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红外夜视系统,还会火红吗?

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近几年来,红外夜视系统凭借可24小时连续监控,能够弥补普通摄像机夜间无光条件下无法正常监控的空白这一特点,在安防监控领域里掀起了一股红潮。但是,由于缺乏统一的行业规范和标准,市场上的产品良莠不齐,品质差异大,给后期工程维护带来了许多麻烦。面对这样的情况,红外夜视系统,还会继续火红下去吗?
文/毛炽兵

随着产品技术门槛的降低,核心部件原材料供应地的增多,以及人们日益增强的监控意识,和“平安城市”建设中对黑暗环境下正常监控的强烈需求,使得红外夜视系统在安防监控领域里掀起了一股红潮。“只要是生产摄像机的厂家,基本上都有生产红外夜视系统产品”,在业内流传着这样的说法。由于红外夜视技术已经不是什么难题,而且又能在无光照的条件下正常监控,所以摄像机生产厂家也纷纷把目光转移到红外夜视系统上来。

但是,红外夜视产品本身存在使用寿命、照射距离等问题,也给制造商和工程商带来了不小的困惑。虽然目前市场上红外产品琳琅满目、品种繁多,但是良莠不齐的产品,让工程商和用户选购产品时十分头疼。

现状: 市场需求大,品质有差异

市场需求持续升温
随着摄像机的水平分辨率和色彩还原度的大幅度提升,在闭路电视监控系统中,一般普通的摄像机可以很好地满足白天的监控需求。但是,当环境照度变得很低或者是在完全没有任何光照的情况下,这些摄像机也就失去了“光明”。于是,众多厂家推出“星光级”的低照度摄像机,在照度很低的情况下,也能有很好的监控图像。但是,在无光照的条件下,照度再低的摄像机也显得无能为力。

“过去,一般采取增强可见光照明的方法,来增加环境的照度,提高低照度摄像机的拍摄效果,但是大量电力的消耗带来了资源流失和成本增加的问题。而一般犯罪活动都发生在晚上,因此红外摄像机也在这个时候凸显出它的优势了。”深圳佳信捷科技有限公司总经理王强表示。

针对在夜间增强可见光照明来解决监控所需的正常照度这一方法所带来的缺陷,红外夜视系统的应用就可以很好的解决。它既能够获取清晰的图像,又可以达到监控的隐蔽性。正因为如此,从最早应用于军事领域、道路、港口、油田,到现在的家庭安防监控,红外夜视系统的需求一直都在不断的扩大,用“火爆”来形容市场对红外夜视系统产品的需求,实不为过。

常州明景电子有限公司技术总监刘为胜表示,“红外夜视系统之所以有如此大的需求,因为它能够满足夜间无光照条件下的监控需求,弥补了普通摄像机夜间无光照条件下无法监控的空白,且监控隐蔽,不容易被发现。同时,用户对监控要求的提高,对红外夜视系统的关注度高,也是其中的原因之一。”

据深圳市嬴氏三辰科技有限公司技术工程师陈鸿彬介绍,“现在许多住宅小区也开始安装红外夜视系统,防止晚上发生盗窃事件。由此可见,市场对红外产品的需求在不断的扩大,但整个市场对红外夜视系统的需求离饱和程度还差很远一段距离。”

“在未来的监控系统里,红外夜视系统应该是一个标准配置,是未来的一个必备的产品,它能解决其他监控产品解决不了的问题。现在市场需求大,但也只是大规模应用的前期铺垫。”长春佶达智能工程有限公司总经理段为众这样认为。

产品品质参差不齐
在中国整个安防市场快速发展的背景下,红外夜视系统虽然在近几年取得了快速的增长,但是不可避免地存在着许多问题。许多工程商大倒苦水,市场上许多红外夜视系统在使用大约两个月后,监控图像就开始发白或者发黑,照射距离变短,图像变得模糊,维修率高,工程还没有验收,产品就出现了问题,给工程维护带来了巨大的麻烦,让他们对红外夜视系统又爱又恨。

“现在市场上标称的照射距离,不一定真的能照射得那么远,它有可能是室内的照射距离,也可能是红外灯的照射距离,或者也可能含有水分。”天津天地伟业数码科技有限公司产品经理张伟道出了产品差异的原由。深圳佳信捷王强则认为,“许多厂家拿普通镜头来充当IR镜头,欺骗用户,在价格上占尽优势,这是红外夜视系统最可玩猫腻的地方。”

对于产品的品质差异,广州美电贝尔电业科技有限公司市场运营中心总监王金辉一语道破玄机,“目前市场上红外摄像机的技术和功能这一块,本质上没有什么差异,主要是在解决产品的照射距离、水雾现象、寿命方面有很大的差异。由于目前尚没有一套统一、严格的对该产品进行规范的标准,因此厂家都会采取一些企业标准来衡量自己的产品,造成了市场上产品间存在很大的品质差异,导致产品良莠不齐。”

从笔者采访中可以感觉到,不少厂家以提高品质来冲击产品的市场表现出十足的信心,但是对于目前红外夜视系统出现的某些致命伤也让他们感到非常头疼。其实仔细分析就会发现,市场需求量的增加,势必会带动更多企业加入到红外夜视系统的行列中来。而一些企业经营者抱着挣钱的心理,不把产品品质放在首位,大打价格战,以次充好,虽然暂时为自己赢得了经济利益,但是却严重扰乱了市场,最后也会失去用户的认可。

品质: 技术需改进,提升空间大

散热是关键
据采访了解到,红外夜视系统在正常监控一段时间后,图像开始变差、照射距离变短,维修率高,众多工程商都表达出了对红外夜视系统“想说爱你不容易”的无奈。从笔者和厂家的沟通中发现,红外夜视产品的主要技术是红外灯技术,而产品的稳定性关键在于红外灯的散热。红外夜视系统只要加快散热,寿命也必然会延长,品质自然也就提升了。

红外夜视系统的主流还是由主动式红外技术构成,并且在民用的红外夜视市场中,由于其相对较低的产品技术门槛以及产品价格,也基本全部使用主动红外技术。而在主动式红外夜视系统中,红外发光源的工作原理又可分为两种,第一种是卤素灯红外夜视系统,另一种是LED灯红外夜视系统。由于卤素灯能耗高、发热量大、使用寿命短、所以使用效率低、也逐渐被淘汰。而LED红外灯生产工艺简单,品质容易保证、发热量相对较低、发光光学系统合理,是做红外灯的理想器件。

LED灯最怕受热,温度一旦过高,使用寿命就会随时间而快速下降,影响到红外夜视系统的照射距离。因此,红外夜视系统生产厂家首先要选择好的红外灯元器件。据了解,目前850nm发射管晶片主要由日本、台湾、韩国、德国等企业提供,而台湾企业的晶片,其外延片主要来自于日本和韩国,功率、光衰最好的是日本制造的。台湾鼎元的外延片来自于日本,其提供的晶片在该行业的口碑也较好。

其次,最关键的就是散热。从采访中笔者了解到,目前主要的散热方法主要有以下几种:一是把红外灯焊接在铝基板上,将内部热量导走;二是采用金属导热材料,通过外壳来散热;三是对于功率大的红外灯,采用风扇来散热;四是使用玻璃纤维、碳基板焊接LED灯。据大多数厂商介绍,目前散热效果比较理想的是第一种方法,但是造价相对来说就要高一些。

此外,也有不少厂家在研究一些新产品,来代替现有的红外灯,以提高功率,延长产品寿命,提高产品性能。据介绍,这新产品叫阵列式发光芯片(LED Array)。该发光片上含有10到30颗芯片,它在亮度、体积、发光角度上都有了新的突破。但是它没有发光焦点,发光光学系统不合理,有用光效率也比较低,其优点并没有发挥出来,而且阵列式LED电流高达1000mA以上,而且体积较小,散热也成了一个很难解决的问题。

长春佶达段为众认为,“相对于单芯片LED而言,多芯片LED的寿命是远远不够的,如果一颗芯片被烧坏,那么整个发光片也就完了。在相同功率,相同电压的情况下,只有加快散热,才可以延长产品寿命,而不是降低电压和电流来减少热量,这样会导致LED灯的功率下降,影响照射距离。”因此,这种新技术是否能走远,还有待市场的检验。

距离很重要
红外距离指的是红外光所达到的距离,从几米到几百米,甚至是数公里。而夜间可视距离是通过监视器所能够看到的有效的清晰图像为最大距离,这是由红外灯的发射距离、摄像机的灵敏度镜头光通量及聚焦红外灯的性能、现场景物反射红外光效果、供电电源的质量及护罩玻璃的透光性能等的匹配情况共同来决定的。它们之间相互的结果就像电脑的CPU、内存、芯片组的匹配情况一样,任何一个环节工作效率的降低都会使整个系统的效率降低。

目前,在市场上经常可以看到红外夜视系统号称可以照射上千米,但是在安装之后才发现,照射距离也不过几十米,而几十米以外的被监控的物体都没法监控,严重影响了监控场所的监控效果。“许多厂家都称自己的产品的照射距离可以达100米,结果发现,最多也不过60米远,这其中存在很多虚标现象,也是我们目前十分担心的问题。”某工程商这样说道。可见,红外夜视系统照射距离也是十分重要的。

长春佶达段为众强调,“不同档次的摄像机、镜头之间的匹配,对于同一盏红外灯发出的光线感应度可能相差许多倍,可视距离也可能相差很多。一盏红外灯的作用距离,只能与确定品质的摄像机和镜头共同匹配才能确定其作用距离。”从采访中笔者了解到,如果能同时做好红外灯、做好红外感应摄像机和红外感应镜头,使红外夜视系统照射距离达到100米以上的距离也并不是什么难事。

据介绍,红外夜视距离还跟现场环境有关,不同的环境反射红外光的能力是不一样的。在野外,植物对红外光的吸收比较大反射差;背景如是浅淡色墙面,反射则比较强烈,所以有的厂家在产品上标称室内可见100米。另外,夜视距离还与设备和现场环境温度有关,当LED灯温度升高时,发射功率就下降,从而缩短了夜视距离。

那么,如何才能提高红外夜视系统的照射距离呢?长春佶达段为众认为,“LED之所以成为主流,不是因为它的功率高,而是因为它的利用率高。所以如何解决好镜头的角度与红外灯角度科学的匹配问题,是提高照射距离的有效方法。”面对这个比较混乱的局面,厂家要努力提高产品的照射距离,不要以低廉的价格来抢占市场,全力打造一个值得信赖的品牌,使工程商和用户用得放心,这是工程商内心最为迫切的渴望,他们希望红外夜视系统能够有一个响当当的品牌,带领其他企业,走出这一片浑浊的天空。

防水要求高
由于红外夜视系统一般都是应用在室外24小时需要监控的场所,所以环境的变化对产品的使用寿命影响十分大。如果红外夜视系统在北方应用的话,机体内外会产生很大的温差,前端的镜片会出现雾化的现象,因此要求机身必须具有很好的密封性,防护罩也要具备很好的防雨水性能。上海肯通电子有限公司执行副总陆峰认为,“红外夜视系统要解决的问题之一就是防水问题。在密封性上,存在一定的技术问题,比如外壳的设计,在接头和螺丝接口等地方,多是产生漏水的地方。”

但是,如何把红外夜视系统的密封性做到更好?据深圳三辰的陈鸿彬介绍,“一是加防水垫,就是在接口处放防水垫,起到防水作用,效果比较理想;二是在接口处粘合橡胶,但是会有后遗症,因为一旦出问题,维护起来就十分不方便。”也有生产厂家采用双玻璃设计,或者是在摄像机里充氮气和加干燥剂。

对此,深圳信佳捷王强则指出了它们的缺陷,“向摄像机内充入氮气,要求密封性要做得相当好,而且需要加压,否则产品还没有出厂,氮气就跑光了;而加干燥剂效果更是不行,一旦干燥剂吸水饱满,它就不再吸水。

不同环境,要求产品有不同的防水等级;不同的厂家,在防水方面有不同的做法。而从工程商的反映可以了解到,目前还是没有十分理想的防水措施,密封性做得也不是很好。常州明景刘为胜表示,“在防水方面,红外夜视系统采用铝合金外壳,提高接洽精度,并用硅橡胶粘合,效果相对来说还是比较理想的。”

趋势: 主动红外需腾飞,被动红外在成长
视频监控向室外发展,室外监控向夜视发展,夜视的发展方向基于红外,这个趋势已成为摄像机行业的发展趋势。在红外夜视这个领域,中国企业已经走在世界前列,一些先进技术令国外同行望尘莫及。但是,作为一个朝阳产业,大量的“作坊品”、“山寨货”充斥市场,严重影响了人们对监控产品可靠性的信任。因此,主动红外夜视系统想要有稳定的性能,就不能在技术上固步自封,不求前进。

主动红外夜视系统确实可以为我们解决在夜间进行正常监控的问题,但同时产品本身存在的缺陷也会给应用带来麻烦。不过,存在问题及时解决,也正是制造商们努力的方向。“在未来,红外夜视系统应该朝效率高、发热低、距离远这几方面发展,产品性能的稳定,质量的提升,必然会促进市场的需求。同时,也希望未来能够出台统一的标准,提高产品质量,规范产品,把质量不过关的产品淘汰掉。”深圳三辰陈鸿彬这样说道。

常州明景刘为胜表示,“红外夜视系统目前遇到的技术瓶颈主要是如何有效地散热,延长产品的寿命。在未来,这些问题的解决应该会有个较大的飞跃,可能还需要3到5年。”因此,红外夜视系统还需结合新的技术,不断提高产品的稳定性,才能真正满足市场日益增长的需求,主动红外夜视系统也将继续风风火火“看”九州。

从目前市场情况来看,主动红外夜视系统已成为市场上的主流产品。但是近年来,被动红外夜视系统不甘“寂寞“,也开始在民用安防占有一席之地。被动式红外夜视系统是指利用自然界中不同物体之间辐射出来的温差来达到成像的目的,也叫做被动红外热感应成像。相对于主动红外夜视系统来讲,它的技术含量就要复杂许多,同时较昂贵的价格也不是民用安防可接受的范围之内,因此长期被军方或政府部门所使用。

被动红外热成像系统中的难点是对核心部件多晶硅探测器中锗金属原材料的制造工艺,这就需要很精深的技术来做特殊化处理,以保证被动红外热成像系统对温差的精确感应和捕捉。而且,现在有很多用户都要求使用可以对镜头实现变焦的被动红外热成像系统。因此,要通过变焦镜头来整合被动红外热成像系统,使其成为解决距离在1.5至3公里红外夜视系统的最佳解决方案。

据中电科技集团红外工程技术有限公司高级工程师孙剑介绍,“被动红外夜视系统主要是用来探测和发现目标,因此在成像的清晰度上不如主动红外夜视系统。由于受价格限制,在国内民用安防市场应用比较少,而在国外应用则比较多。”

据了解,被动红外夜视系统最早主要应用于电力、石油化工、消防、煤炭,工业控制、军用及边防侦察等领域,现在发展到港口码头、银行、道路、油田、森林防火监控、建筑、医疗等一些新领域。可以看出,红外热像仪目前在安防领域的应用还不是很广泛,主要是热像仪的核心探测器目前还是依赖于进口,在价格方面与普通的主动红外设备或监控摄象机存在着较大的差异,但并不意味着市场前景不好。随着我国科学技术的发展,红外热像仪的前景是非常好的,在很多领域被动红外技术将逐渐代替主动红外,尤其是在一些远距离监控场所。据中电集团孙剑估计,在未来5年内,随着人们的生活水平提高,产品的成本降低,红外热像仪的价格可能会降低60%,被动红外热像仪可能会被大范围地开始应用。

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