Тепловизор точность измерений температуры

Тепловизор против COVID-19. Практика применения и реальные возможности

ЖД-вокзалы и аэропорты, проходные предприятий и офисные центры, больницы и поликлиники, школы и детсады — всё это объекты с большой проходимостью, которые сейчас оснащаются тепловизорами. Из статьи вы узнаете об устройстве этих приборов, в чём отличия эпидемиологических тепловизоров от обычных, их практической эффективности и целесообразности применения.

Тепловизор измеряет температуру тела пассажиров в аэропорту

Градусник или тепловизор?

При нынешнем уровне развития науки и техники существует весьма ограниченный перечень точных средств для измерения поверхностной температуры тела человека. Они делятся на две большие группы по методу применения: контактные и бесконтактные. Первая группа — привычные нам градусники и термометры: ртутные, спиртовые или электронные, вторая — дистанционный термометр (пирометр) и эпидемиологические тепловизоры, которые, в свою очередь подразделяются на ручные и стационарные.

Устройства для бесконтактного измерения температуры тела человека

Устройство	Точность измерения, °C	Скорость измерения
Ртутный градусник	0,1	1 человек за 10 минут
Электронный градусник	0,2	>1 человек за 1 минуту
Пирометр	0,5	1 человек за 2 секунды
Ручной тепловизор	1	1 человек за 2-3 секунды
Стационарный тепловизор	0,3	за 0,5 секунды до 30 человек сразу

Обычный ртутный градусник, который изобрёл Фаренгейт 300 лет назад, остаётся самым простым, точным и дешёвым средством измерения температуры тела человека. Браво, Габриель!

Но ставить градусник каждому на проходной предприятия, офисного здания или на пропускном терминале аэропорта просто невозможно. Это заканчивается огромными очередями и массой недовольных. Скорость — вот главная задача!

Учитывая данные из приведённой выше таблицы, стационарный эпидемиологический тепловизор примерно в 30 000 раз (!) быстрее обычного градусника. Но как же быть с точностью? У тепловизора она в 3 раза ниже, чем у термометра. А вот нужна ли безупречная точность измерения для определения факта лихорадки у человека — об этом далее в статье.

Так что же такое эпидемиологический тепловизор

Прежде чем начать рассказ о тепловизорах, обратим внимание на один очень важный факт: не существует измерительного прибора, в том числе и тепловизора, для того чтобы обнаружить какое-то конкретное заболевание: вирус или инфекцию.

Основная задача эпидемиологического тепловизора — быстро и точно выявить человека с температурой на максимально возможной дистанции. На первый взгляд может показаться, что с этой задачей справится любой измерительный тепловизор. Но это далеко не так. У традиционных измерительных тепловизоров, которые используются в строительстве, энергетике или в быту очень большая погрешность — в среднем ±2 °C. Ввиду особенностей человеческого организма, одной из которых является температурное постоянство, такая погрешность для диагностических целей неприменима.

Для того, чтобы добиться максимальной точности измерения температуры тела человека (особенно если он не один и находится в движении) нужны:

• высокая частота радиометрических кадров, т. е. количество точек, на которых измерена температура, в единицу времени,
• уникальный алгоритм обработки большого массива данных.

Кроме этого, оптические блоки эпидемиологических тепловизоров комплектуются видеокамерами высокого разрешения с функцией определения лиц для создания автоматических отчетов или интеграции в систему контроля и управления доступом (СКУД). В основном, это относится к стационарным системам.

Классификация эпидемиологических тепловизоров

Тепловизоры для эпидемиологического контроля подразделяются на ручные и стационарные. Последние, в свою очередь, можно разделить на те, которые используют эталонный излучатель (АЧТ) и тепловизоры без него.

Ручные тепловизоры для измерения температуры тела

Представляют из себя портативные устройства, внешне напоминающие пирометры или ручные видеокамеры. Устанавливаются на треногу или используются операторами на проходной для индивидуального измерения температуры у человека.

• Достоинства: Лёгкие, удобные и дешевые (по сравнению со стационарными). Работают несколько часов автономно за счёт встроенного аккумулятора. Полезны там, где нет возможности подключиться к стационарному источнику электроэнергии, например, в поезде или самолёте.
• Недостатки: Низкая (по сравнению со стационарными) точность измерения, нет захвата всех лиц в кадре, температуру приходится измерять у каждого человека в отдельности, маленькая дальность действия. Оператору необходимо наводить измерительную рамку тепловизора на лицо человека — имеет место человеческий фактор. Нельзя интегрировать в СКУД. Нет записи событий с распознаванием ФИО человека по базе. Применяются для индивидуального измерения температуры тела. Не рекомендуется использовать в местах с интенсивным потоком людей.

Стационарные эпидемиологические тепловизоры для бесконтактного измерения температуры тела людей

Стационарные тепловизоры эпидемиологического контроля представляют из себя аппаратно-программные комплексы, состоящие, как правило, из двух отдельных блоков:

• оптический блок: тепловизор+видеокамера,
• блок управления: ноутбук, системный блок, автоматизированное место оператора.

Это более точные и быстрые приборы для определения температуры человека. Основное отличие от ручных — возможность одновременного измерения температуры большого потока людей в полностью автоматическом режиме. Это свойство незаменимо в тех случаях, где индивидуальный замер температуры невозможен, например, контрольно-пропускной пункт терминала аэропорта.

Применение эпидемиологических тепловизоров

Применение стационарных эпидемиологических тепловизоров довольно обширно: терминалы аэропортов, ж/д вокзалов, морских портов; КПП; проходные предприятий, офисов; входные группы стадионов, фитнес-центров, концертных залов, гостиниц, крупных ТЦ; метро — там, где возможно большое скопление людей.

Сравнительная таблица ручных и стационарных тепловизоров эпидемиологического контроля

Параметр	Ручной	Стационарный
Температурная чувствительность NETD	0,06 °C	0,04 °C
Точность измерения	±2 °C	±0,3 °C
Дальность действия	1,5 м	5-7 м
Автоматический захват всех лиц в кадре	Нет. Измерение проводится по каждому человеку в отдельности путем наведения измерительной рамки на лицо	Да
Время срабатывания	2-3 с	0,5 с
Ширина зоны контроля	1,5 м	5 м
Наличие дневной видеокамеры	Нет	Да
Интеграция СКУД (турникет на кпп)	Нет	Да
Автоматическая запись тревожных событий с распознаванием фио человека по базе.	Нет	Да
Возможность подключения мобильных устройств (планшетов) для оперативного перемещения сотрудника охраны в зоне досмотра	Нет	Да
Цена	Низкая	Высокая

Основные производители тепловизоров на российском рынке

Sunell	Guide	Hikvision	Dahua	Dali	Pergam	Workswell	Testo	Opgal	FLIR
Китай					Россия	Чехия	Германия	Израиль	США

АЧТ — зачем оно нужно и можно ли обойтись без него

АЧТ — это абсолютно черное тело — эталонный излучатель, который на своей поверхности формирует очень точное значение температуры, до сотых долей градуса. Устанавливается в поле зрения объектива тепловизора, используется в качестве эталона температуры для калибровки прибора. Таким образом увеличивается точность измерения температуры до 0,3 °C.

Цель использования АЧТ — увеличить точность измерения температуры, т. е. повысить вероятность обнаружения человека с температурными отклонениями.

Но давайте разберёмся, работает ли это так, как должно. Поверхностная температура тела здорового человека находится в диапазоне от 26 до 37 °C — этот диапазон зависит от окружающей среды и физиологических особенностей конкретного организма. Возникает вопрос: зачем нам такая точность? Ведь получается, что идеально откалиброванный с помощью АЧТ тепловизор с точностью в 0,3 °C измерит температуру человека, вошедшего в помещение с морозного воздуха, но «не увидит» лихорадку, т. к. поверхностная температура тела была понижена условиями окружающей среды. Получается, что формальный подход сравнивания температур работает только в условиях постоянной окружающей температуры.

Наиболее универсальный и действенный способом безошибочного обнаружения человека с повышенной температурой в плотном потоке людей — использование математической модели, которая вычисляет среднюю температуру у людей в потоке и корректирует порог срабатывания системы.

Уникальный режим работы: В тепловизоре «Пергамед-Барьер» применяется именно такое решение для автоматического измерения температуры людей в потоке. Используется математическая модель нейросети, которая вычисляет среднюю температуру потока и корректирует порог срабатывания системы.

Автоматическая компенсация температуры

Эта технология называется автоматическая компенсация температуры или Absolute temperature compensator (ATC). Автоматически подсчитываются средние значения температуры последних 10 объектов, причем, не принимая во внимание 2 наибольших и 2 наименьших значения. Это позволяет использовать прибор в полностью автоматическом режиме, без использования эталонного «абсолютно чёрного тела», а также исключает ложные срабатывания.

Перспективы

Возможно ли 100 % обнаружение человека, инфицированного COVID-19, при использовании тепловизионной аппаратуры? Нет! Задача тепловизора не поставить диагноз (пока это невозможно сделать на расстоянии, к сожалению), а выявить людей с повышенной температурой тела, предупреждая обслуживающий персонал здания о вероятной угрозе. И с этой задачей эпидемиологические тепловизоры справляются достаточно неплохо. Естественно, чем технологичней тепловизор, тем меньше погрешность и точнее результат.

Достоверно известно, что любая нестандартная или серьёзная проблема даёт мощный импульс для развития технологий. И нынешняя эпидемия не исключение. Уже сейчас видно, как сильно оживился рынок тепловизоров во всём мире. Кто знает, может быть после эпидемии коронавируса будут разработаны принципиально новые средства обнаружения людей с неудовлетворительными параметрами общего состояния, которые будут давать 100% результат. Однако пока что этого не произошло.

Что касаемо теплоизмерительной аппаратуры, то в этом случае эпидемиологический тепловизор должен выступить в роли первого эшелона обороны — защитить границы и обнаружить невидимое простым взглядом. Само собой разумеется, что всех подозрительных людей с помощью тепловизора выявить нельзя (в основном за счет бессимптомного течения болезни и с учетом инкубационного периода). Однако снизить риск массового заражения вследствие своевременно поданного сигнала об изменениях температуры выше или ниже нормы они вполне способны.

Альтернатива тепловизорам

На данный момент альтернативы эпидемиологическому тепловизору, как эффективному средству выявления патологических колебаний температуры на пропускных пунктах (входах) не существует! Но увеличить его эффективность можно с помощью дополнительного оборудования, установленного параллельно. Более того, комплекс диагностической аппаратуры сможет с высокой долей вероятности выявить отклонения от нормы даже при наличии средств индивидуальной защиты на человеке, а именно: маски и перчаток.

Что нас ждёт?

Человечество постоянно живёт бок о бок с опасными, потенциально-опасными, незначительно-опасными и условно безвредными микроорганизмами, бактериями и вирусами. Но дело в том, что с развитием цивилизации увеличивается и плотность населения, создавая тем самым благоприятную почву для быстрого распространения любой эпидемии: междугородние поездки, перелёты, путешествия, туризм. Это не значит, что нужно безвылазно сидеть дома и никуда не ходить, в том числе и на работу. Нет. Человек за долгую историю своей эволюции приобрёл устойчивость ко многим видам болезней и способен переносить их без особого вреда для здоровья. Но вот грипп, к которому также относится и коронавирусная инфекция, по-прежнему остаётся тем заболеванием, которое сможет оставить о себе память на много лет в виде осложнений различной степени тяжести.

Чтобы этого не произошло, следует внимательней относится к своему здоровью, беречь и укреплять иммунитет заранее, а не тогда, когда «прозвенела сирена», следить за своим состоянием и стараться вести правильный образ жизни. И тогда, может быть, через пару сотен лет люди окончательно перестанут болеть. Ну а пока этого не произошло, высокотехнологичные тепловизоры, современная медицина, соблюдение предписаний организаций здравоохранения и здравый смысл помогут справиться с любой опасностью!

Автор: Александр Кудрявцев, руководитель отдела «Системы безопасности» компании «Пергам».

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.

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