Тепловизоры: возможности применения в аэропортах

В апреле 2010 года я написал статью про возможности использования тепловизоров в аэропортах. Также в этой статье я раскрыл секреты нескольких мифов, сложившихся в последнее время вокруг тепловизоров.

Итак, меньше слов, больше дела!

За последнюю пятилетку про тепловизоры написано довольно много. Но я пока не встретил статьи, где бы тепловизор уложили, что называется, на лопатки и показали его истинные возможности. Различные производители тепловизоров пиарятся и показывают эффективность тепловизора в выгодном для себя свете: создается впечатление, что это всесильный прибор, панацея и притча во языцех, решающая множество глобальных проблем современного видеонаблюдения.

Сейчас я буду ставить точки над "ё" и расскажу о тепловизорах без обиняков все то, о чем многие догадываются, но скромно молчат.
Миф № 1. Тепловизор – это дорого и круто. Да, дорого!!! Да, круто!!! Хотя я считаю, что тепловизор – это совершенно обычное устройство, которое можно свободно купить, не являясь сотрудником спецслужбы, и поставить у себя на даче или в подъезде. Другой вопрос, зачем он там нужен? Но главное – возможность-то есть!!! О том, что дорого, а что нормально, мы еще поговорим. А пока что согласимся, что тепловизор – это дорого и круто. Согласен!
Миф № 2. Тепловизор видит сквозь стены. Ой, как бы хотелось, чтобы это было так. А пока су-пернанотепловизоров еще не выпускают, мы будем довольствоваться тем, что тепловизор не только через стены, но даже и через стекла не видит.
Миф № 3. Тепловизор видит сквозь туман. Да, видит, но только не сквозь туман, а сквозь легкую туманную дымку. А когда стоит густой туман, например такой, что в 10 метрах ничего уже не видно глазом, то и при помощи тепловизора тоже ничего не видно.
Миф № 4. Тепловизор можно настроить на 36,6 градусов, и если он будет засекать эту температуру в зоне действия, то значит, мы можем обнаружить человека, сделав при помощи тепловизора некий тепловой супердетектор. Во-первых, температура 36,6 у человека только в определенных частях тела. Во-вторых, тепловизор засекает температуру внешней оболочки чего-либо, а значит, если на человеке есть одежда (что в большинстве жизненных ситуаций именно так), то тепловизор засечет именно температуру одежды. А если дело происходит зимой? А если идет дождь или снег, а если дует ветер? А если человек надел термокостюм? Но и это еще не все. Продолжение – в мифе № 5... 
Миф № 5. Тепловизор может измерять температуру. Температуру может измерять градусник, а тепловизор видит тепло, а не измеряет температуру. Прочитайте еще раз само название "тепловизор". То есть визор тепла. Конечно, если задать кучу параметров, например точку росы, расстояние до объекта, его термокоэффициент, учесть время суток и другие источники теплового излучения, которые расположены вокруг интересующего нас объекта, то тепловизором все же можно измерить температуру. А пока что скажу, что копать эффективнее лопатой, чем палкой, и температуру лучше измерять градусником, а тепловизором мы все же будем смотреть тепло. 
Миф № 6. Если объект холодный, то тепловизором его не видно. Очередной миф. Тепловизор "видит" как теплые, так и холодные объекты. Да и вообще, нужно договориться для начала, что мы будем считать теплым, а что – холодным. Подавляющее большинство тепловизоров на рынке видеонаблюдения способны воспринимать температурную сцену (видеть объекты с соответствующей температурой) в диапазоне от -40 до +150–200°С. Таким образом, любой объект, обладающий указанной температурой, будет излучать тепловые волны, которые улавливаются тепловизором. Однако не каждый объект даже в этом диапазоне температур будет "виден". Почему? Об этом в мифе № 7.
Миф № 7. От тепловизора невозможно спрятаться, так как невозможно спрятать тепло (тепловое излучение). Совершенно верно, детектор тепловизоре воспринимает тепловое излучение ото всех объектов в его поле зрения, однако не все объекты будут видны. Ибо видимость объекта в тепловизоре определяется наличием тепловой разницы между объектом наблюдения и его фоном. То есть для различения объекта в тепловизоре необходимо, чтобы температуры объекта и фона были различными. Если температурная разница незначительна или отсутствует, то объекта видно не будет. Если вы дочитали до этого момента и не разочаровались в тепловизорах, то, возможно, еще верите, что тепловизор все-таки может быть полезен для систем безопасности. И я с вами полностью согласен! 

Когда совпадают надежность, удобство и экономическая эффективность

Немножко отвлечемся и порассуждаем об автомобилях. Возьмем персональный автомобиль – самый обычный, каких миллионы. А ведь автомобиль на самом деле является средством передвижения повышенной опасности. Автомобиль для личного пользования экономически не эффективен, ибо дешевле обходится перемещаться общественным транспортом или на такси. По статистике, вероятность погибнуть на автомобиле по дороге в аэропорт намного выше, чем при полете на самолете. 
Кроме того, на автомобиль необходимо ежегодно платить различные налоги и иногда штрафы гаишникам. Его могут угнать или повредить, можно угодить в ДТП и "попасть" на большие деньги. Но! Несмотря на все это, автомобили пользуются огромным спросом. Есть модели, на которые очереди вперед на годы. То есть, говоря простыми словами, иметь автомобиль – это дорого и круто. А теперь посмотрите на миф о тепловизорах № 1. Экономическая эффективность автомобилей только для личного пользования довольно низкая. Если же их рассмотреть для коммерческого использования, то картина меняется с точностью до наоборот. Автомобиль становится средством, приносящим прямую прибыль, или средством, опосредованно способствующим принесению прибыли. Он окупается за определенный промежуток времени и начинает приносить своему хозяину доход.
Рассказывать, как конкретно зарабатывать деньги на использовании тепловизоров, я в статье не буду. А вот почему тепловизоры технически и экономически более эффективны, чем многие другие системы видеонаблюдения на объектах транспорта (в аэропортах, морских портах, на железнодорожных станциях и мостах), мы сейчас увидим.

Безопасность аэропорта – решение множества задач

Первое и самое главное, что нужно запомнить: тепловизор – это такой прибор, который дает видеоизображение независимо от уровня освещенности объекта. Это значит, что даже в полярную ночь, когда небо полностью затянуто тучами и вокруг нет ни одного источника освещения, тепловизор прекрасно распознает людей и технику (конечно, с учетом мифов № 6 и 7). Перенося это наиглавнейшее положение о тепловизорах на объекты транспорта, рассмотрим аэропорты. Они являются уникальными объектами с точки зрения обеспечения их безопасности. Сколько копий переломано в баталиях, что выгодно и эффективно использовать для наблюдения в аэропорту, однако есть ряд объективно существующих факторов, которые позволяют утверждать, что тепловизор – это чуть ли не единственное средство оптико-электронного наблюдения, которое позволяет решить множество проблем. 

Территория аэропорта представляет собой очень сложный объект, на одной части которого освещение устанавливать нельзя (взлетные полосы), а на другой – необходимо (территория перрона). Соответственно альтернативы тепловизорам здесь просто не видно (даже если хорошо смотреть), ибо на территории периметра вдоль взлетных полос освещения нет – значит нужны тепловизоры. А на территории перрона освещение есть, но в дополнение к видеокамерам, которые там целесообразно устанавливать, также необходимы тепловизоры, поскольку видеокамеры будут видеть только до вышек освещения, а за вышками – уже нет, так как свет от них направлен в сторону перрона, то есть в сторону мест установки видеокамер. Тепловизор же, абсолютно не реагирующий на освещение, будет видеть территорию перрона как до вышек, так и за ними.
Ключевым звеном в деятельности аэропорта является диспетчерская служба. Мне приходилось видеть, как работают эти люди (Юлий Цезарь отдыхает). Это настоящие многостаночники, которые способны одновременно обрабатывать несколько потоков информации, координировать деятельность различных служб аэропорта, поднимать и сажать самолеты, пить чай, краем глаза читать газету и обсуждать футбольный матч. И это все происходит в тот момент, когда на борту самолета звучит расслабляющая музыка, вас приветствует командир воздушного судна и стюардессы улыбаются, разносят напитки и свежую прессу (а вот теперь, возможно, летать самолетами вам будет немножко страшнее). 

Так вот, диспетчерам крайне важно следить за тем, что происходит как минимум на перроне, как идет посадка-высадка и обслуживание самолетов. Более того, часто диспетчер берет бинокль и что-то пытается увидеть на территории аэропорта. К сожалению, в бинокль не всегда удается что-либо увидеть либо из-за погодных условий, либо из-за проблем, которые создает освещение перрона. В дополнение к биноклю диспетчеру необходим ручной тепловизор. А наряду с купольными PTZ–камерами на перроне нужен PTZ-тепловизор. А еще в аэропорту существует служба орнитологов. Это люди, которые отвечают за нашу с вами безопасность, гоняя птиц и остальную живность со взлетной полосы и с территории аэродрома. Мозг у птиц крайне мал, однако они хорошо понимают, что огороженная территория аэропорта является отличным препятствием для различного рода хищников, ну а то, что их (птиц) гоняют какие-то двуногие, – так не беда: улетел по-быстрому, а потом вернулся обратно, когда двуногие уехали.
Тепловизором можно запросто обнаруживать птиц и животных не только на территории взлетно-посадочной полосы, но и на неасфаль-тированной территории аэропорта. Птицы любят спрятаться в траве, а потом, когда самолет набирает обороты и ход, обезуметь от шума и вибрации и рвануть вверх, прямо в турбины самолета.
А пока диспетчеры координируют взлеты и посадки, орнитологи гоняют птиц, ожидающие своего рейса пилоты и стюардессы сидят за чашкой чая в аэроотеле, суровая служба безопасности аэропорта следит за тем, чтобы никто не перебрался через забор. Как она это делает – секрет, и я рассказывать об этом не буду, а то вы еще вдруг поверите мне и перестанете летать на самолетах. Я лучше проведу параллели между охраной периметра аэропорта и охраной автомобиля, ибо на этом примере концептуальные подходы к решению задачи сигнализации и верификации вторжений на объект сходны.

Меж двух огней: ложные срабатывания или низкая надежность?

При покупке нового автомобиля хозяин беспокоится за его сохранность и устанавливает сигнализацию. Она срабатывает, когда кто-либо покушается на периметр автомобиля, то есть проникает внутрь, в салон. Либо, как вариант, в дополнение может быть установлен еще датчик удара или объема, и тогда сигнализация сработает даже при приближении угонщика к автомобилю. 

Вот теперь представим типичную ситуацию. Вы на своем новеньком авто подъехали к офису, припарковались, поставили автомобиль на сигнализацию и довольный и счастливый идете в свой кабинет. Сигнализация у вас стоит хорошая, с обратной связью, и брелок, если будет сработка сигнализации, начнет пиликать и вибрировать, и даже, возможно, на дисплее покажет, что у вашего новенького авто открыли водительскую дверь и завели двигатель. Но что это? Не успели вы подняться на лифте на свой этаж, брелок уже пищит – показывает, что с машиной что-то не то, сработал датчик удара. Вы сломя голову мчитесь обратно на парковку, автомобиль весело моргает габаритными огнями и радостно попискивает сигнализацией, хотя вокруг никого нет. Но тут вы слышите, что в паре кварталов от вас с жутким ревом уезжает мотоциклист, и догадываетесь, что он только что проехал мимо, вызвав сработку сигнализации.
Снова установив машину на сигнализацию, вы, наконец, поднимаетесь в свой кабинет, включаете компьютер и завариваете чашку чая. Но как только вы поднесли ее ко рту, брелок опять весело прыгает у вас в кармане и зовет к машине. Но тут вам повезло, из вашего окна отлично видно парковку и машину. Вы выглядываете в окно, вроде все в порядке, только автомобиль опять помаргивает габаритками. В течение нескольких дней вы упражняетесь в выглядывании в окно и нажатии на кнопку на брелке по снятию сигнализации с охраны, пока, наконец, не принимаете жесткое решение. Отключить датчик удара (конечно, его можно "загрубить", но тогда какой в нем будет смысл?!) УРА! Настала тишина и спокойствие. Вы перестали отвлекаться на автомобиль, дела стали делаться значительно быстрее. Жизнь наладилась. И кто только придумал эти датчики удара?!
Но вот в один солнечный день вы ушли на обед (ранее у вас иногда бывали параноидальные позывы посмотреть в окно и убедиться, все ли в порядке, а из кафе автомобиля не видно). В это время к машине подошли двое гарных хлопцев, по-быстрому выбили форточку на заднем окне, попали в салон, оторвали антенну обратной связи с вашим брелком (либо просто поставили помеху на частоту работы сигнализации, если ребята потехничнее), и новый блестящий автомобильчик уехал к новому хозяину. Вечером вы выходите из офиса и... не обнаруживаете машины. Картина маслом... Мораль сей басни такова: эффективная система защиты периметра должна не только давать сигнал о нарушении его границ, но и давать визуальную информацию об этом нарушении (если это действительно оно, а не ложная тревога). При этом "загрубление" сигнализации ведет к повышению вероятности пропуска реальных проникновений на объект. Все это хорошо известно профессионалам в области безопасности.
А теперь давайте подумаем, что мы можем установить в качестве средства наблюдения за территорией и визуализации вторжений на периметр аэропорта в местах, где не предусмотрено освещение?