Порівняння тепловізійних камер дальнього радіусу дії

Попит на тепловізійні системи для розширення можливостей відеоспостереження помітно зростає. Тепловізійні системи забезпечують цілодобовий захист дальнього радіусу дії для майна і персоналу в будь-який час року. На відміну від інших камер, тепловізійні камери не вимагають освітлення, яке може привернути небажану увагу до об'єкту. Вони забезпечують яскраве контрастне зображення зловмисників навіть в тих випадках, коли туман, дим, дощ, сніг, листя або відсутність зовнішнього освітлення ускладнюють спостереження неозброєним оком або за допомогою звичайних камер.

Деякі тепловізійні камери мають дальність дії до 35 км і можуть бути легко інтегровані як в існуючі системи, так і в нові IP-мережі, як доповнення до встановлених камер денного світла. Сумісність з відеоаналітичними засобами сторонніх виробників забезпечує надійне автоматичне виявлення загроз і оповіщення.

Тепловізійні системи відіграють значну роль в відеоспостереженні як ближнього, так і далекого радіусів дії, при цьому на ринку існує кілька доступних варіантів систем. Основними варіантами є охолоджувані і неохолоджуваних тепловізійні системи. Отже, в чому ж полягають відмінності між цими варіантами, і який з них є найбільш ефективним?

Особливості конструкції тепловізійних камер на базі охолоджуваних сенсорів.

Почнемо з основних аспектів конструкції. Сенсор камери охолоджувальної системи об'єднується з охолоджувачем, щоб знизити термічно індуковані шуми нижче рівня сигналу зображення. Цей тип камер найбільш чутливий до невеликих розбіжностей температури оточення. Такі камери можуть бути призначені для отримання зображення в середньохвильовому інфрачервоному діапазоні, в якому спостерігається високий тепловий контраст завдяки особливостям фізики абсолютно чорного тіла. Також вони можуть бути призначені для роботи в довгохвильовому інфрачервоному діапазоні.

Тепловий контраст - це зміна в сигналі, викликана зміною температури цільового об'єкта. Чим вище рівень теплового контрасту, тим легше виявити об'єкти на тлі, температура якого може незначно відрізнятися від температури об'єктів. У загальному випадку, нічне зображення, отримане камерою середньохвильового інфрачервоного діапазону, має досить високу роздільну здатність, ніж зображення отримані в інших областях інфрачервоного діапазону.

Особливості конструкції тепловізійних камер на базі неохолоджуваних сенсорів.

Найбільш поширена конструкція сенсора тепловізійних камер неохолоджуваної системи виконується на основі мікроболометрів. Мікроболометр - це крихітний резистор з оксиду ванадію з великим температурним коефіцієнтом, розташований на кремнієвому елементі з великою площею поверхні і хорошою теплоізоляцією.

Зміни в температурі оточення призводять до змін температури болометра, які перетворюються в електричний сигнал зображення. Неохолоджувані сенсори призначені для роботи в довгохвильовому інфрачервоному діапазоні (довжини хвиль від 7 до 14 мкм), в якому наземні об'єкти випромінюють найбільшу кількість теплової енергії.

Камери на базі неохолоджуваних сенсорів, як правило, дешевші ніж їх аналоги на базі охолоджуваних сенсорів. Економія при виробництві, в основному, досягається за рахунок сенсорів, але також значну роль відіграє відсутність охолоджувача, який є дорогим пристроєм. Оскільки камери на основі неохолоджуваних сенсорів оснащені меншою кількістю зношуваних елементів, вони мають більш тривалий термін служби.

Рентабельність тепловізійних камер.

З огляду на цінову чутливість ринку пристроїв для сфери безпеки і потребу в камерах, які здатні працювати безперервно, камери на основі охолоджуваних сенсорів, як може здатися, навряд чи є рентабельними. Але, звичайно ж, це твердження не настільки однозначно. Необхідно взяти до уваги дальність дії та інші параметри. Якщо дальність дії складає 5 км і більше, то тепловізійні системи, в яких застосовуються камери на базі охолоджуваних сенсорів, відразу стають більш рентабельними. І зверніть увагу, акцент робиться на слові «системи», бо самі тепловізійні камери є тільки їх частиною.

Одним з найбільш дорогих елементів неохолоджуваної системи дальнього радіусу дії є об'єктив. Оскільки вимоги до ефективної дальності зростають, об'єктиви для камер на базі неохолоджуваних сенсорів стали настільки громіздкими і дорогими, що часто буде дешевше вибрати камеру на базі охолоджуваного сенсору, оснащену об'єктивом з еквівалентною фокусною відстанню.

Вартість охолоджувальної системи висока в разі малих фокусних відстаней, коли вартість об'єктива становить відносно малу частину вартості системи. На відміну від неохолоджуваної системи, вартість охолоджуваного варіанту не зростає так значно зі збільшенням фокусної відстані об'єктива. Ця різниця у вартості визначається ціною об'єктивів і точкою еквівалентності (на поточний момент приблизно 350 мм для типової системи) і змінюється на інфрачервону оптику, яка швидко розвивається світовому ринку.

Чому об'єктиви для неохолоджуваних тепловізійних систем дорожче при великих фокусних відстанях?

В цьому випадку вирішальним є ще один найважливіший параметр об'єктиву - діафрагма. Цей параметр визначає кількість світла, що пропускається об'єктивом, і, отже, впливає на чутливість камери.

Якщо фокусну відстань об'єктива збільшено, діаметр передньої лінзи також повинен бути збільшений, щоб величина діафрагмового числа не змінилася. Неохолоджувана система повинна використовуватися з малим діафрагмовим числом (зазвичай 1,4 - 2), щоб забезпечувати чутливість, порівнянну з чутливістю охолоджувальної системи. Великі величини діафрагмового числа знижують чутливість неохолоджуваної системи, при цьому немає параметрів, регулюванням яких можна було б компенсувати зменшення кількості світла, що проходить через об'єктив.

Діафрагма оптичної системи - це відношення фокусної відстані об'єктива до діаметру передньої лінзи. Наприклад, об'єктив з діафрагмовим числом 2 і фокусною відстанню 500 мм повинен мати передню лінзу з діаметром 250 мм. Така лінза має дуже високу вартість, а для її виготовлення потрібні ресурси, обсяг яких знаходиться на межі можливостей виробництва германію. Почасти це пов'язано зі складністю отримання чималих заготовок оптичного класу з германівої сировини.

Витримка тепловізійних камер.

В охолоджуваних системах можуть застосовуватися об'єктиви з діафрагмовим числом від 4 і вище без значної шкоди для чутливості. Це стає можливим завдяки тому, що витримка (час інтегрування) охолоджувальної системи є регульованим параметром, який може бути збільшений, щоб компенсувати зменшену кількість світла, що пропускається об'єктивом.

Для роботи з об'єктивом, діафрагма якого дорівнює 5, необхідна витримка менше 10 мс, що дозволяє застосовувати стандартні для індустрії безпеки кадрові частоти 50/60 кадрів/с і вище. Для неохолоджуваної системи неможливо збільшити витримку. Вона безперервно отримує інфрачервоне випромінювання з навколишнього середовища.

Таким чином, об'єктив з діафрагмовим числом 4 і фокусною відстанню 500 мм повинен мати передню лінзу з діаметром 125 мм, яка набагато дешевше, ніж лінза з діаметром 250 мм. Об'єктиви для охолоджуваних систем з великою фокусною відстанню до 1000 мм і діафрагмовим числом 4 широко доступні на ринку. Також створені об'єктиви зі надвеликою фокусною відстанню до декількох метрів або більше і діафрагмовим числом 7.5.

Вплив багатокілометрової дальності дії на вартість тепловізійних камер.

На закінчення необхідно відзначити, що для тепловізійних інфрачервоних систем відеоспостереження дальнього радіусу дії потрібні об'єктиви з великою фокусною відстанню. Вартість об'єктивів значно зростає зі збільшенням фокусної відстані в разі неохолоджуваних систем, і незначно зростає в разі охолоджуваних систем. В результаті, незважаючи на більш високу вартість самої камери на базі охолоджуваного сенсора, вартість неохолоджуваної системи (камера плюс об'єктив) перевищує вартість охолоджувальної системи при фокусній відстані близько 350 мм. Для отримання зображення об'єктів розміром з людину на багатокілометрових відстанях необхідно більшу фокусну відстань. Тому в даних умовах охолоджувана система є більш рентабельним варіантом.

Проектувальник системи також повинен врахувати стандартний термін служби охолоджувача, який становить від 8000 до 10000 годин, щоб вибрати оптимальне рішення. Якщо охолоджувач потребує обслуговування кожні два роки, а вартість обслуговування становить 10% від загальної вартості системи, тоді, в реальності вартість охолоджувальної системи за 4 роки становить 1,2 первісної вартості.

Здатність тепловізійних камер виконувати широкий спектр завдань.

Обгрунтування ефективності системи полягає не тільки в її ціні і вартості обслуговування. На відміну від звичайної камери відеоспостереження, тепловізійна камера може бути використана в інших додатках крім простого надання візуального зображення для цілей безпеки. Наприклад, вона може надати життєво важливе зображення в разі пожежі або вибуху, коли видимість ускладнена димом або пилом. Це дає рятувальним службам інформацію про місцезнаходження жертв і про розташування шляхів доступу.

За великим рахунком, камери відеоспостереження завжди сприймалися як необхідне зло і, отже, як предмет суворого обмеження бюджету. Широкий спектр завдань, які здатна вирішувати тепловізійна камера, зводить її на абсолютно новий рівень і виправдовує більш високу вартість.

Тепловізійні камери добре поєднуються з іншими технологіями, такими як системи охорони периметра, наземні сповіщувачі, радари, телевізійні камери, системи виявлення руху та інтелектуальні аналітичні засоби, завдяки чому забезпечується раннє виявлення, оповіщення, візуальний контроль і аналіз. Ці елементи можуть бути налаштовані як повністю автоматична система, яка буде включати сигнал тривоги та інформувати персонал служби безпеки в разі виникнення загрози, виключаючи необхідність постійного візуально контролю численних камер.

Правильний вибір: охолоджувана або неохолоджувана тепловізійна система?

Щоб отримати належну поінформованість, коли ви підбираєте тепловізійне рішення для системи безпеки, насамперед необхідно переконатися, що постачальник пропонує широкий асортимент продукції, з'ясувати середні ціни, оцінити характеристики і варіанти конфігурації. Природно, необхідна повна сумісність з встановленим програмним забезпеченням для управління і контролю. Підсумковий вибір повинен забезпечити оптимальне поєднання обладнання і програмного забезпечення при найменших витратах на установку.

Тепловізійні камери застосовуються в мережевій інфраструктурі об'єктів і, отже, повинні мати як пряму, так і зворотну сумісність, щоб підтримувати й існуючі інтерфейси в країнах, що розвивають IP-стандарти. В ідеалі, вони повинні легко підключатися і взаємодіяти з будь-якими порівнянними системами, а також мати програмні засоби, щоб забезпечувати гнучкість для адаптації до майбутніх потреб.

Хоча тепловізійні системи дорожчі, ніж системи відеоспостереження на основі звичайних камер, їх економічна ефективність значно вище. Простий розрахунок доводить справедливість цього твердження. Скільки звичайних камер вам знадобилося б, щоб забезпечити захист і моніторинг забору з периметром 2 км? Пам'ятайте про те, що якщо ви хочете забезпечити охорону периметра в нічний час і за будь-яких погодних умовах, вам буде потрібно додаткове освітлення для цих камер, а також виникнуть додаткові витрати на їх енергопостачання. І камери, і освітлювачі необхідно буде утримувати та обслуговувати. Тепер порівняйте ці витрати з вартістю всього лише двох тепловізійних камер, які виконають ту ж задачу. Немає додаткових витрат, немає накладних витрат, тільки разове капіталовкладення. Тепловізійні системи відеоспостереження мають високу економічну ефективність, що й треба було довести.