Журнал "Системы Безопасности" № 1‘2021

В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е И В И Д Е О А Н А Л И Т И К А 82 Т епловизионное наблюдение – это немного другой аспект вопроса, чем видеонаблюде- ние в оптическом диапазоне в сложных усло- виях. но это важный вопрос, который необхо- димо прояснить, поскольку из некоторых рек- ламных публикаций о тепловизорах создается впечатление, что они "всемогущи". Что усложняет работу тепловизора? Тепловизионные камеры могут формировать изображения в полной темноте. им не нужен свет для создания четкого изображения. Одна- ко туман, дождь, снег и другие атмосферные явления влияют на дальность работы камер и формируют сложные условия для наблюдения. Влажный воздух действует как "экран" для инфракрасного излучения. В летние месяцы атмосфера обычно имеет более высокое зату- хание, по сравнению с зимними месяцами, из- за повышенной влажности. Туман и дождь могут очень сильно ограничить дальность видения тепловизионной системы вследствие рассеивания света от капель воды. Чем выше плотность капель, тем сильнее осла- бевает инфракрасный сигнал. но одних только атмосферных условий недостаточно, чтобы предсказать, как далеко можно видеть сквозь туман или дождь. необходимо принимать во внимание размер цели и разницу температур с фоном. более того, ограниченное простран- ственное разрешение оптики и датчика, а также помехи датчика и параметры обработки сигна- ла снижают контраст светимости цели с фоном. Сложности тепловидения в туманной атмосфере Туман – это видимая совокупность мельчай- ших капель воды, подвешенная в атмосфере. Когда воздух почти полностью насыщен пара- ми воды, это означает, что относительная влажность близка к 100% и что туман может формироваться в зонах достаточного количе- ства конденсационных центров, которыми могут быть частицы пыли или дыма. Существуют различные виды тумана. адвек- тивный туман формируется в результате сме- шивания двух воздушных масс с различными температурами или влажностью. другая его форма – это излучательный туман. Он форми- руется в процессе излучательного охлаждения воздуха при температурах, близких к точке росы. некоторые полосы тумана бывают более густыми, чем другие, поскольку капли воды увеличиваются в размерах из-за приращения. В условиях тумана капли могут поглощать больше воды и значительно увеличиваться в размере. Вопрос о степени рассеивания в инфракрасном диапазоне, по сравнению с видимым спектром, зависит от распределе- ния размера капель. Причиной ухудшения видимости в туманной атмосфере является поглощение и рассеивание естественного или искусственного освещения частицами тумана. Количество поглощения и рассеивания зависит от микрофизической структуры частиц тумана, которые также называют аэрозолями. Технические решения для тепловидения в сложных условиях Поскольку тип и плотность атмосферы влияют на дальность видения сквозь туман, большое значение имеет тип используемой инфракрас- ной камеры и особенно диапазон волн, в кото- ром она работает. Существуют два основных волновых диапазона для тепловизионных камер: 3–5 мкм (MWIR) и 8–12 мкм (LWIR). Спектральное распростране- ние в диапазонах MWIR и LWIR различается. Поэтому и существует разница между даль- ностью видимости сквозь туман с помощью теп- ловизионной камеры с неохлаждаемым LWIR- датчиком по сравнению с охлаждаемым MWIR- датчиком. Тепловизионные камеры с неохлаждаемыми датчиками работают в диапазоне длинных инфракрасных волн (LWIR) с длиной волны от 7 до 14 мкм, в котором наземные температур- ные цели излучают большую часть своей инфракрасной энергии и существуют условия для применения неохлаждаемого обнаружения. на излучение MWIR отрицательно влияют атмо- сферные загрязнения и газы (возможно повы- шенное атмосферное поглощение и/или повы- шенные уровни излучаемости на трассе – все это снижает контраст изображения цели). на LWIR это влияет меньше. дождь может значи- тельно снизить контраст цели (из-за повышен- ного атмосферного рассеивания и общего потемнения), а LWIR и MWIR ведут себя одина- ково при дожде. ухудшение производительно- сти инфракрасной системы в условиях дождя очень зависит от расстояния. Поэтому универ- сального ответа на этот вопрос не существует. Это говорит о том, что заказчик не должен слепо ориентироваться на рекламные материа- лы или настаивать, что тепловизор должен видеть одинаково всегда. необходимо обраще- ние с предприятию-разработчику и совместный анализ каждой конкретной ситуации – выбор диапазона наблюдения, оптики и т.д. Модульность оборудования и хороший сервис – залог успешной работы тепловизоров наш разговор касается очень специфичной области – тепловизионного наблюдения в сложных условиях. По опыту, в агрессивных условиях железной дороги главная проблема не кожух. Разумеется, есть более или менее удач- ные конструкции кожуха тепловизора. но пред- ставьте себе условия эксплуатации тепловизора на железной дороге: помимо того, о чем мы уже говорили, добавляются мощные электро- магнитные наводки, вибрация, пыль и др. Поэтому рано или поздно по-настоящему агрес- сивная среда окажет воздействие на прибор. для нас решение одно – обеспечение макси- мально быстрой замены вышедшего из строя узла, работа сервисных служб без сбоев. а вот разработка тепловизора должна быть подчине- на этой задаче: быстросъемные модули, удоб- ные крепления, быстро восстанавливаемая оптика и т.д. СПЕЦПРОЕКТ ВидЕОнаблюдЕниЕ В СлОжных уСлОВиях февраль – март 2021 www.secuteck.ru Дмитрий Шатунов Заместитель генерального директора по производству "ОКБ "АСТРОН" Туман и дождь могут очень сильно ограничить дальность видения тепловизионной системы вследствие рассеивания света от капель воды У словия эксплуатации теплови- зора на железной дороге очень сложные: к атмосферным явле- ниям добавляются мощные элек- тромагнитные наводки, вибра- ция, пыль и др. Рано или поздно агрессивная среда окажет воз- действие на прибор Тепловизоры в сложных условиях эксплуатации www.logictoys.ru Э К С П Е Р Т И З А , МН Е Н И Я