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红外激光监控装置的技术
红外激光监控装置的技术【1】
摘要：红外激光监控装置，包括摄像机、控制器、激光红外灯、传输线缆、云台，摄像机设于云台上，该控制器与感光元件相连，摄像机为变焦距摄像机，且云台为电动云台，激光红外灯由半导体激光器和半导体激光二极管连接构成，该装置可远距离监控，实现自动变焦、同步变焦、透雾光源整形匀化等功能，变焦过程中画面清晰、稳定性好。
关键词：清晰;稳定;节能;远距离
1.前言
安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安防技术就显得更为重要。
视频监控系统是安防领域中的重要组成部分，是安全系统中最关键的子系统。
随着社会的进步和经济的发展，对安全的要求也变为更加苛刻，因此要求视频监控系统能在各种恶劣的环境下进行全天候的实现实时监控[1]。
目前，监控系统广泛应用于农业、工业、国防、公安等领域和部门，监控系统的应用保证了国家和人民的人生安全和财产安全，因而也愈来愈引起人们的高度重视，例如在重要的场所的监控、刑事的侦察、交通管制等，必须24小时监控，尤其是在夜晚的监控，传统的监控系统采用摄像机的红外灯进行夜间“照明”，但该照明为24小时工作，浪费电能，缩短了摄像机的使用寿命。
由于红外监控一体摄像机只经历了几年的发展阶段，如何在原有设备上实现夜视功能以至实现全天候的实时监控，成为企业技术改造的难点。
为了能在夜间更清楚地进行监控，出现了一种安装光传感器的监控系统，通过安装该光传感器来控制红外灯的开启与关闭，从而节约了电能，延长了摄像机的使用寿命，但该监控系统监测距离短，当距离变远时，无法清楚地看到，不利于监控。
2.红外激光监装置的结构及具体实施方式
传统的红外监控系统包括：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源;摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值(通光量)，F值越小，夜视效果越好。
红外摄像机的好与坏，关系到各部分的选用以及合理配合的问题[2]。
由于普通LED灯在照射距离、亮度、散热、寿命等方面存在诸多局限，已满足不了目前夜视监控领域的需求，虽然现在有的是为了增加监控距离及亮度，增加了LED灯的数量和功率，但是却牺牲了散热和寿命，想要实现远距离的监控，必须采用红外激光夜视技术。
红外激光监控装置如图1所示，包括摄像机1、控制器2、激光红外灯3、传输线缆、电动云台、感光元件4。
摄像机包括设于电动云台上部的摄像机和设于电动云台下部的运动摄像机，摄像机为变焦距摄像机，摄像机的外壳材料为铝合金，且外形小巧;摄像机还包括镜头、镜头还加防护罩，隐蔽性好，防水、防暴、抗腐蚀、抗冲击能力强。
激光红外灯由导体激光器和半导体激光二极管连接构成。
半导体激光二极管波长为810nm感光元件为光敏电阻，其电阻值随着光照的强弱而改变，当入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大，感光元件也可以是光照传感器，此两种感光元件较为常见，且安装方便。
选用摄像机时，重点在于摄像机的灵敏度及真实色彩。
摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分，是当摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。
灵敏度越好，对红外线的感应能力也就越强，有不少生产厂家，人为地提高信号强度，灵敏度是秀不错了，但是信噪比很差，导致夜间图像“雪花点”很多、很大，像质恶劣。
选用不同类型尺寸CCD也是关系到红外摄像机的晚上图像效果。
红外摄像机尽量避免直射光源，因为红外灯电源控制部分是根据安装在红外灯板边的光敏电阻来感受，由此来控制红外灯的工作电压。
红外摄像机照射的地方，尽量避免跟全黑色物体、空旷处、有水等等吸收红外光线的物体直对射，红外灯是靠发射的红外光在物体上发射到摄像机CCD上成图像的，如果红外线被吸收或减弱，大大削弱红外灯的有效照射距离。
摄像机设于电动云台上，根据其摄像机安装的位置进行任意调节，可以通过云台让摄像头转动，以便全方位的进行监控。
由于控制器与摄像机相连，在夜间，通过激光红外灯为摄像机提供照明;控制器与感兴元件相连，该控制器也与激光红外灯相连，通过感光元件感知外界光照的强弱，并将信息传给控制器，控制器接受到信息后，从而控制激光红外灯的开启与关闭，摄像机为变焦距摄像机，其焦距可从10mm到500mm之间进行连续可变调焦，实现自动变焦、同步变焦、透雾光源整形匀化等功能，保证了在变焦过程中画面的清析、稳定。
激光红外灯由半导体激光二极管连接构成，且该半导体激光二极管波长为807nm，功率为1到10w之间，该结构高效、节能、且夜视效果更好，即使在没有任何光亮的情况下也可以使用，同时可实现1500到2000米内的夜视摄像监控，监控距离更长。
3.结语
综上所述，此红外激光监控装置，隐蔽性好，照明器只有一个发光点，极大的减少了红曝，在结构设计上，还能使产品防尘、防雨、防震，并采用双温控技术，低功率，产品更加节能。
红光激光监控系统通过感光元件来感知外界光照的强弱，通过控制器，控制激光红外灯的开启与关闭，实现自动变焦、同步焦焦、透雾光源整形匀化等功能，保证了变焦过程中画面的清晰、稳定，同时还节省了电能，延长了摄像机的使用寿命。
随着社会的发展，社会安全隐患逐步显现，从而推进各个安防领域的发展，尤其是安防产品在特殊环境的应用日趋成熟，针对性强，这对于安防事业的发展以及红外线的应用发展有着积级的意义[3]。
参考文献：
[1] 杨振宇.浅谈监控摄像头加装红外灯的技术[J].《计算机光盘软件与应用》，2013(15).
[2] 陈平、李元武， 红外线报警监控系统在项目管理中的应用[J].《浙江建筑》，2007(2).
[3] 邹国霞、唐建清，基于嵌入式计算机的红外监控系统的设计及应用[J].《仪表技术》，2007(8).
基于红外激光智能监控装置的设计及应用【2】
[摘 要]该智能监控装置包括可旋转摄像机、处理器、激光红外灯、存储器、传输线缆、显示器、云台。
可旋转摄像机设于云台上，该处理器与感光元件、激光红外灯、存储器相连;可旋转摄像机包括镜头和摄像机机身，该系统还包括视频编码器、红外感应器;编码器、红外感应器分别与处理器相连;视频编码器还与可旋转摄像机相连，该智能监控装置在无人员流动时处于停止工作状态，节约了电能、减少了存储空间，还可以实现在无人参与的情况下对可疑人物的跟踪监控。
[关键词]红外激光 光传感器
1、前言
随着科技的发展，人们对于安全的要求也越来越高，安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安防技术就显得更为重要。
视频监控系统是安防领域中的重要组成部分，是安全系统中最关键的子系统。
随着社会的进步和经济的发展，对安全的要求也变为更加苛刻，因此要求视频监控系统能在各种恶劣的环境下进行全天候的实现实时监控[1]。
不但要求在白天能够进行监控，还要求在晚上也能进行监控，并要求画面清析，这样就要求晚上也要有照明，为了使照明的效果更好，出现了激光红外灯，提供摄像机在夜晚的照明，但该照明为24小时工作，浪费电能，缩短了摄像机的使用寿命。
为了解决上述问题，出现了一种安装了光传感器的监控装置，通过该光传感器来感应外界光照的强弱，从而控制激光红外灯的开启与关闭，一定程度上节少了电能，但该监控装置的摄像机在24小时都始终处于开启状态，且要人员参与的情况下才能进行监控，浪费了电能，且不能在无人的情况下对可疑人物进行监控。
为了克服现有技术的不足，本文介绍一种可节约电能，且在无人参与的情况下自动进行对可疑人物进行跟踪的智能监控装置。
2、智能监控装置的结构及实施过程
传统的红外监控系统包括：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源;摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值(通光量)，F值越小，夜视效果越好。
红外摄像机的好与坏，关系到各部分的选用以及合理配合的问题[2]。
由于普通LED灯在照射距离、亮度、散热、寿命等方面存在诸多局限，已满足不了目前夜视监控领域的需求，虽然现在有的是为了增加监控距离及亮度，增加了LED灯的数量和功率，但是却牺牲了散热和寿命[2]。
针对目前不能在无人参与的情况下对可可疑人物进行监控，需要进行技术改进。
如图1所示，智能监控装置包括可旋转摄像机2、处理器3、红外激光灯4、存储器1、传输线缆、显示器、云台、感光元件5、视频编码器6、红外感应器7。
可旋转摄像机设于云台上，包括镜头和摄像机机身，其外壳为铝合金材料，外形小巧，镜头还加防护罩，隐蔽性好，防水、防暴、抗腐蚀、抗冲击能力强;处理器与感光元件、激光红外灯、存储器相连，感光元件可以是光敏电阻，电敏电阻其电阻值随着光照的强弱而改变，当入射光强时，电阻减小，入射光弱时，电阻增大，感光元件也可以是光照传感器。
红外激光灯有2个，分别设于可旋转摄像机的左右两侧，也可以设于摄像机的上下两侧，红外激光灯的前端设有镜片，镜片为单个镜片，也可以由多个透镜组成，红外激光灯使用远红外作为发射源，利用透镜散射的原理使激光红外由集中的直线光束改变成一定角度的散射光束，增大了照射面积，通过改变透镜的组合方式或调整透镜距离可使激光红外照射面积发生改变。
云台为电动云台，具备水平旋转和垂直旋转的功能，该电动云台可在水平方向上0-360°内回转，还可以在垂直方向上0-90°内回转，该设置使用单一摄像机能够大范围进行监控，利于节约成本，且监控范围更大。
当有人处于红外感应器所能感应的监测区域时，其体内发出的热源被红外感应器所捕捉，红外感应器将信息传输到处理器，处理器接收到信息后立即启动可旋转摄像机进行录像，并通过红外感应器对热源进行跟踪，并不断地将热源的移动信号传达给处理器，处理器对热源的移动路径进行分析，并判断热源的行为是否符合智能监控装置里所设定的警戒条件，当符合时，处理器将根据红外感应器传来的移动路径信息，控制可旋转摄像机的镜头按照移动路径对热源进行跟踪拍摄，并将信息保存到存储器中;当热源离开红外感应器所能感应的监测区域时，处理器接收不到红外感应器传来的信息，将自动停止可旋转摄像机的拍摄工作。
3、结束语
综上所述，该智能监控装置采用红外激光技术，通过光传感器感应外界光照的强弱来控制戏外激光灯的开启与关闭，还提供了夜间监控照明，实现在无人员流动时处于停止工作状态，节约了电能、减少了存储空间，实现在无人参与的情况下对可疑人物进行跟踪监控拍摄。
不但外形小巧、隐蔽性好、防水防暴、抗腐蚀，抗冲击能力强，且安装方便。
参考文献
[1] 邹国霞、唐建清，基于嵌入式计算机的红外监控系统的设计及应用，《仪表技术》，2007年8期.
[2] 戴捷，红外激光球形摄像机的关键技术研究，机械电子工程，浙江大学 2011 学位年度.
红外热成像技术及其在智能视频监控中的应用【3】
摘 要：红外热成像技术是根据自然界一切温度高于绝对零度(-273 ℃)物体能够每时每刻反射载有物体特征信息的红外线的特性而研发的一种被动红外夜视成像技术，被广泛运用于智能视频监测领域。
我国变电站的红外线测温工作基本上采用传统的红外测温仪配合巡检人进行，这种传统变电站监控方式方式效率低、工作量大，不符合当前变电站的发展要求。
随着社会经济发展和科学技术进步，变电站逐渐发展为无人值守的智能化集成化监控，文章以云南电网公司文山供电局开发智能红外热成像无人监控系统为例，阐述红外热成像智能视频监控系统开发的技术要点。
关键词：红外热成像技术;智能视频监控;变电站
电力系统作为国民经济运行中至关重要的组成部分，其性能的好坏决定了市场经济发展以及人们生产生活的顺利进行。
随着改革开放的不断深入，我国的市场经济发展迅速，因此对电力系统的安全可靠性要求越来越严格。
而变电站电力设备监控在确保电力系统运行安全方面具有重要作用。
现阶段电力设备监控基本上采用人员定期巡检的方式，缺乏智能化监控手段，在预防电力设备故障方面不够严谨。
目前文山供电局变电站普遍采用了热红外成像智能视频监控管理技术，本文将探讨该智能视频监控系统的具体开发与运行。
1 智能红外热像无人监控系统开发背景与可行性研究
1.1 系统开发背景及意义
20世纪90年代末，美国大部分变电站广泛运用了智能红外线热成像视频监控技术，该技术根据自然界一切温度高于绝对零度(-273 ℃)物体能够每时每刻反射载有物体特征信息的红外线的特性，从而设计出一种能够判别被侧目标温度高低和热分布场的技术，而利用光电红外探测器将物体的发热部位发射出的热辐射功率信号转换成电信号后，再通过成像装置将物体表面的空间温度分布精确的模拟出来，最终形成影像。
我国对于热红外城乡技术研究和运用起步较晚，主要以制冷式红外成像设备为主，但是由于该设备使用环境和自身条件的限制，制冷式红外成像技术应用面较窄。
近年来，随着社会经济发展和科学技术进步，我国变电站逐渐发展为无人值守的智能化集成化监控。
而智能红外热成像无人监控系统开发与实施有利于弥补当前采用容值测量和局部放电难以全面排查缺陷设备的技术空缺，能够减少现场事故，提高电网运行的安全性。
1.2 系统开发可行性与必要性
红外热成像智能视频监控系统的可行性主要表现在以下两个方面：一是项目负责人均为电力系统自动化专业，拥有从事该压试验和一次设备技术监督和管理工作经验，理论知识扎实，实践经验丰富。
二是实验条件。
文山供电局均配置有红外测温仪，并积累了丰富的历史数据，在建设红外热成像智能监控系统时，可以与之前人工测温所得数据进行比较分析，从而改进设计路线和构思，优化系统构建方案，完善电气设备温度数据库。
2 智能红外热像无人监控系统开发系统结构及创新点
2.1 系统结构
项目研究成果主要由现场单仓云台与红外热像仪监控设备、变电站智能红外热像无人监控系统、终端电脑三部分组成。
2.2 研究创新点
具备国内首创的一线通特点，可以通过光纤通讯接口实时传输包含全部温度数据的红外视频信号，真正做到温度图像的实时性;同时还可以对云台和传感器焦距进行远程实时控制，真正做到了接线更少，安装更简便。
研究成果在输出容量、输出频率以及选择频率自动测试的领域比同类装置有明显创新，由于其他同类设备没有针对电容器测试的技术配套参数，且测试频率不可调整，测试时间长达数小时。
本项目提出的创新技术路线，采用频率可调整的方法，对于电容器而言一般只需要1～30 k范围的快速测试，几分钟即可完成。
同时如果需要对绝缘材料的老化进行深入研究，该装置也可选择超低频段，或者全覆盖频率的测试。
3 红外热成像智能视频监控技术要点分析
3.1 在线红外监测方式及拓扑结构
该系统的在线红外监测方式采用三组红外云台监控前端设备，分别安装与位置优越的建筑物楼顶，通过光纤进入网络主控室，实现对设备的控制机红外图像采集。
3.2 红外图像实时分析与处理
系统通过广电红外探测器将物体发热部位的辐射功率信号转换成电信号后，成像装置便能够一一对应地模拟被测物体表面温度的空间分布，最后经过LX60TM系统软件平台进行处理后，采用测控与分析一体化模式，即同时承担硬件控制，形成热图像视频信号，传送至显示屏幕上，经过数据读取分析与可视化处理后，得出与物体表面热分布相对应的热成像图。
红外热像仪可控制热像仪的聚焦、放大缩小、色板、温度范围、目标参数等设置。
分析功能实时监测设备的温度变化：点、线、区域测温设置，自动追踪某一区域内的温度最高点，设定等温线显示高温区域;定时、定位自动对红外热图像存储、分析，发现异常情况，自动报警，分析故障设备温度变化的历史曲线。
3.3 监控系统接入内网安全性
本次研究的智能红外线视频监控系统应用了网络层监控技术、应用层监控技术、外设监控技术以及系统监控技术。
网络层监控技术规范了系统IP地址访问权限和端口访问权限，对异常故障有实时报警功能。
报警条件有高于、低于、区间之内、区间之外4种方式供选择，可通过电网公司短信平台对故障设备进行短信报警。
3.4 云台控制技术
云台控制技术支持远程聚焦、变倍、光圈调整，能够对八个方向进行智能控制。
同时云台控制装置能够设置80个以上的预置位，并且对预置位有添加、修改、删除、清空等操作功能。
每一组云台对多个点位也就是预置位进行循环监控，并根据每一个预置位的巡航设置信息与报警设置信息进行数据实时处理。
3.5 图像智能识别技术
该系统中利用计算机对显示图像具有分析和解析的功能，将物体中以热辐射为信号的图像进行智能分析和处理，抓住物体图像的特点，支持温标、等温线红外图像分析功能等温线即在某个设定的温度范围内的所有温度点都以同一种颜色进行显示，从而突出被关注的区域。
4 系统试运行与验收测试
通过本项目的实施，改变了我局没有智能红外热像无人监控的局面，2012年11月我们在220 kV文山变电站进行了测试，测试前由南京蓝芯电力技术有限公司技术人员进行了试验培训，红外热成像双视在线监控预警系统硬件(监控主机、交换机、光纤转换器、云台、摄像头、温湿度传感器、交流电压变送器等)、软件设备功能(自动巡检控制功能、报警功能、设备温湿度显示准确率、温度报警显示正确率等)试运行检查结果正常，整个系统运行、使用情况良好。
5 结 语
变电站红外热成像智能视频监控技术实现了变电站内关键设备温度在线实时监测，提前发现安全隐患，为电力系统安全正常运行提供科学参考数据。
此外该技术攻克了变电站电气设备运行维护难度大的难题，节省了大量的成本投入，其经济效益显著。
变电站采用红外热成像实现在线智能视频监控，有效提高了用电管理水平，降低服务成本，提高了供电质量，帮助电力企业树立安全可靠、值得信赖的企业形象。
参考文献：
[1] 郑裕林.红外视频监控技术在城市监控报警联网系统的应用[J].警察技术，2010，(7).
[2] 吕立波.红外热成像技术及其在安防领域中的应用[J].中国公共安全(综合版)，2008，(7).
[3] 雷玉堂.红外热成像技术及在智能视频监控中的应用[J].权威论坛，2010，(8).
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