红外热像仪

军用跨入民用 红外摄像机应用领域浅析

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  红外热成像仪最早是因为军事目的而得以开发,用于提升部队夜间作战能力,近年来该技术迅速向民用工业领域扩展。随着技术的逐渐成熟及成本的下降,特别是非制冷红外探测器的出现,使得红外产品不断扩大民用市场。随着资金积累,在近几年国内厂家自行研发探测器芯片,并实现探测器国产化。

  红外线是一种电磁波,具有与无线电波及可见光一样的本质,红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃,对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。

  应用领域

  电力行业是目前我国民用热像仪应用较多的行业。据统计,35%的工业火灾由电气引起,每年全球的损失高达三千亿美金,热像仪的使用可大大降低经济损失。区别于无接触单点测温,热像仪每幅图像包含几万到几十万个点的温度信息,能早期发现隐患,大大提高供电设备运行的可靠性,是最成熟、最有效的电力在线检测手段。此外,热像仪还被广泛用于消防、安防、石油化工、冶金、人体测温(SARS和各种新型流感)、医疗、夜视等行业,具有100亿美元以上的市场规模。

  “平安城市”是近年来人们关注的热点话题,如何让我们生活的场所更加安全,如何构建一个强大的安防网路来保证整个城市的安全,运用科学、先进的技防手段是最为行之有效的。在这种前提下,城市安防应急系统的建设将显得愈发重要。“平安城市”利用综合管理信息公共服务平台,包括城市内视频监控系统、数字化城市管理系统、道路交通等多个系统,利用市区级数据交换平台实现资源共享。系统前端数据可通过红外热像仪视频监控系统采集并传输到市、区监督指挥调度中心,最大限度地利用红外热像仪的优势,同时配以可见光视频监控,确保在多种气候条件下的昼夜全方位工作,给城市安全提供有力的保障。主要应用如下:

  防火监控

  由于红外热像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备。在大面积的森林中,火灾往往是由不明显的隐火引发的,这是毁灭性火灾的根源,用现有的普通方法,很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热像仪可以快速有效地发现这些隐火,并且可以准确判定火灾的地点和范围,透过烟雾发现着火点,做到早知道、早预防、早扑灭。

  伪装及隐蔽目标的识别

  普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中,这时如果采用可见光的观察方式,由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉,不易发觉。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射,人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射,不易伪装,也不容易产生错误判断。另外,一般人员也不了解避开红外监视的方法。因此红外热成像装置在识别伪装及隐蔽目标这方面的效果明显。

  夜间以及恶劣气候条件下的道路监控

  近来,我国各地频发雾霾天气,给交通出行带来了极大的影响,由于严重雾霾而导致高速公路封闭、航班延误甚至取消。这种情况下,传统的可见光安防系统基本无法使用。但红外热像监控系统却不受雾霾影响。可见光相机的能见度仅200米左右,而由于长波红外线的波长在8~14um,可轻易穿透2.5um颗粒的雾霾,能见度不受任何影响,可看到数公里之外的大楼。

  重点部门、建筑、仓库的保安、防火监控

  由于红外热成像设备是反映物体温度而成像的设备,因此在夜间可以作为重点部门、建筑、仓库、小区现场监控使用,并且由于该种设备是一种成像设备,因此工作可靠,可以大幅减少虚警率。

  交通安全保障

  近年来,我国机动车和驾驶人迅速增长,近五年机动车年均增量1500多万辆,驾驶人年均增量2000多万人。截至2014年底,全国机动车保有量达2.64亿辆,其中汽车1.54亿辆;机动车驾驶人突破3亿人,其中汽车驾驶人超过2.46亿人。汽车保有量继续呈快速增长趋势,2014年新注册登记的汽车达2188万辆,保有量净增1707万辆,均为历史最高水平。我国人口众多,路况复杂,而汽车使用量持续增加,安全行驶成为急需解决的问题。因此,提高对行人、自行车行驶者,以及动物的能见度是首要问题,装有红外热像仪的汽车或船舶,就可以避免在夜间或恶劣环境下的交通事故。

  红外热成像在机场的应用

  随着航空事业的不断发展,各地都在兴建、扩建机场,飞机出行已成为中国百姓商务旅行首选,飞机高效、快捷的运输手段在带来方便的同时也成为治安事件及恐怖袭击的重点区域,因此机场的安全防范建设历来是中国乃至世界关注的热点。且由于机场占地面积非常庞大,监控布置是非常艰巨的任务,面对非法入侵甚至恐怖袭击,确保所有乘客的安全对商业航空公司和都是非常重要的事情。当然不只是乘客,机场工作人员和价格昂贵的仪器设备都需要保护。红外热成像仪能在机场夜间监控起到非常大的作用,机场将变得更加安全。

  红外热像仪在检验检疫体温监控的应用

  近年来,随着SARS、禽流感等传染病疫情的流行和肆虐,传统的检验检疫工作面临越来越严峻的挑战。为确保新形势下出入境旅客的安全顺畅通关,发扬与时俱进的精神,需采用创新思维、创新手段,建立和改造一套技术先进、自动化程度高的红外体温监测系统,有效提高口岸出入境人员的传染病检测能力,树立检验检疫的良好社会形象。

  未来发展

  目前红外热像市场实际年需求与潜在需求存在较大的差异,造成这种差异的主要原因是:其一,红外热像仪中的核心部件——探测器的成品率不高,从而造成探测器乃至红外热像仪的成本和售价居高不下,影响了红外热像仪市场潜在需求的开发;其二,目前红外热像仪应用最多的行业是军事、电力、消防等行业,红外热像仪在更多领域应用的推广需要一个过程。

  红外热像仪已逐渐广泛应用于安全防范(反恐)系统,成为安全监控系统中不可缺少的一部分。同时,安防监控行业的发展十分迅速,要想获得更好的发展水平,必须创新出更好的产品和功能。随着视频监控正朝数字化、网络化等方向发展,联网监控成为监控系统的一个基本特性,对监控行业的关注也由前几年的DVR与NVR问题之争等转向系统管理平台,用户的关注点正在由简单的产品组合转向系统的应用、管理和增值等。新型的红外热成像监控技术正符合这些特征,在安防领域的普及应是必然趋势。

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