Тепловизор Eagle Eye Networks для обнаружения людей с повышенной температурой

Владимир Кузнецов

инженер слаботочных систем

Предисловие

Этот технический документ посвящен теме, которая в настоящее время привлекает большое внимание, требует больших инженерных усилий и основывается на быстро меняющихся технологиях. Есть много различий во мнениях и много разных точек зрения на использование
тепловизоров для измерения температуры тела. В разных частях мира существуют различные виды перспективных материалов, практики, обычаи, нормы и законы. Многие из этих правил и технологий изменяются быстрыми темпами в связи с нынешней пандемией Ковида-19. В компании Eagle Eye Networks постоянно проверяют новые камеры, разрабатывают и тестируют новые технологии, а также узнают больше о потребностях наших клиентов. Мы попытались запечатлеть в этом документе некоторую актуальную и полезную информацию. Тема эта сложна, и мы рассчитываем регулярно обновлять этот документ, чтобы отразить в нем новые результаты тестирования и технологии.

Введение

Учитывая нынешнюю пандемию Ковида-19, все больший интерес вызывают тепловизионные камеры. Естественная идея – использовать тепловизионную камеру для обнаружения повышенной температуры тела. В настоящее время интернет полон информации на эту тему (в том числе о совершенно новых компаниях), но трудно понять, что реально, что такое желаемое и что такое преувеличение. В компании Eagle Eye Networks мы приобрели ряд тепловизионных камер и провели серию тестов, чтобы определить, что является практичным с современной технологией. В этом документе подробно описаны некоторые из проведенных нами испытаний и некоторые из наших выводов. Мы не утверждаем, что наше тестирование является всесторонним или совершенным, но надеемся, что, поделившись им, мы сможем помочь.

Эта статья посвящена применению тепловизионных камер для считывания температуры тела человека. Однако важно отметить, что до пандемии Ковида-19 тепловизионные камеры, по крайней мере, в том, что касается видеонаблюдения, использовались прежде всего для обнаружения нарушений периметра. При таком использовании не требуется тот же уровень точности, который требуется тепловизионной камере, обнаруживающей повышенную температуру тела. Поэтому типичные тепловизионные камеры общего назначения, представленные на рынке, имеют точность +/- 5 градусов по Фаренгейту, которая недостаточно точна для обнаружения повышенной температуры тела.
Важно также отметить, что проверка при повышенной температуре не является проверкой на коронавирус или любое другое заболевание.
В действительности, некоторые люди, которые имеют вирус или болезнь, могут не иметь повышенной температуры тела. Кроме того, большинство тепловизионных камер не одобрены для использования в медицине и не одобрены Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), но они могут быть хорошо подходящими для первичного считывания показаний, чтобы позволить соответствующему персоналу провести последующую оценку и потенциальный диагноз.

Основные положения

При определенных условиях, тепловизоры могут быть использованы для обнаружения повышенных температур в организме человека. Создание таких условий может быть сложной задачей, но это возможно и целесообразно. Наш опыт проведения испытаний показал, что предпочтительное решение включает в себя совместное наблюдение и ограничение измерений небольшим количеством людей одновременно. При соответствующих условиях мы протестировали камеры и обнаружили, что они постоянно сообщают о температуре в пределах +/- 0,7°F от значений, полученных с помощью традиционного термометра.

Системные компоненты

Существуют различные системы на рынке, однако, большинство камер, которые подключены к традиционной системе наблюдения включают в себя эти:

Тепловизор
Камера
Видимый спектр
Термокалибровочное устройство (черное тело)
Система записи/управления видео
Устройство локального отображения (опционально)

Камеры

Некоторые из более продвинутых тепловизоров фактически являются двумя камерами в одном корпусе, они известны под несколькими разными названиями; Dual Spectrum и Bi-spectrum – наиболее распространенные названия. Изображение выше (Рис. 1) — это камера двойного спектра от компании Sunell, которая была спроектирована так, чтобы походить на медведя-панду. Первоначально она была установлена в китайских школах, где дети смотрели на нее, когда заходили в школу. Каждая камера производит видеопоток, камера видимого спектра работает как большинство типичных камер наблюдения. Тепловизионная камера создает изображение, которое является визуальным отображением различных температур, которые она обнаружила.

Изображения, приведенные выше (рис. 2), получены с помощью двухспектрального тепловизора, подключенной к системе Eagle Eye Cloud VMS. Это традиционный двухспектральный тепловизор для видеонаблюдения, а не камера, используемая для обнаружения повышенных температур тела.

Несколько моментов. Первое – поле зрения отличается. Видимая камера может захватить более широкое поле зрения, чем тепловизионная камера. В поле зрения видимой камеры находятся два автомобиля, а тепловизионная камера – только один. Видимая камера захватывает улицу в верхней части изображения, а тепловизионная – нет. Разница в поле зрения камеры довольно распространена. Кроме того, тепловизионная камера имеет гораздо меньшее разрешение. Цифры выглядят более “блоковыми”. Сегодня тепловизоры, как правило, имеют гораздо меньшее разрешение, чем камеры видимого спектра.

Блок термокалибровки

Термокалибровочное устройство, иногда называемое “черным телом”, — устройство, которое поддерживает точную температуру и не отражает энергию окружающей среды. Оно используется в качестве постоянной точки отсчета для тепловизора. Не все тепловизоры нуждаются в калибровочном устройстве. Калибровочное устройство требует электропитания и не требует подключения к камере или VMS. Оно устанавливается вручную на определенную температуру, которая служит эталоном для настройки тепловизора.

Термокалибровочные приборы обычно используются, когда требуются более точные показания температуры, например, при анализе в условиях высоких температур. Некоторые поставщики продают термокалибровочные приборы, но большинство ¬¬– нет. Калибровочные устройства, как правило, не нужны для большинства тепловизоров, подключенных к системе видеонаблюдения. Многие сотрудники служб безопасности не знакомы с термокалибровочными устройствами или их использованием.

Система записи / Система управления видео

Обычно камеры подключаются к видеорегистратору. Для этой дискуссии мы использовали систему Eagle Eye Cloud VMS с функцией мониторинга повышенных температур. Камеры подключены к мосту Eagle Eye Bridge. Как показано выше (рис. 2), система Eagle Eye VMS записывает как видимую спектральную камеру, так и тепловизор. Кроме того, система Eagle Eye VMS фиксирует данные температурных измерений, генерируемые камерой. Это означает, что температура ассоциируется с определенным временем, поэтому поиск можно проводить по температуре, времени или человеку.

Если температура слишком высокая, можно сделать уведомление. Уведомления могут подаваться различными способами, но наиболее распространенным из них является электронная почта. Типовые уведомления содержат фотографию изображение человека, обнаруженную температуру, а также имя и местоположение камеры, которая обнаружила высокую температуру.

Устройство локального отображения

Иногда используется монитор, чтобы обеспечить немедленное информирование об обнаруженных температурах. По сути, это монитор, подключенный к видеокамере и отображающий в реальном времени информацию, поступающую от визуальной и/или тепловизора. Это может быть полезно, однако оператору может быть сложно прочитать каждую температуру, о которой сообщает система в режиме реального времени. Надежнее использовать систему с оповещениями, чем полагаться на то, что человек считывает показания с экрана в реальном времени. Многие системы оповещают звуком при обнаружении перегрева.

Ситуации в реальном мире

Так как в разных частях мира действуют рекомендации по сокращению числа людей, находящихся в здании, многие предприятия и организации ищут решения для создания такой среды, в которой их сотрудники, клиенты и посетители чувствовали бы себя комфортно. В новостях сообщалось о компаниях, использующих тепловизоры в качестве инструмента предварительной проверки, чтобы определить, нуждаются ли люди в дополнительной оценке в связи с повышенной температурой тела. Кроме того, некоторые компании используют людей с ручными термометрами для измерения температуры.

Использование ручных термометров

Ручные термометры, как правило, доступны и довольно просты в использовании. Использование такого термометра кажется хорошей идеей, и он, скорее всего, подойдет небольшому количеству людей. Однако, по мере того, как количество людей, входящих в здание, увеличивается, количество людей, выполняющих проверку, также должно увеличиваться. Уровень согласованности и точности уменьшается с увеличением количества проверяющих устройств. Кроме того, при использовании большинства ручных термометров показания должны записываться или передаваться в компьютерную систему вручную. Трудно разработать систему и сделать ее надежной. Кроме того, существует риск для проверяющего персонала, которому необходимо приблизиться к проверяемым объектам. Нам поступали сообщения о том, что досмотрщики неудобно расположены в такой близости к такому большому количеству людей, и поэтому неправильно используют портативное устройство, что делает процесс тестирования абсолютно ненадежным.

Использование автоматизированной системы двухсенсорных тепловизоров

Использование автоматизированной системы двухсенсорных тепловизоров Автоматизированная система создает ряд сложнотстей, но и решает ряд проблем. Автоматизированная система должна быть правильно установлена и откалибрована, тогда снижается человеческий фактор. Лучше всего такую систему использовать как предварительную проверку. По мере перемещения субъектов через зону проверки их температура считывается автоматически и, в зависимости от развертывания, температуры могут сохраняться и генерироваться уведомления, если температура превышает определенный пороговый уровень.

Затем подозрительные субъекты могут быть перенаправлены в другое место для дальнейшей проверки. Такой подход позволяет проводить тестирование большего количества людей и снижает зависимость от досмотрщиков. Благодаря этому количество людей, требующих вторичного обследования, составляет небольшой процент. Решение с двумя сенсорами не идеально, поэтому для каждого случая нужно взвешивать все “за” и “против”.

Интеграция и функции Eagle Eye VMS

Облачная система VMS Eagle Eye Cloud интегрируется с тремя конкретными функциями большинства тепловизионных камер. Eagle Eye Networks будет записывать видеопоток, тепловой поток и температурные данные для каждого объекта. Это три независимых источника данных, которые в сочетании могут быть мощными источниками для создания отчетов и оповещений. Подробное описание того, как эти данные используются и хранятся, приведено ниже.

Запись и хранение

Видеосистема Eagle Eye VMS будет записывать видеопотоки с тепловизоров. Это работает как с одно-, так и с двух-спектральными камерами. Эти видеопотоки надежно хранятся в течение от 7 дней до 5 лет, в зависимости от ситуации. Кроме того, части видео, или “клипы”, могут храниться в архиве в течение более длительного времени и легко передаваться третьим лицам.

Оповещения и отчеты

Администратор может настроить пороги оповещения и списки рассылки для оповещения людей, если температура будет превышена. Другими словами, если есть человек с температурой тела 38°C, уведомление может быть отправлено управляющему. Этим оповещением может быть электронное сообщение или push-уведомление на мобильный телефон или планшет. Кроме того, авторизованные пользователи могут просматривать видео с показаниями, которые вызвали срабатывание оповещения.

Доступ пользователей

Каждый пользователь имеет свой уникальный идентификатор и пароль для доступа к EE Cloud VMS. Eagle Eye Networks обеспечивает надежную, гибкую систему разрешений. Это позволяет просматривать определенные камеры только определенным пользователям. Это включает в себя просмотр видео, внесение изменений в настройки, запуск отчетов и многое другое. Доступ к системе можно получить через любой современный веб-браузер с компьютера под управлением Windows или Apple или с помощью специальных мобильных приложений для iOS и Android. Доступ может быть из одного здания с камерами, из другого города или даже из другой страны. Несколько пользователей могут получить доступ к одному и тому же набору камер и просматривать их одновременно, независимо от их местонахождения. В приложении “Экран при повышенной температуре” данные, связанные со здоровьем и температурой людей, являются частной информацией. Важно, чтобы она была защищена.

Упрощенная настройка

Eagle Eye VMS был разработан для легкой настройки, включая сеть. Первая часть – подключение камеры к мосту Eagle Eye Bridge. Это осуществляется либо с помощью PoE-переключателя, либо с помощью Eagle Eye Bridge со встроенным PoE. Просто используйте кабель ethernet для подключения камеры к коммутатору, а затем другой кабель ethernet для подключения коммутатора к порту, помеченному “CamLAN” на мосту. Это позволит мосту управлять сетью камер, а также изолировать камеры от интернета, обеспечивая высокий уровень кибербезопасности. Вторая часть настройки сети заключается в подключении моста к Интернету. Это делается путем подключения кабеля ethernet из порта “WAN” на мосту к Интернету (т.е. сетевому маршрутизатору, WAN-соединению, сотовому маршрутизатору и т.д…). После физического подключения конфигурация может быть выполнена с ноутбука, мобильного телефона или планшета. Первоначальную конфигурацию можно не только легко выполнить, но и проследить за техническим обслуживанием.

Кибербезопасность

Eagle Eye VMS была построена на фундаменте кибербезопасности с многочисленными аспектами защиты. Две ключевые концепции, имеющие отношение к развертыванию тепловизионных камер, – это блокировка киберкамер и тот факт, что Eagle Eye Bridges не требуют входящего порта и будут связываться только с облаком Eagle Eye Cloud. Блокировка киберкамеры изолирует камеры от интернета. Это важно, так как блокирует доступ к камере непосредственно из интернета и блокирует любую связь с камерой из интернета. В прошлом в некоторых камерах был установлен вредоносный код. Кибер-блокировка камеры предотвращает этот код от возможности связи с любыми внешними системами. Кроме того, метод, который использует Мост для связи с облаком, предотвращает внешние системы или злоумышленников от общения с мостом, и, следовательно, камеры, подключенные к мосту. Мост инициирует связь с облаком Eagle Eye Cloud. Это соединение находится в защищенном туннеле, аутентификация которого осуществляется с помощью сертификатов. Эти методы и приемы гарантируют, что только авторизованные пользователи могут просматривать видео и предотвращают компрометацию системы.

Испытание при Eagle Eye Elevated Temperature. Пример №1

Мы потратили около 4 недель на тестирование тепловизоров. На данный момент это неполное исследование. Тем не менее, мы проводили испытания в некоторых реальных ситуациях, а также лабораторные сравнения. Мы накопили достаточный объем знаний. Тестирование проводилось с отдельными людьми и парами испытуемых. Мы не тестировали большие группы людей. Было проведено несколько тестов и сравнений. Ниже мы подробно опишем один такой тест.

Шаг 1.

Наша установка в помещении, недалеко от входа в наш офис в Остине, штат Техас. Тестируемые нами камеры располагаются на расстоянии 10-13 футов от точки замера до камеры. На рисунке 4 ниже показано оборудование на месте. Тепловизионные камеры были откалиброваны с помощью калибровочного блока теплокалибровки. Они подключены к Eagle Eye VMS с помощью моста “Eagle Eye”. Есть локальный монитор, на нем отображается изображение с камер в реальном времени, включая показания температуры. Эта настройка находится на передвижной тележке, что не подходит для долгосрочной установки, но она хорошо работала в наших испытаниях.

Методика испытания

Когда люди входили в здание, их температура автоматически фиксировалась несколькими тепловизорами. Затем температура объекта снималась с помощью контактного термометра на лбу. Мы использовали модель QQcute FT-100A. Этот термометр имеет точность +/- 0,4 градуса по Фаренгейту.

Тестирование - первый раунд.

Мы протестировали семь испытуемых три раза каждый и записали результаты. К счастью для наших подопытных, ни у кого не было повышенной температуры. К сожалению, для наших испытаний это означало, что мы должны были определить способ имитации повышенной температуры. Мы попробовали несколько различных методов, в том числе горячее полотенце и фен, но в конце концов мы остановились на керамике. Керамика достаточно хорошо удерживает тепло. Керамический диск был погружен в горячую воду определенной температуры (обычно от 100 до 105 градусов по Фаренгейту). Керамический диск затем держали на лбу, чтобы имитировать теплую температуру тела. Это не является точной симуляцией повышенной температуры тела, однако она проверяет, как система ведет себя, когда обнаруживает повышенную температуру.

Тестовое оборудование - Первый раунд

В следующей таблице приведено описание различного оборудования, использовавшегося при тестировании.

Результаты теста - первый раунд

Мы обнаружили, что показания тепловизора отклоняются +/-0.7 градусов по Фаренгейту от термометра на лбу. Эти тесты не проводились в лаборатории, они проводились в непредсказуемых условиях нашего офиса. Таким образом, хотя они и не являются научными, они представляют собой реальные модели использования. Недавно FDA выпустило обновленное руководство для Телетермографических Систем. В этом руководстве они рекомендуют иметь устройство с точностью +/- 0,9 градуса по Фаренгейту.

Как видно из таблицы 2, результаты измерений тепловизора всегда меньше, чем показания ручного термометра. Разница составляет от -.4 до -1.0 градусов по Фаренгейту. Один из способов просмотра данных – использовать среднюю разницу в -0,7 градуса как смещение от тепловизионной камеры к ручному термометру. После применения этого значения смещения все показания тепловизионной камеры находятся в пределах +/- 0,3 градуса от смещения. Используя эту методику, можно просто отрегулировать нужную температуру на -0,7 градуса и установить порог срабатывания сигнала тревоги на основе этого числа. Другими словами, если кто-то ищет объект с температурой 100 градусов, он может установить порог предупреждения на 99,3 градуса.

Тепловизионные камеры на рынке

Есть много производителей камер, которые предоставляют тепловизионные камеры. Этот раздел не является исчерпывающим руководством, а скорее представляет собой описание более распространенных производителей на рынке физической безопасности. Другие камеры будут добавлены по мере их появления.

Заключение

Наше тестирование показало, что двухспектральные тепловизионные камеры определяют температуру тела человека с точностью до 0,7 градуса по Фаренгейту в реальном мире. Это соответствует требованиям Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) в отношении погрешности .9 градусов. Мы понимаем, что это не является научным доказательством и, конечно же, недостаточно для использования исключительно в целях безопасности ваших сотрудников, гостей, посетителей, друзей или семьи. Тем не менее, мы считаем, что это полезный инструмент для первичного просмотра, в соответствующей среде. Как и большинство инструментов, его можно использовать по назначению или злоупотреблять, все зависит от того, кто его контролирует. Мы считаем, что многим предприятиям, организациям и, возможно, правительственным структурам понадобится некая проверка температуры, так как требования к укрытию на месте снимаются, и люди возвращаются на работу и отдых. Тепловизионные камеры, правильно настроенные, с соответствующими возможностями оповещения и отчетности, могут быть одним из способов достижения этих целей. Компания Eagle Eye намерена продолжать исследования, инновации и поставки, чтобы помочь сейчас и в будущем.

Это перевод статьи с ресурса www.sourcesecurity.com. Оригинал находится здесь

Рубрики