Kraków 2001

Zasady pracy i wykorzystania kamery

wziernikowej i termowizyjnej do poszukiwa

osób zasypanych

Szkoła Aspirantów
Państwowej Straży Pożarnej
w Krakowie

KATSTROFY BUDOWLANE

Taktyka Działań Ratowniczych

Kraków 2001

Zasady pracy i wykorzystania kamery wziernikowej i termowizyjnej do poszukiwa

osób

zasypanych

Kamery do poszukiwań osób zasypanych dzieli

się na:



kamery wziernikowe



kamery termowizyjne

Kraków 2001

PODSTAWY TERMOWIZJI

KAMERY
TERMALNE

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI



Jasność poszczególnych punktów widzialnego
obrazu termalnego jest proporcjonalna do
intensywności promieniowania w
poszczególnych punktach obrazu
podczerwonego - ta zaś z kolei zależy od
temperatury obiektów znajdujących się w polu
widzenia kamery termowizyjnej.

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI



Promieniowanie podczerwone wysyłane przez
obserwowany obiekt pada na obiektyw i
otrzymuje się obraz w płaszczyźnie elementu
czułego- detektora kamery termowizyjnej-
element czuły przetwarza padające
promieniowanie podczerwone na proporcjonalne
do mocy promieniowania sygnały elektryczne.
Sygnały elektryczne z detektora są
przekazywane do odpowiednich układów obróbki
elektronicznej i dalej do układu odtwarzania
obrazu (np.. Kineskopu) lub układu rejestracji.

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI

Prawo Stefana- Boltzmanna
Całkowita energia wypromieniowana przez ciało jest do

czwartej potęgi temperatury bezwzględnej T ciała.

E = C

Gdzie:
F

- powierzchnia promieniowania

- współczynnik proporcjonalności zwany stałą promieniowania.
Dla ciała doskonale czarnego C

=5,675 x 10

-8

W/mK

Dla ciała szarego C = C

x e

- współczynnik emisyjności

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI



Z przytoczonego wzoru wynika, że zmiana temperatury
danego ciała powoduje zmianę intensywności
emitowanego przez nie promieniowania podczerwonego.



Jeśli więc w polu widzenia termowizora będą
występowały obiekty o różnej temperaturze lub obiekt,
którego poszczególne fragmenty różnią się między sobą
temperaturą, to intensywność promieniowania
emitowanego przez te obiekty lub ich fragmenty będzie
różna.



Termowizor „odbiera” promieniowanie podczerwone
emitowane przez obiekty znajdujące się w jego polu
widzenia, tworzy obraz podczerwony tych obiektów,
który następnie przetwarza na obraz widzialny.

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI

Podstawowe prawa promieniowania cieplnego.
Ciało doskonale czarne- pojęcie to ma podstawowe znaczenie w

fizyce, stanowi ono bowiem ciało wzorcowe, dla którego

formułuje się podstawowe prawa promieniowania cieplnego.

Ciałem doskonale czarnym nazwano ciało całkowicie pochłaniające

(absorbujące) padające na nie promieniowanie

elektromagnetyczne.

Ciało doskonale czarne jest jednocześnie najlepszym, najbardziej

wydajnym źródłem promieniowania (promieniuje największą

możliwą w danej temperaturze ilość energii).

W przyrodzie ciała takie nie występują.
Dla ciał szarych zdolność emisyjna zależy od ich składu chemicznego

oraz sposobu wykończenia powierzchni.

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI

Rodzaj materiału

Zdolność emisyjna

[e]

Sadza

0,98

Szkło okienne

0,94

Tynk wapienny

0,91

Drewno świerkowe

0,77

Beton

0,62

Blacha stalowa

ocynkowana

0,23

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI



Wszystkie ciała, których temperatura jest wyższa od zera

bezwzględnego w skali Kelwina (-273, 16

C) jest źródłem

promieniowania.



Promieniowanie to, nazywane jest ze względu na długość

fali, promieniowaniem podczerwonym, a ze względu na

właściwości, (ciała wysyłają promieniowanie na koszt

swojej energii cieplnej np. po ich ogrzaniu)

promieniowaniem cieplnym.



Promieniowanie podczerwone- niewidzialne dla oka

promieniowanie elektromagnetyczne obejmujące zakres

fal dłuższych niż promieniowanie widzialne (od 10

-3

8*10

-7

m).

Kraków 2001

PODSTAWY TEORETYCZNE TERMOWIZJI

Rodzaj fali

Długość fali

[m]

Częstotliwość

[Hz]

Fale radiowe

>10

-3

<3*10

Podczerwień

-3

– 8*10

-7

6*10

– 3.7*10

Światło widzialne

8*10

-7

– 4*10

-7

3.7*10

– 7.5*10

Ultrafiolet

4*10

-7

– 10

-9

7.5*10

– 3*10

Promieniowanie X

-9

– 6*10

-12

1.5*10

– 5*10

Promieniowanie

gamma

< 10

-10

> 10

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM PM545

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x18

/0,5 m

Wielkość pojed.

pixela

1,3 mrad

Rozdzielczość

termiczna

0,1

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA),

Niechłodzony microbolometer

320 x 240 pikseli

Czas stabilizacji

Około 45 sekund

Okular

Wbudowany, kolorowy LCD (TFT)

Zakres

temperaturowy

-20 °C do +350 °C

Typ rejestracji

obrazu

PC-Card typ II lub typ III,

kompatybilna z ATA

Format pliku, BMP Standardowa Bitmapa, 8-bit

(tylko obraz lub z obraz i grafika)

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM PM575

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x18

/0,5 m

Wielkość pojed.

pixela

1,3 mrad

Rozdzielczość

termiczna

0,1

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA),

Niechłodzony microbolometer

320 x 240 pikseli

Czas stabilizacji

Około 45 sekund

Okular

Wbudowany, kolorowy LCD (TFT)

Zakres

temperaturowy

-20 °C do +350 °C

Typ rejestracji

obrazu

PC-Card typ II lub typ III,

kompatybilna z ATA

Format pliku, BMP Standardowa Bitmapa, 8-bit

(tylko obraz lub z obraz i grafika)

+ obróbka obrazu

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM PM595

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x18

/0,5 m wbudowany

Wielkość pojed.

pixela

1,3 mrad

Rozdzielczość

termiczna

0,1

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA),

Niechłodzony microbolometer 320

x 240 pikseli

Czas stabilizacji

Około 45 sekund

Okular

Wbudowany, kolorowy LCD (TFT)

Zakres

temperaturowy

-20 °C do +350 °C

Typ rejestracji

obrazu

Wysokiej pojemności PC-Card typ
II lub typ III, kompatybilna z ATA

Format pliku, BMP

Każdy obraz rejestrowany w obu

formatach

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM PM696

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x 18

/0,5 m, wbudowany

Wielkość pojed.

pixela

1,3 mrad

Rozdzielczość

termiczna

0,08

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA),

Niechłodzony microbolometer 320 x

240 pikseli

Czas stabilizacji

Około 45 minut

Zakres

temperaturowy

-40 °C do +120 °C

Typ rejestracji

obrazu

Wysokiej pojemności PC-Card typ II

lub typ III, kompatybilna z ATA

Format pliku

Standardowy plik BMP; obraz

wizyjny połączony z odpowiednim

termogramem

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM SC500

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x 18

/0,5 m, wbudowany

Wielkość pojed.

pixela

1,3 mrad

Rozdzielczość

termiczna

0,1

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA),

Niechłodzony microbolometer 320 x

240 pikseli

Czas stabilizacji

Około 45 minut

Zakres

temperaturowy

-40 °C do +500 °C

Typ rejestracji

obrazu

Wysokiej pojemności PC-Card typ II

lub typ III, kompatybilna z ATA

Format pliku, BMP 14-bitowy, pełna dynamika przesyłu

informacji

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM SC1000

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x 16

/0,25 m

Wielkość pojed.

pixela

1,2 mrad

Rozdzielczość

termiczna

<0,07

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA), chłodzony,

PtSi/CMOS 256 x 2256 pikseli

Czas stabilizacji

Około 6 minut

Okular

Wbudowany, kolorowy LCD (TFT)

Zakres

temperaturowy

-10 °C do +500 °C

Typ rejestracji

obrazu

Wysokiej pojemności PC-Card,

kompatybilny z ATA

Format pliku, BMP 12-bitowy, pełna dynamika przesyłu

informacji

Kraków 2001

KAMERA TERMOWIZYJNA -

ThermaCAM SC2000

Pole widzenia/min.

ogniskowa

x 18

/0,5 m, wbudowany

Wielkość pojed.

pixela

1,3 mrad

Rozdzielczość

termiczna

0,1

C dla 30

Typ detektora

Focal Plane Array (FPA),

Niechłodzony microbolometer 320 x

240 pikseli

Czas stabilizacji

Około 45 sekund

Zakres

temperaturowy

-40 °C do +1500 °C

Typ rejestracji

obrazu

Wysokiej pojemności PC-Card typ II

lub typ III, kompatybilna z ATA

Format pliku, BMP 14-bitowy, pełna dynamika przesyłu

informacji

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE -

ZASTOSOWANIE

•

Poszukiwanie osób zasypanych

•

Dokładna lokalizacja poszkodowanego

•

Rozpoznanie stanu poszkodowanego

•

Nawiązanie kontaktu z poszkodowanym

•

Penetracja struktury gruzowiska przed rozpoczęciem
prac

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE - BUDOWA

•

Obiektyw kamery

•

Lanca teleskopowa

•

Urządzenie sterujące

•

Monitor

•

Słuchawki operatora z mikrofonem

•

Baterie- zasilanie

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE - BUDOWA

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA - KUMMERT

Urządzenie sterujące z monitorem

•

Sterowanie - drążek krzyżowy z automatycznym
zerowaniem i regulatorem trymerowym

•

Monitor - kolorowy LCD przekątne 12-16 cm

•

Aparat video VHS - system sterowania (zależnie od
modelu)

•

Zasilanie - bezprzewodowe z akumulatorów 12 V/2,6
Ah

•

Czas pracy - 60 - 120 min - w zależności od obiektywu

•

Wejścia/wyjścia - audio i tv

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA - KUMMERT

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA - KUMMERT

Obiektywy - kulisty obrotowy

•

Obiektyw - szerokokątny 2,5 mm

•

Oświetlenie - subminiaturowe lampy, łącznie 8,4 W

•

Czułość świetlna - 0,2 Lux

•

Zakres wychylenia - 0 - 90% od pionowo do poziomo

•

Zakres obrotu - niekończący się przez przekaźnik
obrotu

•

Średnica - 49 mm

•

Długość - 134 mm

•

Waga - 280 g

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA - KUMMERT

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA - KUMMERT

Obiektyw - kamera miniaturowa

•

Obiektyw - szerokokątny 2,5 mm

•

Oświetlenie - subminiaturowe lampy 4x2 W,
łącznie 8,4 W

•

Czułość świetlna - 0,8 Lux

•

Średnica - 22 mm

•

Długość - 63 mm

•

Waga - 58 g

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA - KUMMERT

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA -

SEARCHCAM 1000 C

•

Monitor - przekątna 7’’, czarno- biały

•

Obiektyw szerokokątny, 0,5’’ CCD

•

Średnica - 43 mm (dla otworu 45 mm)

•

Oświetlenie - lampki 2x3 W

•

Czułość świetlna - 0,05 Lux

•

Obiektyw obrotowy - 180

•

Lanca teleskopowa - długość - 81 - 193 cm, 106 - 305 cm

•

Sterowanie wielofunkcyjne umieszczone w lancy

•

Zastaw do komunikacji - system simplex - mikrofon +

słuchawki

•

Zasilanie - przewodowe z baterii akumulatorowych

•

Czas pracy - 240 min

Kraków 2001

KAMERA WZIERNIKOWA -

SEARCHCAM 1000 C

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE -

ZASADA PRACY



Kamery wziernikowe stosuje się jako jeden z

dokładnych sposobów lokalizacji

poszkodowanych, w drugiej kolejności po

szybkiej metodzie biologicznej



Kamery wziernikowe można stosować również

tam, gdzie nie ma możliwości wykorzystania

innych metod poszukiwawczych, szczególnie

przy odszukiwaniu osób nieprzytomnych



Poszukiwań dokonuje się tylko i wyłącznie w

sektorze określonym przez przewodników

psów lub operatorów urządzeń nasłuchowych

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE -

ZASADA PRACY

•

Szczególnie ważne jest bardzo dokładne analizowanie uzyskiwanego
obrazu

Kraków 2001

KAMERY WZIERNIKOWE -

ZASADA PRACY

•

Poszukiwania prowadzi się poprzez sukcesywne penetrowanie
gruzowiska w głąb, w miejscu najbardziej prawdopodobnej lokalizacji, a
następnie zataczanie kręgów.