Тепловизоры отлично зарекомендовали себя как средство обнаружения нарушителя на больших расстояниях. Это не единственная сфера применения -тепловизоры используются для решения самых разнообразных задач, вплоть до обнаружения больных людей на контрольно-пропускных пунктах. В этой статье речь пойдет о применении тепловизоров для обнаружения возгораний и участков с опасно высокой температурой.

Тепловизионные камеры обладают рядом преимуществ: способность различать разницу температур в десятые и сотые доли градусов, работа в условиях плохой видимости, вызванной запыленностью и иными атмосферными явлениями, способность работать при загрязнении объектива (площадь загрязнения не более 10-15%). Эти особенности позволяют использовать тепловизоры для задач температурной диагностики оборудования. Специалистам по безопасности хорошо известны тепловизоры, с помощью которых можно отследить опасные изменения в температуре того или иного устройства. Однако большинство таких тепловизоров являются приборами с низким разрешением (160х120 пикселей).

В статье рассматривается возможность применения тепловизоров с более высокой разрешающей способностью для решения схожих задач: обнаружения лесных пожаров, обнаружения возгораний в помещении и обнаружения перегревающихся участков оборудования. Более высокое разрешение позволит увеличить дальность обнаружения пожара, а в случае профилактики перегрева оборудования — одновременно контролировать большую площадь и различать мелкие перегревающиеся детали. У читателя может возникнуть справедливый вопрос: а чем хуже температурные извещатели и извещатели открытого пламени? При обнаружении возгораний тепловизор сможет предоставить оператору более качественную информацию о месте возгорания и о ситуации вокруг, чем стандартный из-вещатель; сможет обнаружить огонь на расстоянии в несколько километров; наконец, крайне затруднительно установить температурные извещатели на работающий механизм, например, станок. Разумеется, нельзя считать тепловизоры полноценной системой пожарной сигнализации, но их можно считать вспомогательной системой, дополняющей ее функционал. Рассмотрим три варианта применения тепловизоров такого рода и укажем примерный состав оборудования для каждой из систем.

ЗАДАЧА 1. ОБНАРУЖЕНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

Для обнаружения лесных пожаров предлагается использовать комплекс из одной или нескольких поворотных платформ с установленными на них длиннофокусными тепловизорами и видеосервером для регистрации. Платформы выполняют патрулирование по препозициям и при обнаружении огня выдают оператору сообщение тревоги. Предлагаемый комплекс позволяет обнаружить пожар площадью 6х6 м на расстоянии до 6590 м не более чем за 10 минут.

Упрощенный пример расчета: для успешного обнаружения необходимо, чтобы площадь изображения огня была не менее 5х5 пикселей (согласно алгоритму обнаружения). Площадь пожара составляет 6х6 м, поэтому масштаб изображения

учитывая, что размер одного пикселя — 17 мкм (0,000017 м). Воспользовавшись формулой увеличения для линзы и преобразовав ее для расчета расстояния до пожара получим:

 
где m — масштаб, а f — фокусное расстояние объектива. Для приведенных значений D = 6591 м. Это значение справедливо в случае, если нет атмосферных осадков, однако, проливной дождь и лесной пожар площадью 6х6 метров крайне редко встречаются одновременно. Значение 10 минут берется из расчета, что тепловизор последовательно проходит 30 позиций — 20 позиций с шагом 4,6° для дальней зоны обнаружения (расстояние от 3 до 6 км) и 8 позиций с шагом 14,3° для ближней зоны (расстояние от 0 до 3 км), задерживаясь в каждой на 20 секунд. Остаток времени расходуется на перемещение тепловизора по позициям.

Отметим, что в настоящее время иных, таких же эффективных, способов обнаружения лесных пожаров в автоматическом режиме не существует.

ЗАДАЧА 2. ОБНАРУЖЕНИЕ ВОЗГОРАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ ИЛИ НА ТЕРРИТОРИИ ПРЕДПРИЯТИЯ (ПЛОШАДЬ ОХРАНЯЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ S = 200x150 М)

Для обнаружения возгорания на территории предприятия предлагается использовать систему видеонаблюдения, состоящую из восьми тепловизоров и шестнадцати телекамер. Система осуществляет непрерывное наблюдение за территорией и формирует сигнал тревоги при обнаружении открытого огня или дыма. Сигналы тревоги формируются как тепловизорами (обнаружение участков с высокой температурой в ИК диапазоне) так и телекамерами (обнаружение дыма в видимом диапазоне). Количество тепловизоров выбирается таким, чтобы они полностью перекрывали все зоны возможного возгорания. Для этого следует руководствоваться дальностью обнаружения и углом зрения объектива.

Следует сказать, что стоимость системы пожарной сигнализации класса «премиум», использующей центральную станцию, около ста датчиков пламени (количество, необходимое для контроля указанной площади) и со всеми необходимыми для работы аксессуарами, будет примерно в два-три раза выше,чем использование системы пожарной сигнализации на линейных извещателях, дополненной подсистемой тепловизионного контроля. Разница в цене составит ~300 тыс. долларов против 100-150 тыс. долларов. Разумное комбинирование оборудования может повысить и эффективность расходования средств и эффективность системы безопасности.

Оборудование, использующееся для решения предыдущей задачи, может применяться и для другой цели. Тепловизоры могут осуществлять круглосуточный мониторинг станков и прочих работающих устройств, для которых превышение температурного порога может привести к поломке либо к возгоранию. При обнаружении перегрева сервер видеонаблюдения выдает сообщение оператору и при необходимости отключает работающее оборудование (возможно произвести отключение как в автоматическом режиме, так и по подтверждению или команде оператора). Предлагаемое решение обеспечивает круглосуточный мониторинг состояния оборудования, позволяя, таким образом, на самой ранней стадии предотвратить и поломку дорогостоящих устройств и гораздо более серьезные последствия возможного пожара. Использование решения можно сравнить с переходом от сторожа, выполняющего обход цехов ночью, к внедрению современной системы видеонаблюдения с функциями видеоаналитики.

Тепловизоры все чаще применяются для обеспечения безопасности самых различных объектов. Постоянное совершенствование элементной базы привело не только к повышению качества формируемого изображения и появлению дополнительного функционала, но и к снижению стоимости. Мы надеемся, что предложенные в статье решения найдут признание специалистов и позволят повысить безопасность в самых различных местах — от лесных просторов до производственных цехов высокотехнологичных предприятий.