Тепловизоры: реальность и недооцененный потенциал

Каталог
Дата публикации: 22.07.2022
Артикул: dd-art14257

Сетевые тепловизионные и биспектральные камеры с аналитикой и набором классических термографических функций несколько лет развивались в тени своих "пандемийных" собратьев, измеряющих температуру тела, но ситуация меняется. К стойкости к любым помехам, высокой дальности обнаружения, радиометрическим функциям и другим преимуществам тепловизоров добавились технологические новации, открывающие новые сферы применения и точки роста в будущем.


Тепловизоры: реальность и недооцененный потенциал

В пандемию тема тепловизоров сводилась в основном к обсуждению приборов для бесконтактного измерения температуры тела. Сегодня для многих этот вопрос уже решен: для одних – в пользу видеокомплексов на базе тепловизора, для других – в пользу биометрических терминалов СКУД с контролем температуры. Так или иначе, на новом этапе рост интереса к традиционным тепловизионным камерам связан с желанием участников рынка безопасности получить реальные выгоды от применения этих устройств для целей охраны и контроля различных технологических процессов.

Современный тепловизор – какой он?

Вопрос не праздный: если пару лет назад специалисты прогнозировали стремительное развитие тепловизионной техники, появление перспективных моделей с волнующе высокими техническими показателями, которые вот-вот сойдут с конвейера, то теперь прогнозы сдержаннее. Всех интересует доступное здесь и сейчас оборудование и его реальные возможности. Об этом и поговорим.

В актуальных тепловизионных камерах стандартом является использование неохлаждаемого микроболометра в качестве сенсора, а также фиксированного объектива со средним и длинным фокусным расстоянием, то есть достаточно узкими углами обзора. Исходя из специфики такой техники действуют нормативные ограничения на разрешение видеопотока и частоту кадров.

Главная способность тепловизора – предоставлять достоверную картину происходящего, "глядя" на километры вперед в любых условиях, даже когда видимость плохая и помехи сбивают с толку. Это связано с известным свойством тепловизионных устройств преобразовывать в видимое изображение невидимое глазу тепловое излучение от поверхности удаленных объектов. Определяя значение температуры в каждой точке, тепловизор может автоматически выявлять аномальные участки во всем поле зрения.

Современный тепловизор как часть системы видеонаблюдения представляет собой устройство с широким функционалом, полностью аналогичное IP-видеокамерам, за исключением того, что его матрица улавливает лучи не оптического, а инфракрасного спектра. Это ONVIF-совместимое сетевое устройство, отправляющее видеопоток в привычных кодеках H.264 или H.265, а также метаданные аналитики и звук.

Еще одно исключение из аналогии – цена: стоимость тепловизора выше среднего и сопоставима с ценой нескольких обычных IP-видеокамер вместе взятых. Решение, построенное на тепловизионном оборудовании, дешевым не будет, но в конечном счете выгода от вложений в систему очевидна. Речь как минимум об экономической эффективности, ведь чтобы охватить наблюдением определенную территорию, потребуется в разы меньше тепловизионных, чем визуальных камер, а это ощутимая экономия на сетевой инфраструктуре, техобслуживании и др. К тому же срок наработки на отказ у некоторых изделий порядка девяти лет.


Главная способность тепловизора – предоставлять достоверную картину происходящего в любых условиях
Главная способность тепловизора – предоставлять достоверную картину происходящего в любых условиях

Совокупность технических параметров, заслуживающих особого внимания при подборе тепловизора:

  • разрешение тепловизионной матрицы (большинство доступных моделей все еще с вариантами до VGA (640x480) включительно с возможностью интерполяции до 704x576 пк);
  • температурная чувствительность NETD (отличный показатель < 40 мК);
  • фокусное расстояние используемого тепловизионного объектива, от которого зависят углы обзора и возможность видеть больше либо на более дальних расстояниях.

На выбор камеры и ее цену влияют:

  • конструктивное исполнение;
  • срок наработки на отказ;
  • наличие расширяемой гарантии;
  • особенности поддержки радиометрии;
  • варианты совместной работы с платформами видеомониторинга;
  • способность интеграции во внешние системы, например контроля доступа.

Как и обычные IP-видеокамеры, тепловизионные модели разных производителей стоит рассматривать не только по характеристикам самого устройства, но и в связке со всей системой видеонаблюдения, оценивая удобство отображения, возможности преобразования видеопотока для увеличения его информативности и др.

Классические и биспектральные тепловизоры

Несмотря на текущие ограничения, российским потребителям доступны тепловизионные камеры различных типов:

  1. Охранные – традиционные тепловизоры для круглосуточной защиты периметра и территории объектов: "видят" далеко, как правило предусматривают выбор объектива из нескольких вариантов в одной линейке. На вторжения реагируют заранее заданными способами.
  2. С радиометрическими функциями – разнородная группа, включающая устройства:
    Для измерения температуры тела – антиковидные термографические видеокомплексы с АЧТ, выполняющие безостановочный дистанционный контроль температуры людей. При совместном использовании с системами распознавания лиц и управления доступом обеспечивают ограничение прохода заболевших (например, путем блокировки турникета). Описаны в разных источниках, будут на слуху еще какое-то время.
    Для мониторинга температуры оборудования, производственных линий и решения многих других задач. Именно в этой подгруппе актуальные устройства и технологии создают значительный потенциал для новых применений.

В отдельную и, пожалуй, наиболее перспективную категорию выделяются биспектральные IP-камеры, совмещающие в одном устройстве тепловизор и камеру видимого диапазона с вариантами разрешения от Full HD (например, Smartec) до 4K UHD (Mobotix). Комбинация "тепловизор плюс видеокамера" дает самое информативное изображение не только для обнаружения событий, но и их верификации в реальном времени. О разработках в этой категории речь пойдет впереди.

Функционала биспектральной камеры достаточно для решения большинства охранных задач на объектах любой сложности. Как правило, такие изделия имеют уличное исполнение для эксплуатации при очень высоких и низких температурах, защиту от ударов и повреждений, могут размещаться стационарно или на поворотно-наклонной платформе. Некоторые модели оснащаются датчиком внешней температуры, антиобледенителем окна, стеклоочистителем с дистанционным управлением, "навесным" ИК-прожектором для работы оптического модуля в полной темноте, микрофоном и громкоговорителем.

У IP-камер с интерфейсами для подсоединения внешних охранных датчиков и исполнительных устройств есть дополнительные преимущества. Используя реле, сухие контакты и др. можно выполнить подключение к внешним системам (например, пожарной сигнализации).

Практичная реализация "биспектральности" – произвольно наполняемая модульная конструкция устройств отдельных производителей. В качестве примера – монокорпусные камеры Mobotix: поставляются с уже установленным на заводе тепловизионным модулем по выбору заказчика и с одним-двумя свободными слотами под модуль камеры видимого диапазона, которая может быть подобрана индивидуально и установлена по мере необходимости.

Еще интересная разработка того же вендора – биспектральная камера с выносным основным блоком, к которому трехметровыми кабелями подсоединяются до четырех сенсор-модулей, в том числе тепловизионные, в разных комбинациях. Сами сенсор-модули встраиваются в стеновые панели, турникеты и другие пространства, что обеспечивает, помимо прочего, быструю и несложную замену вышедшего из строя узла.


Тепловизоры «видят» по-разному
Тепловизоры «видят» по-разному

В нашей краткой и нестрогой классификации тепловизоров специализированную категорию отведем приборам во взрывозащищенном исполнении, предназначенным для работы на объектах ТЭК, нефтегазовой и других отраслей в потенциально опасных условиях с риском воспламенения паров, газов, пылевой взвеси или мелких волокон, находящихся в воздухе. Они имеют сертификаты ATEX, IECEx и др. для использования во взрывоопасных зонах и почти неуязвимы. "Готовых" моделей немного, подбор под проект индивидуален. Один из возможных вариантов реализации – "сборное" изделие, когда обычный тепловизор устанавливается в стороннюю взрывобезопасную оболочку с германиевым стеклом.


Инновационные тепловизоры совмещают тепловое и оптическое изображения
Инновационные тепловизоры совмещают тепловое и оптическое изображения

Что видно?

В целом принцип действия тепловизоров одинаков, но различия между конкретными моделями довольно существенные. За счет чего возникает разница? В совокупности факторов большое значение имеют технологии и функции, которые есть у того или иного бренда и которые могут повлиять на выбор оборудования под проект.

Общий интеллектуальный тренд не обошел стороной тепловизионные камеры видеонаблюдения, и производители начали внедрять и развивать в них бортовую видеоаналитику собственной разработки или совместно с партнерами. Уже не редкость встроенные алгоритмы обнаружения движения или пересечения виртуальной границы. Есть устройства с целым набором аналитики, например у Wisenet это определение направления движения, праздношатания, оставленных/похищенных предметов, входа/выхода из зоны, детектор внешнего воздействия, удара, детектор изменения температуры. И в дополнение аудиоаналитика с детекцией выстрелов, громких криков, разбития стекла, взрывов.

На тепловизорах могут работать все более сложные приложения видеоаналитики, к примеру распознавания лиц, номеров, падения человека, а также аналитика логистики, комплектации, дефектоскопии, выявления брака при производстве. Важно, что такую аналитику пишут и российские разработчики.

Другой наглядный пример – поддержка тепловизором радиометрических функций. Заявляют о них многие компании, но реализуют по-разному. Как правило, тепловизор выполняет мониторинг температуры объектов в отдельных точках кадра и автоматически уведомляет оператора видеосистемы о критичных изменениях значений в границах заранее заданной нормы.

Особенности проявляются не только в диапазоне различаемой температуры и методике замера, но и в погрешности измерения, вариантах цветовой палитры для визуализации тепловых данных, настройке и управлении термографическими функциями средствами ПО из комплекта и/или совместимых сторонних решений. Например, у биспектральных камер Smartec STX достаточно широкий диапазон различаемых температур от -40 до +150 °C с возможностью кастомизации до более высоких значений верхней границы, а у Mobotix M16 он еще шире, от -40 до +550 °C, причем температура замеряется в каждом пикселе кадра. Более того, на изображении можно выделить до 20 зон со своими порогами, и каждая из них будет независимым триггером тревоги при фиксации отклонений.

При выборе и использовании тепловизора необходимо учитывать корреляцию точности и верхнего предела измеряемой температуры. Эти показатели связаны обратной зависимостью: выше максимальная температура измерения – ниже точность. При несоответствии назначения тепловизора и случая его применения могут происходить такие нежелательные события, как выгорание сенсора с дальнейшим выходом из строя всего устройства в случае попадания в кадр сверхвысокотемпературных объектов для характеристики диапазона измерения или постоянное возникновение ложных тревог, делающее использование прибора бессмысленным для характеристики точности.

Повысить ситуационную осведомленность и эффективно предупреждать происшествия помогает взаимодействие тепловизионного и визуального модулей в едином устройстве или двух отдельных камер.

Обычно тепловизионный и визуальный видеопотоки отображаются по отдельности, но не всегда. Например, инновационные тепловизионные системы Mobotix с двумя объективами предоставляют возможность накладывать тепловое и оптическое изображения друг на друга, чтобы результирующая картинка стала максимально ясной и информативной для оператора. Тепловизоры Wisenet TNO задействуют функцию Handover, при активации которой событие, зафиксированное аналитикой при обработке тепловизионного потока, автоматически "направляет" PTZ-камеру в зону тревоги и инициирует ее переход к нужной предустановке для детального рассмотрения интересующей области кадра.

Новые технологии и функции расширяют спектр использования тепловизионных и биспектральных систем для охраны объектов промышленности и транспортного сообщения, мониторинга и обнаружения угроз, в частности раннего обнаружения очагов возгорания, предотвращения распространения пожаров и аварий, связанных с перегревом энергетического оборудования, для профилактического обслуживания техники и многих других применений.


Зафиксированное аналитикой изображение автоматически «направляет» PTZ-камеру в зону тревоги
Зафиксированное аналитикой изображение автоматически «направляет» PTZ-камеру в зону тревоги

Семь задач – одно решение

Повышенный спрос на устройства для медицинского измерения температуры тела человека, вызванный пандемией, может оказаться кратковременным, а ниша применения стандартных тепловизоров как существовала до этого, так и продолжает существовать и развиваться.

Тепловизионная техника востребована и может эксплуатироваться на самых разных объектах и в условиях любой сложности. лучший показатель эффективности тепловизоров – примеры некоторых реализованных проектов.

Охрана периметра

В одном из кейсов тепловизионные камеры в малом количестве устанавливались вдоль протяженного периметра охраняемого объекта на удалении большем, чем это возможно с камерами видимого диапазона, обнаруживали попытки проникновения на дальних подступах и работали в связке с PTZ-камерами. В другом – тепловизоры соединялись с периметральной системой освещения с IP-управлением: при обнаружении движения камера инициирует тревогу и самостоятельно передает команду на включение освещения.

Контроль технологической линии

На промышленном предприятии, где при помощи тепловизоров контролировалась конвейерная лента, удалось предотвратить чрезмерный нагрев подшипников из-за отсутствия смазки и, как следствие, остановку конвейера.

Мониторинг температуры оборудования

Из примечательных кейсов – круглосуточный контроль печатных машин на полиграфическом комбинате на предмет перегрева отдельных частей и блоков; контроль температуры в серверной для снижения риска выхода серверов из строя, связанного с неизбежной потерей данных, ограничением доступности клиентских сервисов, дорогостоящей и сложной заменой железа; контроль трансформаторных участков с разделением изображения на зоны (расширительный бак, расцепитель и др.), для каждой из которых задавались свои допуски по температуре и программировалась логика срабатывания (свое действие и сообщение для каждого блока).

Оснащение грузового автотранспорта

Проект, реализованный на российском горнообогатительном комбинате, позволил повысить безопасность людей и техники и снизить риски при вождении, особенно в ночное время, за счет установки тепловизоров на Белазы, которые круглые сутки в условиях крайне ограниченной видимости вывозят руду из карьеров.

Оценка заполняемости резервуаров топливом

Благодаря способности тепловизоров "видеть насквозь" биспектральные камеры во взрывозащищенном исполнении были использованы на топливно-наливной станции для определения уровня налива жидкости в резервуары, а также видеомониторинга въездов/выездов транспорта.

Применение в агропромышленном комплексе

Подобные кейсы связаны с дистанционным контролем состояния здоровья животных на МПЗ, температурных режимов в теплицах и амбарах, нагрева зерна в зернохранилищах и т.д.

Раннее обнаружение возгорания

Среди примеров из практики, касающихся наблюдения за объектами, для которых критична опасность перегрева, – оснащение мусорных полигонов, пунктов сортировки, складских комплексов.

Дальше – больше

В статье дан лишь беглый взгляд на возможности современных тепловизоров, их гораздо больше. У тепловизионной техники огромный потенциал, функциональный и интеграционный. Процесс расширения сфер использования будет продолжаться, причем за счет не только уникальных проектов, но и типовых реализаций. Сейчас как никогда важно поддержать наметившийся переход тепловизоров из узкоспециального в массовый сегмент. Впрочем, каждый проект по-своему уникален и решающее значение может иметь каждая деталь. Все нюансы заказчику самому учесть практически невозможно, поэтому подбор тепловизионного оборудования доверяйте специалистам.


Источник: журнал «Системы безопасности» №3/2022
  • Альфа страхование
  • Мегафон
  • Совкомбанк
  • Банк возрождение
  • Sberbank
  • 5ka
  • Lacoste
  • LG
Заказать звонок
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Заказать звонок
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Онлайн-заявка

Прикрепить реквизиты:

Для того что бы загрузить несколько файлов, зажмите клавишу ctrl и выберете по очереди несколько файлов.

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.