Θερμικές κάμερες – Οι νεότερες τάσεις και οι προοπτικές!

Οι σύγχρονες τεχνολογικές εξελίξεις στις θερμικές κάμερες δημιουργούν ακόμα μεγαλύτερες ευκαιρίες και προοπτικές αξιοποίησής τους, προκειμένου οι μελετητές των έργων και όσοι υλοποιούν τεχνικές εργασίες για την προστασία των εγκαταστάσεων να ισχυροποιήσουν την περιμετρική ασφάλεια.

του Νέστορα Πεχλιβανίδη

Όλοι μας έχουν παρατηρήσει πως η εικόνα από θερμικές κάμερες και γενικότερα η χρήση της τεχνολογίας αυτής γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής και προβάλλεται αρκετές φορές στις τηλεοπτικές μας οθόνες σε τηλεοπτικές σειρές και κινηματογραφικές ταινίες. Για του λόγου το αληθές, στην πρόσφατη σειρά Squid Game του Netflix που έσπασε κάθε ρεκόρ τηλεθέασης, οι μασκοφόροι φρουροί χρησιμοποίησαν θερμικές κάμερες επιτήρησης για να παρακολουθούν τους διαγωνιζόμενους του παιχνιδιού όταν έσβηναν τα φώτα.

Η θερμική απεικόνιση φυσικά, δεν είναι κάτι καινούργιο. Στην πραγματικότητα, η τεχνολογία αναπτύχθηκε για πρώτη φορά στις ΗΠΑ, τη δεκαετία του ’60, για στρατιωτικές επιχειρήσεις. Από τότε, η θερμική απεικόνιση άνοιξε το δρόμο σε επιχειρήσεις επιβολής του νόμου, σε επιχειρήσεις έρευνας και διάσωσης, αλλά και την βιομηχανική και εμπορική ασφάλεια.

Η εξέλιξη όμως και η δημοφιλία της συγκεκριμένης τεχνολογίας συνεχώς μεγαλώνει.

Σύμφωνα με έρευνα που πραγματοποίησε η Yole Développement, η παγκόσμια αγορά θερμικών καμερών σημείωσε αύξηση 76% λόγω των υγειονομικών μέτρων αντιμετώπισης της πανδημίας, με συνολικό κύκλο εργασιών 7,6 δις δολαρίων μόνο το 2020. Καταλυτικός παράγοντας ήταν η χρήση της θερμική τεχνολογίας ως εργαλείο ανίχνευσης αυξημένης θερμοκρασία δέρματος κατά τη διάρκεια των ελέγχων σε διάφορους χώρους για όσο διαρκούσαν τα μέτρα απέναντι στη διασπορά του covid-19. Ωστόσο, αυτό δημιούργησε εκτεταμένο ενδιαφέρον για τη θερμική τεχνολογία στο σύνολό της, γεγονός που οδήγησε σε αυξημένη ζήτηση και για άλλες περιπτώσεις χρήσης – συμπεριλαμβανομένης της ασφάλειας και της ανίχνευσης παραβίασης εξωτερικών χώρων.

Οι θερμικές κάμερες ως γνωστόν, ανιχνεύουν την υπέρυθρη ενέργεια, ουσιαστικά την θερμότητα. Τα πάντα, από τα φυτά μέχρι τους ανθρώπους, εκπέμπουν κάποια θερμική ενέργεια – ακόμα και στο απόλυτο σκοτάδι. Εξαιτίας αυτού, οι θερμικές κάμερες προσφέρουν στους τελικούς χρήστες ισχυρές δυνατότητες ανίχνευσης, ακόμη και στις πιο ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως πάγος, χιόνι, βροχή, ομίχλη κ.λπ. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις επιτρέπουν επίσης τη διαστρωμάτωση συσκευών, τον συνδυασμό πολλαπλών αισθητήρων σε μία συσκευή, καθιερώνοντας τη θερμική τεχνολογία ως ένα επιπλέον αξιόπιστο εργαλείο για την περιμετρική ασφάλεια.

Σήμερα, η βελτίωση της απόδοσης, η μείωση κόστους αλλά και η απλοποιημένη εγκατάσταση θερμικών καμερών, έχει οδηγήσει σε αυξημένη ζήτηση, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να προσφέρουν λύσεις που υπόσχονται πιο ισχυρές στρατηγικές στην περιμετρική ασφάλεια.

Βελτιωμένη απόδοση

Καθώς η ζήτηση για θερμικές κάμερες συνεχίζει να αυξάνεται, ειδικά για εφαρμογές περιμετρικής ασφάλειας, καλό θα ήταν οι τεχνικοί εγκαταστάτες, οι μελετητές και όσοι υλοποιούν μεγάλα έργα, να γνωρίζουν τις νέες τάσεις των λύσεων αυτών που προσφέρονται στην αγορά.

Οι εν λόγω κάμερες διαθέτουν τεχνολογικές καινοτομίες, συμπεριλαμβανομένων βελτιώσεων στη θερμική ευαισθησία, οι οποίες προσφέρουν μεγαλύτερη ακρίβεια ανίχνευσης και μικρότερο συνολικό κόστος ιδιοκτησίας για τους τελικούς χρήστες.

Στο πεδίο από την άλλη, η χαμηλότερη θερμική ευαισθησία επιτρέπει στις θερμικές κάμερες να αποδίδουν καλύτερα σε ακραίες καιρικές συνθήκες, δημιουργώντας μια σειρά πρόσθετων επιλογών σε ποιότητα και απόδοση.

Ένας τρόπος για να διαχωρίσουμε τις υπέρυθρες κάμερες σε midwave (MWIR) και longwave (LWIR) είναι η διαφορά θερμοκρασίας ισοδύναμου θορύβου (Noise Equivalent Temperature Difference – NETD). Πρόκειται για ένα μέτρο του πόσο καλά ένας ανιχνευτής θερμικής απεικόνισης μπορεί να διακρίνει μεταξύ πολύ μικρών διαφορών στη θερμική ακτινοβολία σε μια δεδομένη εικόνα, δείχνει δηλαδή πόσο ευαίσθητη είναι η συσκευή. Με άλλα λόγια, το NETD είναι ο λόγος του σήματος προς τον θόρυβο που προσεγγίζει την ελάχιστη διαφορά θερμοκρασίας που μπορεί να επιλύσει η κάμερα. Ο λόγος αυτός συχνά αναφέρεται και ως “θερμική αντίθεση”, καθώς μια πιο ευαίσθητη συσκευή θα παράγει εικόνες υψηλότερης αντίθεσης.

Όταν το σήμα θορύβου σε μια εικόνα είναι ίσο με τη μικρότερη μετρήσιμη διαφορά θερμοκρασίας, το αισθητήριο έχει φτάσει στο όριο ικανότητάς του και πλέον δεν μπορεί να ανιχνεύσει κάποιο θερμικό σήμα, επομένως όσο περισσότερος θόρυβος υπάρχει, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή NETD του ανιχνευτή.

Οι εγκαταστάτες θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψιν το μέτρο της θερμικής ευαισθησίας μιας κάμερας για να διακρίνουν το επίπεδο ποιότητας. Ορισμένες κάμερες ενδέχεται να κρύβουν χαμηλή ευαισθησία μετρώντας το NETD στους 50 βαθμούς Κελσίου αντί για τους 30 βαθμούς του βιομηχανικού προτύπου. Η διαφορά στις εικόνες που προκύπτουν μιλάει από μόνη της. Δεν έχει σημασία πόσο εντυπωσιακό είναι το εύρος, το οπτικό πεδίο, η ανάλυση ή οι ικανότητες εστίασης μιας κάμερας. Εάν ο αισθητήρας δεν μπορεί να εντοπίσει μικρές διαφορές θερμοκρασίας, οι δυνατότητές του θα είναι εγγενώς περιορισμένες.

Απλοποίηση Εγκατάστασης

Εκτός από τις βελτιώσεις αναφορικά με την θερμική ευαισθησία, νέες κάμερες που μειώνουν τον χρόνο εγκατάστασης και τα έξοδα ενός έργου, έχουν επίσης εμφανιστεί στην αγορά. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι σταθερές, πολυφασματικές κάμερες που συνδυάζουν θερμικούς και οπτικούς αισθητήρες με ανάλυση 4K σε μία συσκευή.

Αυτές οι επιλογές γίνονται σταδιακά αρκετά δημοφιλείς, καθώς συγχωνεύουν διαφορετικές τεχνολογίες σε μία συσκευή, ελαχιστοποιώντας έτσι το κόστος υποδομής και τις διαδικασίες εγκατάστασης. Αυτές οι συσκευές κλείνουν επίσης το χάσμα μεταξύ των λειτουργιών ανίχνευσης και αξιολόγησης απειλών, εκτελώντας και τις δύο εργασίες ταυτόχρονα, εξορθολογίζοντας την απόκριση σε έκτακτα περιστατικά εξοικονομώντας παράλληλα κρίσιμα δευτερόλεπτα για το προσωπικό ασφαλείας.

Αξιοπιστία στην ασφάλεια περιμέτρου με συνδυασμένες τεχνολογίες

Συχνά οι εγκαταστάτες χρησιμοποιούν αποδεδειγμένες στρατηγικές σχεδιασμού συστήματος περιμετρικής ανίχνευσης εισβολής (Perimeter Intrusion Detection System-PIDS) για να αποκτήσουν κάποιο πλεονέκτημα και να βελτιώσουν περαιτέρω την αξιολόγηση απειλών. Ο συνδυασμός, για παράδειγμα, θερμικών αισθητήρων με άλλες αναδυόμενες τεχνολογίες, όπως επίγεια συστήματα ραντάρ, επιτρέπει στο προσωπικό ασφαλείας να μεγιστοποιήσει τα οφέλη και των δύο τεχνολογιών.

Το ραντάρ, για παράδειγμα, μπορεί να ανιχνεύσει εισερχόμενες επίγειες και εναέριες απειλές από εντυπωσιακές αποστάσεις, πολύ πέρα ​​από την περίμετρο μιας εγκατάστασης, και να εμφανίσει αυτά τα δεδομένα γνωστοποιώντας τη γεωγραφική τοποθεσία, παρέχοντας έτσι στους ιθύνοντες ακριβείς πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο. Όταν συνδυάζονται με θερμικούς αισθητήρες που είναι ενσωματωμένοι σε κάμερες PTZ(Pan-Tilt-Zoom), τα δεδομένα από τα ραντάρ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να κατευθύνουν την κάμερα πάνω στον στόχο και να τον ‘’κλειδώσει’’ καθώς αυτός κινείται.

Ο παραπάνω συνδυασμός μειώνει την πιθανότητα ψευδούς συναγερμού και διασφαλίζει ότι μια απειλή που έχει εντοπιστεί θα παραμείνει ορατή.

Προοπτικές και Ενίσχυση της αγοράς

Το μέγεθος της αγοράς θερμικών κάμερών. είναι πιθανό να αυξηθεί σημαντικέ μέχρι το 2027, λόγω της εισαγωγής προηγμένων καμερών θερμικής απεικόνισης για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία. Για παράδειγμα, υπάρχουν φορητές θερμικές κάμερες ειδικά σχεδιασμένες να βοηθούν τους μηχανικούς αυτοκινήτων στη διάγνωση ποικίλων ζητημάτων, όπως βουλωμένοι θερμοστάτες και αστοχίες του κινητήρα, με ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια. Ομοίως, η κλιμακούμενη υιοθέτηση της τεχνολογίας στον στρατιωτικό τομέα, ειδικά για χρήση από δυνάμεις εδάφους, θα ωθήσει περαιτέρω τη ζήτηση.

Με τον όρο θερμική ή αλλιώς θερμογραφική κάμερα, αναφερόμαστε σε μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη λήψη εικόνων στο υπέρυθρο φάσμα. Μπορεί να ανιχνεύσει ακτινοβολία σε αυτή τη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και αργότερα να παράξει εικόνες αυτής της ακτινοβολίας, γνωστές ως θερμογράμματα. Δεδομένου ότι αυτή η ακτινοβολία εκπέμπεται από αντικείμενα με θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν, η θερμογραφία επιτρέπει στους χρήστες να αναλύσουν μια συγκεκριμένη σκηνή ή αντικείμενο με ή χωρίς ορατό φωτισμό.

Η αυξανόμενη επίγνωση σχετικά με τα πλεονεκτήματα της χρήσης καμερών υπερύθρων σε διάφορες απαιτητικές εφαρμογές όπως η επιτήρηση, είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες που ενισχύουν τις τάσεις της αγοράς. Το 2020, η BAE Systems Sensor Solutions παρουσίασε μια θερμική κάμερα υψηλής ευκρίνειας, την Athena 1920, για απαιτητικές και μεγάλης εμβέλειας εφαρμογές σε συστήματα επιτήρησης, ασφάλειας και στόχευσης. Η χρήση της θερμογραφίας ως μη καταστροφικής μεθόδου δοκιμών στον τομέα της αεροδιαστημικής και της άμυνας για τον εντοπισμό δομικών ελαττωμάτων θα ενισχύσει επίσης τη χρήση του προϊόντος σε πολλές βιομηχανίες.

Παρόμοια αύξηση αναμένεται μέχρι το 2027, και σε θερμογραφικές κάμερες με σταθερή βάση καθώς αυτές χρησιμοποιούνται στην ιατρική για τη διεξαγωγή αντικειμενικών και μη επεμβατικών διαδικασιών απεικόνισης. Αυτή η ανάπτυξη καθοδηγείται έτι περαιτέρω από την αυξανόμενη αποδοχή και χρήση διαγνωστικών τεχνολογιών χωρίς επαφή για απομακρυσμένη παρακολούθηση ασθενών και έλεγχο θερμοκρασίας.

Η αγορά θερμικών καμερών της Βόρειας Αμερικής αναμένεται να παρουσιάσει σημαντικά έσοδα έως το 2027, καθώς επηρεάζεται έντονα από τις υψηλές στρατιωτικές δαπάνες των ΗΠΑ. Οι τελευταίες έχουν έναν από τους υψηλότερους αμυντικούς προϋπολογισμούς στον κόσμο και επενδύουν μεγάλα ποσά σε συστήματα ασφάλειας και επιτήρησης, όπως θερμικά κιάλια και διόπτρες. Οι αυξανόμενες πωλήσεις συσκευών υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια της πρόσφατης πανδημίας, έχουν επιταχύνει περαιτέρω την περιφερειακή ανάπτυξη με την ανάγκη παρακολούθησης της εξάπλωσης του ιού.

Βασικοί παίκτες που δραστηριοποιούνται στην αναφερόμενη αγορά αποκλειστικά περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων εταιρείες όπως η FLIR Systems (Teledyne Technologies Inc.), SATIR, Zhejiang Dali Technology Co. Ltd AB (Canon), Lynred και Opgal και φυσικά αρκετές ακόμα μεγάλες εταιρίες διαθέτουν λύσεις βίντεο-επιτήρησης θερμικής τεχνολογίας όπως η Dahua, η Hikvision, η Axis Communications κ.α. Αυτές οι εταιρείες επενδύουν στην κυκλοφορία νέων προϊόντων ενώ στοχεύουν σε συγχωνεύσεις και εξαγορές προκειμένου να ενισχύσουν την παρουσία τους στην παγκόσμια αγορά. Για παράδειγμα, τον Οκτώβριο του 2020, η FLIR Systems παρουσίασε τις νέες προηγμένες κάμερες θερμικής απεικόνισης, τις E96, E86, E76 και E54, με βελτιωμένη θερμική ανάλυση σε σύγκριση με τους προκατόχους τους. Αυτές οι θερμικές κάμερες σχεδιάστηκαν για να προσφέρουν ζωντανές, ευανάγνωστες εικόνες και είναι εξοπλισμένες με δυνατότητα δρομολόγησης εντός της κάμερας συμβάλλοντας έτσι στην αποτελεσματικότερη έρευνα στο πεδίο.