استفاده از دوربین ترموویژن برای دید در شب

تاريخ : ۱۳۹۳/۸/۴

استفاده از دوربین ترموویژن برای دید در شب

یکی از دستگاه های تست تجهیزات در پست های انتقال و فوق توزیع ابزاری بنام ترموویژن است. این دستگاه در شکل های مختلف و عملکرد گوناگون، کاربردی مشابه دارد که به آن می پردازیم.
امروزه با توجه به نیاز مبرم به برق و حداقل رساندن قطعی های ناخواسته و رضایت مندی مشترکان و پایداری سیستم برق و حس اعتماد مشتریان به جریان و روند مطمئن در سیستم برق رسانی برنامه های پیشگیرانه ای تنظیم می گردد که با تست و بررسی تجهیزات از صحت عملکرد آن ها مطمئن می شویم. با توجه به اینکه بسیاری از قطعی های ناخواسته مربوط به اتصالات و جمپرها وکابل ها و کلمپ های متصل به تجهیزات است لذا ایجاب می کند که علیرغم بررسی چشمی و سرویس و آچار کشی این نوع اتصالات از دستگاه ترموویژن جهت بررسی مقدار دمای آن تجهیز نیز آگاه شویم. با توجه به اینکه اگر اتصالی، ضعیف باشد، طبق قانون اهم، مقاومت درآن نقطه زیاد شده و ایجاد حرارت و گرما می کند و در نهایت موجب ذوب شدگی و باز شدن اتصال می شود.
دوربین دید در شب 
دستگاه ترموویژن با بررسی امواج مادون قرمز ساطع شده از تجهیزات، نقاط داغ را شناسایی کرده و نمایش می دهد و این یکی از مزیت های عمده این دستگاه است که بدون قطع تجهیزات و عدم اتصال به وسیله خاصی  با قرائت میزان دمای آن نقطه و مقایسه با دمای محیط و شرایط می توان میزان اهمیت نقطه مورد بررسی را سنجید  و جهت رفع عیب آن طبق یک برنامه از پیش تعیین شده اقدام نمود و از قطعی های احتمالی بخصوص در زمان پیک بار جلوگیری بعمل آورد .ضمن اینکه بعد از رفع عیب نیز میتوان به بررسی پرداخت و از رفع عیب تجهیز اطمینان حاصل نمود. در استفاده از این دستگاه باید دقت نمود تا نقاط گرم را به اشتباه شناسایی نکنیم.
 مثلاً وجود حرارت در سیم پیچ ترانس امری بدیهی است و یا با روشن بودن یک هیتری در تابلو محوطه پست، فرض را بر وجود اتصالی مدارات نگذاریم بهترین زمان برای انجام این بازید حدود غروب آفتاب است که میزان گرمای آن بر تجهیزات کمتر شده و نور اضافی روز مانع دید دقیق حرارت بروی دستگاه نمی شود .در شکل نمایش داده شده میزان دمای بروی کامپ های متصل به سر ترانس های جریان به نسبت بالا بوده که باید طی برنامه زمانبندی شده نسبت به رفع آن اقدام گردد. دوربین های ترموویژن بسیار سبک و با کارایی بالا تولید می شوند که با استفاده دوره ای از آن در پست های برق درصد بالایی از عیوبی که رخ خواهند داد را می توان پیشگیری  نمود حتی در بعضی از شرکتهای توزیع در استان های بزرگ کشورمان نیز از این دستگاه استفاده می گردد که بسیار با استقبال مواجه بوده است.
در بسیاری از موارد دیده شده که حتی با سفت بودن اتصالات باز هم نقاطی با حرارت بالا داشته ایم که با بررسی مجدد و انجام تست مقاومت اهمی مشاهده میشود که به دلیل خوب ننشتن اتصالات بروی هم (به دلیل دفرمه بودن و یا قالب گیری بد آلات اتصال) این نقاط داغ پدیدار می شوند.
دوربین دید درشب به تجهیزاتی گفته می‌شود که امکان دیدن در تاریکی را فراهم می‌کند. با این تجهیزات عملاً می‌توان فردی را که در فاصله ۲۰۰ متری در تاریکی مطلق ایستاده است؛ مشاهده نمود.

طرزکار دوربین دید در شب

این دوربین‌ها  به دو صورت کار می‌کنند:
  1. بهسازی تصویر
  2. تصویرسازی گرمایی
تجهیزات نوع اول یا بهسازی تصویر از روش جمع‌آوری و تقویت نورهای اندکی که از جسم متصاعد می‌شود و منابع نوری محدود موجود در محیط (ستاره‌ها و ماه) که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند استفاده می‌کند. در نوع دوم یا تصویرسازی گرمایی از جمع‌آوری بخش بالایی طیف‌های نور فروسرخ استفاده می‌شود. این طیف‌ها به‌عنوان گرما از جسم متصاعد می‌شوند و اشیایی که گرم هستند مانند بدن جانداران بیشتر از اجسام سرد مانند درختان تشعشع فروسرخ دارند . اما از آنجا که تصویر این دوربین‌ها دارای طیف رنگی غیرواقعی  هستند؛ چندان مورد استفاده به‌عنوان دوربین دید در شب نیستند و مصرف های خاص دیگری دارند.
بنابر توضیحات فوق واژه دید در شب به تجهیزات نوع اول یا بهسازی تصویر اطلاق می‌شود:

فناوری بهسازی تصویر

همانطور که گفته شد در این روش نورهای محدود موجود در محیط (ستاره‌ها، ماه و یا فروسرخ) توسط لنز شیئی که یک لنز معمولی است جمع‌آوری شده و به استوانه کاتدی تقویت تصویر فرستاده می‌شود. فوتون های نور در بدو ورود به این استوانه به الکترون تبدیل می‌شوند. در طول این استوانه الکترون‌ها به واسطه فرایندهای الکتریکی و شیمیایی از نظر تعداد تقویت می‌شوند.
 این الکترون‌های مضاعف شده به سمت صفحه فسفری که الکترون‌ها را مجدداً به نور مرئی تبدیل می‌کند پرتاب شده و تصویر تولید شده به وسیله این صفحه در لنز چشمی مشاهده می‌شود. این تصویر بازسازی شده بصورت اشباع با رنگ سبز مشاهده می‌شود. تجهیزات دید درشب در طول سال‌ها تکمیل شده‌است. این تجهیزات را به لحاظ فناوری ساخت می‌توان به پنج نسل تقسیم کرد. تفاوت این نسل‌ها در استوانه تقویت کننده نور که در حقیقت قلب یک دوربین دید درشب یا NVD می‌باشد است.

نسل صفر

سامانه دید درشب ابتدایی که توسط نیروی زمینی ایالات متحده ساخته و در جنگ جهانی دوم و جنگ کره مورد استفاده قرار گرفت. این NVDها از فناوری فروسرخ فعال استفاده می‌کردند. بدین معنی که یک واحد نشانگر فروسرخ که نور فروسرخ را مانند چراغ قوه می‌تاباند به NVD متصل است. لنز NVD نیز بازتابش این پرتوها را دریافت و تصویر را تهیه می‌کند. مشکل اساسی این طرح این بود که به سرعت به‌وسیله دشمنان نمونه‌برداری شد و سربازان دشمن به‌وسیله  می‌توانستند پرتوهای فروسرخ تابش شده را ببینند .
 دوربین ترموویژن 

نسل اول

این نسل هم‌اکنون رایج‌ترین نوع مورد استفاده در دنیا است. یک NVD نسل اول، نور موجود در محیط را چندین هزار برابر تقویت می‌کند و به این ترتیب تصویر واضحی از تاریکی در اختیار شما قرار می‌دهد. این تجهیزات تصویر کامل و واضحی را با قیمت ارزان برای شما تهیه می‌کند که برای قایقرانی، شکار، مشاهده حیات وحش و یا محافظت از منزل مناسب است. در هنگام استفاده از این تجهیزات موارد زیر اتفاق می افتد:
  1. یک صدای زوزه ضعیف از دستگاه شنیده می‌شود.
  2. لبه‌های تصویر کمی محوشدگی دارند. این پدیده به‌عنوان انحراف هندسی (Geometric Distortion) شناخته می‌شود.
  3. وقتی دستگاه را خاموش می‌کنید تا مدتی با رنگ سبز می‌درخشد.

نسل دوم

این نسل به علت قیمت بیشترجهت نیروهای پلیسی و قانونی و یا کاربردهای حرفه‌ای استفاده می‌شود. تفاوت اصلی بین نسل اول و دوم استفاده از یک صفحه میکرو کانال موسوم به MCP می‌باشد. MCP از میلیونها فیبر نوری کوتاه و موازی تشکیل شده‌ و زمانی که الکترون ها از این شبکه فیبر نوری می‌گذرند هزاران الکترون دیگر نیز آزاد می‌شود . این فرایند سبب می‌شود تا تقویت نور در این تجهیزات چندین برابر نسل اول شده و تصویر مناسب‌تر و شفاف‌تری بدست آید.

نسل سوم

در این نسل با استفاده از ماده شیمیایی حساس گالیم آرسنید تصویر روشن و شفاف‌تر و با تفکیک‌پذیری بالاتری بدست می‌آید. همچنین استوانه تقویت کننده با یک محافظ یونی پوشیده شده‌ که عمر استوانه را افزایش می‌دهد.

نسل چهارم

این نسل بدون شک بزرگ‌ترین رکورد در فناوری تقویت تصویر در ده سال گذشته می‌باشد. با حذف محافظ یونی که در نسل سوم افزوده شده‌بود؛ اختلالات زمینه نیز کاهش یافته و نسبت سیگنال به نویز افزایش می‌یابد. افزودن یک سامانه تامین توان با تنظیم خودکار اجازه می‌دهد که NVD بتواند به هرگونه نوسان در شرایط نوری پاسخ دهد. این توانایی پیشرفت عظیمی در تجهیزات دید در شب ایجاد کرده‌است. چرا که به کاربران NVD اجازه می‌دهد به سرعت و بدون هیچ تأثیرات جانبی از شرایط پرنور به شرایط کم‌نور برود.

 ویژگی های نسل چهارم

  1. بیش از ۱۰۰٪ پیشرفت در پاسخ تصویری.
  2. نمایش فوق‌العاده در نورهای بسیار کم.
  3. حداقل سه برابر وضوح و تفکیک‌پذیری بیشتر در نورهای کم.
گرچه اکثر NVD های موجود در بازار از نسل صفر و یک می‌باشند؛ این نسل همچنین به رکورد جدید در بازار تجهیزات دید در شب دست یافت.
نسل چهارم تجهیزات دید درشب، اثربخشی عملیات شبانه را برای نیروهای نظامی استفاده کننده از این تجهیزات، بطور قابل توجهی افزایش داده‌است.

کاربردهای دوربین حرارتی

دوربین های دید در شب در رنج گسترده ای اعم از بحث دوربین مدار بسته، دوربین تحت شبکه و اساسا دوربین های نظارت تصویری از یک سو و دوربین های تصویری برداری کاربرد دارند.
دوربین تصویر برداری حرارتی (ترموویژن – مادون قرمز) در حقیقت آشکار کردن وضعیت حرارتی اجسام، تجهیزات و موجودات بدون تماس (Non-Contact) و با فاصله ای مناسب از آن ها می باشد. به عبارتی آشکار کردن وضعیتی (Condition Monitoring) که نمی توان آن را با چشم دید.
از آنجا که جلوگیری از صدمات انسانی، فیزیکی و تحمیل هزینه های هنگفتی که حوادث ناشی از اتفاقات ناخواسته به وجود می آورند از اهمیت ویژه ای برخوردار است، استفاده از تصویر برداری حرارتی (ترموویژن–مادون قرمز) به عنوان روشی سریع، دقیق و ساده کمک مناسبی برای بررسی شرایط کارکرد تجهیزات و آشکار سازی عیوب در مراحل ابتدایی Predictive Maintenance می باشد.