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面对雾霾侵袭 安防事前事后一直守护

时间:2016-12-20 15:54 作者:admin 点击:次
       近日,一张雾霾笼罩巴黎的照片再次将雾霾这个话题成为舆论焦点。国内从2日开始,也爆发了一轮从北至南的一次大面积空气污染过程,影响范围波及100多个城市。监测显示,5日4时,石家庄、邯郸、邢台、郑州、安阳、新乡、济南、临沂、乌鲁木齐等16个城市严重污染,石家庄、邯郸等城市空气污染已达到爆表程度。山东、江西、上海、江苏等地被笼罩在雾霾之下。雾霾这个社会“老大难”问题,合适能解?雾霾笼罩之下,如何安心的生活?对于这些问题,安防虽不能完全解忧,但在大雾笼罩下也默默坚守着一片天空。

       雾霾,世界共同面临的问题
  
  雾霾,是近年中国政府在治理环境空气污染中最主要的对手。在中国,雾霾主要来源有汽车尾气、燃煤、露天采矿等。2014年习近平在北京考察时指出;应对雾霾污染、改善空气质量的首要任务是控制PM2.5,要从压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控、依法治理等方面采取重大举措,聚焦重点领域,严格指标考核,加强环境执法监管,认真进行责任追究。
  
  其实不仅仅是在中国,雾霾是一个全球化的问题,根据发布全球首款防霾面霜的加拿大Aqua+Skincare公司的研究报告显示,常见的空气污染被称为悬浮颗粒或PM2.5,其包括灰尘、污垢和烟雾。根据世界卫生组织(WHO)的数据显示,世界上80%的人口暴露在有害的雾霾污染物中。目前,PM2.5超标最集中的地区主要在发展中国家,如中东和亚洲的一些国家,这些国家的部分地区空气污染水平比世卫设定的25微克安全标准高出200%。
  
  权威杂志《新英格兰医学杂志》也曾发表过美国的数字,PM2.5的浓度减少10ug/m3,预期寿命增长约0.61±0.20年。2010年美国环保部发表的《颗粒物的综合科学研究》中将颗粒物浓度与多种疾病关联,其中包括:呼吸道刺激,咳嗽,呼吸困难,降低肺功能,加重哮喘,慢性支气管炎,不规则的心跳,非致命性心脏发作,某些癌症等。
  
  2013年北京雾霾微生物还引起了“北京咳嗽”的病例,在雾霾天与雾霾相关的呼吸系统疾病门诊病例显着增加。除了呼吸道,悬浮颗粒本身的宽度小于2.5微米,相比人类毛孔直径小20倍,还会致使污染物较容易渗透并进入皮肤。当皮肤保护层无法承受外界给予的负荷便会被破坏,导致红疹,皮肤过敏,皮肤老化加速,频繁暗疮粉刺等皮肤问题。
  
  雾霾消费级市场火热,安防事前事后一直守护
  
  随着雾霾问题的不断被重视,以雾霾为起点的消费级市场也开始打得火热,空气净化器、空气监测器、雾霾口罩等大众类消费品。在安防市场,关于雾霾监测的传感器也逐步应用于摄像机中,对城市重要区域及工地等场所实施监控监测一体化运作管理。
  
  2013年雾霾监测被列入国家科技支撑计划,包括了研发雾霾监测技术并建立大气成分监测数据库,研究雾霾天气形成机理,研发能够业务运行的雾霾数值预报系统,研发雾霾对航空、公路交通、城市交通和船舶运输影响的预警技术。目标是实现0-72小时高分辨率、高准确率的雾霾分类分等级预报,并给出雾霾的发生时间、持续时间、强度等级和分布区域。
  
  2015年,IBM中国研究院开发的一套空气质量预测及管理系,统可以提前72小时生成高分辨率的空气质量预测分析。通过分析遍布环境监控网络、交通监视系统和气象卫星等传感器生成的大量环境数据,基于认知建模技术,能够实现自适应地调整预测模型,从而大幅提升预测精确度。该系统除了实现提前72小时逐时高精度空气质量预报之外,还实现了提前10天的空气质量变化趋势的预测分析。
  
  苹果近期披露了一项新专利技术,一款可用于iPhone与AppleWatch,能够检测气体与液体的嵌入式环境传感器,这个传感器可以帮助用户感知周围环境中存在但看不见的危险因素,包括检测雾霾。苹果这是要加入雾霾大战的节奏。
  
  除了传感器,监控摄像作为安防主要设备之一,在雾霾天能都继续正常的工作将是对其安防职能的最大考验,透雾技术能够从多个角度提升视频监控的质量,可以用于各种有雾天气条件的透雾处理;能明显提升图像的对比度、使图像变通透、清晰;能够显著增强图像的细节信息,使原来被隐藏的图像细节被充分展示;能够提升图像的饱和度,使图像色彩鲜艳活泼、生动,透雾处理后的图像保持准确的色调、自然的外观,因而获得了良好的图像质量与视觉感受。
  
  目前,应用户监控摄像的透雾技术可分为四种;
  
  1、光学透雾
  
  在光谱中,红外线是不可见光线,波长介于微波与可见光之间。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.78~2.50m;中红外线,波长为2.50~25m;远红外线,波长为25~l000m。
  
  根据在不同波段的光因为波长不同将呈现不同光谱的特性。光学透雾的实现基于近红外光谱,近红外还可分为近红外短波区域和近红外长波区域。近红外线在传播时受气溶胶的影响较小,可穿透一定浓度的雾霭烟尘,实现准确快速聚焦,这就是光学透雾的依据。当出现云雾和烟尘天气时,一般的可见光无法穿透,利用近红外光线可绕射微小颗粒原理,在雾霾天气采用近红外滤光片、镀膜技术及电子图像增强技术,算法处理能提升远距离监控图像效果。
  
  光学透雾的关键在于镜头与滤光片。透雾摄像设备需要具备三个要素;具有色差补偿的镜头、具备近红外线灵敏度高的CCD、黑电平调节的图像处理器。通过镜头对特定近红外波段光线进行截取,准确聚焦成像。一般的摄像机镜头,透过光谱的中心波长在500~600MM之间,而为了保证在可见光和近红外波段都有很高的透过率,且两个波段切换过程中对色差进行修正保证切换后不需要再调节焦距,透雾摄像机的镜头透过光谱的中心波长必须在780~900MM之间。因此,很多透雾镜头采用了多层镀膜技术,让500~900MM波段的透过率达到80%以上,最终实现透雾效果,这种透雾方式俗称为物理透雾。
  
  2、算法透雾
  
  摄像机的透雾概念早在2007年进入中国,但高昂的成本和复杂的技术让很多安防企业却步。经过十几年发展和专业技术的积累,透雾技术有了较大突破。而要实现更好的透雾效果还是要依靠电子透雾算法处理,这样才能在应用中脱颖而出。目前行业内大致上有以下几种算法透雾;
  
  第一种是基于FPGA成像方法以及直方图均衡化算法透雾。它针对雾天图像的退化现象,采用近红外波段成像和视频图像处理技术相结合提高图像质量。此外,还可通过改善算法复杂度提高画面清晰度。
  
  第二种是Retinex算法,即视频增强算法。它对校正后的像素点灰度值进行线性拉伸,得到增强的图像。该算法具有锐化、颜色恒常性、动态范围压缩大、色彩逼真度高、处理延迟低等特点。
  
  第三种则是影像信号处理器(LSP)算法透雾处理。该技术要求透雾设备必须具备“自动曝光(AE)”、“自动白平衡(AWB)”和“自动聚焦(AF)”的3A功能,适于直接内嵌于摄像机中应用。
  
  3、光电透雾
  
  光学透雾利用可穿透雾霭的近红外波段光线进行成像,但只能得到黑白监控画面,而光电透雾技术将光学透雾和算法透雾两种透雾功能相结合,通过机芯一体化通过内嵌的FPGA芯片和ISP/DSP进行运算处理实现彩色画面输出。一方面,该透雾技术可区分远景、近景,雾气浓淡等因素,选择透雾级别,可实现区域效果最佳,不同于过去对画面对比度整体的提高,且没有延时。另一方面,芯片的高速运算必将产生噪声点,夜间光照不足时影响尤为突出,所以一体机芯普遍需要采用CCD传感器和大光圈镜头,以达到良好的低照效果。
  
  4、假透雾
  
  假透雾即通过人为调节对比度、锐度、饱和度、亮度等数值,或做一些滤镜切换装置,让图像重点突出,从而改善主观视觉效果。假透雾在雾霾环境下,切换到选择夜间红外感应模式时,可以看到一定效果的图像画面,但镜头不能对景物重新进行聚焦,因而不能满足视觉体验。非透雾摄像机可以实现一定程度的“透雾”,但透雾效果非常有限。
  
  后记:传感器为您随时检查雾霾动态,让你提前做好预防;而透雾技术让雾霾笼罩之下的安防设备继续为人们服务,提供安全的保障。在雾霾之下,安防不仅做好事前预防,在事后保护中也坚守岗位。

 

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