Тепловизоры: когда ночное зрение бесценно

Тепловизоры: когда ночное зрение бесценно

Абсолютной гарантии безопасности того или иного объекта не может дать ни одна охранная система, несмотря на то, что степень совершенства современных технических средств несоизмеримо выше в сравнении с аналогами двадцати- или даже десятилетней давности. Речь идет о диапазоне уровня эффективности, максимум которого достижим лишь с применением комплексных инженерно-технических решений.

Инсталлируемые на особо важных объектах системы охраны и контроля доступа представляют собой интегрированные решения с использованием таких подсистем, как радиолокационные станции, видеонаблюдение, охранная и пожарная сигнализация, СКД и т.д. Только так, с помощью целого комплекса оборудования достигается эффективный контроль над периметром режимного объекта и подступами к нему, а также снижается роль человеческого фактора, сопряженная с непредсказуемостью действий, игнорированием тревожной ситуации и т.д.

От «сухих контактов» ─ к радарной оптике

Современные способы системной интеграции могут находить самые разные технические решения. Так, при интеграции систем звукового оповещения и видеонаблюдения (или, к примеру, пожарной сигнализации) может быть использована группа «сухих контактов» на терминальном контроллере. Система программируется таким образом, что каждая пара контактов отвечает за ту или иную команду, и при замыкании определенной пары матрица видеокамеры выполняет именно её, например ─ вывод «картинки» на нужный монитор. Этот же принцип работает и на примере пожарной сигнализацией – каждый из контактов на контроллере отвечает за свою зону оповещения, что обеспечивает нужную адресацию звукового сигнала.

Интеграция позволяет свести к минимуму количество ложных срабатываний системы. Так, видеокамера сможет определить точное место пересечения периметра даже при срабатывании сразу нескольких датчиков ─ маневре, который используют некоторые нарушители, заранее готовясь к проникновению на охраняемую территорию. В свою очередь, интеграция видеокамеры с тепловизором решает более сложную задачу ─ обнаружение нарушителя не с помощью отражаемого света, а благодаря теплоизлучению, возможное в условиях абсолютной темноты, задымления, дождя или в зеленой кроне деревьев. Наконец, обнаружение потенциального нарушителя на самых дальних подступах к периметру (с радиусом в несколько километров) обеспечат интегрированные в систему радиолокаторы. Всё это позволит принять необходимые меры раннего реагирования.

Интегрированная система как приоритетная задача

Использование перечисленных элементов в едином комплексе ─ императив для современных проектировщиков, работающих с особо важными объектами ─ морскими и воздушными портами, объектами инфраструктуры РЖД, правительственными и критически важными объектами сферы ТЭК: ГЭС, АЭС и т.д. В качестве пилотного проекта построение интегрированной системы на РЖД осуществляется на Октябрьской железной дороге. Проекты реализуются в морских портах Владивостока, Мурманска, Ростова-на-Дону, Новороссийска и других городов. О том, насколько уязвимы устаревшие системы охраны на отдельных объектах, свидетельствует случай на Баксанской ГЭС: террористическая диверсия, произошедшая в 2010 году, унесла 2 человеческих жизни и нанесла ГЭС ущерб на 800 млн рублей. Очевидно, что в случае с более масштабным объектом страшные цифры могут быть совершенно иными.

Предотвращение и обнаружение: зафиксировано в Законе

Необходимость кардинальных изменений нашла свое логическое оформление в Федеральном законе РФ N 256 «О безопасности объектов топливно-энергетического комплекса» от 21 июля 2011 г. В статье 9 в задачу системы физической защиты входят «предотвращение несанкционированного проникновения на охраняемые объекты» ТЭК и «обнаружение и пресечение любых посягательств на целостность и безопасность охраняемых объектов». Предотвращение и обнаружение ─ ключевые слова, определяющие сам уровень охраны ─ максимальный, что называется, «по умолчанию». И важнейшую роль в его обеспечении играет, безусловно, тепловизионная техника во всей многообразной классификации тепловизоров.

2. Оборудование, не имеющее альтернативы

Уникальность тепловизора, как уже было отмечено, ─ в его способности воспринимать тепловые электромагнитные волны, которые гораздо длиннее световых. Это в корне отличает устройство от приборов ночного видения, работающих с отраженным светом. Благодаря уникальному свойству регистрация инфракрасного излучения может осуществляться как при дневном или искусственном свете, так и в условиях абсолютной темноты, что делает ИК-камеры незаменимыми приборами для круглосуточного сканирования периметра в любое время года и главное ─ для обнаружения объекта.

Существует обширная классификация тепловизоров. Дорогие тепловизоры с охлаждаемыми матрицами работают в коротковолновом диапазоне с высокой частотой ИК-излучения (0.8-5.0мкм), обеспечивая на значительных расстояниях (15-20 км) максимальную четкость изображения сканируемого объекта. Специфика эксплуатации и обслуживания, высокая цена приборов с охлаждаемыми фотонными матрицами ─ основная причина того, что все более очевидную альтернативу им составляют более экономичные ИК-камеры с неохлаждаемыми микроболометрическими матрицами (7-14 мкм) и светосильными германиевыми объективами. Высокая дальность обнаружения достигается благодаря укомплектованию приборов матрицами с разрешением 640х480 и значительным фокусным расстоянием. Именно дорогой германий используется для изготовления объективов, поскольку стекло не пропускает инфракрасные лучи. Препятствиями для последних являются также пары воды, озон и особенно углекислый газ. Тем не менее, отличные возможности обнаружения приборы демонстрируют в условиях небольшого тумана или пылевого облака.

Тепловидение + видеонаблюдение = идеальный детектор и наблюдатель

Суммируя «плюсы» и «минусы» тепловизионных приборов и видеокамер, мы увидим, насколько оптимальным с точки зрения функциональности представляется их сочетание. Итак, в числе преимуществ инфракрасных камер:

─ способность «видеть» объект в условиях полного отсутствия света,

─ неподверженность световым помехам,

─ высокая дальность обнаружения,

─ способность регистрировать излучения в условиях задымления или неплотного тумана.

Вместе с тем, тепловизоры дают не объемное, а лишь контурное, достаточно специфичное изображение, не обеспечивая подробной детализации объекта. В свою очередь, видеокамеры демонстрируют гораздо более высокое качество изображения и позволяют подробно различать элементы фона, а также линию горизонта. Однако они не в состоянии «видеть» в полной темноте, а также сквозь дым, пыль, туман или снегопад, распознавать нарушителя в маскировке; им мешают посторонние источники света, а использование ИК подсветки демаскирует сами приборы.

Очевидно, что только в единой конфигурации тепловизионный и оптический каналы способны выдавать максимально информативный визуальный ряд. Например ─ в составе мультиканальной оптико-электронной системы, которая обеспечивает передачу тепловизионной картинки с наложением на нее видеоизображения: в итоге мы имеем четкое, объемное изображение объектов с различимыми контурами, полученное в условиях сумерек или абсолютной темноты на расстоянии нескольких километров. Благодаря современным программным продуктам наложение и трансляция на пульт оператора или, например, дисплей наводчика в танке, осуществляются в режиме реального времени, что позволяет своевременно предпринять все необходимые шаги реагирования.

Тепловизоры и видеоаналитика: помощь в принятии верного решения

Роль видеоаналитики в работе систем охраны и контроля сложно переоценить. Какой бы совершенной ни была система, человеческий фактор игнорировать невозможно: объем и интенсивность нагрузки, безусловно, влияют на качество работы и человеческой реакции, и снизить их путем внедрения интеллектуальной системы – важнейшая задача. Первичный анализ ситуации системой позволит выбрать правильный алгоритм реагирования.

Важнейший этап в работе видеоаналитики ─ выделение полезного сигнала с использованием фильтров, например, рекурсивного (с анализом локальных изменений яркости и фиксацией превышения порога яркости в зонах интереса) и трансверсального (с дифференциацией значений и устранением «шумовой» компоненты сигнала). В качестве аналитического устройства может выступать как программный продукт, так и модуль с микропроцессорной обработкой сигнала, и вне зависимости от типа видеоаналитики ее эффективность определяется двумя параметрами, это:

─ уровень вероятности обнаружения,

─ частота ложных срабатываний.

Факторами, в той или иной степени влияющими на качество процесса и результата, являются конструктивные особенности ИК-камеры и настройки чувствительности, общее техническое состояние тепловизора и особенности его монтажа и расположения, специфика цели (классификация по числу целевых объектов, характеру движения и т.д.), наконец, присутствие других элементов комплексной системы безопасности (например, сейсмодатчиков).

Чрезвычайно высокие требования в соответствии с перечисленными параметрами предъявляются к аналитике в системах охраны особо важных объектов с использованием тепловизоров.

Так, по нормам МВД, степень вероятности обнаружения на особо важных объектах должна быть не менее 99,5%.

Количество ложных срабатываний на объектах авиационных сооружений не должно превышать 1 раза за 2 недели на 1 км периметра.

Наиболее совершенной системой обнаружения с использованием аналитики и с учётом полной классификации тепловизоров считаются тепловизионные системы обнаружения стартов баллистических ракет: в них задействованы спутниковые тепловизоры с охлаждаемыми матрицами, способными детектировать тепловое электромагнитное излучение на расстоянии 40 тысяч километров. Система основана на сложнейших алгоритмах фиксации и отбора находящихся в движении объектов.

Задачи, решаемые с использованием тепловидения и видеоаналитики

В ряду основных задач по обнаружению и слежению можно выделить следующие:

  • ─ детектирование и классификация целей на максимально дальних расстояниях в состоянии движения на различной скорости;
  • ─ детектирование целей различной, в т.ч. минимальной степени контрастности (для современных систем допускается не менее 95% вероятности обнаружения и только единичное ложное срабатывание за 4 дня);
  • ─ срабатывание системы в тревожном режиме в автоматическом порядке при несанкционированном изменении поля зрения камеры.

Универсальная задача видеоаналитики в сочетании с тепловизионными камерами в составе комплексных систем безопасности ─ выявление потенциальной угрозы. Современные аналитические модули с мощными микропроцессорами способны производить детектирование в широчайшем спектре возможностей, как то:

─ появление в поле охраняемого периметра посторонних людей, а также автомобилей или вещей;

─ характер и вектор движения, поведение человека, вызывающие подозрение; отклонение от маршрута;

─ пересечение условной границы периметра;

─ кража предметов из зоны обзора,

─ воздействие на камеру, осуществляемое нарушителем (поворот и т.д.). И все это, благодаря конфигурации с тепловизионной техникой, возможно в условиях абсолютной темноты!

Высокий уровень российских разработок по видеоаналитике заслужил адекватную оценку зарубежных профессионалов: по итогам испытаний в лаборатории британского МВД отечественная аналитика для видеосерверов получила коэффициент вероятности обнаружения 0,9956, подтверждаемый сертификатом i-LIDS. Документ ставит оборудование на один уровень с лучшими мировыми аналогами, задействованными в охране особо важных объектов.

Новые объекты охраны – пример из практики

Между тем, в число последних входят не только порты, правительственные здания или ГЭС. Сегодня тепловизоры берут под свою охрану и солнечные электростанции: в той же Британии три таких объекта получили комплексную, трехъярусную систему охраны каждый.

Причина столь серьезного отношения к станциям ─ изрядная удаленность от инфраструктуры, требующая абсолютных гарантий безопасности. И британцы обеспечили эти гарантии на все сто процентов: если на первом, внешнем уровне периметра (ограждение) отсекаются возможности и факторы ложных срабатываний (ветер, животные и т.д.), то на втором микроволновые датчики с максимальной долей вероятности уже подтверждают сознательное несанкционированное пересечение периметра. Тепловизоры, сканирующие все поле обзора и днем, и ночью, обнаруживают потенциального нарушителя еще на подступах к периметру (880 м) ─ таким образом, оператор имеет возможность:

а) предупредить нарушителя через систему звукового оповещения (что на цивилизованном Западе оказывается весьма эффективной мерой),

b) вызвать на объект полицейских или патруль.

Использование ИК-камер имеет здесь три неоценимых преимущества. «Картинка» визуально подтверждает факт наличия нарушителя, что, во-первых, сводит к нулю вероятность ложного срабатывания (допустимую для микроволновых датчиков) и, во-вторых, позволяет обратиться в полицию с наглядными фактами на руках. В-третьих, если проникновение происходит ночью, никакие другие приборы не обеспечат визуального обнаружения и слежения за нарушителем на таких значительных площадях.

Интересно, что являясь одним из лидеров в производстве тепловизоров с нуля под ключ, англичане предпочли технику одного всем известного американского производителя. Лицензионное производство с использованием важнейших элементов тепловизионного оборудования от ведущих мировых брендов сегодня осуществляется и профильными предприятиями в России. Получаемые образцы отнюдь не уступают в качестве своим аналогам из США или Соединенного Королевства. И уже сегодня интеграция этого оборудования с лучшими российскими системами видеоаналитики, другими элементами позволяют создавать непревзойденные по надежности охранные комплексы в морских и воздушных портах страны и на других не менее ответственных объектах.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎