Применения цифровых тепловизоров

Область применения тепловизоров довольно широка. В жилищно-коммунальном хозяйстве они служат в качестве эффективного средства выявления тепловых пороков жилищ и внедрения энергосберегающих технологий [ [ 178 ] ]. С помощью тепловизора легко выявляются, например, недоработки в теплоизоляции при приёмке в эксплуатацию новых домов и самые главные недостатки уже эксплуатируемых домов при разработке планов улучшения их теплоизоляции и герметичности.

Для иллюстрации на рис. 11.13, а приведен ИК снимок зоны стыка между горизонтальной панелью потолка (слева вверху) и вертикальной панелью стены с оконным проемом (внизу). Вдоль линии стыка между панелями видна темная полоса. Самая холодная точка в ней, помеченная крестиком, имеет температуру 14,9 С, показанную в верхнем левом углу кадра. Эта недоделка строителей должна быть ликвидирована путем надлежащей дополнительной герметизации и теплоизоляции зоны стыка.

На рис. 11.13, б приведен ИК снимок окна с плохой тепловой изоляцией в уже эксплуатируемом доме. Светлые полосы над верхним краем окна и под правой частью нижнего края окна указывают на недопустимые утечки тепла.

Рис. 11.13. Примеры ИК снимков элементов зданий, наглядно демонстрирующих недостатки в теплоизоляции жилищ: а) на стыке панелей потолка и стены с окном; б) в конструкции окна; в) в конструкции двери

На рис. 11.13, в видно места утечки тепла через неплотно прилегающую дверь, особенно в её верхней части.

С помощью тепловизора можно быстро оценить состояние теплоизоляции теплотрасс – как открытых, так и подземных, выявить места утечки горячей воды или пара. Даже очень осторожные оценки показывают, что эффективная проверка теплоизоляции и уплотнений теплотрасс и домов с помощью интеллектуальных тепловизионных сенсоров могут привести к снижению коммунальных энергозатрат минимум на 10%.

Тепловизоры могут помочь в своевременном выявлении источников электроопасности как в быту, так и в промышленности. Для иллюстрации на рис. 11.14, а показано ИК изображение электросчетчика, на котором четко выделяются недопустимо перегруженный нижний левый контакт и шина с током, температура которых достигает уже 70 С.

На рис. 11.14, б на ИК изображении верхней части левого высоковольтного трансформатора яркое белое пятно указывает на угрожающий дефект высоковольтного изолятора. Такие дефекты могут уже вскоре привести к обесточиванию линии или даже к возникновению пожара.

Рис. 11.14. Примеры ИК снимков электрооборудования, которые обнаруживают источники электроопасности: а) ИК снимок электросчетчика; б) ИК снимок верхней части высоковольтных трансформаторов

Тепловизоры уже становятся действенным средством охраны государственных, бизнесовых, промышленных, культурных объектов, транспортных, энергетических и санитарных инфраструктур. Уникальными особенностями этой техники являются возможность ее применения при любых погодных условиях (туман, дождь, снегопад, задымленность), а также полная скрытность, – ведь эти камеры, если они ведут только пассивное наблюдение, никак себя не обнаруживают.

На рис. 11.15, а показано ИК изображение группы людей, полученное в условиях полной темноты и густого тумана благодаря тепловому излучению их тел.

Рис. 11.15. Примеры ИК снимков людей: а) в полной темноте в условиях тумана; б) снимок днем обычной видеокамерой; в) ИК снимок того же сюжета (расстояние примерно 150 м)

На рис. 11.15, б показано изображение участка, на котором за деревом и кустами спрятался посторонний человек-наблюдатель. Изображение получено от обычной видеокамеры. Благодаря умелой маскировке увидеть этого человека в видимом свете практически невозможно. На рис. 11.15, в показано изображение того же участка в ИК свете. Тепловое излучение тела человека позволяет здесь четко увидеть присутствие постороннего, который ведет скрытое наблюдение за охраняемой зоной. Расстояние, на котором тепловизоры позволяют выявить присутствие посторонних, составляет от 200 м до 600 м.

Для охраны больших территорий – аэропортов, запретных зон, заповедников, морских портов, сухопутных и морских границ, нефтегазовых месторождений, терминалов, АЭС и т.п. – разработаны мощные тепловизионные сенсоры типа показанного на рис. 11.16. Расстояние, на котором они позволяют контролировать ситуацию, достигает 25 км.

Рис. 11.16. Интеллектуальный комбинированный сенсор видеоохраны ThermoVision

В состав такого сенсора входит как высококлассная видеокамера, которая работает в видимом свете с возможностью оптического увеличения до 25 раз, так и видеокамера, чувствительная к ИК излучению разных длин волны в "окнах прозрачности" атмосферы. В сенсор встроен точный лазерный измеритель расстояний и углов с двусторонней радиосвязью с автономными контрольными устройствами. Сенсор установлен на прецизионной поворотной платформе, которая по командам микропроцессора точно ориентирует его на заданные азимут и угол наклона к горизонту. Такой сенсор способен держать под непрерывным визуальным контролем в любую погоду, днем и ночью территорию диаметром до 50 км. Через надежные каналы связи он обменивается информацией со всей системой охраны. Сенсор легко обнаруживает появление в зоне контроля источников теплового излучения, открытого огня, отслеживает движение транспортных средств, людей и теплокровных животных.

Упражнение 11.2.

Вариант 1. Объясните различия между цифровыми фотоаппаратами и цифровыми видеокамерами, отличие предъявляемых к ним требований.

Вариант 2. Может ли цифровой фотоаппарат использоваться в качестве видеокамеры? Может ли цифровая видеокамера использоваться в качестве цифрового фотоаппарата? В чем состоят сложности таких режимов применения?

Вариант 3. Объясните, каким образом применение цветных Х3 светочувствительных матриц и сложение сигналов от групп соседних пикселей могут способствовать использованию цифровых фотоаппаратов для видеозаписи и цифровых видеокамер для получения фотографий.

Упражнение 11.3.

Вариант 1. Предложите, как в камерах видеонаблюдения можно обеспечить большой сектор обзора. Какие функции в них должен выполнять встроенный микрокомпьютер?

Вариант 2. Опишите основные отличия "уличных" камер видеонаблюдения от камер, предназначенных для применения в закрытых помещениях.

Вариант 3. Какие дополнительные узлы должны содержать сетевые камеры видеонаблюдения по сравнению с обычными камерами? Объясните функции этих дополнительных узлов.

Вариант 4. В каких режимах могут работать сетевые камеры видеонаблюдения? Расскажите вкратце о каждом из этих режимов.

Вариант 5. Опишите устройство и работу "камеры глобального наблюдения" CA-ZOOM PTZ компании Everest VIT.