第一篇：紅外熱成像技術(shù)在安防中的具體應(yīng)用

紅外熱成像技術(shù)在安防中的具體應(yīng)用

由紅外熱成像技術(shù)的原理與特點(diǎn)可知，紅外熱成像技術(shù)能很好地應(yīng)用于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，并且往往是普通攝像監(jiān)控所不能完成的。其具體的應(yīng)用如下。

能真正實(shí)現(xiàn)24h及惡劣氣候條件下的全天候的智能視頻監(jiān)控

普通的視頻監(jiān)控很難做到全天候的監(jiān)控，如銀行的金庫、機(jī)要室、軍事要地、監(jiān)獄以及核心辦公室等重要的監(jiān)控區(qū)域，不可能完全做到全天候的有可見光，而沒有了可見光，普通視頻監(jiān)控也就失去了其監(jiān)控功能。要想夜晚監(jiān)控，只能用日夜轉(zhuǎn)換攝像機(jī)加上紅外燈。而紅外熱成像儀，是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射，無論白天黑夜24小時(shí)均可以處于運(yùn)行狀態(tài)且正常工作，并隨時(shí)對(duì)背景資料進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)變化，可以及時(shí)發(fā)出預(yù)/報(bào)警，并可以通過其他智能設(shè)備自動(dòng)對(duì)有關(guān)情況進(jìn)行處理與上報(bào)。

在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果差。而工作在8—14μm波長的長波紅外熱成像儀，其穿透雨、霧的能力較高，從而仍可以正常地觀測目標(biāo)。因此在夜間以及惡劣氣候條件下，采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備可以對(duì)各種目標(biāo)，如人員、車輛等進(jìn)行24h監(jiān)控。在高速公路、鐵路夜間安全保衛(wèi)巡邏、夜晚城市交通管制等領(lǐng)域中，紅外熱成像裝置也有著不可替代的作用。由于熱成像系統(tǒng)在觀察、識(shí)別目標(biāo)方面有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，因此在許多發(fā)達(dá)國家車載或直升飛機(jī)機(jī)載監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

能進(jìn)行火災(zāi)的智能視頻監(jiān)控與識(shí)別

由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使 用外，還可以作為有效的防火報(bào)警設(shè)備。如在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的，這是毀滅性火災(zāi)的根源，采用現(xiàn)有的普通監(jiān)視系統(tǒng)，很難發(fā)現(xiàn)這 種隱性火災(zāi)苗頭。然而采用紅外熱成像儀，則可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，即可透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，把火災(zāi)消滅在萌芽階段。

如加拿大森林研究中心，利用直升飛機(jī)采用便攜式熱成像儀，在一個(gè)火災(zāi)季節(jié)中就發(fā)現(xiàn)了15次隱火。

在住宅小區(qū)、機(jī)場、碼頭、學(xué)校等人流密集的場所，通過紅外熱成像儀探測的紅外熱圖像，均能迅速及時(shí)監(jiān)測到火災(zāi)源頭，并進(jìn)行預(yù)/報(bào)警，以便及時(shí)采取行動(dòng)進(jìn)行處理。

谷物糧倉往往會(huì)發(fā)生自燃現(xiàn)象，過去一般采用溫度計(jì)測量其溫度變化。而采用紅外熱像儀可以準(zhǔn)確判定這些火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，從而做到早知道早預(yù)防，早撲滅。

據(jù)美國保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在所有火災(zāi)中，有25%是電氣設(shè)備隱患引發(fā)火災(zāi)的，即由于插頭接觸不良引發(fā)的。紅外熱像儀還可以用來探測電氣設(shè)備的不良接觸，以及過熱的機(jī)械部件，以免引起嚴(yán)重短路和火災(zāi)。對(duì)于所有可以直接看見的設(shè)備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)于那些由于屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導(dǎo)到外面部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患。而利用紅外熱成像產(chǎn)品，可以很容易地探測到回路過載或三相負(fù)載的不平衡。如我國利用自制的熱像儀對(duì)華北電力網(wǎng)內(nèi)的20座發(fā)電廠、8座變電站和24條高壓線的10000多個(gè)插頭進(jìn)行了過熱檢查，發(fā)現(xiàn)不正常發(fā)熱點(diǎn)500多處，嚴(yán)重過熱 為100處，做到及時(shí)處理，從少減少火災(zāi)事故的發(fā)生率。

此外，即使是在火災(zāi)過后，消防人員也能通過現(xiàn)場紅外熱成像儀的監(jiān)視圖像，開展對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場卓有成效的搜救工作。

能對(duì)偽裝及隱蔽的目標(biāo)進(jìn)行視頻監(jiān)控與識(shí)別

普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯(cuò)覺，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。紅外熱成像裝置是被 動(dòng)接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。

能對(duì)邊防、周界入侵進(jìn)行遠(yuǎn)距離有效的監(jiān)控與識(shí)別

我國邊境線甚長，海洋也遼闊，由于野外環(huán)境的惡劣，特別是在下雨、下雪、大霧、大風(fēng)的日子，許多系統(tǒng)都不可能很好地?fù)?dān)當(dāng)起防范作用，更不用說通過智能分 析報(bào)警了。如果采用人員巡邏，利用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，往往由于可見光波長短，使觀察效果不理想，根本不可能做到全天候，這樣難免不造成漏查、誤查和失查的現(xiàn)象。

利用紅外熱成像儀，可以探測到不同物體的紅外輻射，因而可以遠(yuǎn)距離地進(jìn)行觀察，尤其適用于風(fēng)雨天氣。如在邊境地區(qū)放置紅外熱成像儀，就可成功地破獲非法入境者案件，顯然，其效率大大高于人工巡查。

目前在海邊走私，常常利用“大飛”來進(jìn)行，這些“大飛”無燈光，馬力大，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，往往容易擺脫緝私人員和邊防人員的追蹤。而有了紅外熱成像儀，就可以迅速地遠(yuǎn)距離跟蹤這些“大飛”，其距離可達(dá)數(shù)公里。即使是在雷達(dá)的死角，這個(gè)系統(tǒng)也可以正常運(yùn)行，特別是在黑夜和惡劣的天氣下，均可以充分發(fā)揮其良好的特點(diǎn)。

此外，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控技術(shù)只是對(duì)周圍的現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與記錄，在非智能的狀態(tài)下，無法完成有效的預(yù)/報(bào)警功能。而是傳統(tǒng)的紅外對(duì)射技術(shù)，雖然能夠短距離地對(duì)入侵者進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)/報(bào)警卻無法認(rèn)識(shí)入侵對(duì)象。而利用紅外熱成像技術(shù)可遠(yuǎn)距離地對(duì)周邊入侵進(jìn)行監(jiān)視，不僅能夠?qū)崟r(shí)預(yù)/報(bào)警，而且能夠察看當(dāng)時(shí)入侵者的紅外監(jiān)控圖像，從而做出分析，達(dá)到一般監(jiān)視系統(tǒng)不易達(dá)到的效果。

過境人員檢驗(yàn)檢疫人體溫檢測跟蹤

出入境檢驗(yàn)檢疫局所管轄的機(jī)場等出入境口岸，人員流動(dòng)量大、繁忙擁擠、情況復(fù)雜，與之對(duì)應(yīng)的出入境旅客檢驗(yàn)檢疫工作任務(wù)十分繁重。同時(shí)，近年來，隨著SARS、禽流感等傳染病疫情的流行和肆虐，落后的傳統(tǒng)檢驗(yàn)檢疫工作面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為確保新形勢下出入境旅客的安全順暢通關(guān)，發(fā)揚(yáng)與時(shí)具進(jìn)的精神，采用創(chuàng)新思維、創(chuàng)新手段，建立一套技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高的紅外體溫監(jiān)測系統(tǒng)，有效提高口岸出入境人員的傳染病檢測能力，樹立檢驗(yàn)檢疫的良好社會(huì)形象。

第二篇：紅外熱成像技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用

紅外熱成像技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用

森林火災(zāi)具有突發(fā)性、隨機(jī)性、破壞時(shí)間短等特點(diǎn)，因此一旦有火警發(fā)生，就必須速度采取撲救措施。而撲救是否及時(shí)，決策是否得當(dāng)，最重要取決于對(duì)林火的發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般基于紅外傳感器和煙霧傳感器，探測火災(zāi)發(fā)生時(shí)生成的煙、溫度和光等參量，經(jīng)信號(hào)處理、比較、判斷后發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)；其缺點(diǎn)是無法迅速采集火災(zāi)發(fā)出的煙溫變化信息，難以滿足早期探測并預(yù)報(bào)此類火災(zāi)的要求。

近年來，紅外熱成像檢測和可見光圖像檢測在火焰檢測中有一定程度的應(yīng)用，但由于自身成像和檢測原理，只是單一的檢測模式極容易產(chǎn)生誤報(bào)、漏報(bào)，影響用戶使用，使得這一技術(shù)的推廣受到了阻礙?；谶@種現(xiàn)象，雙光譜探測森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)，采用兩種光譜的圖像智能檢測技術(shù)最大程度發(fā)揮了各自優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，能有效準(zhǔn)確地檢測出火焰，彌補(bǔ)傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與單一檢測模式所存在的不足，以達(dá)到森林防火智能預(yù)警的效果。

雙光譜探測森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)是基于當(dāng)前林火監(jiān)測技術(shù)的不足的基礎(chǔ)上研發(fā)的成果，也是一套針對(duì)性很強(qiáng)的系統(tǒng)，其具有高精度、高可靠等特點(diǎn)，多種技術(shù)手段共同確保林火預(yù)警功能的實(shí)現(xiàn)。

國外森林防火技術(shù)發(fā)展

從19世紀(jì)90年代至20世紀(jì)50年代感溫探測器一直占主導(dǎo)地位，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)處于初級(jí)發(fā)展階段;20世紀(jì)50年代初，瑞士物理學(xué)家埃斯特邁爾成功研制出離子型感煙探測器;到20世紀(jì)70年代末，光電元器件技術(shù)取得突破，光電感煙探測器應(yīng)運(yùn)而生;20世紀(jì)80年代初，日本開始研究實(shí)驗(yàn)?zāi)M量火災(zāi)探測器，最為典型的是1991年日本學(xué)者提出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于火源探測的問題;1994年瑞士推出AlgoRex火災(zāi)探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯相結(jié)合，共同決策。

20世紀(jì)70年代末，我國的一些軍工企業(yè)、部屬企業(yè)開始研制火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)品;進(jìn)入80年代后為了縮短與國外同類產(chǎn)品的差距，滿足國內(nèi)市場需要，開始引進(jìn)或仿制國外產(chǎn)品;90年代后，國外企業(yè)進(jìn)入中國市場，帶來了先進(jìn)的技術(shù)，在一定程度上促進(jìn)了市場的發(fā)展。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和森林防火信息化需求的逐漸升級(jí)，新的火災(zāi)探測器也不斷出現(xiàn);但目前國內(nèi)所有的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)主要是基于傳感器的檢測，在現(xiàn)有的各種火災(zāi)報(bào)警和消防監(jiān)控設(shè)備中，大多數(shù)場所的火災(zāi)檢測，都采用常規(guī)的火災(zāi)探測的方法，其性能優(yōu)劣直接會(huì)影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的準(zhǔn)確度和可靠性，例如感煙、感溫、感光探測器，它們分別利用火焰的煙霧、溫度、光的特性來對(duì)火災(zāi)進(jìn)行探測。在大面積森林應(yīng)用中，上述傳感器由于空間距離大，信號(hào)變得十分微弱。大空間使得普通的感煙、感溫火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)都無法迅速采集火災(zāi)發(fā)出的煙溫變化信息，即使是高精度的傳感器也會(huì)由于種種噪聲干擾而無法正常工作，導(dǎo)致火情誤報(bào)或錯(cuò)報(bào)，無法滿足森林火災(zāi)的及時(shí)檢測需求。

目前世界森林面積達(dá)40億公頃，其中我國森林面積是1.75億公頃,各類自然保護(hù)區(qū)1551個(gè)，對(duì)森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)有著不同程度的需求，防止森林火災(zāi)發(fā)生的最好辦法就是預(yù)防。世界各國對(duì)火災(zāi)的預(yù)警檢測越來越重視，2010年6月俄羅斯大火給各國敲響了森林防火的警鐘，森林保護(hù)系統(tǒng)的缺失將導(dǎo)致森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)要么束手無策，要么聽之任之，因此，俄羅斯生態(tài)學(xué)家指出應(yīng)盡快恢復(fù)國家森林保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)用、快速、全面的預(yù)警系統(tǒng)尤為重要。

雙光譜探測森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)，采用雙光譜探測方法，將先進(jìn)的紅外熱成像儀圖像采集和可見光圖像探測通過智能分析算法結(jié)合應(yīng)用，取長補(bǔ)短，最大限度發(fā)揮各自優(yōu)勢，再加上網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)組成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的智能森林防火指揮系統(tǒng)。與普通網(wǎng)絡(luò)視頻檢測系統(tǒng)相比，雙光譜探測森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)是一種更高端、視頻檢測更智能、更準(zhǔn)確可靠的防火檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守，自動(dòng)對(duì)視頻圖像信息進(jìn)行分析判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常煙霧和火災(zāi)苗頭，準(zhǔn)確檢測出火焰，以最快、最佳的方式告警并提供防火預(yù)警信息，達(dá)到早期預(yù)警的目的。能夠有效的協(xié)助消防人員處理火災(zāi)危機(jī)，并最大限度的降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象;同時(shí)還可查看現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)直觀的畫面直接指揮調(diào)度救火。

該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于森林等戶外火災(zāi)的預(yù)警監(jiān)測中，同時(shí)結(jié)合林業(yè)管理的專業(yè)知識(shí)和林業(yè)防火的經(jīng)驗(yàn)，建立新一代森林防火智能分析監(jiān)測系統(tǒng)，針對(duì)性地解決用戶的各種個(gè)性化需求。通過紅外熱成像和可見光雙光譜的檢測，以及云臺(tái)精確智能定位系統(tǒng)，獲得林區(qū)的清晰圖像，利用視頻分析技術(shù)，根據(jù)火焰光譜特征判斷是否產(chǎn)生火情，一旦發(fā)現(xiàn)疑似火情，立即觸發(fā)報(bào)警，林區(qū)視頻回傳至監(jiān)控中心，如果確認(rèn)報(bào)警屬實(shí)，攝像系統(tǒng)鎖定目標(biāo)，精確判斷火點(diǎn)位置，并根據(jù)已建立的林業(yè)防火信息數(shù)據(jù)資源做出滅火方案。

解決方案

本系統(tǒng)是一種具有紅外光、可見光雙光譜探測的森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了紅外熱成像儀系統(tǒng)、超溫檢測系統(tǒng)、可見光攝像機(jī)、火災(zāi)監(jiān)測分析儀、云臺(tái)精確定位系統(tǒng)、視頻服務(wù)系統(tǒng)、監(jiān)控主機(jī)等部分組成?？赏瑫r(shí)輸出兩路視頻信號(hào)，具有紅外熱成像超溫檢測和可見光火災(zāi)檢測功能，并根據(jù)置信度系數(shù)模型進(jìn)行分析，自動(dòng)給出報(bào)警信息，有效提高了報(bào)警的準(zhǔn)確率。探測設(shè)備可根據(jù)用戶在場景中畫出的任意路徑自動(dòng)掃描，并可在運(yùn)動(dòng)掃描過程中進(jìn)行快速煙火檢測。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸并向遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)發(fā)送報(bào)警機(jī)器ID、云臺(tái)水平和俯仰角度、超溫區(qū)域的坐標(biāo)(左上角和右下角)等信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)根據(jù)回傳信息，經(jīng)過分析判斷確認(rèn)報(bào)警后產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)、記錄報(bào)警信息，并提供日志查詢和錄像等功能。

連續(xù)變焦紅外熱成像儀

連續(xù)變焦紅外熱像儀由324×256非制冷焦平面陣列探測器配合75-150mm連續(xù)變焦紅外鏡頭制成，既能大范圍搜索，又能識(shí)別遠(yuǎn)處目標(biāo)。該產(chǎn)品克服了目前國內(nèi)外固定焦距式或雙視場式熱成像儀的缺陷，在變焦的過程中成像清晰，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定。具有堅(jiān)固且密封性能極好的外殼，內(nèi)部充氮，不受雨雪、灰塵的破壞，能夠在惡劣的環(huán)境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面紅外探測器、最先進(jìn)的電子和光學(xué)系統(tǒng)于一身的熱成像儀，能夠穿透灰塵、煙霧、雨雪和黑暗，最小溫度分辨率達(dá)50mK，增加圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)功能、輸出熱白/熱黑/偽彩色圖像。

熱成像超溫檢測系統(tǒng)

在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由隱火引發(fā)，這是毀滅性火災(zāi)的根源，而用現(xiàn)有的普通檢測方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍。

自然界中任何溫度高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，物體表面的溫度越高，紅外輻射能量就越多，因此可以利用紅外輻射測量物體表面的熱狀態(tài)。

熱像儀工作在8-14μm，屬于遠(yuǎn)紅外波段，正常森林的輻射波長范圍為8.5-12.2μm，在熱成像儀8-14μm的探測范圍之內(nèi)。目標(biāo)溫度越高，從熱成像探測器組件輸出的數(shù)字信號(hào)值越大,即數(shù)字圖像的灰度值越大，根據(jù)此特點(diǎn)，超溫檢測工作過程如下：圖像采集模塊將探測器輸出的高精度圖像數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，圖像處理模塊運(yùn)行超溫檢測算法，首先根據(jù)目標(biāo)和背景的對(duì)比度計(jì)算出原始閾值，再結(jié)合用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度等級(jí)，計(jì)算出二值化閾值，將圖像二值化后進(jìn)行連通域檢測，計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域面積和坐標(biāo)，在畫面上標(biāo)識(shí)出超溫區(qū)域并通過串口發(fā)出報(bào)警信息。

由于探測器接收到的紅外輻射能量受監(jiān)控距離和工作環(huán)境的影響，被檢測目標(biāo)的溫度范圍也各不相同，所以為了達(dá)到理想的報(bào)警效果，可以根據(jù)用戶的具體使用環(huán)境設(shè)定被監(jiān)控目標(biāo)的溫度等級(jí)，即目標(biāo)與背景的溫度差別等級(jí)。

可見光圖像檢測系統(tǒng)

由于紅外熱成像儀成像清晰度差，可能存在一定程度上的誤報(bào)，因此系統(tǒng)又引入可見光圖像檢測，通過檢測火焰的靜態(tài)特征(顏色)和形態(tài)特征(閃爍性)兩個(gè)特征進(jìn)行檢測。先利用靜態(tài)特征從視頻圖像中提取出與火焰顏色相似的區(qū)域，再利用形態(tài)特征對(duì)上面提取出來的區(qū)域進(jìn)行檢測，通過視頻圖像分析算法，檢測出火焰產(chǎn)生二級(jí)報(bào)警信號(hào)。可見光攝像機(jī)模擬視頻信號(hào)接入到圖像檢測模塊，通過圖像采集單元的視頻解碼電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，被基于DSP的圖像處理單元處理，根據(jù)火災(zāi)火焰的圖像特性，探測出畫面中出現(xiàn)的火焰，加入火焰識(shí)別標(biāo)記后，再通過視頻編碼電路轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)輸出。由于監(jiān)測場景不同，火焰所呈現(xiàn)的顏色、狀態(tài)也會(huì)不同。因此，在監(jiān)測時(shí)，可以根據(jù)環(huán)境要求，調(diào)整檢測模塊的工作狀態(tài)，通過設(shè)置相應(yīng)參數(shù)閾值，如顏色靈敏度、動(dòng)態(tài)靈敏度等，使檢測模塊可以更準(zhǔn)確及時(shí)地識(shí)別出火焰。

第三篇：紅外熱成像技術(shù)在采油廠生產(chǎn)過程監(jiān)控中的應(yīng)用

紅外熱成像技術(shù)在采油廠生產(chǎn)過程監(jiān)控中的應(yīng)用

智能視頻監(jiān)控技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，它能對(duì)視頻圖像中的目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)地監(jiān)測、識(shí)別、跟蹤和分析，從而為用戶提供對(duì)監(jiān)控和預(yù)警有用的關(guān)鍵信息。尤其是在一些特殊的應(yīng)用場所，如在惡劣天氣下24h全天候監(jiān)控、邊防與周界入侵自動(dòng)報(bào)警、火災(zāi)隱患的自動(dòng)識(shí)別、輸油管線漏油檢測等等，若利用紅外熱成像技術(shù)作智能視頻監(jiān)控探測與識(shí)別，更顯得方便而容易。下面就介紹一下紅外熱成像技術(shù)以及它在采油廠生產(chǎn)過程監(jiān)控中的應(yīng)用等。

一、紅外熱成像系統(tǒng)的組成及工作原理

紅外熱成像技術(shù)是一種被動(dòng)紅外夜視技術(shù)，其原理是基于自然界中一切溫度高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體，每時(shí)每刻都輻射出紅外線，同時(shí)這種紅外線輻射都載有物體的特征信息，這就為利用紅外技術(shù)判別各種被測目標(biāo)的溫度高低和熱分布場提供了客觀的基礎(chǔ)。利用這一特性，通過光電紅外探測器將物體發(fā)熱部位輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，成像裝置就可以一一對(duì)應(yīng)地模擬出物體表面溫度的空間分布，最后經(jīng)系統(tǒng)處理，形成熱圖像視頻信號(hào)，傳至顯示屏幕上，就得到與物體表面熱分布相對(duì)應(yīng)的熱像圖，即紅外熱圖像。

紅外熱成像儀，可以分為致冷型和非致冷型兩大類。目前，新的熱成像儀主要采用非致冷焦平面陣列技術(shù)，集成數(shù)萬個(gè)乃至數(shù)十萬個(gè)信號(hào)放大器，將芯片置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，無須光機(jī)掃描系統(tǒng)而取得目標(biāo)的全景圖像，從而大大提高了靈敏度和熱分辨率，并進(jìn)一步地提高目標(biāo)的探測距離和識(shí)別能力。非致冷焦平面紅外熱成像系統(tǒng)由光學(xué)系統(tǒng)、光譜濾波、紅外探測器陣列、輸入電路、讀出電路、視頻圖像處理、視頻信號(hào)形成、時(shí)序脈沖同步控制電路、監(jiān)視器等組成。系統(tǒng)的工作原理是：由光學(xué)系統(tǒng)接受被測目標(biāo)的紅外輻射經(jīng)光譜濾波將紅外輻射能量分布圖形反映到焦平面上紅外探測器陣列的各光敏元上，探測器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由探測器偏置與前置放大的輸入電路輸出所需的放大信號(hào)，并注入到讀出電路，以便進(jìn)行多路傳輸。高密度、多功能的CMOS多路傳輸器的讀出電路能夠執(zhí)行稠密的線陣和面陣紅外焦平面陣列的信號(hào)積分、傳輸、處理和掃描輸出，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以送入微機(jī)作視頻圖像處理。由于被測目標(biāo)物體各部分的紅外輻射的熱像分布信號(hào)非常弱，缺少可見光圖像那種層次和立體感，因而需進(jìn)行一些圖像亮度與對(duì)比度的控制、實(shí)際校正與偽彩色描繪等處理。經(jīng)過處理的信號(hào)送入到視頻信號(hào)形成部分進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，最后通過電視屏或監(jiān)視器顯示被測目標(biāo)的紅外熱像圖。紅外熱像儀成像原理圖如下：

總之，熱成像儀是通過非接觸探測紅外能量(熱量)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測設(shè)備。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y到的熱量精確量化或測量，不僅能夠觀察熱圖像，還能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和嚴(yán)格分析。

二、熱成像技術(shù)在采油廠的應(yīng)用現(xiàn)狀

采油廠油井和輸油管線分布面積較廣而且分散，油區(qū)內(nèi)村莊多，人員復(fù)雜，油區(qū)治安防控困難，盜油現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，生產(chǎn)設(shè)施經(jīng)常遭到人為破壞，為了修復(fù)被破壞的生產(chǎn)設(shè)施和清理被污染的環(huán)境，采油廠投入了大量的資金以及人力物力。

為了防范不法分子盜油和破壞油田生產(chǎn)設(shè)施、保護(hù)國有資產(chǎn)不受損失，及時(shí)給采油廠護(hù)衛(wèi)大隊(duì)及河濱分局等部門提供第一手的現(xiàn)場信息資料、有效打擊不法分子，采油廠從2009年底開始把紅外熱成像儀技術(shù)引入到油田生產(chǎn)過程監(jiān)控中，首先在采油四礦的涉海油區(qū)進(jìn)行了安裝運(yùn)行，取得了良好的應(yīng)用效果：

1)油區(qū)治安方面：通過每天的監(jiān)控值班記錄，摸清了盜油份子經(jīng)常出車的時(shí)間段，減少了盲目巡邏，使護(hù)衛(wèi)隊(duì)的巡邏越來越有針對(duì)性，通過繳獲盜油車輛、抓獲偷油分子等有效打擊了不法分子盜油和破壞油田生產(chǎn)設(shè)施的囂張氣焰，挽回了原油損失、修井作業(yè)及污染治理等費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

2)生產(chǎn)運(yùn)行方面：通過監(jiān)控系統(tǒng)，可以及時(shí)掌握涉海油區(qū)的海情海況以及重點(diǎn)井、長輸管線的生產(chǎn)運(yùn)行情況，對(duì)作業(yè)措施井的重點(diǎn)上產(chǎn)工序，技術(shù)人員通過監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在的問題，采取針對(duì)性措施，有效地提高了生產(chǎn)效率。

目前按照廠領(lǐng)導(dǎo)要求，準(zhǔn)備擴(kuò)大紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用區(qū)域，將逐步選擇產(chǎn)量較高、容易被不法分子偷盜破壞的井區(qū)進(jìn)行推廣安裝。各礦監(jiān)控中心在熱成像技術(shù)投入使用以后，油區(qū)治安環(huán)境有了明顯改善，紅外熱成像視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為治安人員維持油區(qū)安全不可或缺的技術(shù)手段。

三、普通可見光監(jiān)控與紅外熱成像監(jiān)控比較

熱成像儀和激光夜視儀的主要區(qū)別有以下幾個(gè)方面：

①激光夜視儀監(jiān)控范圍是一個(gè)點(diǎn)狀區(qū)域，只適合油井監(jiān)控，而熱成像儀的監(jiān)控范圍是一個(gè)面，可同時(shí)監(jiān)控的范圍比較大，適合油井、輸油管線、道路等監(jiān)控;

②熱成像儀因?yàn)槭强繙囟炔町a(chǎn)生的圖像，不需要特殊操作就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛人員等目標(biāo)，激光夜視儀的操作則相對(duì)復(fù)雜一些;

③如果管線有漏油、穿孔等情況發(fā)生，由于溫度的不同，熱成像儀可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn);

④激光夜視儀屬于主動(dòng)式發(fā)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備，在夜間的被監(jiān)控目標(biāo)上有紅暴產(chǎn)生，隱蔽性不強(qiáng);而熱成像儀屬于被動(dòng)式發(fā)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備，本身不向被監(jiān)控目標(biāo)發(fā)射光源，而是采集被監(jiān)控目標(biāo)的溫度來成像，所以隱蔽性較高。

熱成像儀具有不同于其它夜視儀的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，如可在霧、雨、雪的天氣下工作，作用距離遠(yuǎn)，能識(shí)別偽裝和抗干擾等，已成國外夜視裝備的發(fā)展重點(diǎn);缺點(diǎn)是其核心設(shè)備采用進(jìn)口的氧化釩探測器，生產(chǎn)成本較高，不易于大范圍推廣應(yīng)用。

四、采油廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃

1.進(jìn)一步加強(qiáng)采油廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理

結(jié)合精細(xì)化管理，定期檢查已安裝和將要安裝的紅外熱成像監(jiān)控系統(tǒng)在各三級(jí)單位的運(yùn)行情況，以進(jìn)一步推進(jìn)采油廠視頻監(jiān)控管理規(guī)定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)流程和維護(hù)工作機(jī)制的貫徹落實(shí)。

2.加大采油廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)力度

采油廠計(jì)劃選擇產(chǎn)量較高、容易被不法分子偷盜破壞的井區(qū)新建視頻監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合熱成像技術(shù)在采油礦的應(yīng)用情況，在油井管線密集、道路復(fù)雜的監(jiān)控點(diǎn)選擇紅外熱像儀作為前端監(jiān)控設(shè)備。為防止不法分子對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備進(jìn)行破壞，專為區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)配備了監(jiān)控自保攝像系統(tǒng)，當(dāng)有不法分子企圖破壞前端設(shè)備時(shí)，自保系統(tǒng)將及時(shí)報(bào)警，并把圖像傳回監(jiān)控中心。

3.加大信息集成力度，建立采油廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合平臺(tái)。

采油廠前期監(jiān)控系統(tǒng)都存在投產(chǎn)時(shí)間早、設(shè)備型號(hào)不統(tǒng)一、技術(shù)協(xié)議不統(tǒng)一、各系統(tǒng)之間相對(duì)獨(dú)立的問題，針對(duì)這些已安裝的系統(tǒng)，建立一套統(tǒng)一的視頻監(jiān)控信息數(shù)據(jù)整合平臺(tái)就顯得尤為重要。因此采油廠計(jì)劃建立廠級(jí)監(jiān)控中心，把前端各監(jiān)控點(diǎn)接入整合平臺(tái)，更換前端無法兼容的部分編解碼器，完善各分控中心到廠監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，開發(fā)相應(yīng)的管理軟件，最終實(shí)現(xiàn)“全廠共享、集中管理、分級(jí)監(jiān)控、統(tǒng)一協(xié)調(diào)、授權(quán)使用”，力爭做到廠、礦、隊(duì)共同使用、各取所需。同時(shí)進(jìn)一步修訂、完善系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)后期新建的系統(tǒng)，必須選用符合采油廠相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備，為系統(tǒng)整合提供技術(shù)保障。

建設(shè)采油廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)已有分散在各個(gè)采油礦區(qū)、集輸站庫、不同地點(diǎn)辦公區(qū)原有監(jiān)控系統(tǒng)的后期整合，及時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，針對(duì)突發(fā)事件全廠統(tǒng)一調(diào)度指揮，及時(shí)做出相應(yīng)的決策部署，提高應(yīng)急事件反應(yīng)速度和處置能力。同時(shí)轉(zhuǎn)變工作模式，整合全廠的護(hù)衛(wèi)力量并發(fā)揮護(hù)衛(wèi)大隊(duì)的護(hù)衛(wèi)主體作用，變定點(diǎn)蹲守為主動(dòng)出擊，通過監(jiān)控盜油分子的行動(dòng)有的放矢，減少了盲目巡邏，有效降低了巡護(hù)成本損耗，減少了人力資源浪費(fèi)，增加了職工的安全感，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)管理水平，確保了油區(qū)安全、清潔生產(chǎn)。

五、結(jié)論

由上看出，紅外熱成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣，因而最具發(fā)展?jié)摿ΑｋS著紅外熱成像監(jiān)控系統(tǒng)的建立，為采油廠各級(jí)部門及時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場信息提供了更加方便、快捷、高效的信息化手段，為油區(qū)治安環(huán)境的進(jìn)一步改善發(fā)揮著巨大的作用，為采油廠的安全生產(chǎn)提供了有力的保障。

第四篇：紅外熱成像檢測技術(shù)的應(yīng)用和展望

紅外熱成像檢測技術(shù)的應(yīng)用和展望

摘要：無損檢測，是指在不會(huì)對(duì)材料或元件的有效性或可靠性造成損害的前提下，對(duì)其內(nèi)部的異性結(jié)構(gòu)(缺陷或損傷)進(jìn)行探測、定位、識(shí)別及測量的一種實(shí)用性技術(shù)。紅外熱成像技術(shù)是在紅外探測器、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，屬于綜合性高新技術(shù)，該技術(shù)正朝著快速掃描、非致冷、焦平面陣列式接收、計(jì)算機(jī)圖像處理的方向發(fā)展，利用便攜式筆記本電腦控制的系統(tǒng)正日趨完善。

關(guān)鍵詞：無損檢測；熱成像技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

紅外熱成像無損檢測技術(shù)(又稱紅外熱波無損檢測技術(shù))，是一門跨學(xué)科的技術(shù)，它的研究和應(yīng)用，對(duì)提高航空航天器，多種軍、民用工業(yè)設(shè)備的安全可靠性具有重要意義。

1.紅外熱成像檢測技術(shù)的原理

紅外熱成像無損檢測技術(shù)的基本原理是利用被檢物的不連續(xù)性缺陷對(duì)熱傳導(dǎo)性能的影響，使得物體表面溫度不一致，即物體表面的局部區(qū)域產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致物體表面紅外輻射能力發(fā)生差異。借助紅外熱像儀探測被檢物的輻射分布，通過形成的熱像圖序列就可推斷出內(nèi)部缺陷情況。

從理論上分析可知，材料或構(gòu)件因內(nèi)部缺陷將導(dǎo)致局部力學(xué)性能的強(qiáng)度改變，由于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，這種缺陷將引起材料或構(gòu)件的熱傳導(dǎo)不連續(xù)，致使材料或構(gòu)件的溫度梯度不同，因而顯現(xiàn)出的紅外熱圖像也有所不同。通過研究被檢測材料的內(nèi)部缺陷及結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，找出其熱傳導(dǎo)特性與紅外熱圖像之間的關(guān)系和機(jī)理，根據(jù)顯示圖像的溫度梯度就可以確定缺陷的位置和范圍，由溫度梯度隨時(shí)間變化的速率可以確定缺陷的深度。

采用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行檢測的特點(diǎn)是不受材料的幾何結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的限制，可以實(shí)現(xiàn)非接觸、大面積的檢測。

2.紅外熱成像檢測技術(shù)的分類

根據(jù)探測方式不同，紅外熱成像檢測技術(shù)可劃分為透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根據(jù)引起溫差的方式不同，可劃分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。

主動(dòng)式紅外熱成像檢測技術(shù)可以對(duì)物體表面進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測，并具有直觀、非接觸、單次檢測面積大等特點(diǎn)。根據(jù)主動(dòng)式激勵(lì)源不同，主要?jiǎng)澐置}沖紅外熱成像檢測技術(shù)、鎖相紅外熱成像檢測技術(shù)和超聲紅外熱成像檢測技術(shù)等。

2.1脈沖紅外熱成像檢測技術(shù)

脈沖紅外熱成像技術(shù)是一種集光、機(jī)、電為一體的非接觸式無損檢測方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如圖1所示:以高能脈沖閃光燈作為激勵(lì)熱源，熱流在被測構(gòu)件內(nèi)部傳導(dǎo)過程中，若構(gòu)件內(nèi)部存在缺陷或損傷，則使得物體內(nèi)部熱分布將存在不連續(xù)性結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其缺陷或損傷處的表面溫度與無缺陷或損傷處有明顯不同。

圖1沖紅外熱成像檢測技術(shù)的工作原理

脈沖紅外熱成像檢測方式雖然簡單實(shí)用，但是也存在著一些缺點(diǎn)：適于檢測平板類構(gòu)件，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)件檢測存在困難；對(duì)熱源的均勻性要求非常高；檢測構(gòu)件厚度有限，當(dāng)檢測厚度較高的構(gòu)件時(shí)，難以顯示缺陷結(jié)果。

2.2鎖相紅外熱成像檢測技術(shù)

鎖相紅外熱成像檢測技術(shù)的工作原理，如圖2所示。由函數(shù)發(fā)生器控制激勵(lì)熱源發(fā)出按照正弦規(guī)律變化的光源強(qiáng)度，光源的熱輻射對(duì)被測構(gòu)件進(jìn)行加熱，采用紅外熱像儀采集構(gòu)件表面的溫度信息。鎖相的目的在于從干擾信號(hào)中提取特定頻率的有用信號(hào)，分析其存在的差異，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷特征的判定與識(shí)別。

圖2相紅外熱成像檢測技術(shù)的工作原理

鎖相紅外熱成像技術(shù)與常規(guī)的脈沖紅外熱成像技術(shù)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：不受加熱不均的影響；相位圖與構(gòu)件表面發(fā)射率無關(guān)；加熱的溫度較低，不會(huì)導(dǎo)致材料表面發(fā)生損傷；根據(jù)鎖相頻率和相位延遲，即可求出缺陷深度。此外，相位檢測與幅值檢測相比，在熱像儀精度確定的情況下，能顯著提高缺陷的探測能力和測量精度。

2.3超聲紅外熱成像檢測技術(shù)

超聲紅外熱成像檢測技術(shù)將超聲激勵(lì)技術(shù)與紅外熱成像技術(shù)相結(jié)合，其原理，如圖3所示。利用低頻超聲脈沖波作用在構(gòu)件表面上，利用其特定的振動(dòng)激勵(lì)源促使物體內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使得缺陷部分因熱彈和滯后效應(yīng)導(dǎo)致聲能在物體中衰減而轉(zhuǎn)化成熱能，通過紅外熱像儀對(duì)構(gòu)件表面溫度變化情況進(jìn)行捕捉和采集。通過觀察紅外熱像儀所記錄下來的溫差，借助于計(jì)算機(jī)對(duì)時(shí)序熱圖進(jìn)行處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件內(nèi)部缺陷的判定與識(shí)別。

圖3超聲紅外熱成像檢測系統(tǒng)的工作原理

超聲紅外熱成像技術(shù)與脈沖紅外熱成像等其他表面加熱的檢測方式相比，其檢測靈敏度更高。超聲紅外熱成像技術(shù)可對(duì)物體更深的亞表面裂紋進(jìn)行檢測，還可用于對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部分層或脫粘進(jìn)行檢測。超聲紅外熱成像的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)比較復(fù)雜，操作時(shí)需要小心謹(jǐn)慎，避免不必要的損傷和浪費(fèi)。

3.紅外熱成像檢測技術(shù)的應(yīng)用

外熱成像技術(shù)因能快速、實(shí)時(shí)、直觀地檢測零件的損傷，所以應(yīng)用廣泛,可應(yīng) 用于航空設(shè)備檢測、復(fù)合材料的檢測、襯里損傷診斷、電力設(shè)備的故障診斷等。

3.1在電氣領(lǐng)域的應(yīng)用

測試對(duì)象主要包括變電所空壓機(jī)互感器接頭、分電箱導(dǎo)線接頭、變壓器零線接頭、供電廠照明線接頭、電車隧道電纜過載、空氣開關(guān)接頭和高壓線電纜中間接頭溫度的測試等。通過對(duì)變電站和輸電線路的定期測溫，排除了大量的安全隱患，有效避免了不必要的損失，為工廠的安全運(yùn)行提供了重要保障。

3.2在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著紅外熱成像檢測技術(shù)的日新月異，其在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用也有了很大發(fā)展。尤其在建筑物外墻飾面施工質(zhì)量檢測技術(shù)日趨成熟。通過采集外墻表面的溫度場變化，可

為判斷飾面工程質(zhì)量提供一種途徑。

3.3在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片是飛機(jī)中能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，在燃?xì)鉀_擊下高速旋轉(zhuǎn)，不但承受變化巨大的各種應(yīng)力，還受到高溫氧化等作用，所以準(zhǔn)確高效的檢測渦輪葉片的缺陷，對(duì)于預(yù)防危害性故障，提高飛機(jī)運(yùn)行安全有著重要意義問。文獻(xiàn)川以熱風(fēng)作為激勵(lì)源，對(duì)正常和故障葉片分別進(jìn)行相同的持續(xù)激勵(lì)，然后用紅外熱像儀記錄葉片表面的溫度變化情況。

4.紅外熱成像檢測技術(shù)的展望

紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展以紅外探測器的發(fā)展為標(biāo)志，可以從紅外探測器的發(fā)展來推斷其發(fā)展趨勢：以“二代”焦平面陣列的實(shí)用化，批量生產(chǎn)，大量裝備為重點(diǎn)，解決各種不同功能要求的圖像處理和智能化、自動(dòng)化問題，提高非制冷焦平面陣列規(guī)模和水平，與應(yīng)用密切配合，解決應(yīng)用中出現(xiàn)的問題；發(fā)展應(yīng)圍繞“第三代”焦平面陣列，著重基本技術(shù)問題的研究解決，包括外延材料生長大規(guī)模高密度器件工藝、非均勻性校正、可低溫工作的信號(hào)處理電路、互聯(lián)耦合技術(shù)、測試評(píng)價(jià)技術(shù)、圖像處理和智能化等技術(shù)關(guān)鍵問題，以縮小整機(jī)體積，并增強(qiáng)功能；進(jìn)一步應(yīng)探索新型材料器件的研究開發(fā)，從能帶工程出發(fā)，設(shè)計(jì)研究新型焦平面陣列材料和器件；竭力提高成品率，降低價(jià)格，擴(kuò)展紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用價(jià)值。

縱觀現(xiàn)代各種無損檢測技術(shù)，均要求對(duì)零件的損傷進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測與評(píng)估，因此，紅外熱成像技術(shù)未來也要朝著快速、準(zhǔn)確的方向發(fā)展，其具體發(fā)展方向有以下幾點(diǎn)：（1）從定性到定量的轉(zhuǎn)變；(2)采取多樣化的激勵(lì)方式，實(shí)現(xiàn)更加快速、準(zhǔn)確的檢測；（3）嘗試各種先進(jìn) 的信息處理方式，得到更加精確的零件損傷信息；（4）為適應(yīng)現(xiàn)場檢測的要求，向便攜式方向發(fā)展。

5．總結(jié)

紅外熱成像技術(shù)歷經(jīng)多年的發(fā)展，已從當(dāng)初的機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)發(fā)展到了今天的全固體、小型化、全電子、自掃描凝視攝像，紅外熱成像技術(shù)正走向輝煌，同時(shí)，我們應(yīng)清醒的認(rèn)識(shí)到，紅外熱成像技術(shù)，已經(jīng)走上了一條充滿挑戰(zhàn)的發(fā)展道路，要想發(fā)展，必須解決許多問題，以提高靈敏度，增加識(shí)別距離，降低成本。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：紅外技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用中遍地開花不斷成熟

目前，紅外技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用，主要有兩種類型：紅外照明技術(shù)和紅外探測技術(shù)；并以三種產(chǎn)品形態(tài)表現(xiàn)：?紅外夜視發(fā)光元器件（即紅外夜視燈）、紅外入侵探測器和紅外熱成像儀。紅外技術(shù)作為安防較早采用的技術(shù)之一，正隨著應(yīng)用的發(fā)展不斷成熟。

紅外夜視燈

隨著視頻監(jiān)控用戶對(duì)24小時(shí)全天候監(jiān)控提出了更加迫切的要求，紅外夜視照明技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，主要有LED紅外燈、激光紅外燈等，與其配合使用的紅外夜視攝像機(jī)已成為目前最為普及的監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

LED紅外燈

目前的紅外夜視攝像機(jī)中，以LED作為紅外發(fā)光元器件的應(yīng)用最為廣泛。若按照LED技術(shù)的發(fā)展，可以分為兩個(gè)階段：第一代普通LED和第二代陣列式LED。第一代普通LED散熱性能不良，光衰快；第二代陣列式LED價(jià)格高，耗能高。目前有企業(yè)宣稱研發(fā)出第三代LED產(chǎn)品，已經(jīng)突破了前兩種LED紅外燈的技術(shù)瓶頸，但該技術(shù)還有待市場檢驗(yàn)。

杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司技術(shù)經(jīng)理吳立普向記者介紹，針對(duì)紅外攝像機(jī)目前存在發(fā)熱量大和光衰現(xiàn)象兩大問題。?？低曂度氪罅垦邪l(fā)力量對(duì)此進(jìn)行了技術(shù)攻堅(jiān)，并引進(jìn)專業(yè)工藝控制技術(shù)和精密檢測儀器，研發(fā)生產(chǎn)出了系列高品質(zhì)紅外攝像機(jī)產(chǎn)品。

據(jù)了解，海康威視將紅外技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)控領(lǐng)域，經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段是單燈、單控；第二階段是普通紅外陣列、LED分組封裝、分組控制；第三階段增強(qiáng)型紅外陣列、整版封裝、分組控制。

現(xiàn)階段，紅外攝像機(jī)在市場中仍占有較大比重，也促使許多廠家通過元隔離封裝紅外燈板、設(shè)計(jì)大面積鋁合金散熱體、采用高性能LED燈、改善控制電路等方式，逐漸降低了紅外燈發(fā)熱和光衰的強(qiáng)度，降低紅外光源本身的熱量。2010年初，?？低曂瞥隽瞬捎玫谌t外技術(shù)的百米紅外一體化攝像機(jī)，有效解決了第一、第二代紅外攝像機(jī)技術(shù)光衰嚴(yán)重、散熱性差等問題。相信通過未來幾年發(fā)展，紅外攝像機(jī)效果仍將繼續(xù)提高。

目前，百萬像素高清攝像機(jī)的應(yīng)用面正在推開，CCD和COMS百萬像素?cái)z像機(jī)對(duì)夜視技術(shù)的要求不同，有高清攝像機(jī)廠家借助感光芯片技術(shù)的進(jìn)步在低照度方面取得了突破，大大提高了CMOS低照度環(huán)境下的性能，基本滿足了一般場景24小時(shí)監(jiān)控需求。不過，在0Lux照度環(huán)境下，高清攝像機(jī)還是必須采用外置補(bǔ)光。據(jù)了解，如今在百萬像素紅外攝像機(jī)中，紅外補(bǔ)光和普通補(bǔ)光燈都有一定程度的應(yīng)用。

激光紅外燈

由于在照射距離、亮度、散熱、壽命等方面的局限，LED紅外燈在很多領(lǐng)域已經(jīng)不能完全滿足安防監(jiān)控工程的夜視要求。而要提高LED紅外監(jiān)控的距離和亮度，就要增加LED燈的數(shù)量和功率，勢必會(huì)犧牲其散熱和壽命。因此，想要實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離的夜視監(jiān)控就得采用新的技術(shù)，而激光紅外夜視技術(shù)能很好地滿足這一需求。

與LED紅外燈相比，激光紅外燈有如下優(yōu)勢：

照射距離遠(yuǎn)：常規(guī)產(chǎn)品照射距離可達(dá)數(shù)百米；

亮度強(qiáng)：CCD對(duì)810nm激光感應(yīng)比850nmLED燈感應(yīng)度高出30%；

壽命長：由于采用獨(dú)特的激光電源溫控技術(shù)，激光紅外燈可處于恒定的工作溫度，產(chǎn)品的壽命也有了極大的保證；

功耗低：一般常規(guī)產(chǎn)品的最高功率不超過20W，符合環(huán)保節(jié)理念。

激光紅外燈的生廠工藝不像LED紅外燈那樣，僅用相關(guān)的元器件進(jìn)入組裝就可以完成，而需要有半導(dǎo)體激光器龐大的生產(chǎn)技術(shù)實(shí)力的多年積累，因而技術(shù)門檻比較高。隨著激光紅外燈的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，激光紅外燈非常符合特定市場需求，并成為中遠(yuǎn)距離紅外夜視監(jiān)控的最佳光源產(chǎn)品。

紅外入侵探測器

紅外探測器按工作原理主要可分為主動(dòng)紅外探測器、微波紅外探測器、被動(dòng)紅外/微波紅外探測器、超聲波紅外探測器、激光紅外探測器等許多種類。

紅外入侵探測器按工作方式可分為主動(dòng)紅外探測器和被動(dòng)紅外探測器。

主動(dòng)紅外探測器工作原理是：發(fā)射機(jī)發(fā)出一束經(jīng)調(diào)制的紅外光束，被紅外接收機(jī)接收，從而形成一條紅外光束組成的警戒線。當(dāng)被探測目標(biāo)侵入該警戒線時(shí)，紅外光束被部分或全部遮擋，此時(shí)接收機(jī)接收的信號(hào)就會(huì)發(fā)生變化，它經(jīng)放大與信號(hào)處理后，即控制發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

主動(dòng)紅外探測器作為較早應(yīng)用的報(bào)警技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，已有相當(dāng)規(guī)模的市場占有率。主動(dòng)紅外探測器在成本以及安裝調(diào)試的便捷性方面優(yōu)勢明顯。但是，由于主動(dòng)紅外探測器本身的技術(shù)缺陷，很容易受到其它介質(zhì)的影響而產(chǎn)生誤報(bào)，也容易引起漏報(bào)。盡管如此，隨著周界防范整體市場的增長，主動(dòng)紅外探測器的增長依然非常可觀。

被動(dòng)紅外探測器的工作原理是：人體恒定的體溫會(huì)發(fā)出特定波長10μm左右的紅外線，被動(dòng)紅外探測器就是靠探測人體發(fā)射的10μm左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

被動(dòng)紅外探測器在國內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用多年，但是技術(shù)上較大的變革并沒有呈現(xiàn)。雖然眾多廠家都對(duì)技術(shù)有較大關(guān)注，但目前的技術(shù)都還是集中在模擬電路和數(shù)字電路的結(jié)合，甚至很多還是停留在模擬電路上。探測器的關(guān)鍵技術(shù)也只有個(gè)別廠家有些象征性的突破，如菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)、溫度補(bǔ)償、抗白光、防寵物等技術(shù)，而這些技術(shù)在部分國家已經(jīng)有了很好的應(yīng)用。

未來被動(dòng)紅外探測器的技術(shù)將呈現(xiàn)出集成化、數(shù)字化、無線化、探測方式復(fù)合化的發(fā)展趨勢。

紅外熱成像儀

自然界中，一切物體都會(huì)輻射紅外線，因此利用探測器測定目標(biāo)本身和背景之間的紅外線差，可以得到不同的紅外圖像，稱為熱圖像。同一目標(biāo)的熱圖像和可見光圖像是不同的，它不是人眼所能看到的可見光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像，或者說，紅外熱圖像是將人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。

采用紅外熱成像技術(shù)，探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備，稱為紅外熱成像儀。

紅外熱成像可有主動(dòng)和被動(dòng)之分，安防領(lǐng)域應(yīng)用的基本是被動(dòng)式產(chǎn)品。紅外熱成像產(chǎn)品具有無需光源、探測距離遠(yuǎn)、可在各種復(fù)雜的（全黑、微光、惡劣天氣如煙、霧、雨、雪等）環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的目的，因此非常適合進(jìn)行晝夜監(jiān)控、且對(duì)安全監(jiān)控要求較高的一些特殊重要部門的應(yīng)用需求。紅外熱成像儀可以在較遠(yuǎn)的距離上正常觀測目標(biāo)，受氣候影響很小，并且無論白天黑夜均可以正常工作，同時(shí)可以避免暴露自身。在安防監(jiān)控方面，紅外熱像儀可以在夜間以及惡劣氣候條件下，對(duì)各種目標(biāo)，如人員、車輛等進(jìn)行監(jiān)控。

由于目前紅外熱成像產(chǎn)品的核心部件貨源有限，因而，價(jià)格昂貴的特性使得這一種類的攝像機(jī)一直以來在安防產(chǎn)業(yè)都屬于高端、低量的產(chǎn)品，主要的供應(yīng)廠商包括FLIR、大立、加創(chuàng)、三星等。

紅外熱成像儀的核心技術(shù)為探測器技術(shù)和圖像處理技術(shù)?，F(xiàn)有的紅外熱成像儀主要應(yīng)用于電力、石油化工、鋼鐵、科學(xué)研究、消防、煤炭、工業(yè)控制、軍事、邊防偵察等領(lǐng)域，目前發(fā)展的新領(lǐng)域主要是港口碼頭、銀行、道路、油田、蒤-林防火監(jiān)控、建筑、醫(yī)療等。而新的技術(shù)應(yīng)用主要是根據(jù)不用行業(yè)應(yīng)用需求，來進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)。

紅外熱成像儀目前在安防行業(yè)應(yīng)用還不是很廣泛，主要是在價(jià)格方面與普通的主動(dòng)紅外設(shè)備或監(jiān)控?cái)z像機(jī)存在著較大的差異。但隨著這方面需求的增大以及紅外熱像儀在技術(shù)上的發(fā)展，其差距也將日益縮小。

結(jié)束語

紅外技術(shù)作為一種成熟的技術(shù)，在各行各業(yè)都得以應(yīng)用。在安防行業(yè)，從監(jiān)控?cái)z像機(jī)到防盜報(bào)警探測器，再到高端的紅外熱成像儀，都不乏紅外技術(shù)的身影。這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷安全防范，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和保障。