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在灾难面前,红外热成像到底能发挥怎样的作用?

伴随着夏季强降水天气的到来,多地陆续出现山体滑坡、泥石流、洪水肆掠等灾害,随着救灾进展和相关新闻的持续发布,越来越多的事实显现出许多科技在救灾中的应用。现在就红外热像仪在地质灾难中的作用和大家来分享,在灾难面前,红外热成像到底能发挥怎样的作用?

地质灾害防护报警主要有地灾通知报警、落石检测报警、滑坡和坍方检测报警、雪崩检测报警、水位检测报警等。

1.预警监测水坝、湖泊、堤坝的险情

红外热像仪可以对水库堤坝的情况实现全天候监控,监控渗漏点、监控开裂塌方、监控水流的大小,无论是白天或是夜间,无论阴雨有雾天还是晴天,热像仪可非常清楚的看到渗漏出来流淌的水,因为水温比环境温度低,同时水的辐射率与周围物体的辐射率有区别,因此即使是同一温度也能分辨出水来。

而可见光摄像机就不能在夜间看到堤坝的情况,更无法区分出水流来,即使是白天,可见光的效果没有红外热像仪的监控效果好。昆明北方红外特种光学技术公司,拥有远距离监控坝区情况的红外热像仪,可以解决目前坝区监控预报的一些问题。

2.热像仪可全天候远距离(5—10公里)监控山体滑坡情况。

3.公路是通往灾区的生命线,用远距离红外热像仪可以全天候监控几十公里范围内的公路是否畅通、是否被山体滑坡把路堵塞,是否出车祸等,一旦发现问题尽快通知采取行动。

4.远距离探测和搜索被困人员,热像仪在数公里范围内,能非常容易发现被困人员、掉到深沟悬崖中的出事车辆。

5.远距离全天候监控河道中河水流量,以确认上游的水情。

6.红外热像仪可以监测水管漏水、电力输电线、变电站中的电力设备。

7.红外热像仪可检测帐篷的密封性,漏雨点。

8.检测食品、药品。特别是针对地震救灾物资的存储情况(发霉,变质等监测)

9.热像仪可准确检查受灾群众身体受伤部位。

10.夜间可以监控受灾区的安全。

本文来自安防知识网编辑发布

热成像技术在民航领域中的应用

随着现代航空科学技术的不断发展,民用飞机的安全性越来越高。在装备综合环境监视系统以后,飞机能够为机组人员提供全面的地面与空中交通、飞行气象、复杂地貌等信息,使空中环境感知能力不断增强。然而ISS系统只是解决了飞机在空中飞行时的安全问题,但对于在大雾或雷雨等能见度较低以及天气恶劣的条件下进行着陆和位于跑道上的安全性问题,则无法提供有效的解决措施。现有的ISS系统具有两个缺陷:第一,飞机降落时飞行员无法对跑道情况有充分了解;第二,飞机在跑道上移动时不能对周围环境进行检测和识别,以致经常发生与其他飞机碰撞、对地勤人员造成伤害等事故。这一缺陷可以通过在飞机前下方增加红外辅助系统进行弥补。由于红外热成像技术能够对跑道及周边环境进行检测和识别,通过借助红外可视图像进行导航可以提高飞机的起降等级,从而提升飞机起降的安全性。

同时,机场的光源环境相对比较复杂,因此依靠可见光进行成像监控时图像容易受到夜晚灯光的干扰。触发报警时,有可能因为监控图像效果受到干扰而无法看到引起报警的事件,达不到原有的效果。解决该问题的有效办法就是采用红外热成像技术。由于属于被动成像,它不受机场环境如雨、雪、雾、霾以及夜晚灯光的影响,在白天黑夜均可正常使用。

目前我国有四千余架各型民航飞机,且《“中国制造2025”重点领域技术路线图》提出将大力发展国产民用大飞机(如C919机型等)。预计各类国产民用飞机未来的总数将超过数千架。如果每架飞机上均安装一套红外辅助系统,那么红外热成像技术将会在民航领域具有巨大的潜在市场。

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无损检测的焦点:热成像

从电子产品到汽车到航天器的所有产品的制造商都需要在生产线上检查产品,组件和工具。简单的视觉检查通常是不够的。红外热成像是一种可为许多应用提供更高准确性的行之有效的替代方法。

红外热成像如何工作

红外热像仪使用热成像仪检测从物体发出的辐射。红外辐射的行为类似于可见光,可以用电子传感器检测到。热像仪将读数转换为温度,并显示温度分布的图像。这些图像称为热分析图,使操作员可以看到发热物体。

当前的红外热像仪达到每秒90帧或更高的帧速率。提供无快门红外摄像机,可即时输出图像。带机械快门的相机可提供更好的保护和更大的灵活性。普通镜头的范围从7.5mm到100mm,使制造商可以根据需要将相机安装在距生产线近或远的位置。

热成像无损检测应用

长期以来,热成像对设备经理寻找故障的电动机,开关和轴承,使其运转得比预期的要热。但是,这些设备还可以检测到较凉的斑点,例如在电容器出现问题的区域。无论环境光线如何,热成像仪都可以工作。

热成像技术可用于流水线上的各种应用,包括连接操作。无论是超声波,红外还是激光焊接,热分析图都可以指示焊接质量,以确保其完整性和密封性。

红外成像可用于检查可见光相机不足的应用中的产品。将粘合剂和紧固件涂在具有相似颜色的组件上时,可见光相机可能无法看到和测量精度。但是红外热像仪可以轻松检测正确的应用,同时确保材料在温度范围内。

红外热分析图对平板显示器制造商特别有用。通电时,热像仪可以分析显示屏活动板的加热响应。没有任何缺陷,所有像素均以均匀的方式预热。但是缺陷会导致像素达到变化的工作温度。

汽车制造商已使用红外摄像机来检测加热座椅的正常运行。使用接触温度传感器会减慢生产速度。它们还需要精确放置。但是红外摄像机可以快速提供加热元件组件的图像和温度读数。

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红外热像仪的原理和应用介绍

红外热像仪是一种利用红外热成像技术,通过对标的物的红外辐射探测,并加以信号处理、光电转换等手段,将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。

工作原理

通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像,可以观察到被测目标的整体温度分布状况,研究目标的发热情况,从而进行下一步工作的判断。 现代热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射,并在辐射与表面温度之间建立相互联系。所有高于零度(-273℃)的物体都会发出红外辐射。热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。

应用

(1)对于发电机、电动机的不平衡负载,轴承温度过高,碳刷、滑环和集流环发热,绕组短路或开路,冷却管路堵塞,过载过热等问题进行监测。

(2)可以对电气设备进行维修检查。而对于安全防盗,屋顶查漏,环保检查,节能检测,无损探伤,森林防火,医疗检查,质量控制等也比较有帮助。

(3)可以监控像火山爆发、山体滑坡等突发的自然环境变化。

(4)对于变压器的套管过热,过载,接头松动,冷却管堵塞不畅,接触不良,三相负载不平衡等进行监测。

(5)对于电气装置的接触不良,过载,接头松动或,过热,不平衡负荷等隐患进行监测。

红外热像仪的应用范围愈来愈广泛,在科研领域、医疗领域、电子等行业都将发挥出举足轻重的作用。

视频监控热成像技术在民用领域的应用

监控摄像机的热成像技术在军事领域得到广泛应用之后,随着技术的日趋成熟,在成本大幅度下降后,民用市场也得到了广泛的应用。在视频监控领域,对于热成像技术更是被业界一致认为将可广泛应用于森防、消防等行业市场,前景广阔。

国内热成像产品及应用现状

首先,从探测器来说,绝大多数厂商使用以FLIR为首的进口探测器,主要从欧洲或美国进口。但他们针对中国贸易时是以模组形态出口中国,并作出了种种限制。国内厂商拿来组装成自有品牌,在二次开发及制作工艺上受制于人。

其次,从产品功能来说,主要分为监控型以及测温预警型产品。监控型产品市场使用的比较普遍,主要基于厂商不需要深入二次开发,产品主要提供实时视频图像,开发程度低.成本相对来说较低。测温预警型产品涉及测温算法及校准工艺,开发程度高,成本较高。由于进口测温型产品,供应商不提供测温核心技术,需要国内厂商依据自身实力来进行研究,困难较大,成本居高。

最后,从产品结构形态来说,目前国内几个典型应用如上面提到的电力在线测温、森林防火、水利、海岛监控等等,其产品结构需求量最大的还是云台型产品,并且发明了国内特有的双光谱结构,利用可见光设备来弥补热成像细节不够的短板。目前绝大部分厂家所提供的双光谱设备都是以拼凑类为主,内部各个部件,如热成像摄像机、可见光摄像机、云台、交换机等都出自不同厂家,其本身集成度非常差,设计上有明显缺陷,导致虽是双光谱,实际上也只是单纯的拼合在一起,并不能形成良好的双通道联动,体验感普遍较差,行业应用也很窄。

随着热成像国产探测器的慢慢崛起,加上已有众多的大小厂商具备了生产热像产品镜头、机芯模组的能力。一些做监控产品的龙头厂商对热成像也高度重视,已经相继推出基于非晶硅和氧化钒的探测器,效果上面已经可以媲美国际领先企业,这些探测器一旦实现量产,将打破核心部件长期被国外厂家垄断的局面,使得热成像整机价格快速下探,加上其强大的研发团队,在产品整机结构上,首创推出单IP、单主控的双光谱云台、球机、筒机设备,真正实现了双通道的深度融合,并尝试将智能分析算法植入热成像摄像机,定能催生新的应用和需求。热成像光学镜头方面,几家国内供应商在镜头批量生产工艺、光学材料的研究方面也有很大进步,随着价格更低的光学材料进入实际应用,热成像产品广泛进入民用领域只是时间问题。热成像产品技术进一步逼近国际先进水平相继发力开始打造出真正适合监控行业的产品。不过,产业链上下游之间的默契配合,还需要一些时间来培养。

热成像在安防领域的现状

一是国内客户对热成像还是缺乏基本的认识,许多客户刚开始时将热成像的功能过分夸大,比如能够穿透浓雾,穿墙等。并且国内少有公司能真正做好这方面的知识普及和有效果的引导工作,导致用户对热成像的接受度不够。

二是网络高清监控正处在快速发展期。短短几年时间内,高清网络摄像机的价格从几千跌落到几百。可以说,高清网络产品还远没有满足现有市场的需求,其发展空间仍然很大。随着高清网络产品智能化的不断演进,其产品仍可基本满足客户对于视频监控不断提升的要求,因此热成像监控产品,在一段时间还会处于一个平稳发展阶段,当客户的需求不断被现有产品满足,进而产生更高级的需求时,热成像产品就有可能被更多的采用。三是目前热成像的一些主要优势并没有形成很明确的业务亮点,而仅仅解决了在光线不足情况下看得见的问题。但由于其本身价格较高

,导致用户的心里预期也高,仅凭这一点是完全不够的。在安防监控行业,监控最重要的目标还是“人”,以防人为最终目的,基于热成像的自动识别或者自动探测报警等智能功能,会是进入普通安防监控领域的敲门砖。最后,虽然近几年国产探测器、机芯等核心部件有了快速的发展,图像效果已不输国外厂家,但也存在很大的局限性,需要国内公司加大研发力度进行突破。这其中包含国产探测器芯片还没有真正意义上的量产,且成品率过低,导致成本还是居高不下,意向用户虽知道热成像设备的诸多优点,但迫于预算压力,还是会选择现有成熟且低廉的可见光方案。总的来说,热成像要打开国内市场,需要一记组合拳,一方面需努力提升产品核心竞争力,降低成本,另一方面,需要加强产品的附加值,并且能够真正解决客户的实际问题。

热成像发展趋势

对国内厂家来说,在各个环节都属于后来者,无论在核心技术,产品设计、稳定可靠性、及应用的理解上目前都落后于国外顶级厂家,在跟随巨人脚步的同时,更应思考如何打出差异化,才能在激烈的竞争中占有一席之地。目前来看,有几个方向可以突破,一个是双光谱双通道的高度融合、联动,目前市面上双光谱的设备,无论是海外,还是国内厂家,其双通道也只是普通的硬件堆叠,并没有真正完成应用上的功能实现,虽偶有实现联动,但总体体验感还是差强人意。另外,充分利用热成像的特殊优势,推出更小巧更适合安防监控及国内用户使用习惯的智能化设备,在人体智能探测、识别,周界等入侵防范类应用中有所突破,真正做到智能“防人”的目的。相信随着海康威视等传统视频监控巨头厂家的不断投入,发挥在可见光摄像机上图像分析,智能算法等的优势,充分将其融合到热成像相机上,定能产生不小的化学反应。

红外热成像在电力巡检中的优势

1. 非接触,更安全。红外热成像技术具有远距离、不接触、不取样、不触体的特点,在监测和排查电力设备时无需直接触碰,有效避免事故发生。同时,由于不需要与被测物接触,红外热像仪可在电力设备带电时进行检测工作,降低成本。

2. 成像直观,易发现异常。通过对温度的精准感知,红外热成像可以直观显示出温度异常处,便于发现故障及隐患。

3. 不受电磁干扰。高压线、变电站附近通常有较大的磁场干扰,而红外热像仪的工作波段在 3~5μm和 7.5~13μm,与电磁频谱相隔甚远,即使在强电磁场的场所使用也不会受到干扰,得到稳定、可靠的热成像。

4. 覆盖广,更高效。在电力巡检中,红外热像仪经常与无人机搭配使用,在检测热点故障时,搭载红外热像仪的无人机往往与设备保持几米、几十米的距离,轻易实现大面积检测。在视场内发现热点异常情况后,运维人员再针对性进行检测,巡检效率极高。

本文来自无人机网编辑发布

红外热像仪在电力系统的应用

电力、电讯设备过热故障预知检测,在电力系统和设备维修检查中,红外线热像仪证明是节约资金的诊断和预防工具。
测量电器设备,非接触红外线热像仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度,使其成为电器设备维修操作中不可缺少的工具。

红外热像仪可以有效防止设备故障和计划外的断电事故的发生。

下面是需要采用红外热像仪进行检查的部分设施:

a:电气装置:可发现接头松动或接触不良,不平衡负荷,过载,过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。

b:变压器:可以发现的隐患有接头松动,套管过热,接触不良(抽头变换器),过载,三相负载不平衡,冷却管堵塞不畅。空冷器件的绕组可直接用红外热像仪测量以查验过高的温度,任何热点都表明变压器绕组的损坏。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。

c:电动机、发电机:可以发现的隐患是轴承温度过高,不平衡负载,绕组短路或开路,碳刷、滑环和集流环发热,过载过热,冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏;有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环,进而损坏绕组线圈。检查发热点,在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。

电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度,延长它的寿命。还可能引起驱动目标的损坏。为了保持电动机的寿命期,检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。

d:连接器:电连接部位会逐渐放松连接器,由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触红外热像仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。

e:各相之间的测量:检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。

f:不间断电源:确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。

备用电池:检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。

g:镇流器:在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。

h:公用设施:确定出连接器、电线接头、变压器和其他设备的热点,一些型号的光学仪器范围在60:1甚至更大,使几乎所有的测量目标都在测量范围内。

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红外热成像:一个新的智能化方向

红外热成像技术通过探测物体本身发出的热辐射,对景物的温度分布进行成像,带来了超越人眼和可见光视觉的感知新维度,在军事、工业、安防等领域具有广泛的应用。随着技术的快速发展,热像仪已从数万美元的价格下降至最低数百美元,并有望在未来几年进入数十美元量级,使得红外技术的大规模应用成为可能。

今天,越来越多的机器人和无人机开始配备热像仪,提供了机器视觉的全新手段;热成像夜视仪已成为户外运动爱好者的发烧级装备;带有热成像功能的手机的出现引发了人们对智能家居和消费类应用前景的无限想象。如同可见光成像技术的重心已从传统的硬件设备走到今天的各种智能分析技术,热像仪的大规模应用也将开启红外智能解决方案的时代。

热成像人体测温筛查应用方案

2019年底武汉爆发新型冠状病毒疫情,该病毒具有人传人、医务人员感染、一定范围社区传播特点,疫情已经扩散至全国各地。新型冠状病毒的主要症状之一是体温异常,国家卫健委高级别专家组组长、中国工程院院士、国家呼吸系统疾病临床研究专家钟南山表示,新型肺炎存在人传人现象,武汉减少输出是非常重要的一个方面,武汉会有很严格的筛查检测措施,特别是体温检测。

随着春节后工厂开工,学校开学,全国即将迎来大规模人员流动,如何快速的对流动人员进行体温筛查是十分迫切的需求。测温安检门是通过非接触方式检测人体温度,可以简捷、安全、直观、准确的查找、判断人员是否存在体温异常现象,迅速采取措施解决防止发热人员流动。因此,本系统设计建设一套基于测温安检门人体测温筛查的整体解决方案,能够帮助用户热成像人体测温筛查应用方案—测温安检门快速发现体温异常的人员。

系统功能:通过测温人体安检门上的热成像相机(非接触式方式),初步对进入测温范围 的人员进行人体温度检测。如发现温度异常个体,触发安检门本地声光报警,触发后端设备联 动声光报警(外接声光报警),提醒现场工作人员进一步处置。

系统优势:

1、无感测温:可对通过安检门的人员进行脸部温度测试,温度精度度:±0.5℃,测试距 离:0.3 米-3 米。

2、人体温度初筛:可通过安全温度阈值设置,超过该阈值,可联动安检门本地声光报警, 建立首道防线。

3、金属检测:可检测到 1 个回形针大小的金属,有效进行违规物品核验。

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疫情导致红外热成像技术大爆发,除了可以测温还能做什么?

疫情在全国范围内的蔓延,导致红外热成像相关安防设备的市场大大增加。广泛应用于机场,火车站,客运站等人流密集地方。通过红外热成像及测温技术,对过往的人群进行温度筛查,进而加强安保工作,从而可以有效控制疫情,防止疫情迅速扩散,保证地区人员安全。

相较于手持测温仪测温,红外热成像仪有许多优点:

一是非接触式测温,通过热像仪观察人群,就可以直接测量出人体额头等裸露部位的体温,避免医务人员与患者直接接触;

二是测温精准度较高,红外医疗热像仪其测温精度可达±0.5℃。还有很多公司推出来测温精度在±0.3℃和±0.2℃的红外测温设备。

除此之外,红外热成像还具备不受天气和照明条件影响的特点,因此除了我们看到的应用于体温筛查,它更可广泛地应用于安防监控、火情报警、户外搜救等方面。

1、在夜间、低照度环境下,传统监控往往使用主动光源补充的设备来达到监控效果。

而红外热像仪属于被动成像设备,不需要任何光源照射就可以准确成像,可以不受光线影响,提高夜间安防监控打击力度;由于红外线波长较长,所以具有的“透烟透雾”特性。红外热像仪能更好地实现恶劣环境下的监控和识别,可实现网络化、远距离监控,24 小时全天候监控。

另外,产品能提供高对比度的图像,提高视频分析的可靠性。红外安防监控系统可实现智能化自动分析,将可见光监控的智能分析功能使用在红外热像仪视频上。

2、火灾预防报警和户外搜救

火场火灾被扑灭时,容易死灰复燃,热成像仪能够显示物体温度场,通过对温度场的监控可即时发现温度异常,预防由于温度异常引发的二次起火。

户外搜救远距离探测和搜索被困人员,热像仪在数公里范围内,能非常容易发现被困人员、掉到深沟悬崖中的出事车辆。
另外,配备视频和红外热像仪的无人机,无人机也能在火灾等事故中执行有效的搜索和救援任务。

3、预警监测水坝、湖泊、山体的险情
红外热像仪可以对水库堤坝的情况实现在雨、雪、烟、雾、霾等恶劣天气下实现全天候监控,监控渗漏点、监控开裂塌方、监控水流的大小。因为水温比环境温度低,同时水的辐射率与周围物体的辐射率有区别,因此即使是同一温度也能分辨出水来。也可远距离监控监控山体滑坡情况,并做出预警。

相比于 2003 年非典时期,红外热像仪核心元件全靠进口,在此次疫情中,国内已经基本上实现自给自足,为筛查人流、防控疫情做出了巨大贡献。未来,在充分发展其相关应用前提下,红外热成像技术的市场潜力还有待挖掘。

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