حفاظت پیرامونی

یکی از روش‌های نوین حفاظت پیرامونی استفاده از دوربین‌های مداربسته با رویکردی کاربردی در تامین حفاظت پیرامونی به ویژه برای محوطه‌های باز و سایت‌های وسیع می‌باشد‌. ‌

دوربین‌ها می‌توانند به صورت 24 ساعته و خستگی‌ناپذیر حتی در تاریکی شب و جایی که چشم انسان قادر به دیدن نیست تا ده‌ها متر در عمق محیط نفوذ کرده و اطلاعات تصویری خوبی را در اختیار کاربر قرار دهند‌. ‌

حال اگر وظیفه تحلیل تصاویر را نیز به صورت مکانیزه به یک ماشین محول نمائیم، قاعدتاً با حذف درصد خطای انسانی و اپراتوری باید به یک سیستم حفاظت پیرامونی ایده‌آل دست پیدا کنیم‌. ‌

اما آیا در واقعیت  سیستمی با مشخصات فوق می‌تواند یک سیستم حفاظت پیرامونی کامل و قابل اعتماد باشد‌؟

بیاید با هم عملکرد این‌گونه دوربین‌ها را بیشتر بررسی کنیم تا برای سوال فوق به جواب درستی دست پیدا کنیم‌. ‌

دوربین‌هائی‌که برای تامین حفاظت پیرامونی فضاهای باز در نظر گرفته می‌شوند اغلب برای افزایش حوزه دیدشان بر روی دکل‌های بلند مستقر می‌گردند، وظیفه این دوربین‌ها  تشخیص هرگونه حرکت و تغییرات در محدوده تحت پوششان است‌. این دوربین‌ها باید بتوانند به خوبی از عهده کار در محیط‌هایی که پیوسته در حال تغییر است بر بیایند‌. ‌

 ابرها سایه‌های متحرکی بر روی زمین به وجود می‌آورند، تکان خوردن برگ درختان در نسیم و یا لرزش دوربینی که بر روی دکل بلندی نصب شده در اثر وزش بادهای شدید و یا اگر باران و برف و گرد و غبار هم به موارد بالا اضافه شود همه این‌ها محیطی آنچنان پویا بوجود می‌آورند که به دفعات باعث بروز هشدارهای خطا در سیستم می‌گردند که به سرعت باعث فرسایش و تحلیل نیروهای حراستی می‌گردد.

اگر حجم داده‌هایی که دوربین‌ها به منظور تشخیص و تمییز دادن بین حرکات طبیعی و هشدارهای واقعی برای یک فضای چند صد متری که باید آنالیز و تحلیل شود، را در نظر بگیرید آنگاه متوجه خواهید شد که این کار وظیفه‌ای بسیار سنگین می‌نماید، این وظیفه فقط از عهده دوربین‌هایی که از پردازش تصاویر سطح بالا برای آنالیز و تحلیل صحنه برخوردار هستند بر می‌آید‌. ‌

بکارگیری آنالیز ویدئویی در داخل دوربین‌:

 اگر چنین قابلیت پردازشی مستقیماً در داخل دوربین تعبیه گردد، اطلاعات خام صحنه (تصاویری که هیچ پردازشی بر روی آن صورت نگرفته است‌) تماماً در اختیار سیستم آنالیز ویدئو قرار گرفته و آن را قادر می‌سازد کلیه جزئیات موجود در هر فریم ویدئو را بررسی نموده و در همان مقطع کلیه مواردی که موجب اعلام خطر بی‌مورد می‌شود را حذف نماید‌. ‌

                                                    شکل1 : دوربین دیدبانی هوشمند با چندین لایه پردازش         

 شکل 1 پیاده‌سازی این شیوه را نشان می‌دهد، که در آن لازم است چندین پردازنده داخل دوربین دیدبانی تعبیه گردد‌. ‌این روش به دوربین اجازه می‌دهد تا به صورت الکترونیکی و پویا تصویری بدون اثرات ناشی از لرزش ناخواسته دوربین، تغییر روشنایی، مه آلودگی محیط، باران، برف و طوفان شن حاصل نماید‌. ‌همین‌طور کمک کند تا حرکات حیوانات کوچک، اشیاء معلق در هوا، درختانی که با وزش باد حرکت می‌کنند و انعکاس تصاویر و نور از سطح آب را حذف نموده و در همین حین هشدارهای واقعی و یا اشیاء مشکوک را شناسایی نماید.

بکارگیری آنالیز ویدئویی در خارج از دوربین:

گزینه دیگر، سیستم‌هایی هستند که فرآیند آنالیز ویدئویی را خارج از دوربین انجام می‌دهد‌. ‌برای این منظور ابتدا لازم است داده‌ها برای انتقال از طریق شبکه فشرده ‌سازی شوند، که البته منجر به حذف بسیاری از جزییات ریز و بعضاً بسیار مهم در صحنه نیز می‌گردد.

آقای جان رومانوویچ مدیر عامل کمپانی سایت لاجیکس در این باره می‌گوید:

" در چنین سیستم‌هایی غالباً چیزی نزدیک به 99 درصد اطلاعات حذف می‌شود‌. ‌در محیط‌های باز از دست دادن این میزان جزییات به همان نسبت قابلیت شناسایی دقیق اهداف مورد نظر را کاهش می‌دهد‌. ‌همچنین در این سیستم‌ها پردازش تصویر مورد نیاز برای جبران و اصلاح متغیرهای محیطی وجود ندارد‌. ‌

یکپارچگی واحد تصویربرداری و سیستم آنالیز ویدئویی در داخل  دوربین و قابلیت پردازش سطح بالا، پایه و اساس موفقیت یک دوربین امنیتی هوشمند در شناسایی دقیق اهداف موجود در محیط‌های باز است."

ژئورجیستریشن چیست و نقش آن در حفاظت پیرامونی چگونه است‌؟

اگر شما هم متخصص و یا کاربر سیستم‌های دوربین مداربسته هستید حتماً تا به حال با این مشکل مواجه شده‌اید که  تصویر یک حشره کوچک که بر روی لنز دوربین در حال حرکت است را چندین برابر بزرگتر از تصویر یک انسان که کمی دورتر از دوربین قرار گرفته دیده‌اید‌. ‌

اهمیت این مسئله در این‌جا است که در فضاهای باز و وسیع سوژه‌های کوچک اما نزدیک به دوربین به همان میزان بزرگتر از انسانی به نظر می‌رسد که در مسافت دورتری از دوربین ایستاده است‌. ‌

                                                شکل2 : درک عمق تصویر با استفاده از ژئو رجیستریشن

  در این مثال سگی که در  فاصله 10متری دوربین قرار دارد تقریباً 250 برابر بزرگتر از فردی است که در 300 متری دوربین ایستاده است‌. ‌دوربین امنیتی که فاقد قابلیت ژئورجیستریشن باشد فرض بر بزرگتر بودن سگ گذاشته و با نادیده گرفتن فردی که دورتر قرار دارد، هشداری را ارسال می‌کند‌. ‌در مقابل دوربین‌هایی که از این قابلیت بهره می‌برند می‌توانند موضوعاتی در ابعاد انسانی را در هر فاصله‌ای نسبت به دوربین تشخیص داده، حیوانات کوچک و زباله و سایر اشیاء معلق در هوا را نادیده بگیرند‌. ‌   

‌‌منظور از "ژئورجیستریشن"، نگاشت میدان دید دوربین بر روی مختصات GPS  محل تحت نظارت است تا هر نقطه از میدان دید دوربین دارای مختصات جغرافیایی منحصر به خود باشد‌. ‌چنین سیستم دیدبانی ویدئویی، مزایای کاربردی مهمی چون هوشیاری نسبت به زمان و مکان و همچنین قابلیت جهت یابی خودکار را به همراه دارد‌. ‌به طور مشخص "ژئورجیستریشن" این امکان را فراهم می‌کند تا با دید 3 بعدی که از محیط فراهم می‌شود، بتوان با تعیین اندازه فیزیکی کلیه موضوعات متحرک در میدان دید تصمیمات امنیتی دقیقی اتخاذ نمود.

طراحی محدوده امنیتی و شناسایی نقاط کور زیر دوربین

در راستای کاهش هزینه‌ها بسیاری از طراحی‌های دیدبانی فضای باز به صورتی انجام می‌گیرد که با محدودتر کردن میدان دید دوربین‌های امنیتی (مثلاً با استفاده از لنزهای تله) فواصل دورتری را در برد شناسایی دوربین قرار دهند‌. ‌با انجام این کار نقاط کور به وجود آمده زیر دوربین نیز افزایش یافته و شکاف‌های پوششی در محدوده تحت نظارت به وجود می‌آورد که این شکاف‌ها (نقاط یا نواحی کور) ممکن است تا فواصل دور نیز گسترش یابد‌. ‌در شکل3 نمونه‌ای از دو طرح امنیتی مختلف نشان داده شده است که با استفاده از دوربین‌هایی با زاویه دید افقی 7 درجه در ارتفاع 6 متری از سطح زمین صورت گرفته است‌. ‌در طرح بالایی ناحیه تحت پوشش دوربین1 در نزدیکی پایه دوربین2 به پایان می‌رسد و ناحیه‌ای در حدود 60 متر را بدون محافظت رها کرده است که مهاجمین قادرند بدون آنکه مورد شناسایی قرارگیرند، وارد محوطه شوند‌. ‌

  شکل3 : نمایش نقاط کور                              

تعیین برد مفید دوربین

با مشخص شدن مسافتی که دوربین در آن قادر خواهد بود تا به صورت خودکار به شناسایی اهداف  بپردازد (برد مفید) می‌توان شکاف‌های امنیتی در محدوده تحت پوشش را نیز مشخص نمود‌. ‌به بیان دیگر اگر بتوان محدوده واقعی دید دوربین را تعیین نمود می‌توان نواحی که خارج از این محدوده هست را شناسایی و برای پوشش نواحی مذکور طراحی لازم را انجام داد‌. ‌همانطور که در شکل4 نشان داده شده است، بهترین راه برای اندازه‌گیری برد مفید دوربین هنگامی است که فردی مستقیماً - و نه به صورت عرضی - در حال حرکت به سمت دوربین باشد‌. ‌از آنجا که راه رفتن فرد به صورت عرضی در میدان دید دوربین با حرکت بیشتری (کل بدن فرد) همراه است، کار شناسایی را بسیار ساده می‌کند در حالی که اگر فرد مستقیماً به سمت دوربین قدم بردارد تنها حرکاتی که دوربین قادر به دیدن آن است جابجایی پاهای فرد بوده که در مقایسه با حالت قبلی فرآیند شناسایی آن مشکل‌تر می‌باشد‌. ‌

شکل4 : تعیین برد مفید دوربین

در نظر گرفتن هزینه‌ها

همان قدرتی که با پردازش چند لایه، دوربین‌ها‌ی با قابلیت آنالیز ویدئویی را قادر می‌سازد تا به دقت به شناسایی اهداف بپردازند، غالباً امکان گسترش ناحیه تحت پوشش را هم فراهم می‌آورد، که این فاصله می‌تواند تا سه برابر مسافت و مساحت تحت پوشش سایر دوربین‌ها باشد‌. ‌در نتیجه به نسبت در هزینه پروژه‌ها نیز بعضاً تا 50% صرفه‌جویی می‌شود‌. ‌کاهش هزینه‌ها از طریق کاهش در‌: تعداد دوربین‌های مورد نیاز، هزینه‌های لوازم استقرار دوربین و ساخت و سازهای مربوطه، حفر کانال، اتصالات برق و شبکه مورد نیاز حاصل می‌شود‌. ‌

سخن پایانی

به خدمت گرفتن سیستم‌های آنالیز ویدئویی در محیط‌های باز و حفاظت‌های پیرامونی ضمن کاهش هزینه‌ها، افزایش قابلیت اطمینان، امنیت و دقت بسیار را به همراه دارد‌. ‌با ذکر عللی که در بالا بیان شد، سازمان‌ها می‌توانند تمامی اهداف امنیتی خود را با اعتماد بسیار بیشتر و ضمن کاهش نسبی هزینه‌ها محقق سازند‌.

سنسور چیست ؟

سنسور های القایی

سنسور (sensor)یعنی حس کننده,و از کلمه  sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند.سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانندPLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جملهPLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسور ها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آن ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل  کننده می فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می کند .

سنسورهای بدون تماس:

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل می کند مثلا  نزدیک شدن یک قطعه وجود آنرا حسکرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است می تواندباعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم میگردد.

کاربرد این سنسورها در صنعت:

1. شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی ونوری
2. کنترل حرکت پارچه و …: سنسور نوری و خازنی

1. تشخیص پارگی ورق: سنسورنوری

1. کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح
2. کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی
3. اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی
4. کنترل تردد: سنسور نوری

2. اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ

مزایای سنسورهای بدون تماس:

سرعت سوئیچینگ(قطع و وصل)زیاد: سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، بطوریکه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا  KHZ)25( کار می کنند.

طول عمر زیاد: بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار  وجرقه های حین کار و … دارای طول عمر زیادی هستند.

قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و … قابل استفاده هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو وفشار نیازی نیست.

عدم ایجاد نویز در هنگام قطع وصل به دلیل استفاده ازنیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم(Bouncing Noise)ایجاد نمی شود.

سنسورهای موقعیت مفاصل : رایج‌ترین نوع این سنسورهاکدگشاها(Encoders) هستند که هم از قدرت بالای تبادل اطلاعات با کامپیوتربرخوردارند و هم اینکه ساده، دقیق، مورد اعتماد و نویز ناپذیرند. این دسته انکدرهارا به دو دسته می‌توان تقسیم کرد:

i.انکدرهای مطلق: در این کدگشا ها موقعیتبه کد باینری یا کد خاکستریBCD Binary Codded Decibleتبدیل می‌شود. این انکدرها بهعلت سنگینی و گران‌قیمت بودن و اینکه سیگنال‌های زیادی را برای ارسال اطلاعات نیازدارند، کاربرد وسیعی ندارند. همانطور که می‌دانیم به‌کار گیری تعداد زیادی سیگنالدرصد خطای کار را افزایش می‌دهد و این اصلا مطلوب نیست. پس از این انکدرها فقط درمواردی که مطلق بودن مکان‌ها برای ما خیلی مهم است و مشکلی هم از احاظ بار فابلتحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده می‌شود.

ii.انکدرهای افزاینده: اینکدگشا ها دارای قطار پالس و یک پالس مرجع که برای کالیبره کردن بکار می‌رود هستند،از روی شمارش قطارهای پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعیت مورد نظر دست می‌یابند. ازروی فرکانس (عرض پالس‌ها) می‌توان به سرعت چرخش و از روی محاسبه تغییرات فرکانس درواحد زمان (تغییرات عرض پالس) به شتاب حرکت دوارنی پی برد. حتی می‌توان جهت چرخش رانیز فهمید. فرض کنید سیگنال‌هایA وB وC سه سیگنالی باشند که از کدگشا بهکنترل‌کننده ارسال می‌شود. B سیگنالی است که با یک چهارم پریود تاخیر نسبت بهA. ازروی اختلاف فاز بین این دو می‌توان به جهت چرخش پی برد.

سنسور مادون قرمز بدون حساسيت به نور محيط

این یک سنسور مادون قرمز که نسبت به نور روزحساسیت نداره و با استفاده از یکPLL کار می کنه!

و اما چه جوری کار می کنه این از یهIC استفاده میکنه که دارای یه اوسیلاتور که روی فرکانسKHz 4.5 تنظیم شده این فرکانس توسط یه فرستنده مادون قرمز فرستاده می شه و توسط گیرنده مربوطه گرفته شده و ولتاژDC اون حذف می شه (که معمولا این ولتاژ متناسب با نور های محیطه) بعدتوسط یهPhase Detector با فاز فرستنده مقایسه می شه و اگر برابر بود خروجی صفر میشه وجود یکPLL در مدار باعث می شه که حساسیت مدار به نور های پراکنده جلوگیری میکنه البته برای تنظیم حساسیت می تونین از پتانسیومتر مدار استفاده کنین

ازاین مدار می تونین هم برای تشخیص وجود یک مانع استفاده کنین و هم برای تشخیص رنگسیاه از سفید. فرستنده و گیرنده مدار رو می تونین رو بروی هم قرار بدین که با اینکار اگر مانعی در بین این دو باشه تشخیص داد می شه و هم می تونین هر دو رو کنار همقرار بدین البته باید مراقب باشین که نور فرستنده در این حالت مستقیم به گیرندهنرسه و فقط انعکاس اون رو گیرنده در یافت کنه با این کار اگه مانعی رو نزدیک این دوقرار بدین تشخیص داده می شه این فاصله حدود 2cm که بستگی به رنگ جسم و جنس فرستندهو گیرنده دارد البته می توان آن را با پتانسیومتر مدار کمتر کرد با همین روش میتونین رنگ سیاه رو از سفید تشخیص بدین البته تنظیم پتانسیومتر یادتون نره

حسن این مدار اینه که با کم و زیاد شدن نور تنظیماتتون بهم نمی خوره دیگهبعداز یک ساعت تنظیم بعد که وارد محیط مسابقه شدین که نور دیگه ای داره همه چیز بهمنمی خوره.

حسگرهای مافوق صوت(Ultrasonic):

یكی از مسائل مطرح در رباتیك ایجاددرك نسبت به محیط خارجی برای جلوگیری از برخورد نامطلوب به اشیاء موجود در محیطحركت است.

از سوی دیگر ممكن است نیاز داشته باشیم كه ربات بتواند دركی ازفاصله ها بدون تماس فیزیكی داشته باشد. برای این منظور از سنسورهای مافوق صوت یاUltrasonic استفاده می كنند.فركانسهای این محدوده را می توان بین 40 كیلو هرتز تاچندین مگا هرتز در نظر گرفت.امواجی با این فركانسها كاربردهایی چون سنجش میزانفاصله،سنجش میزان عمق یك مخزن و ….را دارند.

جهت استفاده از این امواج یكسری سنسورهای مخصوص طراحی شده كه می توان این سنسورها را به دو دسته صنعتی و غیرصنعتی تقسیم بندی كرد.سنسورهای غیر صنعتی در فركانسهایی در حدود 40 كیلو هرتز كارمی كنند و در بازار با قیمتهای پایین در دسترس هستند. در این سنسورها دقت كار بالانبوده و فقط در حد تشخیص یك فاصله یا عمق یك مایع می توان از آنها استفاده كرد.امابلعکس در سنسورهای صنعتی كه در فركانسهای در حد مگا هرتز كار می كنند و به دلیل همین فركانس بالا ما دقت زیادی را خواهیم داشت

مكانیزم كلی كار این سنسورها، فرستادن یك بیم و دریافت انعكاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت است. بدینترتیب می توان فواصل را نیز براحتی با در نظر گرفتن سرعت صوت در دما و فشار محیط ،محاسبه كرد به همین دلیل این سنسور به صورت دوpack مجزای گیرنده و فرستنده موجودمی باشد.