Организация надежной охраны территории задача непростая и всегда требует индивидуального решения. Это является следствием внутренних географических особенностей охраняемой зоны и внешних факторов, не входящих в структуру объекта. К ним можно отнести прилегающие к охраняемому периметру кусты, забор, здания, плохое или отсутствующее освещение, плотный туман. В таких условиях обычные камеры видеонаблюдения с охранными функциями не справляются, а вот тепловизионные как раз идеально для этого подходят.
Тепловизоры, сами по себе обеспечивая высокий уровень безопасности, его усиливают, благодаря технологическому сближению современных средств охраны. Это позволяет интегрировать тепловизионные устройства в систему сигнализации, обеспечивая получение более полной картины ситуации на объекте.
Что такое тепловизоры
Термин «тепловизор» обозначает суть физического процесса – «тепло наблюдаю». Тепловизор является прибором, созданным для наблюдения за нагретыми телами. Объекты, у которых температура находится выше значения абсолютного нуля излучают тепло. Данный тип излучения невидим для человеческого зрения и может быть зафиксирован только при помощи данных устройств.
Прибор может видеть теплые объекты в любое время суток, измерять температуру на поверхности в любой точке с точностью от 0,1°С. Тепловизоры, исходя из разницы температур, дают четкое тепловое изображение объектов наблюдения. Данные устройства лежат в основе тепловизионных камер видеонаблюдения.
Они выдают изображение в видимой для человека части спектра, определяя разницу температур между окружающим пространством и объектом. Интенсивность излучения зависит от температуры предмета, чем она выше интенсивность. Изображение будет тем ярче и контрастнее, чем больше будет разрыв в значениях температур различных объектов.
Тепловизионные камеры могут составлять, как самостоятельную охранную систему, так и являться частью системы классического видеонаблюдения.
Принцип работы
В основу принципа работы тепловизора заложена регистрация и анализ температур на поверхностях объектов. Каждый материал имеет свою способность поглощать или отражать инфракрасное излучение (ИК). Неравномерный нагрев одной и той же плоскости формирует картинку распределения на ней температуры. Цвет на дисплее будет соответствовать определенной температуре.
Температурное разрешение находится в диапазоне от 0,05 до 0,1 градуса. Тепловизоры работают в диапазоне спектра 8-14 мкм и 3-5,5 мкм. Для таких длин волн приземные слои атмосферы наиболее прозрачны, что позволяет добиваться максимальной дальности наблюдения за объектами, которые излучают тепло в диапазоне -50°С - 500°С. На данный диапазон меньше всего оказывают влияние помехи от дождя, тумана, снега и дыма.
Физика работы тепловизионной камеры фактически не отличается от иных оптических устройств наблюдения, например, ТВ-камер. В общем то, с большой достоверностью можно утверждать, что тепловизионные устройства аналоги телевизионных камер, только работают в диапазоне ИК-излучения.
Виды и типы тепловизоров
Тепловизионные устройства делятся на несколько типов:
стационарного исполнения;
мобильные.
По наличию охлаждения приемника ИК-излучения:
без охлаждения;
с охлаждением.
Структура приемника ИК-излучения:
матрица (например, 328 х 256 пиксела);
линейка (например, 288 х 4 пиксела).
Тип сканирования пространства:
механическое. Обычно применяют приемник линейку;
не применяется механическое сканирование. Обычно используют приемник из одной или несколько матриц.
Сама по себе возможность регистрации тепловизором теплового излучения влияет на его достоинства и недостатки. В технике, к сожалению, всегда так, добиваясь высоких показателей одного параметра, практически всегда теряют преимущества в других.
Достоинства тепловизионных камер
Могут работать в полной темноте.
По сравнению с обычными видеокамерами тепловизоры могут работать в более тяжелых внешних условиях. Они видят даже в полной темноте. Данное свойство и послужило определением вектора дальнейшего применения тепловизоров.
Первые тепловизионные приборы служили армии для ночного наблюдения, прицеливания на оружии и военной технике, так называемые ПНВ (приборы ночного видения). Сейчас с развитием технологий и относительным удешевлением производства тепловизоры стали применяться, как средства охраны и в быту.
Эффективно работают в сложных погодных условиях
Для получения хорошей картинки им не помешают ни дождь или снег, ни туман или дым, ни пылевые или песчаные бури, ни плотные заросли растительности. Система круглосуточной охраны, построенная на базе тепловизоров, очень надежна и эффективна.
Отлично видят человека по его собственному излучению
Человек, как каждое теплое тело, излучает электромагнитные волны. Максимальное количество энергии излучается в диапазоне волн от 8 мкм до 12 мкм, так как открытые части тела обладают температурой около 32 ºС. Для тепловизоров это рабочий диапазон, поэтому человек прекрасно виден на экране устройства благодаря собственному излучению.
Большие дистанции обнаружения
Перед тепловизионными системами видеонаблюдения ставятся такие же задачи, как и перед классическими. Их три: обнаружение, распознавание и идентификация.
В таблице приведены данные по дистанциям в зависимости от моделей тепловизоров.
Критерии для 2 первых задач относительно тепловизоров такие же в обычном видеонаблюдении.
Обнаружение – фиксируется появление объекта в охраняемой зоне.
Распознавание – классификация объекта, например, это человек или автомобиль.
Идентификация для тепловизоров обозначает возможность оценки, например, размера машины или роста человека. Здесь в отличие от классических видеокамер число идентификационных признаков ограничено.
Значительно снижено количество ложных тревог
В обычных камерах видеонаблюдения для обнаружения проникновения используется детектор движения. Его главная особенность – большое число ложных сработок. Снег или дождь, качающиеся ветки деревьев, поднятый ветром пакет или другой предмет – всё это приводит к появлению тревожного сигнала на камере.
От ложных срабатываний в обычных системах видеонаблюдения избавиться невозможно.
У тепловизоров данный недостаток отсутствует. Ложные тревоги сокращаются в разы и, соответственно, снижается нагрузка на персонал охраны, обязанный обрабатывать все без исключения тревожные сообщения.
Нет встречной засветки
Бич обычных видеокамер – встречная засветка. Самая распространенная – это солнечные лучи. В зависимости от расположения камеры солнце либо сильно ухудшает качество картинки, либо делает ее полностью слепой.
Современные видеокамеры с небольшой засветкой уже могут хорошо справляются, а перед интенсивной уже пасуют. Об этом знают злоумышленники и весьма успешно этим пользуются, чтобы на время вывести мешающие им камеры.
У тепловыизоров такой проблемы не существует.
Высокая точность обнаружения
Интегрированные функции фиксации проникновения в охраняемую зону и пересечение линии периметра объекта дают возможность автоматической отправки тревожных сигналов. Также они позволяют настроить автоматический зум или поворот в точку нарушения зоны, чтобы получить более точные данные. Подобные решения достаточно эффективно используются при охране периметра.
Скрытое расположение
Для нормальной ночной работы классических видеокамер необходимы сильные источники света – ИК-прожекторы или обычные. И, конечно, подобные источники указывают на место, где расположены видеокамеры.
Тепловизорам подсветка не нужна, поэтому ночная тьма полностью скрывает их расположение.
Недостатки тепловизоров
Очень высокая стоимость
Цены на тепловизоры находятся в диапазоне 6000-700 000 долларов. Довольно широкий разброс в стоимости тепловизоров объясняется их возможностями в обнаружении объектов и особенностями конструкции. Большое влияние на цену устройства оказывает диаметр линзы, от которого напрямую зависит фокусное расстояние объектива.
Линзы тепловизионных камер изготавливают обычно из германия. Один грамм германия стоит столько же, как грамм золота. До 90% цены прибора – это цена матрицы приёмника и объектива.
Небольшой ресурс
На первом месте по этой характеристике стоят тепловизоры с охлаждаемыми матрицами. Их ресурс обычно не выше 7 000 часов, что связано с необходимостью замены криогенного холодильника. Матрицы, изготовленные из материалов КРТ, арсенида галлия или InSb, обладают прекрасной чувствительностью, но нуждаются в глубоком охлаждении. Также они ограничены количеством термоциклов, поэтому желательно, для увеличения срока службы, чтобы такие тепловизоры работали постоянно.
Болевая точка тепловизоров с охлаждением – это разгерметизация холодильника и матрицы.
У неохлаждаемых тепловизоров ресурс заметно выше из-за отсутствия холодильника, но у них тоже со временем деградирует матрица. Это легко объясняется тем, что чувствительный слой матрицы состоит из сложных химических соединений и тоже происходит постепенная потеря в ней вакуума. Болометр с оксидом ванадия сможет непрерывно проработать около 40 тыс. часов – это 4,5 года.
Низкое разрешение матрицы
Размер типовой матрицы тепловизионной камеры составляет 328 х 256 пикселей. А это в 2 раза меньше, чем у средненькой телевизионной камеры.
Где используются телловизионные камеры
Тепловизоры благодаря своим уникальным свойствам нашли свое широкое применение в 2 областях.
В дистанционном измерении и контроле температуры поверхностей объектов и оборудования.
В составе систем видеонаблюдения, как самостоятельные или как интегрированные устройства.
Дистанционное измерение температуры
Тепловизионные камеры обеспечивают высокую точность измерения температуры, поэтому их широко используют в производственных процессах для контроля за изменениями температуры оборудования. Обычно, повышение или понижение температуры оборудования говорит о возникновении неисправности. Таким образом, тепловизоры помогают вовремя заметить проблему и не допустить серьёзной поломки.
Для использования тепловизионных камер видеонаблюдения в промышленности производители выделяют отдельные класс термометрического оборудования.
Для промышленности тепловизионные камеры выделены в отдельный класс – термометрическое оборудование. Оно решает 2 основные задачи: выявление температурных отклонений и точная термометрия.
Системы охранного видеонаблюдения
Одним из интересных преимуществ тепловизоров является то, что они могут работать с классическими IP камерами в одном программном поле, используя одни и те же приложения.
Предотвращение пожаров
В помещениях с оповещением о пожаре хорошо справляется пожарная сигнализация, но что делать, если это большая площадка на крупном предприятии, где хранятся товарно-материальные ценности?
Или это не сданный в эксплуатацию строительный объект, на котором тоже нельзя применить классическую пожарную сигнализацию?
Как проводить противопожарный мониторинг больших лесных территорий?
Тепловизоры при возгорании фиксируют отклонение диапазона температур и автоматически выдают сигнал тревоги на монитор охранной службы или на мобильное устройство ответственного человека.
Охрана периметра
Позволяют предотвратить несанкционированное проникновение на важные участки объекта даже в полной темноте, при неблагоприятной погоде, обеспечивая быстрый видеозахват нарушителя и своевременную сработку сигнализации.
Возможности тепловизионного оборудования при организации охраны объектов
Организация системы охранного видеонаблюдения на объектах, особенно крупных, позволяет экономить на физической охране. Оно облегчает работу сотрудников, так как в автоматическом режиме может зафиксировать проникновение, захватить ценные для расследования изображения и поможет проверить факт нарушения. Поэтому обеспечение безопасности периметра с помощью систем видеофиксации – это современное технологическое решение, позволяющее организовать надежную комплексную охрану и упростить разрешение конфликтов.
Как улучшить безопасность периметра
Для упрощения процесса формирования системы видеонаблюдения выбирайте видеокамеры, поддерживающе один стандарт, лучше всего “ONVIF”.
А для улучшения работы системы безопасности периметра есть 2 совета.
Расширение функционала видео комплекса за счет внедрения видеоаналитики позволит повысить ситуационную осведомленность. Видеонаблюдение будет не только снимать, а сможет:
проводить анализ информации с видеокамер;
отправлять уведомления при фиксации нарушений;
самообучаться;
заниматься сверкой новой и старой информации;
распознавать лица.
Благодаря этому у владельца в онлайн-режиме будет всегда перед глазами реальная картина ситуации на объекте.
Существует возможность повысить производительность с помощью тепловизионных камер видеонаблюдения. Современные тепловизионные устройства бесконтактно определяют температуру и определяют разницу объект – окружающее пространство. На экране оператора будет контрастная картинка, на которой ярким пятном будет человек или животное на бледном фоне среды.
Видеоаналитика увеличивает осведомленность, а тепловизоры плюс к этому уменьшают количество ложных тревог. На экране будет ясно видно за периметр проник нарушитель или его пересекла случайная птица.
Комплексный подход в эффективной охране периметра
Уникальность тепловизоров заключается в том, что они могут обнаружить объект на самых дальних подступах к охраняемому периметру. Данное расстояние может исчисляться несколькими сотнями метров. Тепловизионные устройства способны справляться с задачей обнаружения объекта, когда размер объекта в кадре составляет всего пару пикселей на один метр. Устройства практически не имеют собственных шумов, поэтому даже маленькие объекты на экране видны четко.
Все описанные свойства тепловизионных камер позволяют сделать вывод, что они являются единственными доступными приборами, эффективно защищающими открытые пространства. Даже высокая стоимость ни них весьма оправдана, так как при перерасчете расходов перекрытия рабочих зон и расстояний тепловизором обычными IP-камерами получим сопоставимый бюджет.
Конечно, тепловизионные камеры видеонаблюдения не могут фиксировать приметы объекта, также существует теоретически вероятность, что объект и среда будут одной температуры (отсутствие контраста на даст выявить движение) и они не видят сквозь воду и стекло. Но заложить весь комплекс полезных функций в одно устройство технически невозможно.
Значит при охране периметра необходимо использовать комплекс технических средств, используя для конкретной охраняемой зоны уникальные свойства каждого. Там, где, например, необходима личностная идентификация использовать простые цветные IP-видеокамеры высокого разрешения (входные и въездные зоны). На коротких прямолинейных участках можно использовать длиннофокусные камеры. А вот для покрытия больших и протяженных сложных участков целесообразно будет задействовать тепловизионные камеры.
Как не ошибиться с выбором тепловизора
Помимо стандартных вопросов, которые нужно учесть при выборе устройства: отзывы, производитель, стоимость и т.д.: необходимо обратить внимание еще на 5 характеристик.
Наличие встроенной видеоаналитики. Она поможет создать эффективную и «умную» систему охраны объекта.
Возможность панорамной съемки и наклонов. Расширяет диапазон видеосъемки и повышает уровень ситуационной осведомленности.
Тепловизор должен суметь отличить человека от мелких животных, птиц и других посторонних предметов, так как это уменьшает количество ложных тревог.
Вы должны подобрать и купить тепловизор, подходящий под характеристики своего объекта, таких как дальность и охват.
Для обеспечения хорошей детализации пользователю нужно подбирать устройство с мощным процессором.
Для исключения ошибок при выборе необходимого оборудования тщательно продумайте план системы видеонаблюдения для своего объекта.
Выбор оборудования, в том числе тепловизоров, для организации периметрального видеонаблюдения не является особо сложной проблемой, если четко представлять конечный результат с учетом технических ограничений, используемого оборудования. И следует понимать, что эффективная охрана периметра больших территорий крупных объектов вне зависимости от типов используемых видеокамер возможна только в сочетании с традиционной охранной и пожарной сигнализацией.
