Меню

Тепловизионная система измерения температуры тела



Тепловизионная система измерения температуры тела

Тепловизор – устройство, которое улавливает инфракрасные волны и преобразует их в визуальный сигнал, доступный для человеческого глаза. Тепловизионная камера позволяет не только обнаружить тепловой объект, но и увидеть разницу между несколькими тепловыми объектами. Именно поэтому тепловизоры приобрели огромную популярность в сфере эпидемиологического контроля. Они позволяют моментально обнаружить человека с повышенной температурой, которая часто является симптомом вирусного заболевания, даже в большом скоплении людей. Своевременное обнаружение и изоляция потенциальных носителей вируса позволяет снизить скорость распространения эпидемии. По этой причине сегодня тепловизионными камерами оснащаются аэропорты, железнодорожные вокзалы и автостанции, станции метро, торговые центры и другие популярные места общественного пользования.

Почему тепловизионный контроль так важен?

Эпидемиологический тепловизор – первый рубеж, защищающий страну от проникновения вируса, который способен значительно сократить темп распространения эпидемии. Именно поэтому наиболее популярными и важными местами для установки этих приборов являются аэропорты и вокзалы – ключевые точки, связанные с перемещением людей между странами и городами. Сканирование потока приезжающих и своевременная изоляция людей с симптомами вирусного заболевания для проведения первичной диагностики – необходимый минимум, пользу которого сложно переоценить.

Источник

Тепловизор эпидемиологического контроля

Из-за распространения коронавируса остро стоит вопрос о выявлении потенциально заболевших в местах массового скопления. Тепловизоры для измерения температуры человека бесконтактным методом позволяют контролировать большой поток людей одновременно.

Виды тепловизоров для контроля температуры тела

Этот прибор бывает двух типов: портативный или стационарный.

Выбирая тепловизор для выявления людей с повышенной температурой учитывайте особенности самого измерителя и места его использования:

расстояние до объекта измерения;

Принцип работы систем эпидемиологического контроля

Внутренняя температура человеческого тела не соответствует средней температуре тела. Поэтому точками, дающими наиболее точные показания, являются уголки глаз, где проходят слезные каналы.

Расстояние до объекта измерения может достигать 5 метров. Тепловизору достаточно 1 секунды, чтобы измерить температуру человека. При этом ни головной убор, ни защитная маска не помешают ему в этом.

Если система фиксирует человека с температурой выше настроенного порога, срабатывает световой или звуковой сигнал. А на АРМ отправляется скриншот лица заболевшего.

Преимущества тепловизора для выявления людей с повышенной температурой

Бесконтактность. Нет необходимости прикасаться к человеку. Следовательно, и нет риска инфицирования.

Быстродействие. Системы эпидемиологического контроля способны измерять температуру людей в потоке. Это позволяет не создавать заторов в многолюдных местах.

Автоматическая подача сигнала тревоги. Человеку не обязательно внимательно следить за показателями тепловизионной камеры. При выявлении человека с лихорадкой подается звуковой или световой сигнал.

Отсутствие ложного срабатывания. Алгоритмы работы тепловизионного комплекса для эпидемиологического контроля исключают возможность срабатывания на горячие предметы. Стакан с чаем не станет поводом для тревоги.

Регулярное дистанционное измерение температуры тела медицинским тепловизором для определения коронавируса — действенный метод выявления вирусной инфекции на ранней стадии.

Источник

Особенности применения систем для тепловизионного скрининга температуры тела

Термограммы лица человека

Предисловие

Инжиниринговая компания INTRATOOL предлагает новые технические решения для борьбы с пандемией. Разработанные тепловизионные комплексы INTRAVISION TS позволяют не просто проводить непрерывный контроль за температурой тела человека без прямого контакта , но и с минимальной погрешностью определить потенциальных носителей инфекции на производственных объектах.

На сегодняшний день метод тепловизионного скрининга уже зарекомендовал себя успешным в борьбе с атипичной пневмонией , вирусом свиного и птичьего гриппов.

В 2017 году был разработан европейский стандарт по применению , при этом сразу несколько научных организаций выступили с анализом результатов и аргументацией применения тепловизоров для сдерживания распространения вирусных инфекций и обоснованием преимуществ от их применения по сравнению с медицинскими пирометрами.

Несколько месяцев назад из-за распространения нового коронавируса спрос на технологию тепловизионного скрининга резко вырос , и производители не только зарубежных , но и отечественных систем на их основе стали демонстрировать эффективность и точность собственных разработок. Насколько это соответствует действительности , поможет разобраться наш анализ.

Какую температуру может измерить тепловизор?

Что касается теоретической части , то наиболее информативным на наш взгляд является стандарт IEC 80601−2-59:2017 «Медицинское электрооборудование. Часть 2−59. Частные требования к базовой безопасности и основным характеристикам экранирующих термографов для скрининга на фебрильную температуру человека» и материалы исследования этого стандарта , приведенные в статье [1].

Опираясь на вышеуказанные документы , можно выделить следующие характеристики , на которые стоит обратить внимание при работе с системами для скрининга температуры.

Описанные далее характеристики обусловлены необходимостью проведения скрининга температуры лица человека исключительно по максимальной температуре уголка глаза. Именно данная область имеет уникальное строение — защищена от охлаждения за счет естественной впадины и расположения сети кровеносных сосудов под тонким слоем кожи , что дает наиболее коррелирующее с внутренней температурой тела значение. По этой причине проведение точного скрининга температуры у человека должно производиться без очков , оптика которых является непрозрачной или не полностью прозрачной для инфракрасного излучения.

Характеристики тепловизора.

В соответствии со стандартом IEC 80601−2-59:2017 для точного измерения тепловизором температуры человека по уголку глаза , размер точки изображения не должен превышать 1 мм , в таком случае область лица должна составлять не менее 240×180 точек , что достижимо для тепловизоров с минимальным размером матрицы в 320×240 пикселей. Матрица может быть и меньшего размера , но в таком случае придется использовать строгие ограничения по положению лица в кадре , что не подходит для измерений в потоке , а также не работает для людей с разным ростом.

Читайте также:  Измерить угловое расстояние прибор

Важно отметить , что диапазон суточной температуры тела человека может изменяться от 35,9 до 37,1 °С в зависимости от времени суток , физической нагрузки , уровня стресса , возраста и пола. При этом показателем лихорадки при COVID-19 является повышенная температура со значением выше 37,5 °С , что может детектироваться оборудованием с точностью не более +/-0,3 °С.

Исходя из собственных измерений на затухание теплового излучения в зависимости от фактического расстояния , существующим ограничениям по помещениям , в которых организовывается температурный контроль , а также доступности современных матриц на рынке , по нашему мнению приемлемым для определения указанного порога ( 37,5 °С) может считаться разрешение до 2 мм.

Схема расположения кровеносных сосудов в области лица человека

Важное примечание: температура лица вычисляется не по среднему , а по максимальному значению.

Для каждого отдельного человека распределение температуры по лицу не является стабильным: большое влияние оказывают расположение холодных областей лица , которые меняют свои характеристики в зависимости от окружающей среды и физиологии человека. Яркими холодными областями являются нос и брови , на них существенно влияют фактура кожи , растительность жирность и влажность. Также показания зависят от наличия косметики , головного убора , нагрева или охлаждения лица.

Измерение средней , максимальной и минимальной температуры в области лица

Область уголка глаза при максимальном увеличении на расстоянии в 1 метр

Следующим фактором , влияющим на показания температуры , полученные при скрининге , является расстояние. Существует прямая математическая зависимость между минимальным размером объекта измерения и расстоянием до него. В рамках эксперимента были проведены измерения тепловизором с разрешением 320×240 точек и горизонтальным углом обзора в 25° и на основе их выявлена взаимосвязь , которая показывает , что на расстоянии более 1 метра отрицательный прирост к максимальной температуре по области лица составляет 0,15 °С. На практике это показывает то , что на расстоянии в 1 метр температура может быть определена как 36,5 °С , на расстоянии в 6 метров она будет 36,5 — ( 0,15×5) = 35,75 °С , а в 10 метрах значение с тепловизора будет не более 35 °C. Исходя из обработанных данных , можно сделать получить обратную корректировку по другим разрешениям и типам объективов , но принимая во внимание различия в физиологии людей , а также неспособность тепловизоров и идущих в комплекте камер достаточно точно определять расстояние до измеряемых лиц , надежность подобного подхода , в особенности для больших расстояний и групп людей в кадре , ставится под сомнение.

Различия в измерениях на расстояниях в 1 и 10 метров

Выводы на основе данного исследования:

  1. Тепловизионное оборудование не является средством диагностики заболевания , а лишь дает возможности определить признаки инфекции путем скрининга температуры в уголке глаза;
  2. Точное измерение может быть произведено за счет нахождения человека на определённом расстоянии от оборудования;
  3. Тепловизор с низким разрешением является бесполезным в использовании на большой дистанции и не позволит определить носителей инфекции с повышенной температурой тела;
  4. Применение оборудования , производящего вычисление по средним значениям температуры лица человека не позволяет выявить признаки жара и инфекции.

Практическая сторона вопроса

На сегодняшний день на рынке представлены различные типы тепловизионных систем , производители которых утверждают о точности измерения в ±0,3 °С. На основе данных по их разрешению и размеру матрицы были произведены вычисления по отклонению показаний в зависимости от применяемого расстояния. В качестве примера расчетное максимальное отклонение от исходной температуры на расстоянии в 10 метров составляет 0,7 °С для сенсора с разрешением в 640 точек по горизонтали и имеет наибольшее значение в 6 °C для сенсора с разрешением в 160 точек с углом обзора в 50 градусов. Расчеты демонстрируют , что измеряемая температура не может быть равной на разных расстояниях , а показания должны увеличиваться при приближении человека к точке установки камеры.

График измерения температуры для разных тепловизоров

Также для разных производителей был проведен анализ ширины области обзора на дистанции , при которой размер пикселя не будет превышать 2 мм и ожидаемо были получены данные , по которым лидирует тепловизор с высоким разрешением. Исходя из результатов отчетливо видно , что область обзора для сенсоров с разрешением не более 400×300 не достигает значения в 0,9 метра , то есть они подходят для небольших одиночных объектов , таких как турникет , рамка металлоискателя , стандартный дверной проем. В случае использования сенсора с разрешением в 640×480 точек размер зоны может быть увеличен вдвое , но не более этого значения.

Пример невозможного для тепловизора измерения

Сравнение области видимости на расстояниях , на которых размер пикселя тепловизора равен 2мм

На сегодняшний день из оборудования с разрешением в 640×480 точек единственным доступным на рынке является INTRAVISION TS-6. Под указанным брендом также представлена младшая модель с меньшим сенсором с разрешением 320×240.

Система INTRAVISION TS предназначена для установки исключительно в помещении , что характерно для всех типов оборудования для температурного скрининга , включает в состав блок АЧТ и программное обеспечение , совместимое с ОС Windows. Интерфейс подключения — Ethernet , что удобно при размещении оборудования на удалении от поста контроля. По части автоматического контроля предусмотрены автоматическое звуковое и визуальное предупреждение о срабатывании порога температуры и запись ИК и видимых снимков.

Читайте также:  Методы измерения параметров магнитных полей

Фотография измерительного модуля системы INTRAVISION

Заявлено наличие функции обнаружения и отслеживания лиц в кадре с автоматическим измерением температуры по области ( до 8 человек одновременно), что становится доступным при установке выше 2 метров.

Термограмма , полученная с помощью системы INTRAVISION TS-6

Для эффективного использования оборудования необходимо придерживаться следующих установок:

  1. Оптический путь между АЧТ и тепловизором не должен загораживаться;
  2. Тепловизор должен быть установлен на высоту , которая превышает человеческий рост , таким образом , чтобы движущиеся люди всегда находились в зоне действия оборудования;
  3. Установка должна исключать наличие горячих предметов в области измерения , в том числе отопительных и электрооборудования;
  4. При открытии дверей в область видимости тепловизора не должны попадать участки от нагретых солнцем поверхностей , а также элементы автомобилей;
  5. Камера не должна быть установлена на слишком большую высоту и направлена на людей так , чтобы полностью охватывать область глаз в том числе при наличии головных уборов.

На периоды возникновения резких температурных перепадов на улице рекомендовано оставлять буферную зону для стабилизации температуры входящих людей.

Отличительной чертой систем INTRAVSION TS кроме разрешения считается наличие функции уменьшения размера области измерения , что более востребовано в теплое время года. Нам известны случаи ложного срабатывания систем для скрининга на волосы , головные уборы , воротники , средства защиты органов дыхания. При активации этой функции количество ложных срабатываний становится минимальным.

Несмотря на кажущуюся простоту установки и настройки оборудования INTRAVSION TS , хотелось бы обратить особое внимание на то , что применение систем для скрининга температуры тела будет эффективным только при комплексном подходе , выраженном в тщательном выборе и анализе мест установки и характеристик рассматриваемого оборудования. Эффективность работы данных систем напрямую влияет на безопасность и здоровье сотрудников.

Примеры ложных срабатываний

Примеры наложения области для минимизации ложных срабатываний

Выводы

С помощью эпидемиологического контроля проходящих в потоке посетителей и рабочего персонала на пунктах пропускного режима на промышленных и режимных объектах , а также крупных транспортных узлах тепловизор действительно может способствовать сдерживанию распространения вспышек инфекционных заболеваний , в числе которых находится COVID-19.

При выборе метода контроля необходимо полагаться на технические характеристики сенсора , следовать рекомендациям производителей , а также экспертов и профессионалов в области тепловизионного контроля. Стоит помнить , что изначальный подбор верного оборудования является первым шагом для осуществления оперативного принятия ограничительных мер по прохождению на значимые промышленные объекты , а также минимизации контактов с инфицированными.

Примеры интерфейса системы INTRAVISION TS

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ghassemi P , Pfefer TJ , Casamento JP , Simpson R , Wang Q , «Best practices for standardized performance testing of infrared thermographs intended for fever screening», PLoS ONE 13 ( 9): e0203302 , 2018

Источник

Выявление людей с повышенной температурой с помощью тепловизора

Тепловизор выявляет только повышенную температуру, но не диагностирует заболевание. Тем не менее, его использование помогает сузить круг поиска потенциально больных людей в потоке. После обнаружения людей с повышенной температурой с помощью тепловизора, следует провести измерение температуры повторно, контактным методом для подтверждения результата.

Что нужно знать про выявление больных людей с помощью тепловизора?

В связи с распространением в мире коронавирусной инфекции сегодня возник спрос на экспресс методы определения потенциальных больных людей в пассажиропотоке на вокзалах, аэропортах, в метро и других местах. Это непростая задача, поскольку:

  1. Необходим одновременный контроль большого количества людей.
  2. Необходимо быстрое выявление в массе пассажиров людей с повышенной температурой.

Лучше всего с этой задачей справится тепловизор, но использование тепловизора без понимания принципа его работы может привести к ложным результатам по измерению температуры.

Параметры, влияющие результат, делятся на внутренние и внешние:

  • Выставленный коэффициент излучения.

Человеческая кожа по своим свойствам близка к черному телу. Значение коэффициента излучения в общем следует принимать 0,97. Это важно, поскольку изменение этого параметра на 1% (0,01) влечет за собой изменение показаний на 1 градус цельсия, что в свою очередь является критерием выборки. В отдельных случаях коэффициент излучения может принимать значения в более широких пределах до 0,8, что связано по большей части с использованием косметики, результат будет виден как пониженная температура по сравнению с остальными пассажирами.

  • Выставленная температура фона. Поскольку фоновая температура создает отраженное излучение, выставление ее точного значения влияет на точность результата измерений.
  • Выставленная температуры изотермы. Изотерма — это инструмент, который позволяет определить повышение температуры выше определенного порога с помощью цветовыделения областей с температурой выше указанной. Для больного человека характерна повышенная температура, обычно это значение определяется как температура выше 37 градусов.
  • посторонние источники тепла в обследуемой области. Тепловые пушки, обогреватели и некоторые виды ламп освещения будут создавать тепловое пятно, тем самым отводя внимание от потенциально заболевших людей. В связи с этим следует убедиться в отсутствии объектов с повышенной температурой в обследуемой области
  • Наличие растительности на лице. Волосы рассеивают тепло, создавая трудности в измерении температуры.
  • Расстояние до объекта. Расстояние до объекта влияет на минимальную площадь поверхности, на которой измеряется температура. Это следует учитывать при выборе расстояния, на котором будет измеряться температура.
Читайте также:  Линейка для измерения топлива своими руками

Например, тепловизором TIX580 со стандартным объективом может достоверно померять температуру в области 2 на 2 см на расстоянии 21,3 метра. Вычислить дистанцию измерения температуры можно с помощью специального калькулятора.

Какие тепловизор можно использовать для измерения температуры тела человека?

Тепловизоры, которые можно использовать для определения температуры людей в потоке пассажиров делятся на два вида: портативные и стационарные.

Примеры портативных тепловизоров

Стационарные тепловизоры для выявления людей с температурой в потоке пассажиров

Важный момент, который нужно учитывать — портативный тепловизор может быть использован как стационарный, но стационарный тепловизор не может быть использован как портативный.

Какой тепловизор выбрать?

При выборе тепловизора для выявления людей с повышенной температурой тела следует учитывать следующие особенности места:

  • Расстояние, с которого будет происходить измерение
  • Поле зрения

При выборе тепловизора следует учитывать возможности работы в длительном режиме. Большинство тепловизров могут использоваться установленными на треногу, для некоторых может потребоваться соответствующий адаптер.

Как говорилось выше, точность измерения температуры в определенной области зависит от поля зрения объектива тепловизора, используемой в тепловизоре матрицы, и расстояния до объекта измерения, для упрощения выбора тепловизора есть специальный калькулятор, который позволяет вычислить все эти параметры для каждой модели тепловизора с учетом использования стандартных и дополнительных объективов.

  • Наличие посторонних источников теплового излучения
  • Особенности освещения

Какие настройки следует использовать для наиболее эффективного проведения измерения

1. Цветовая палитра

Для различных типов обследования могут использоваться разные палитры, например:

Правильным выбором для обследования пассажиропотока будет палитра с наименьшим количеством цветов, это связано с тем, что требуется быстрое обследование большого количества людей, наличие большого количества ярких цветов будет перегружать мозг, и оператор довольно быстро устанет. Правильный выбор:
Инверсная серая или серая палитры.

2. Инструмент сигнализации

Существует несколько инструментов, которые могут использоваться для сигнализации превышения температуры, рассмотрим их:

Маркер наиболее горячей точки

Маркер горячей точки с отображением температуры наименее предпочтительный инструмент, поскольку требует сосредотачиваться на значении температуры

Режим цветовой сигнализации работает с обычным изображением, накладывая на него области с превышением температуры выше порогового значения. Этот инструмент удобен тем, что позволяет определить человека в потоке не только по повышенной температуре, но и по внешности

Режим изотермы позволяет выделить ярким цветом области с повышенной температурой в инфракрасном изображении, что позволяет быстро обращать внимание на людей с повышенной температурой и не перегружает мозг, но возможны проблемы с выделением человека по внешности. Однако эту проблему можно легко решить с использованием режима наложения визуального и теплового изображений, этой функцией обладают все тепловизоры FLUKE.

Режим совмещения изображения хорош тем, что благодаря наложению теплового изображения на визуальное картинка получается менее контрастной с одной стороны, не мешает определить человека по внешности с другой и ярко выделяет области с повышенной температурой с третьей. Это наиболее подходящий выбор режима визуализации и сигнализации.

Для некоторых тепловизоров старых линеек и TIS20+ отображение информации в виде потокового видео невозможно, поэтому информацию необходимо контролировать непосредственно на экране тепловизора. При контроле информации с экрана необходимо использовать функцию цветовой сигнализации следующие настройки:

  • Цветовая палитра: синий красный (или другой палитры, в которой ярко отображаются цвета верхней части температурного диапазона)
  • Коэффициент излучения: 0,97
  • Сигнализация:
  1. Нажмите F2 или нв экран, чтобы отобразилось меню
  2. Войдите в подменю Изобр.
  3. Войдите в подменю Цвет. предупр.
  4. Выберите пункт Верхн знач тревоги.
  5. Установите необходимое значение с помощью джойстика

В режиме цветовых предупреждений высокой температуры на экран прибора выводится полностью видимое изображение, а сведения инфракрасной области отображаются только для объектов или участков, температура которых превышает заданный пороговый уровень.

Выбор значения сигнализации по температуре

Это один из важнейших инструментов правильной настройки тепловизора. Логика подсказывает, что требуется установить значение 37 градусов, однако иногда пороговое значение придется устанавливать в пределах +-1 или 2 градуса . На значение температуры открытых участков кожи влияет множество параметров:

  • Если измерение проводится при входе в здание, температура открытых участков кожи может быть ниже из-за погодных условий, сильный ветер, снег и дождь уменьшают температуру кожи на некоторое время, тепловое излучение солнца или инфракрасного обогревателя — увеличивают.
  • Очки и головные уборы. Очки являются НЕПРОЗРАЧНЫМИ в инфракрасном диапазоне, но очень хорошо отражают тепло. Поэтому при измерении температуры нужно попросить снять очки. Головной убор так же может вносить искажения в измеренное значение, но из-за большого количества нюансов мы не будем их рассматривать, головной убор тоже необходимо снять.

Как просто выбрать правильное значение сигнализации — провести первое измерение на заведомо здоровом человеке, выбрав значение цветовой сигнализации таким образом, чтобы при превышении этого порога появлялась цветовая сигнализация.

Источник