Устройство наблюдения
Полезная модель относится к системам наблюдения и может быть использована при изготовлении уличных камер, предназначенных для работы в условиях низких температур. Устройство наблюдения содержит защитный кожух и размещенные внутри него блок питания и управления, видеокамеру с объективом и нагревательный элемент с термостатом, электрически соединенные с блоком питания и управления, причем защитный кожух имеет два отверстия в торцах, одно из которых предназначено для объектива видеокамеры и снабжено защитным стеклом, а другое предназначено для размещения вводов и выводов кабелей. Нагревательный элемент установлен внутри корпуса видеокамеры. Защитное стекло устройства снабжено дополнительным нагревательным элементом, электрически соединенным с блоком питания и управления. Устройство дополнительно снабжено светодиодным излучателем и фотоприемником, каждый из которых электрически соединен с блоком питания и управления, причем фотоприемник оптически сопряжен со светодиодным излучателем через оптическую поверхность защитного стекла в пределах апертуры объектива, а блок питания и управления дополнительно включает модуль измерения мощности светового потока светодиодного излучателя, отраженного от оптической поверхности защитного стекла, и схему управления дополнительным нагревательным элементом.
Полезная модель относится к средствам наблюдения и охраны и может быть использована для телевизионного наблюдения за объектами на охраняемой территории.
Известно устройство наблюдения (Свидетельство на полезную модель RU 13437, опубл. 10.04.2000 г., Бюл. №10), функциональным элементом которого является телевизионная камера, размещенная в защитном кожухе, обладающем высокой пыле- и влагозащищенностью. Кожух имеет два отверстия в торцах, одно из которых предназначено для объектива телекамеры и закрыто прозрачным стеклом, а другое отверстие служит для размещения вводов и выводов кабелей. Для поддержания работоспособности и обеспечения нормального функционирования электронных схем данного устройства при низких температурах окружающей среды кожух снабжен нагревателем и термостатом.
Основным недостатком этого устройства является большое энергопотребление из-за высокой теплоотдачи корпуса кожуха при низких температурах окружающей среды. Дополнительным недостатком данного устройства является его низкая скрытность, т.к. неоптимальное расположение нагревателя внутри защитного кожуха приводит к неэффективному нагреву этого кожуха, и, тем самым, к возрастанию вероятности обнаружения устройства потенциальным нарушителем охраняемой территории в ночных условиях с
помощью приборов ночного видения, тепловизоров или иных детекторов теплового излучения.
Наиболее близким к предлагаемому устройству и выбранным в качестве прототипа является усовершенствованное устройство наблюдения (Свидетельство на полезную модель RU 20599, опубл 10.11.2001 г., Бюл. №31), содержащее защитный кожух и размещенные внутри него блок питания и управления, видеокамеру с объективом и нагревательный элемент с термостатом, электрически соединенные с блоком питания и управления, причем защитный кожух имеет отверстия в торцах, одно из которых предназначено для объектива камеры и снабжено защитным стеклом, а другое предназначено для размещения вводов и выводов кабелей, нагревательный элемент с термостатом установлен на верхней поверхности телекамеры, а между нижней поверхностью телекамеры и корпусом кожуха размещена прокладка из теплоизоляционного материала.
При подобном расположении нагревателя температура корпуса защитного кожуха ближе к температуре окружающей среды, однако, существенная разность температур при этом сохраняется, теплоотдача и энергопотребление остаются высокими. Эти обстоятельства определяют большое энергопотребление прототипа в условиях низких температур окружающей среды. Кроме того, сохраняется высокой также вероятность обнаружения факта наблюдения по тепловому излучению защитного кожуха прототипа.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемая полезная модель, заключается в снижении энергопотребления при работе устройства в условиях низких температурах окружающей среды с одновременным снижением
вероятности обнаружения его функционирования, иными словами, для повышения скрытности наблюдения.
Поставленная задача решается благодаря достижению технического результата, который заключается в повышении коэффициента полезного действия нагревателя.
При реализации предлагаемой полезной модели указанный технический результат достигается тем, что в устройстве наблюдения, содержащем защитный кожух и размещенные внутри него блок питания и управления, видеокамеру с объективом и нагревательный элемент с термостатом, электрически соединенные с блоком питания и управления, причем защитный кожух имеет два отверстия в торцах, одно из которых предназначено для объектива видеокамеры и снабжено защитным стеклом, а другое предназначено для размещения вводов и выводов кабелей, нагревательный элемент установлен внутри корпуса видеокамеры.
Кроме того, термостат также может быть установлен внутри корпуса видеокамеры.
Кроме того, термостат может быть выполнен в виде биметаллической пластины.
Кроме того, термостат может быть выполнен в виде термопары.
Кроме того, защитное стекло может быть снабжено дополнительным нагревательным элементом, электрически соединенным с блоком питания и управления. Наличие дополнительного нагревательного элемента на защитном стекле повышает надежность функционирования устройства в случаях неблагоприятных погодных условий, таких как выпадение росы или осадков в виде
дождя и снега, резком понижении температуры, при котором возникает запотевание и уменьшается прозрачность защитного стекла.
Кроме того, устройство может быть дополнительно снабжено светодиодным излучателем и фотоприемником, каждый из которых электрически соединен с блоком питания и управления, причем фотоприемник оптически сопряжен со светодиодным излучателем через оптическую поверхность защитного стекла в пределах апертуры объектива, а блок питания и управления дополнительно включает модуль измерения мощности светового потока светодиодного излучателя, отраженного от оптической поверхности защитного стекла, и схему управления дополнительным нагревательным элементом.
Кроме того, длина волны излучения указанного светодиодного излучателя может находиться в инфракрасном диапазоне спектра.
Кроме того, блок питания и управления устройства может быть дополнительно снабжен модулем формирования импульсного электрического питания светодиодного излучателя.
Кроме того, внутренняя поверхность защитного кожуха может быть покрыта слоем теплоизолирующего материала.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемого устройства наблюдения в наилучшем исполнении. Видеокамера 1 с объективом 2 размещена в защитном кожухе 3, имеющем в торцах два отверстия. Одно отверстие предназначено для объектива 2 видеокамеры 1 и снабжено защитным стеклом 4, а второе отверстие предназначено для размещения вводов и выводов кабелей 5 к видеокамере 1 и к расположенному внутри
защитного кожуха 3 блоку питания и управления 6. Внутри корпуса видеокамеры 1 установлен нагревательный элемент 7, например, терморезистор, с термостатом 8, выполненным, например, в виде термопары, которые электрически соединены с блоком питания и управления 6. Защитное стекло 4 снабжено дополнительным нагревательным элементом 9. Устройство содержит систему контроля прозрачности защитного стекла 4, состоящую из инфракрасного светодиодного излучателя 10, например, SFH 4350 производства фирмы OSRAM и фотоприемника 11, например, кремниевого фотодиода ФД 7К, оптически сопряженных между собой через оптическую поверхность защитного стекла 4. Дополнительный нагревательный элемент 9, светодиодный излучатель 10 и фотоприемник 11 электрически соединены с блоком питания и управления 6, который снабжен модулем формирования импульсного электрического питания светодиодного излучателя 10, модулем измерения мощности светового потока, отраженного от оптической поверхности защитного стекла 4 и схемой управления дополнительным нагревательным элементом 9. Защитный кожух 3 дополнительно покрыт изнутри слоем теплоизолирующего материала 12, например, пенополиуретана.
Устройство работает следующим образом. При низких температурах окружающей среды (например, при температуре -50°С и ниже) электронные схемы питания и управления видеокамерой 1 не обеспечивают ее нормальное функционирование. Для включения видеокамеры 1 согласно техническим условиям ее эксплуатации необходимо обеспечить предварительный прогрев электронных компонентов. Сигнал о снижении температуры ниже допустимого
значения от термостата 8 (датчика температуры, выполненного, например, в виде биметаллической пластины или термопары) поступает в блок питания и управления 6, в результате чего блок питания и управления 6 включает цепь нагрева нагревательного элемента 7. Нагревательный элемент 7 нагревает электронные компоненты внутри корпуса видеокамеры 1. При повышении температуры до рабочего значения видеокамера 1 включается, и видеосигнал от видеокамеры 1 поступает в линию передачи к телевизионному монитору. Нагревательный элемент 7 вместе с термостатом 8 поддерживают рабочую температуру внутри корпуса видеокамеры 1. Размещение нагревательного элемента 7 внутри корпуса видеокамеры 1 обеспечивает сведение к минимуму потерь тепла и повышение эффективности нагревательного элемента 7, а также снижение энергопотребления устройства в целом. В свою очередь, снижение теплоотдачи кожуха 3 в окружающую среду за счет уменьшения объема нагреваемого пространства и использования низкой теплопроводности воздуха, находящегося внутри корпуса видеокамеры 1, снижает вероятность обнаружения наблюдения и повышает его безопасность.
При запотевании защитного стекла 4, при попадании на его внешнюю поверхность капель дождя или хлопьев снега уменьшается прозрачность оптического приемного тракта устройства в результате рассеяния света на оптических неоднородностях. Увеличение рассеяния света в заявляемом устройстве фиксируется оптоэлектронной системой, состоящей из оптически сопряженных через оптическую поверхность защитного стекла 4 в пределах апертуры объектива 2 светодиодного излучателя 10 и фотоприемника 11.
Светодиодный излучатель 10 управляется блоком питания и управления 6 и работает преимущественно в импульсном режиме с частотой повторения импульсов, например, 0.01 Гц и длительностью импульсов, например, 100 мкс. При возрастании сигнала с фотоприемника 11 и его превышении заданного опорного значения, соответствующего нормальным условиям эксплуатации, что может свидетельствовать об увеличении рассеяния на поверхности защитного стекла 4 за счет его запотевания или попадания осадков, схема управления дополнительного нагревательного элемента 9, расположенная в блоке питания и управления 6, включает цепь нагрева дополнительного нагревательного элемента 9. Дополнительный нагревательный элемент 9 нагревает защитное стекло 4. При повышении температуры защитного стекла 4 влага с его поверхности испаряется, сигнал рассеяния уменьшается, и когда его величина достигает заданного опорного значения, схема управления дополнительного нагревательного элемента 9 отключает цепь нагрева дополнительного нагревательного элемента 9.
Таким образом, использование в заявляемой полезной модели совокупности заявляемых признаков обеспечивает достижение указанного в заявке технического результата, а именно, повышает коэффициент полезного действия нагревателя и уменьшает энергетические потери, связанные с нагревом элементов устройства наблюдения (видеокамеры и защитного стекла) при неблагоприятных погодных условиях.
1. Устройство наблюдения, содержащее защитный кожух и размещенные внутри него блок питания и управления, видеокамеру с объективом и нагревательный элемент с термостатом, электрически соединенные с блоком питания и управления, причем защитный кожух имеет два отверстия в торцах, одно из которых предназначено для объектива видеокамеры и снабжено защитным стеклом, а другое предназначено для размещения вводов и выводов кабелей, отличающееся тем, что нагревательный элемент установлен внутри корпуса видеокамеры.
2. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что термостат установлен внутри корпуса видеокамеры.
3. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что термостат выполнен в виде биметаллической пластины.
4. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что термостат выполнен в виде термопары.
5. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что защитное стекло снабжено дополнительным нагревательным элементом, электрически соединенным с блоком питания и управления.
6. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено светодиодным излучателем и фотоприемником, каждый из которых электрически соединен с блоком питания и управления, причем фотоприемник оптически сопряжен со светодиодным излучателем через оптическую поверхность защитного стекла в пределах апертуры объектива, а блок питания и управления дополнительно включает модуль измерения мощности светового потока светодиодного излучателя, отраженного от оптической поверхности защитного стекла, и схему управления дополнительным нагревательным элементом.
7. Устройство наблюдения по п.5, отличающееся тем, что длина волны излучения светодиодного излучателя лежит в инфракрасном диапазоне спектра.
8. Устройство наблюдения по п.5, отличающееся тем, что блок питания и управления дополнительно снабжен модулем формирования импульсного электрического питания светодиодного излучателя.
9. Устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность защитного кожуха покрыта слоем теплоизолирующего материала.
