红外成像技术在广播电视安全播出中的应用探讨

周伟明 尹广奎

1.2.通辽市广播电视微波传输总站 内蒙古 通辽市 028000

1 背 景

随着安全防护、自动预警需求的增加，现代传感技术的发展与普及让红外成像技术在广播电视台站安全防范系统中发挥越来越大的作用。

红外成像是利用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、数据信号处理等手段，将目标物体的温度分布范围图像转换成视频图像，可实时展示在屏幕上。红外热成像仪有致冷型和非致冷型两类，非制冷型因不需要配置制冷装置、构造简单、价格低廉而在民用领域得到广泛的应用。

2 红外成像技术的应用

人眼能够感受到的可见光波长为0.38～0.78微米，通常，我们将0.78微米长的电磁波称为红外线，自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。同一热图像是该目标的表面温度分布区域图像，它并不是所看到的可见光图像。红外线图像本身用人的肉眼很难发现，而是经过特殊处理后形成的目标表面温度分布的热图像。

自然界所有温度超过绝对零度（-273.15℃）的物体都会发 出 红 外 线，1～3μm、3～5μm、8～14μm三个范围内的红外线是可观测的，这三个波段被称为红外线的“通气窗口”。无论是在雾霾天气还是在烟云密布的夜晚，都可以非常直观地观察到目标物体。因此，可以把红外线技术用在夜间监视和台站安全防范系统中。

红外成像仪的具体工作过程是，通过光学成像系统接收被测目标的红外辐射能量，然后将其作用到红外探测器的光敏元件上，通过后继电路和信号处理后获得红外热像图。其本质就是对红外波段的能量进行成像，然后通过伪着色处理，不同颜色表示不同温度，从而直观地看到物体表面的温度分布情况。而且，红外热成像仪不仅能实现非接触式测温，且测量精度可控制在±0.2℃。对使用制冷微热量型焦平面探测器，要想准确地分辨目标，使用红外热像仪光学系统的目标图像需要占到9个像素或者更多。当目标距离大于仪器测量距离时，测量出的目标结果极其不明显，导致目标物体的真实温度无法精准测量，被检测目标物体必须充满整个仪器的视场，目标物体的温度才能被红外线热成像仪捕获并计算出准确的读数。与目标的距离不要小于热像仪光学系统的最小焦距，否则不能聚焦成清晰的图像。

2.1 在复杂环境及夜间条件下目标的监控

随着监控场景变得越来越复杂，对雾霾、雨、雪等恶劣环境以及夜间的安全监控也提出了更高的要求，更低照度、更远的监视距离、更宽的动态范围是监测不断发展的目标。在白天时，可见光器材可以很好的工作，而在夜间，有些设备很难发挥正常工作的状态。红外热成像仪不会主动接收目标自身的红外热辐射，可以7×24小时正常工作，由于其不会自然发光所以不会暴露自己。即使在极端恶劣的环境条件下，波长在8～14μm范围内的热成像仪，穿透雨、雾的能力较高，仍可以正常观测目标。

2.2 监测隐蔽目标的识别

红外热像仪具有隐蔽式探测功能，因为没有光的需要，隐蔽目标者不知道他们正在被监视，而且可以在浓烟、浓雾、雨水、烟云等恶劣情况下持续工作，可视距离达数公里。红外热成像装置是被动接收目标自身的热辐射，由于人体和车辆的温度辐射都远大于草木的温度及红外辐射，隐蔽目标因而容易暴露、也不会产生错误判断。

2.3 在线热成像监控系统

在线式红外热成像监测预警系统是一个实时利用广域网络技术在线处理数据的监测平台，包括两部分，前端是在线式红外热成像仪器设备，后端是控制分析、诊断。通过此技术在电脑端或者是手机端都可以远程操控前端设备，实时跟踪和获取被监测目标当时所处的位置，及时发现其温度是否在正常工作范围而做出对应的判断分析，进而达到预警、判断等功能。

3 安全防护技术方案

3.1 自动巡航入侵报警系统

自动巡航入侵报警系统（Automatic intruder alarm system，AIAS）是当外来事物非法进入或者非法入侵已经设防的台站时，利用传感器技术和电子信息技术进行实时处理报警信息、查询处理数据，最终报告非法入侵的位置的系统。

入侵报警系统由四个防护部分构成，分别是实物目标防护、空间防护、建筑物内外区域空间和周界防护。该系统的前端设备为入侵感应探测器，传输形式有无线传输和有线传输两种。系统报警控制由系统的终端设备、显示器、控制器、设备通讯等组成，在进行相关的设计时，应尽可能保证其覆盖面的全方位监测，也应该部署不同探测器来满足不同项目计划的需要。

3.2 电子围栏自动预警系统

电子围栏自动预警（Electronic fence automatic warning，EFAW）是目前广泛应用且安全系数级别最高的防盗预警系统，它由前端感应探测器围栏和高压电子脉冲集群组成，高压电子脉冲集群是产生和接收多路高压脉冲信号的装置，当发生围栏触网、中断、短路等相关状态时，其装置会产生并发出报警信号。前端感应探测器围栏是由金属导线、感应装置和金属杆来组成周界，它是一种主动防止侵扰的防跨越围栏，如发现入侵者迅速做出回应并把预警信息传回控制室，做到两方联动。通过此方法一方面击退非法入侵者但是不会威胁其人身安全，另外一方面可以让值班人员第一时间了解事件发生具体位置并做出回应。实现“阻挡为主、报警为辅”威慑和报警双重功能一体，安全性好、误报率低、威慑性强、可靠性高。

3.3 自动巡航视频安防监控系统

自动巡航视频安防监控系统（Automatic video surveillance&control system，AVSCS）是利用图像视频捕捉感应探测技术、监测所设定区域并时刻记录、传回实时视频画面的电子网络系统。前端设备是各种类型的超高清画面摄像机（或视频报警器）及配套设备，以同轴电缆和光纤两种方式进行传输；系统的终端感应控制设备是显示器、记录仪、控制器、通信设备。

3.4 出入口自动控制系统

出入口控制系统（access automatic control system，AACS）是采用现代电子设备与软件信息技术，在出入口对人或物的进、出进行放行、拒绝、记录和报警等操作的控制系统，系统同时对出入人员编号、出入时间编号等情况进行登录与存储，从而确保区域的安全，实现智能化管理。出入口控制系统主要由识读部分、传输部分、管理/控制部分和执行部分以及相应的系统软件组成。

3.5 防爆安全检查系统

防爆安全检查系统（security inspection system for anti-explosion）是指检查有关人员、行李、货物疑似携带爆炸危险品、武器或其他违禁品的电子设备数据系统或网络处理系统。

3.6 电视监控系统

电视监控系统以视音频图像监测为手段，对现场音频、视频图像进行实时监测与录像。电视监控系统可以让保安人员远程直观地掌握现场情况，并能够通过远程实时传回的录像回放进行分析。电视监控系统已经与防盗报警系统高效、互补地结合为一体，形成一个更为安全高效传输的监控系统。

4 总结

红外线成像技术结合广播电视台站安全防范，可以很好地对非法入侵特定区域的人员或者是动物进行警告和驱赶，而对于常年在高山台站和人烟稀少的区域进行值守的值机员来说，不仅能保证值机人员人身安全，而且也降低了定期巡视的频率，对于人员不宜进入的区域加装此设备也可以提前预防某些设备出现故障，减少不必要的财产损失，甚至保证信号安全、稳定、不间断的传输，该项技术的运用有着十分重要的意义。