(jiān)測(cè)、森林防火監(jiān)控

-智慧建筑：能源熱泄漏檢測(cè)、智能溫控系統(tǒng)

-智能家居：老人跌倒監(jiān)測(cè)、智能照明觸發(fā)

-工業(yè)生產(chǎn)：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量篩查

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審核編輯 黃宇