Źródło: Pixabay

Zastosowanie czujników w telewizji przemysłowej – CCTV

Historia wykorzystania kamer do monitoringu miejsc publicznych lub prywatnych sięga 1985 roku, kiedy to po raz pierwszy zastosowano całodobowy system monitoringu przestrzeni publicznej na plaży Bournmouth (Waszkiewicz, 2012). Kamery zostały zainstalowane w miejscach publicznych w celu zwiększenia bezpieczeństwa przestrzeni.

Obecnie kamery i całe systemy CCTV są nieodzownym elementem funkcjonowania nowoczesnych miejsc, nie tylko ze względów bezpieczeństwa, ale także chęci optymalizacji wielu procesów.

System CCTV składa się z kilku podstawowych elementów, które można rozbudowywać w zależności od systemu i jego przeznaczenia (SAVER, 2013):

• kamery,
• soczewki,
• obudowy i mocowania,
• monitory,
• przełączniki i multipleksery,
• nośniki video do zapisywania danych.

Coraz częściej zestawy CCTV wyposażone są w czujniki, które pozwalają na wychwytywanie określonych sygnałów z otoczenia i przesyłanie związanych z nimi obrazów.

Rodzaje kamer stosowanych w telewizji przemysłowej

Technologia wykorzystywana do budowy systemów telewizji przemysłowej wciąż się rozwija. Nie ma wątpliwości, że to, co dziś jest nowe, może być na przykład standardem lub nawet przestarzałe za dwa lata. Niemniej jednak, znajomość różnych typów kamer CCTV pozwala wybrać najbardziej optymalną. Istnieje wiele kryteriów, według których można sklasyfikować kamery przemysłowe. Do najważniejszych z nich należy rodzaj systemu monitoringu, miejsce instalacji, typ techniczny kamery, konstrukcja kamery oraz jej zastosowanie (Systemy wizyjne, 2017). Na rys. 14 przedstawiono główny podział typów kamer telewizji przemysłowej.

Rys. 14. Rodzaje kamer stosowanych w telewizji przemysłowej

Źródło: (Systemywizyjne, 2017)

Oprócz wyżej wymienionych typów kamer istnieją również inne typy, np. kamery termowizyjne czy kamery bezprzewodowe, w których zastosowano rozwiązania oparte na czujnikach.

Zastosowanie kamer termowizyjnych

Kamery termowizyjne służą do pomiaru temperatury badanych obiektów w czasie rzeczywistym. Głównym celem takich kamer jest możliwość określenia temperatury badanego obiektu. Czujniki wbudowane w kamerę rejestrują promieniowanie podczerwone emitowane przez badany obiekt (rys. 15).

Rys. 15. Schemat działania kamery termowizyjnej

Źródło: opracowanie własne

Stąd zastosowanie tego typu aparatu jest dość szerokie. Do niedawna termowizja budynków miała szczególne znaczenie przy obliczaniu strat ciepła w budynkach (rys. 16) lub w instalacjach przesyłowych (rys. 17). Obecnie w związku z pandemią COVID-19 takie kamery są wykorzystywane w miejscach publicznych do kontroli temperatury ciała osób przebywających w danym pomieszczeniu np. na lotnisku, patrz: (Goodwin, Middag Alvarez, 2020, ryc.18).

Rys. 16. Efekt kamery termowizyjnej – budynki

Źródło: “File:Termowizja.jpg” by Explorer1001 is licensed under CC BY-SA 3.0

Rys. 17. Działanie kamery termowizyjnej – instalacje transmisyjne

Źródło: „JCP & L Completes Thermovision Inspections” firmy FirstEnergy Corp. jest objęty licencją CC BY-ND 2.0

Rys. 18. Wpływ kamer termowizyjnych – pomiar temperatury

Źródło: Leoni kibbey (na Flickr.com)

Kamery termowizyjne bazują na natężeniu promieniowania emitowanego przez badany obiekt. Rezultatem jest kolorowy obraz, na którym wszystkie punkty o tej samej temperaturze mają ten sam kolor. Jednak, jak w przypadku każdego pomiaru, na jego dokładność mogą wpływać różne czynniki. Jednym z takich, które mogą zniekształcić pomiar i doprowadzić do błędnego wyniku, jest np. odbicie promieniowania od badanego obiektu, które przechodzi przez źródło ciepła (Orman, 2011). W ten sposób czujnik w kamerze termowizyjnej odbiera strumień promieniowania nie tylko z badanego obiektu, a tym samym obiekt staje się „bardziej ciepły”. Podobne konsekwencje mogą wystąpić przy wejściu do klimatyzowanego pomieszczenia (np. lotniska) prosto z otwartej przestrzeni o bardzo wysokiej temperaturze. W ten sposób osoba wchodząca do pomieszczenia może być widoczna na monitorze jako mająca wyższą temperaturę ciała. Nie będzie to jednak efekt potencjalnej choroby, a rozgrzanie organizmu w wyniku ekspozycji na słońce. Niestety z powodu tych niedociągnięć nie wszystkie kamery termowizyjne nadają się do pomiaru temperatury ciała, ponieważ większość z nich ma błąd pomiaru od 2 do 5 ° C (Klonowski, 2020). W tym kontekście ważne jest przestrzeganie kilku zasad (ryc. 19).

Rys. 19. Zasady lokalizacji kamer termowizyjnych do pomiaru temperatury

Źródło: opracowanie własne na podstawie (Klonowski, 2020)

Kamery termowizyjne służą również do liczenia osób wchodzących do danego pomieszczenia. Można to teraz wykorzystać do monitorowania przestrzegania pewnych ograniczeń związanych z ograniczoną liczbą osób w danym pomieszczeniu (np. powierzchnie komercyjne) (Systemy wizyjne, 2020).

Na co zwrócić uwagę przy wyborze kamery CCTV?

Parametry brane pod uwagę przy stosowaniu kamer przemysłowych (Gill, Spriggs, 2005):

• Zamierzone cele – telewizja przemysłowa powinna mieć jasno określone cele jej stosowania, zarówno jeśli chodzi o ochronę przed zagrożeniami zewnętrznymi, jak i monitorowanie efektywności procesów zachodzących w pomieszczeniu lub na danym terenie. Bez wyraźnego wskazania, do czego jest przeznaczony, zebrane parametry i utworzone na ich podstawie informacje nie będą przydatne. Nadmiar celów może również wpływać na jakość uzyskiwanych wyników. Inaczej należy ustawić kamerę, która ma służyć do ochrony przed włamaniem, a inaczej taką, która będzie np. monitorowała przeloty ptaków przy turbinach wiatrowych.
• Zarządzanie – korzystanie z telewizji przemysłowej wymaga nie tylko wyznaczenia celów jej montażu, ale także bieżącego wykorzystania. Aby ta ostatnia była skuteczna, potrzebne jest stałe zarządzanie. W praktyce może to oznaczać konieczność skorzystania z wiedzy ekspertów technicznych, pełnego zaangażowania użytkowników końcowych oraz powołania odpowiedniego kierownika projektu, czyli w tym przypadku osoby odpowiedzialnej za obsługę i użytkowanie monitoringu przemysłowego.
• Gęstość umieszczenia kamer, ich zasięg i położenie – nie będzie możliwe zidentyfikowanie optymalnej lokalizacji kamer CCTV bez określonych celów ich wykorzystania. W takim przypadku nie można zastosować zasady, że zwiększenie ich liczby automatycznie skutkuje lepszym monitoringiem lub pozytywnie wpłynie na dostarczenie konkretnych, niezbędnych informacji. Czasami może się okazać, że liczba kamer nie ma znaczenia, a jedynym parametrem, który odgrywa kluczową rolę w danym przypadku, jest jakość nagrania. Zasięg kamery jest powiązany z położeniem kamery i musi uwzględniać charakter monitorowanego obszaru oraz cele systemu CCTV. Inaczej będzie funkcjonować CCTV wewnątrz budynku, gdzie np. pomieszczenia oświetlane są w systemie ciągłym, a inaczej na zewnątrz, na mocno zadrzewionym terenie, gdzie nie będzie oświetlenia.
• Parametry techniczne – rodzaj użytych kamer (np. statyczna lub obrotowa) zależy od konkretnego celu monitoringu. Oprócz rodzaju kamery ważnym elementem technicznym jest sposób montażu. Będzie to zależało od tego, czy kamery przydadzą się do monitorowania wydarzeń na żywo, czy też posłużą jedynie do zmniejszenia stopnia zagrożenia (np. odstraszając osoby potencjalnie chcące się włamać). W przypadku kamer PTZ dają one więcej możliwości operatorowi, który będzie mógł kontrolować swoje pole widzenia. Ich obsługa może być też ciekawsza, można też zobaczyć, jak poruszają się kamery, dzięki czemu np. można uzyskać efekt poczucia bycia chronionym. Warto też mieć na uwadze, jak aparaty radzą sobie ze sztucznym oświetleniem w sytuacjach, gdy nie ma światła dziennego, w nagraniu nie ma odblasku czy flary, czy sztuczne oświetlenie nie jest zbyt ciemne dla aparatu. Chcąc nagrać materiał wideo z kamery, warto zastanowić się zarówno nad nagraniem analogowym, jak i cyfrowym i ocenić, jaki typ będzie odpowiadał konkretnym celom instalacji kamer przemysłowych.
• Praca w sterowni – Kiedy kamery CCTV są używane do ochrony ludzi i mienia, ważne jest, aby rozważyć, w jaki sposób operatorzy kamer będą mieli dostęp do nagrań. Czy będzie to tryb ciągły (co może oznaczać konieczność zatrudnienia pracownika obserwującego nagranie z kamer w czasie rzeczywistym i umożliwiającego mu wykonanie tej pracy) czy też w trybie ad hoc (co zaowocuje niższymi kosztami, ale jednoczesna operacja post-factum, dopiero po wydarzeniach).

Dodatkowe możliwości wykorzystania kamer przemysłowych w monitoringu wideo

O konkretnych zastosowaniach kamer CCTV można przeczytać w corocznym raporcie IFSEC Global pt. Raport z monitoringu wideo 2019, Chmura, sztuczna inteligencja, rozpoznawanie twarzy i Brexit (IVPM, 2019).

(online: https://ipvm-uploads.s3.amazonaws.com/uploads/f411/6eee/cctv_report_2019_V13.pdf)

Inteligentne systemy wizyjne mają szereg zastosowań, o których można przeczytać także w publikacji zatytułowanej Intelligent Vision Systems for Industry (Batchelor, Whelan, 2002).

Źródło: Pixabay