Тепловидение - технология, готовая к дальнейшему завоеванию мира

Источник: компания FLIR Systems

Мы живем в такое время, когда новые технологии появляются на рынке быстрее, чем когда бы то ни было. Один технологический прорыв часто сразу же ведет к следующему. Часто новая технология вводится еще до того, как люди освоили предыдущую. Постоянно появляются новые продукты, основанные на этих новых технологиях.

Иногда они достаточно дороги в момент выхода на рынок, но после того, как у ранних последователей появляется шанс купить продукт, и после того, как начнется его массовое производство, цены быстро снижаются, и иногда продукт становится фактически товаром широкого потребления. Один из примеров – мобильный телефон. Громоздкий и дорогой в начале, телефон быстро стал прибором, который легко умещается на ладони и используется ежедневно миллионами людей.

Множество технологий, которые мы считаем вполне повседневными сегодня, берут свое начало в области военных разработок. Радары и реактивные двигатели были изначально разработаны военными и для военных. Глобальные системы навигации, известные всем как GPS, были разработаны в начале 1970 Департаментом обороны США для наведения ракет. Когда GPS была в первый раз установлена на автомобиле для гражданских целей, она все еще была очень дорогой системой. Сегодня GPS устанавливается практически в каждом новом автомобиле.

Но самым значительным из всех военных изобретений является то, в Пентагоне когда-то назвали «Межгалактическая сеть». Эта безумная идея превратилась в сегодняшний Интернет. Несомненно, это именно то военное изобретение, которое больше всего изменило наш мир.

Сегодня существует другая технология, которая также произошла из военных разработок, однако нашла себе применение во многих полезных гражданских сферах. Это технология, которая не только изменит жизнь людей, но также будет спасать их жизни. Эта технология называется: тепловидение.

Сегодня существует другая технология, которая также произошла из военных разработок, однако нашла себе применение во многих полезных гражданских сферах. Это технология, которая не только изменит жизнь людей, но также будет спасать их жизни. Эта технология называется: тепловидение.

Тогда как обычная камера зависит от света, необходимого для воспроизведения изображения, тепловизионная камера, также иногда называемая инфракрасной камерой, способна различать малейшие различия температур и преобразовывать их сигнал в четкое термальное изображение, на котором можно разглядеть малейшие детали. В отличие от других технологий, таких как усиление света, которым необходимо по крайней мере небольшое количество света для создания изображения, тепловидение может работать в полной темноте. Никакого освещения не требуется вообще.

Первая тепловизионная камера для военных целей была разработана в Швеции в 1958 году компанией AGA, известной сегодня как FLIR Systems. Поскольку такая камера может давать четкое изображение в полной темноте, технология тепловидения предоставляет возможность видеть и целиться в противника в полной темноте. Тепловизионные камеры могут видеть сквозь легкий туман, дождь и снег. Они также могут видеть сквозь дым, что делает их еще более привлекательными для военных, поскольку с их помощью можно просматривать задымленное поле боя.

Первая инфракрасная камера для коммерческого использования была разработана в 1965 году. Она использовалась для осмотра линий электропередач. И только в 1973 году появилась первая «переносная» инфракрасная камера, работающая от батареи.

И хотя она называлась «переносной», она все еще была очень громоздкой. Для технологии, используемой в тот момент времени, требовалось заполнение камеры жидким азотом для охлаждения инфракрасного датчика, интегрированного в систему. Это продолжалось до тех пор, пока в 1985 году компания FLIR Systems не разработала первую систему, не требующую охлаждения датчика жидким азотом. Вместо этого появился криогенный охладитель.

Только в 1997 году на рынке появилась тепловизионная камера с неохлаждаемым датчиком, так называемым микроболометром. Одним из основных преимуществ микроболометра является то, что у него нет движущихся частей, и поэтому он менее подвержен поломкам. Также он намного дешевле в производстве, что позволило производителям тепловизионных камер снизить цены на свою продукцию.

ОТ ВОЕННЫХ К ПРОМЫШЛЕННЫМ СПОСОБАМ ПРИМЕНЕНИЯ

Хотя тепловизионные камеры использовались военными довольно давно, только после появления микроболометра они начали свой путь к коммерческому, промышленному применению.

Первыми промышленными клиентами, открывшими для себя преимущества тепловидения, были крупные производственные компании. Тепловизионные камеры не только создают изображение на основе разницы температур, но также предоставляют возможность измерения этих температур. Благодаря сложным алгоритмам, используемым в тепловизионной камере, можно рассчитывать абсолютные значения температуры.

В промышленности быстро поняли, что тепловидение может давать ценную информацию об электрическом оборудовании. Предохранители, соединения, кабели, а также высоковольтное оборудование, такое как трансформаторы, линии электропередач и многое другое – все это можно легко осматривать бесконтактным способом с помощью тепловизионных камер. Преимущество заключается в том, что тепловидение может помочь техническому персоналу выявить проблему еще до ее возникновения. Таким образом можно избежать простоев, сэкономив тем самым время и деньги.

При этом научно-исследовательские департаменты, работающие в составах различных компаний, также с восторгом восприняли технологию тепловидения.

Очень полезно использовать инфракрасную термографию на ранних этапах разработки продукта. На стадии разработки, перед началом массового производства, приборы тщательно тестируются. Клиенты стремятся приобрести идеальный продукт по приемлемой цене. Благодаря технологиям инфракрасного видения, компании могут сократить продолжительность этапа разработки. Инвестиции, вложенные в разработку, окупаются быстрее.

Благодаря тому, что все больше промышленных компаний выполняли внедрение тепловизионных технологий, можно было начинать предпринимать первые осторожные шаги к так называемому массовому производству. Но даже тогда тепловизионные камеры все еще оставались очень дорогими приборами, с ценой от 20 000 евро. Тепловидение все еще было очень экзотической технологией, неизвестной потребителям. Единственными термальными изображениями, которые потребители могли увидеть, были изображения в Голливудских фильмах «Хищник» и «Хищник II».

МАССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Так что же изменилось? Каким образом технология тепловидения вошла в повседневную жизнь потребителей? Какую пользу они могут извлечь?

Большой шаг к массовому производству тепловизионных камер был сделан несколько лет назад. В тот момент компания BMW, являющаяся одним из крупнейших автопроизводителей в мире, приняла решение устанавливать тепловизионные камеры на свои автомобили 7-й серии в максимальной комплектации с целью увеличения видимости для водителя. Для BMW одним из приоритетов является безопасность пассажира и водителя. А поскольку большинство аварий происходят в ночное время, компания BMW попыталась найти решение, позволяющее снизить количество происшествий.

Позднее такой же модуль системы ночного видения BMW стал устанавливаться в качестве опции на автомобилях BMW 5-й и 6-й серий. Высокий спрос на эту опцию безопасности позволил FLIR Systems, мировому лидеру в производстве тепловизионных камер, значительно расширить производство. Сегодня только для увеличения обзора водителя FLIR System производит тысячи тепловизионных камер. Одним из последствий увеличения объемов производства является значительное снижение цены тепловизионной камеры. Сегодня тепловизионную камеру можно приобрести меньше чем за 3000 евро. Хотя такая цена может показаться все еще высокой, это огромная разница по сравнению с 50 000 евро

Но массовое производство растет благодаря не только потребительским товарам. Военные также играют свою роль. Одним из стимулов развития стали беспилотные летательные аппараты (БЛА). БЛА все чаще используются в военных и гражданских операциях. В частности это относится к миниатюрным воздушным аппаратам, способным летать на низкой высоте. Эти запускаемые вручную самолеты на радио управлении могут оснащаться видеокамерами, связанными со станцией на земле. Они отлично подходят для разведывательных операций либо для отслеживания перемещения отрядов на поле боя.

Военные были первыми, кто понял, что тепловидение позволяет самолету летать в полной темноте, при этом различая цели сквозь дым и облака. Гражданские быстро перехватили инициативу, и сегодня подобные летательные средства также используются, например, при выявлении лесных пожаров. На термальном изображении отчетливо видны зоны, которые имеют более высокую температуру в сравнении с окрестностями, что может указывать на возникновение пожара.

ЦЕНЫ НИЖЕ, ПРИМЕНЕНИЙ БОЛЬШЕ, ОБЪЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ВЫШЕ, ЦЕНЫ ЕЩЕ НИЖЕ….

Принимая во внимание, рост объемов и снижение цен, начинают появляться все новые и новые применения для тепловизионных камер. Некоторые из этих применений существуют уже много лет, но они всегда были привилегией немногих счастливцев, которые могли позволить себе потратить большую сумму денег на покупку тепловизионной камеры.

УЛУЧШЕНИЕ ВИДИМОСТИ ДЛЯ ВОДИТЕЛЯ

Как упоминалось ранее, улучшение видимости для водителя – это применение, которое возможно внесло наибольший вклад в увеличение объемов производства тепловизионных камер.

Ночное вождение несет в себе значительные риски для водителей грузовиков, автобусов и другого тяжелого транспорта. Множество серьезных происшествий происходят ночью, в туман, небольшой дождь, потому что водитель не смог заметить причину происшествия вовремя, чтобы предотвратить столкновение. Каждый год тысячи ночных происшествий происходят с крупным автотранспортом, многие из них в неблагоприятных погодных условиях. У водителей ограничена возможность быстрого снижения скорости, усталость может отрицательно повлиять на время реакции, а видимость в темноте значительно ухудшается.

Тепловидение – эффективная система улучшения видимости для водителей, которая значительно уменьшает риски ночного вождения и позволяет видеть в пять раз дальше, чем в свете фар. Эта технология абсолютно не требует освещения для работы. Благодаря тепловидению водители могут быстрее обнаруживать и осознавать потенциальные опасности, избегая происшествий с летальным исходом.

Возможность видеть тепловые изображения дороги впереди себя – гораздо дальше, чем достает свет фар – позволяет водителям обнаруживать на дороге препятствия, изгибы и т.д. гораздо скорее и при этом иметь больше времени на реагирование. Тепловидение также помогает водителям лучше видеть обочину дороги, заранее замечать приближающиеся повороты, преодолевать кратковременное ослепление фарами встречных автомобилей, а также видеть сквозь дым, пыль, туман и дождь.

Но теперь не только автомобили класса люкс могут пользоваться тепловидением. Тепловизионную камеру, такую как FLIR Systems PathFindIR, можно легко устанавливать на грузовиках и автобусах. Тепловизионными камерами также начинают оснащаться поезда и электрички. Спасательные автомобили, такие как пожарные машины и кареты скорой помощи, которым необходимо как можно быстрее добраться до места происшествия, как днем, так и ночью, также открыли для себя преимущества тепловидения. Более того, при пожаре тепловизионные камеры позволяют видеть сквозь дым и помогают водителю добраться до места происшествия, не создавая дополнительных происшествий на дороге.

СУДОХОДСТВО

Улучшение видимости в ночное время важно не только для водителей автомобилей. Капитанам также необходимо вести свои суда и ночью. Необходимо защищать дорогое судно, его пассажиров, груз и команду.

ИК-камеры позволят капитанам видеть в полной темноте. С ее помощью ясно видна маркировка каналов, движение на морских путях, морские отмели, сваи мостов, скалы, другие суда, а также любые другие плавающие объекты, которые могут повредить судно, если их не заметить. Даже небольшие объекты, которые не заметил радар, такие как плавающие обломки, отлично различимы на термальном изображении.

Но при установке на корабле тепловизионная камера также может спасти жизни. Важнейшей задачей является быстрое обнаружение людей, упавших за борт. Один из ключевых факторов, которые необходимо при этом учитывать помимо возможности отнесения человека от судна — гипотермия. Благодаря тепловидению можно быстро найти упавшего за борт человека и помочь ему вернуться на корабль.

САМОЛЕТЫ

Установленная на самолете тепловизионная камера может быть использована при посадке. Она может помочь пилотам, увеличив их способность видеть местность и другие самолеты на большом расстоянии, даже в полной темноте, тумане, в пыли и в дыму.

Тепловизионные камеры никогда не заменят существующие инструменты, на которые полагается командир при посадке самолета. Однако они смогут дополнить их, предоставляя командиру четкую картину ситуации.

Также при выруливании на низких скоростях ИК-изображение поможет избежать происшествий. Помните о том, что тепловизионные камеры могут видеть сквозь легкий туман и дождь. Поэтому они легко могут различить другие самолеты или объекты, которые не различимы невооруженным глазом в плохих погодных условиях.

ПОЖАРОТУШЕНИЕ

Пожарники использовали тепловизионные камеры в течение многих лет, чтобы видеть в абсолютной темноте сквозь дым, а также чтобы обнаруживать горячие места в полу, стенах и потолке. Дым содержит большое количество угольной сажи размером в микрон, что делает его сильным поглотителем видимого света. Однако когда размер частицы значительно меньше, чем длина волны света, используемого датчиком, рассеивание значительно снижается, благодаря чему можно видеть сквозь дым. Способность тепловизионных камер видеть сквозь дым помогает спасать жизни. Можно легко находить людей в заполненной дымом комнате.

Способность различать температурную разницу объектов жизненно важна для пожарников, которым часто приходится открывать двери, ведущие к пожару, или которые должны быстро и точно определять местоположение и распространение пожара. Тепловизионные камеры оказались отличным инструментом в руках опытных и хорошо обученных пожарников.

Способность тепловизионной камеры спасать жизни хорошо известна пожарникам, и сегодня все больше пожарных могут воспользоваться возможностями тепловизионной камеры.

СДЕЛАТЬ МИР БОЛЕЕ БЕЗОПАСНЫМ

Тепловидение также прокладывает себе дорогу в новые сферы для обеспечения безопасности и наблюдения. Хотя раньше использование тепловизионных камер было привилегией пограничников и других правительственных организаций, сегодня все больше промышленных предприятий используют возможности тепловидения для защиты своих ценных активов и персонала.

Атомные станции, нефтеперерабатывающие заводы, склады, порты и аэропорты ... все они являются потенциальными объектами нападения для взломщиков или террористов и могут быть защищены с использованием тепловизионных камер. Терроризм, вандализм и насилие ставят под угрозу безопасность персонала и сохранность общественного и частного имущества. Комплексная программа обеспечения безопасности с использованием тепловизионных камер является ключом к обеспечению охраны имущества и снижению рисков. Камеры выявляют угрозы, скрытые в темноте, замаскированные плохой погодой и завуалированные пылью, дымом и туманом.

Тепловидение также используется полицией и другими органами обеспечения правопорядка. Это позволяет им находить и преследовать подозреваемых в полной темноте. Подозреваемые не могут спрятаться в кустах или в тени, поскольку тепловизионная камера легко обнаружит их тепловое излучение.

Но также и в этой сфере тепловизионные камеры находят дорогу к потребителям. Большие дома и имения уже сегодня охраняются с помощью тепловизионных камер, и возможно это просто вопрос времени, когда множество домашних систем безопасности будут дополнены небольшой, но мощной тепловизионной камерой.

ПОИСКОВЫЕ И СПАСАТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Основной задачей профессионалов поиска и спасения – найти терпящих бедствие, потерянных, больных либо травмированных людей. В отдаленных и труднодоступных районах, таких как горы, пустыня или лес, либо в море, близко или далеко от берега. Поиск выполняется пешим или конным персоналом, либо с использованием транспорта. Часто по возможности используется воздушная поддержка.

Иногда тепловизионные камеры устанавливаются на вертолетах, пролетающих над зоной поиска. Тепловизионная камера безошибочно обнаруживает человеческую деятельность в удаленных районах, поэтому жертву можно найти до того, как будет уже поздно. Тепловизионная камера может делать это темной ночью, на земле, в воздухе и на море.

ОСМОТР СТРОЕНИЙ

После нефтяного кризиса 1970-х мы отчетливо осознали, что наши запасы энергии очень ценны и ограничены. Также известно, что причиной глобального потепления вследствие выделения в атмосферу CO2 является загрязнение, связанное со сжиганием ископаемого топлива для отопления зданий. Все больше стран вводят законодательства о регулярном осмотре зданий в отношении потерь тепла.

Тепловизионная камера является легким в использовании инструментом, показывающем дефекты изоляции и другие строительные аномалии. Скорее всего это просто вопрос времени, когда каждое здание будет осматриваться с помощью тепловизионной камеры.

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ

Температура человеческого тела – это сложное понятие. Человек – теплокровное существо, и вырабатывает тепло, которое должно уходить в окружающую среду. Область контакта между выработкой тепла и окружающей средой – это кожа. Этот динамичный орган постоянно подстраивается для поддержания баланса между внутренними и внешними условиями, в то же время соответствуя физиологическим требованиям тела.

Тепловидение широко распространено как точный и надежный инструмент медицинской оценки и диагностики. Изменения в теплопроводности кожи в результате ожогов, кожных язв либо пересадки можно легко обнаружить и контролировать с помощью чувствительной тепловизионной системы. Среди других распространенных применений можно назвать раннее распознавание рака кожи, обезболивание, оценку глубины ожога, обнаружение повышенной температуры тела, операции на открытом сердце.

Также во время эпидемии атипичной пневмонии несколько лет назад тепловизионные камеры широко использовались в целях предупреждения распространения этой болезни. В разных странах в аэропортах устанавливались тепловизионные камеры для обнаружения людей с повышенной температурой тела. После обнаружения системой человека с подозрением на атипичную пневмонию, его направляли на осмотр медицинскому персоналу.

Тепловидение позволило просмотреть огромное количество людей за короткий промежуток времени.

БУДУЩЕЕ ТЕПЛОВИДЕНИЯ

Несомненно, тепловизионные камеры пройдут тот же путь, что и все другие продукты до них. Оборудование станет еще компактней, качество изображения улучшится, а камеры получат новые свойства.

Поскольку тепловизионные камеры находят свое применение во все большем количестве ориентированных на потребителей приложений, таких как улучшение видимости для водителей и обеспечение безопасности домов, интерес к продукту будет повышаться, объемы производства вырастут, а цены снизятся.

Никто не знает, к чему это приведет. Но велики шансы того, что через короткий промежуток времени у каждого полицейского, пожарника, охранника будет своя тепловизионная камера. Большинство автомобилей, грузовиков, поездов и других транспортных средств будут оснащены технологией тепловидения.

В конце концов, благодаря способности видеть в темноте, и многим другим полезным приложениям, тепловизионная камера – это инструмент, превосходящий все остальные.