В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Видеонаблюдение по праву считается одним из главных элементов технической безопасности. Камеры сейчас можно увидеть повсюду - в магазинах, филиалах банков, офисах компаний, на фасадах и внутри производственных зданий и частных домов.
Помещение камеры в защитный кожух при использовании в агрессивных средах и экстремальных температурах - это удобно, так как такое решение универсально: нет необходимости каждую камеру делать защищенной, как на войне, а следовательно, гораздо более дорогой. В то же время кожух, если он достаточно вместителен, рассчитан на широкий спектр камер. Тогда возникает новый вопрос: насколько универсальным должен быть сам кожух.
Кажется, можно было бы сделать его максимально универсальным - пригодным для работы в любой среде. Однако такой подход неизбежно ведет к неоправданному удорожанию кожуха. В результате приходим к компромиссам. Например, пожаровзрывобезопасный кожух может быть выполнен из различных материалов: сталь, нержавеющая сталь, алюминий. Одновременно он защищает видеокамеру от экстремально высоких температур. Как показывает анализ, потребность в такой продукции, безусловно, имеется. Это в первую очередь предприятия металлургии, нефтегазового сектора, а также научно-исследовательского направления.
Научно-технический прогресс неизбежно ведет к постепенному вытеснению человека из технических процессов, тяжелых или недопустимых для биологического существа. Все больше производств оснащаются роботами. А чем выше становится интеллект роботов, тем больше информации им требуется. Примитивные датчики могут уже не обеспечивать полноценной картины процесса. Непосредственное наблюдение может давать бесценную информацию.
Термозащищенные камеры могут отслеживать процессы, протекающие в районах с высокой вулканической и геотермальной активностью. Неоценимыми защитные кожухи могут оказаться в опасных для человека научных экспериментах, при испытаниях новых видов оружия, при оценке эффективности новых систем пожаротушения.
Системы тепловидения используются для бесконтактного измерения температуры, изображения полей излучения тепла, мониторинга энергетических, промышленных и строительных заводов (часто в целях их охраны или защиты от пожара).
Воздушное охлаждение защитного кожуха камеры с модулем кондиционирования воздуха и защитой окошка потоком воздуха позволяет применять камеры в местах с высокой температурой, использовать тепловизионные камерные системы для контроля в экстремально запыленной или горячей среде.
Кожухи (в том числе и для тепловизионных камер) могут применяться в различных областях, как и оптические камеры.
1. Мониторинг отвалов.
Обнаружение опасности возникновения пожара, предотвращения самовоспламенения и отбора горячего материала:
2. Противопожарная защита.
Регистрация мест с повышенной температурой на расстоянии нескольких сотен метров, разные степени тревоги в зависимости от температуры:
3. Мониторинг процессов горения:
4. Охрана объектов:
5. Металлургическая промышленность.
Измерение температуры сплава, отливка стали из конвертора в литейный ковш, определение шлака, измерение температуры формы для отливок:
6. Энергетика и электротехническая промышленность.
Определение мест с повышенной температурой и, следовательно, механической нагрузкой в результате переходного сопротивления, измерение рабочей температуры установок:
7. Определение материалов.
Определение инфракрасного излучения разных материалов, которых нельзя различить другими способами, текстильная, целлюлозно-бумажная промышленность и др.:
Во-первых, необходимо еще раз подчеркнуть, что задача ставится так: защитить видеокамеру, уже помещенную в пожаровзрывобезопасный кожух, то есть контейнер, защищающий саму внешнюю (возможно, взрывоопасную) среду от возможных проблем с камерой (короткое замыкание и т.д.), от внешнего избыточного тепла.
В отличие от более традиционной задачи охлаждения, например видеокарты компьютера, которая сама по себе является достаточно мощным источником тепла, здесь стоит иная задача: необходимо изолировать камеру от внешнего перегрева, создаваемого, например, мартеновской печью. Причем уточним: речь идет о ситуации, когда внешнее тепло настолько избыточно, что нет опасности переохладить камеру, пытаясь каким-то образом удалить эту тепловую энергию. Проблема осложнена тем, что работа камеры должна происходить не эпизодически, а непрерывно в течение многих месяцев. Таким образом, применение материалов с большой удельной теплоемкостью для поглощения избыточного тепла скорее всего малоэффективно. Например, на искусственных спутниках Земли задача защиты от перегрева решается при помощи ЭВТИ (электровакуумная теплоизоляция). Однако при этом спутник периодически уходит в тень, где накопившееся тепло только отдается окружающей среде. Если по условиям, задаваемым заказчиком, подобный режим является допустимым, то это значительно облегчает решение задачи защиты камеры от перегрева.
Есть и такая проблема: тепло, выделяемое самой видеокамерой, может показаться небольшим, когда окружающая кожух среда значительно холоднее камеры. Но если она значительно теплее, то вместо теплоотдачи получаем дополнительное постоянное накопление тепла внутри кожуха.
Попробуем порассуждать о том, какие принципиальные подходы можно применить, чтобы не допустить перегрева видеокамеры, если температура окружающей среды слишком высока.
В принципе может возникнуть задача регулировки внутренней температуры среды кожуха при изменении внешней температуры в достаточно широком диапазоне. Тогда может возникнуть опасность переохлаждения. Например, в пустыне дневная и ночная температуры меняются от больших плюсов до солидных минусов. Здесь уже требуется автоматика, подключающая то охлаждение, то подогрев.
Отведение тепла от кожуха можно осуществлять путем прокачки жидкости (воды) либо газа (воздуха) через специальную полость в кожухе.
Ясно, что водяное охлаждение является более эффективным, чем воздушное из-за большой теплоемкости воды. Однако проблема недостатка проточной воды в месте размещения камеры может сделать водяное охлаждение невозможным или нерентабельным. Правда, при наличии водопровода исчезает необходимость применения дополнительного насоса для прокачки воды, который абсолютно необходим при воздушном охлаждении.
Воздух поступает по шлангу под давлением в кожух с камерой, где резко расширяется за счет внутреннего объема кожуха. Температура внутри кожуха снижается. При этом желательно выходное отверстие сделать больше входного. Однако необходимо помнить, что в холодильных установках хладагентом является фреон, а не воздух. Физически явление то же, но эффект при использовании воздуха может быть невысоким.
Можно, однако, попробовать пойти принципиально иным путем. Из курса физики известен любопытный опыт. В стакан наливают некоторое количество воды комнатной температуры. Затем стакан с водой накрывают прозрачным колоколом, загерметизированным со столом, на котором стоит стакан. При помощи насоса из колокола откачивают воздух.
Наблюдается сначала закипание воды, затем, практически одновременно, превращение в лед. Закипание происходит из-за снижения давления, а охлаждение воды является следствием кипения, при котором происходит поглощение тепла.
Если попробовать применить данное явление для охлаждения внутренней полости кожуха, то это может выглядеть примерно так. В полость между внутренним объемом кожуха, содержащим камеру и либо внешней стенкой, либо стенкой, за которой находятся другие теплоизолирующие слои, заливаем некоторое количество воды. Затем откачиваем воздух, что приводит к охлаждению воды. После того как за счет теплопередачи температура в полости поднимется и вода опять станет жидкой (что покажет датчик температуры), в полость опять подается воздух (желательно не очень теплый), после чего процесс повторяется. Возможно, такой способ является слишком затратным с точки зрения расхода электроэнергии на работу насоса и клапанов, но зато не требует наличия проточной воды, что может оказаться решающим фактором. Сам процесс несложно полностью автоматизировать.
В принципе можно построить полностью автоматическую систему. Задача системы - поддержание необходимой температуры внутри кожуха. Управляемые параметры: массовый расход воды и температура воды. Критерием оптимальности может быть минимизация расхода энергии. Кстати, при грамотном построении системы необходимую энергию наверняка можно с лихвой получать от самой перегретой среды, от которой необходимо защищать камеру. Воду (воздух) можно охлаждать при помощи специальных установок - чиллеров (холодильные машины для охлаждения жидкого теплоносителя; чиллеры условно можно разделить по типу холодильного цикла на два основных класса: абсорбционные и парокомпрессионные).
Сделанная выше попытка анализа приводит к выводу, что за видео- и тепловизионным наблюдением в тяжелых экстремальных условиях, безусловно, большое будущее. Развитие промышленности и науки создает все больше потребностей в подобной технике. Особенно интересной для разработчика может стать задача создания защитного кожуха, если рассматривать ее в комплексе с задачей охлаждения самого хладагента.
Опубликовано: Каталог "CCTV"-2012
Посещений: 12624
Автор
| |||
В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций