红外热像仪在高速公路检测中的应用

一、背景分析
高速公路设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，如不采用先进的监控管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。特别是，在一些车流量非常大的高速公路系统上，部署全程、全天候24小时视频监控显得必不可少。这些监控系统可实施交通流量和交通运行监视；对关键点进行气象检测；对关键路段实施交通实时全天候24小时控制；及时发现各种异常情况并采取应急措施，保证高速公路高速、安全、经济地运营管理。
实施高速公路全程、全天候24小时视频监控系统不仅能改善高峰期间车辆行驶的平均速度，增加高峰期间的交通流量，减少交通堵塞程度和车辆延滞时间，同时也能大大减少交通事故和保证交通安全，节约燃料和减少车辆的磨损，缩短运输时间，减少污染，发挥高速公路快速、安全、舒适和高效率的功能。全程、全天候24小时视频监控系统具有较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。

二、红外热像仪特点分析、和其他夜视设备简单对比
1、红外摄像技术分为被动式和主动式
被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度(-273℃)以上都有红外线辐射，物体的温度越高，辐射出的红外线越多。利用此原理制成的摄像机最典型的就是红外热像仪。而主动红外摄像技术，是采用红外灯辐射“照明”(主要是红外光线)，应用普通低照度黑白摄像机，彩色转黑自摄像机或红外低照度彩色摄像机，感受周围景物和环境反射回来的红外光实现夜视监控.成像质量上红外热像仪更加清晰。
2、红外热像仪由于其被动的成像原理，相较于主动红外设备没有激光源（需要后续更换），系统更为简便，后续的维护也更经济跟方便，也不受激光源位置，视场角等因素的影响。
3、红外热成像技术能真正做到24小时全天候监控
红外辐射是自然界中存在最为广泛的辐射，而大气、烟云等可吸收可见光和近红外线，但是对3～5μm和8～14μm的红外线却是透明的，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。 因此，利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，在雨、雪等烟云密布的恶劣环境，在强光照射下，能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点，红外热成像技术能真正做到24小时全天候监控。

夜间应用情况（可见光摄像机与红外热像仪）

红外热像仪与微光夜视设备图像

红外热像仪与激光红外设备图像
三、红外热像仪功能
1.夜视功能
应用监控型红外热像仪等设备，配合带预置位的可控云台，系统可实现以下功能：
a)全天时、全天候对警戒区域24小时实时监控，确保警卫目标安全。
b)可以在普通摄像机不能发挥作用的浓烟，浓雾条件下对路况进行监控，也可以在夜间对路况、特大桥、服务区等重点地段进行监控，还可以对监控点进行全天候的事件检测。
c)手动或自动开启红外热成像等设备，对警戒区域进行巡视
2.监视功能
3.控制报警功能
4.录放像功能
5.网络功能
6.系统管理功能
7.智能视频分析（扩展功能）
a)周界入侵检测：对非法穿越的人、车或不明目标检测，跟踪，分类。
b)移走物体检测：检测是否物体被移走。
c)车辆拥堵检测：检测车辆密度，排队长度，防止过度拥挤发生。
d)物体滞留检测：检测敏感区域车辆的停留，或包裹、箱体的遗留。
e)人数/车辆统计：统计特定通道或进出口的人/车流量。
f)系统具有良好的开放性：从系统自身而言，国际标准的软硬件接口为其他系统的溶入奠定了良好的基础。对其他系统来讲，模块化设计（包括：红外监控模块、可见光模块、设备控制模块等）只需将系统软件加以简单的修改，便可方便地嵌入到其他监控系统中。
四、系统结构
利用红外热像仪构建的全天候视频监控系统是集图像获取、视频采集、压缩、远程传输、视频播放与检索和报警等功能于一体的视频监视传输系统，由前端设备、后端设备和传输设备几部分组成。它可以利用可见光和红外两种技术实现全天时、全天候监控。
根据组网方式可分为：前端视频采集部分、网络通讯部分和中心控制部分。
系统结构如图所示：

五、红外热像仪在高速公路上的应用
1、事件监测
可以在普通摄像机不能发挥作用的浓烟，浓雾条件下对路况进行监控，也可以在夜间对路况、特大桥、服务区等重点地段进行监控，还可以对监控点进行全天候的事件检测。高速公路监控主要是实时监控高速公路路况及公共设施。防止违章停车、行人跨越高速公路、人为破坏公共设施等。

京沪高速某段路况

2、高速巡逻
可以在高速路政巡逻车上安装，用于夜间普通摄像机不能发挥作用的浓烟，浓雾条件下高速巡逻使用，能更方便用户掌握路况信息，同时它能够使黑夜（即使没有任何灯光照明的情况下）也能像白天那样，能有效防止对向车辆的眩光干扰，尤其是在雾、烟、尘天气的条件下，可以清晰准确的观察到危险，也可以看到前大灯照射不到的区域，能够观察到比普通汽车前大灯远3倍至5倍的距离，甚至可以达到10倍以上的距离 。
六、监控点的选择
监控点的选择，高速公路沿线道路及隧道以一般以1KM的距离布设一个监控点，但是是在互通立交、服务区广场及特大桥、隧道等重点道路区段，可根据现场实际情况适当的增加监控点。
适合全天候视频监控系统的红外热像仪主要有7°×5°、14°×10°和30°×23°三种视场角，考虑到观察距离及视场角等因素，建议采用7°×5°场角的红外热像仪。