【应用】红外技术在安防应用中遍地开花

　　前言

　　目前，红外技术在安防行业的应用，主要有两种类型：红外照明技术和红外探测技术；并以三种产品形态表现：红外夜视发光元器件（即红外夜视灯）、红外入侵探测器和红外热成像仪。红外技术作为安防较早采用的技术之一，正随着应用的发展不断成熟。

　　红外夜视灯

　　随着视频监控用户对24小时全天候监控提出了更加迫切的要求，红外夜视照明技术得到了广泛应用，主要有LED红外灯、激光红外灯等，与其配合使用的红外夜视摄像机已成为目前最为普及的监控摄像机。

　　LED红外灯

　　目前的红外夜视摄像机中，以LED作为红外发光元器件的应用最为广泛。若按照LED技术的发展，可以分为两个阶段：第一代普通LED和第二代阵列式LED。第一代普通LED散热性能不良，光衰快；第二代阵列式LED价格高，耗能高。目前有企业宣称研发出第三代LED产品，已经突破了前两种LED红外灯的技术瓶颈，但该技术还有待市场检验。

　　杭州海康威视数字技术股份有限公司技术经理吴立普向记者介绍，针对红外摄像机目前存在发热量大和光衰现象两大问题。海康威视投入大量研发力量对此进行了技术攻坚，并引进专业工艺控制技术和精密检测仪器，研发生产出了系列高品质红外摄像机产品。
 

　　据了解，海康威视将红外技术应用在监控领域，经历了三个阶段：第一阶段是单灯、单控；第二阶段是普通红外阵列、LED分组封装、分组控制；第三阶段增强型红外阵列、整版封装、分组控制。

　　现阶段，红外摄像机在市场中仍占有较大比重，也促使许多厂家通过元隔离封装红外灯板、设计大面积铝合金散热体、采用高性能LED灯、改善控制电路等方式，逐渐降低了红外灯发热和光衰的强度，降低红外光源本身的热量。2010年初，海康威视推出了采用第三代红外技术的百米红外一体化摄像机，有效解决了第一、第二代红外摄像机技术光衰严重、散热性差等问题。相信通过未来几年发展，红外摄像机效果仍将继续提高。

　　目前，百万像素高清摄像机的应用面正在推开，CCD和COMS百万像素摄像机对夜视技术的要求不同，有高清摄像机厂家借助感光芯片技术的进步在低照度方面取得了突破，大大提高了CMOS低照度环境下的性能，基本满足了一般场景24小时监控需求。不过，在0Lux照度环境下，高清摄像机还是必须采用外置补光。据了解，如今在百万像素红外摄像机中，红外补光和普通补光灯都有一定程度的应用。

　　激光红外灯

　　由于在照射距离、亮度、散热、寿命等方面的局限，LED红外灯在很多领域已经不能完全满足安防监控工程的夜视要求。而要提高LED红外监控的距离和亮度，就要增加LED灯的数量和功率，势必会牺牲其散热和寿命。因此，想要实现中远距离的夜视监控就得采用新的技术，而激光红外夜视技术能很好地满足这一需求。

　　与LED红外灯相比，激光红外灯有如下优势：

　　照射距离远：常规产品照射距离可达数百米；

　　亮度强：CCD对810nm激光感应比850nm LED灯感应度高出30%；

　　寿命长：由于采用独特的激光电源温控技术，激光红外灯可处于恒定的工作温度，产品的寿命也有了极大的保证；

　　功耗低：一般常规产品的最高功率不超过20W，符合环保节理念。

　　激光红外灯的生厂工艺不像LED红外灯那样，仅用相关的元器件进入组装就可以完成，而需要有半导体激光器庞大的生产技术实力的多年积累，因而技术门槛比较高。随着激光红外灯的技术进步与发展，激光红外灯非常符合特定市场需求，并成为中远距离红外夜视监控的最佳光源产品。

 　　红外入侵探测器

　　红外探测器按工作原理主要可分为主动红外探测器、微波红外探测器、被动红外/微波红外探测器、超声波红外探测器、激光红外探测器等许多种类。

　　红外入侵探测器按工作方式可分为主动红外探测器和被动红外探测器。

　　主动红外探测器工作原理是：发射机发出一束经调制的红外光束，被红外接收机接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。当被探测目标侵入该警戒线时，红外光束被部分或全部遮挡，此时接收机接收的信号就会发生变化，它经放大与信号处理后，即控制发出报警信号。

　　主动红外探测器作为较早应用的报警技术，发展到现在已经比较成熟，已有相当规模的市场占有率。主动红外探测器在成本以及安装调试的便捷性方面优势明显。但是，由于主动红外探测器本身的技术缺陷，很容易受到其它介质的影响而产生误报，也容易引起漏报。尽管如此，随着周界防范整体市场的增长，主动红外探测器的增长依然非常可观。

　　被动红外探测器的工作原理是：人体恒定的体温会发出特定波长10μm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

　　被动红外探测器在国内已经应用多年，但是技术上较大的变革并没有呈现。虽然众多厂家都对技术有较大关注，但目前的技术都还是集中在模拟电路和数字电路的结合，甚至很多还是停留在模拟电路上。探测器的关键技术也只有个别厂家有些象征性的突破，如菲涅尔透镜设计、温度补偿、抗白光、防宠物等技术，而这些技术在部分国家已经有了很好的应用。

　　未来被动红外探测器的技术将呈现出集成化、数字化、无线化、探测方式复合化的发展趋势。

　　红外热成像仪

　　自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像是不同的，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是将人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

　　采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，称为红外热成像仪。

　　红外热成像可有主动和被动之分，安防领域应用的基本是被动式产品。红外热成像产品具有无需光源、探测距离远、可在各种复杂的（全黑、微光、恶劣天气如烟、雾、雨、雪等）环境条件下实现监控的目的，因此非常适合进行昼夜监控、且对安全监控要求较高的一些特殊重要部门的应用需求。红外热成像仪可以在较远的距离上正常观测目标，受气候影响很小，并且无论白天黑夜均可以正常工作，同时可以避免暴露自身。在安防监控方面，红外热像仪可以在夜间以及恶劣气候条件下，对各种目标，如人员、车辆等进行监控。

　　由于目前红外热成像产品的核心部件货源有限，因而，价格昂贵的特性使得这一种类的摄像机一直以来在安防产业都属于高端、低量的产品，主要的供应厂商包括FLIR、大立、加创、三星等。

　　红外热成像仪的核心技术为探测器技术和图像处理技术。现有的红外热成像仪主要应用于电力、石油化工、钢铁、科学研究、消防、煤炭、工业控制、军事、边防侦察等领域，目前发展的新领域主要是港口码头、银行、道路、油田、蒤-林防火监控、建筑、医疗等。而新的技术应用主要是根据不用行业应用需求，来进行相应的开发。

　　红外热成像仪目前在安防行业应用还不是很广泛，主要是在价格方面与普通的主动红外设备或监控摄像机存在着较大的差异。但随着这方面需求的增大以及红外热像仪在技术上的发展，其差距也将日益缩小。

　　结束语

　　红外技术作为一种成熟的技术，在各行各业都得以应用。在安防行业，从监控摄像机到防盗报警探测器，再到高端的红外热成像仪，都不乏红外技术的身影。这项技术的成功应用，为实现24小时不间断安全防范，提供了强有力的技术支撑和保障。
 

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