Nowy koronawirus SARS-Cov-2 wywołuje chorobę o nazwie COVID-19. Choroba objawia się najczęściej gorączką, a także dodatkowymi symptomami, takimi jak duszności, kaszel, bóle mięśni oraz zmęczenie. Mierzenie temperatury ciała jest jednym z podstawowych sposobów wczesnego diagnozowania choroby. Gorączka może wskazywać na konieczność przeprowadzenia testów laboratoryjnych i kwarantanny. Stałe kontrolowanie temperatury, noszenie masek ochronnych i kwarantanna to podstawowe sposoby przeciwdziałania zagrożeniu, czego przykładem może być sytuacja na Tajwanie. Oczywiście uwaga społeczeństwa jest skupiona na walce z koronawirusem, ale według specjalistów do wczesnych objawów 28 spośród 39 rozpoznanych chorób zakaźnych należy podwyższona temperatura ciała, a zatem mierzenie temperatury jest szczególnie ważne.
Fot. 1. Dualna kamera IP do pomiaru temperatury ciała
Fot. 2. Urządzenie kalibrujące NV-BBU do kamer termowizyjnych
Rozwiązanie, które przedstawiam w poniższym artykule, zostało stworzone między innymi do wczesnej, masowej diagnostyki, m.in. do diagnozowania grypy w szkołach. Jego przydatność została zweryfikowana w setkach przypadków. Pomogło w zapobieganiu przenoszeniu wirusa, a tym samym absencjom w szkołach, przedszkolach, zakładach produkcyjnych, biurowcach czy obiektach infrastruktury krytycznej, a może przede wszystkim wyłączeniom takich obiektów z eksploatacji. Rozwiązanie to ma charakter uniwersalny – nie tylko może być pomocne w związku z aktualnym zagrożeniem koronawirusem, lecz powinno być standardem w polityce bezpieczeństwa dotyczącej obiektów, w których przebywa wiele osób i dochodzi do interakcji między nimi.
Zestaw NVIP-2H-8912M/TS SET składa się z dualnej kamery IP NVIP-2H-8912M/TS służącej do pomiaru temperatury ciała, urządzenia kalibrującego NV-BBU oraz aplikacji CMS służącej do obsługi i analizy.
Rys. 1. Zasady montażu zestawu NVIP-2H-8912M/TS SET
Najważniejsze cechy zestawu to:
- dokładność pomiaru temperatury (do +/- 0,3°C),
- jednoczesny pomiar u maksymalnie 16 osób w mniej niż sekundę,
- brak fałszywych alarmów (dzięki zastosowaniu zaawansowanych metod analizy treści obrazu pomiar jest dokonywany wyłącznie w obrębie górnej części twarzy),
- każdorazowe przypisywanie wyniku pomiaru do konkretnej osoby i przechowywanie go w bazie danych wraz z obrazem (ułatwia to późniejszą analizę).
Duża dokładność pomiaru (rzędu +/- 0,3°C) istotnie wpływa na przydatność zestawu w rzeczywistych warunkach i wynika z zastosowania dwóch unikatowych elementów – zestawu kalibrującego oraz dualnej kamery z funkcją rozpoznawania twarzy. Urządzenie kalibrujące (fot. 2) jest niczym innym jak wzorcem temperatury o obszarze emisji 70 x 70 mm, stabilności +/- 0,1°C ~ 0,2°C / 30 min oraz emisyjności 0,97 +/- 0,02. Urządzenie kalibrujące powinno być zainstalowane w odległości trzech metrów od kamery – oczywiście w jej polu widzenia oraz na tej samej wysokości co kamera, czyli 2,2–2,3 m, jak na rys. 1.
Rys. 2. Równoczesny pomiar temperatur ciał wielu osób
Temperatura w obrębie głowy człowieka nie wszędzie jest taka sama, co utrudnia pomiar. Różnica pomiędzy poszczególnymi częściami może wynosić nawet 3°C. Temperatura gałki ocznej jest niższa niż wewnętrzna temperatura ciała i wynosi 34°C, natomiast temperatura jamy ustnej to 37°C. Pomiar jest realizowany tylko w obrębie czoła i oczu. To właśnie w tym miejscu, a zwłaszcza w kącikach oka, gdzie powieka górna styka się z dolną, jego wynik jest najbardziej reprezentatywny. Sposobem uzyskania takiego wyniku jest rozpoznanie miejsca pomiaru za pomocą tradycyjnej kamery z funkcją rozpoznawania twarzy w połączeniu z dokonaniem pomiaru w wyznaczonym miejscu przez kamerę termowizyjną. Trzymanie w ręku naczynia z gorącym napojem lub pojawienie się innych obiektów o temperaturze ludzkiego ciała lub wyższej w polu widzenia kamery nie zaburza wyniku pomiaru. Algorytm minimalizuje wpływ różnicy pomiędzy temperaturą pomieszczenia, w którym zainstalowany jest system pomiarowy, a temperaturą na zewnątrz. Dokładność pomiaru uzyskuje się także dzięki wysokiej rozdzielczości zastosowanego w kamerze termowizyjnej mikrobolometrycznego przetwornika obrazu FPA o liczbie efektywnych pikseli 400 (H) x 300 (V) oraz czułości termicznej 40 mK. W celu zapewnienia odpowiedniej rozdzielczości obrazu górnej części twarzoczaszki ważne jest zachowanie odległości pomiarowych przedstawionych na rys. 1. Zwiększenie odległości pomiędzy kamerą a obserwowaną osobą i urządzeniem kalibrującym zmniejsza dokładność.
Rys. 3. Podstawowy interfejs systemu CMS
Coraz bardziej powszechne, a w niektórych krajach, np. w Czechach, już obowiązkowe noszenie masek ochronnych zupełnie nie wpływa na wynik pomiaru temperatury, natomiast rekomendowane jest zdjęcie nakrycia głowy oraz okularów.
Zestaw umożliwia jednoczesny pomiar temperatur ciał szesnastu osób w czasie krótszym niż jedna sekunda. Dzięki temu możliwa jest bezinwazyjna, nie powodującą zatorów kontrola dużej liczby przemieszczających się ludzi, np. w zakładach pracy o systemie zmianowym, w dużych biurowcach czy w obiektach użyteczności publicznej – w szkołach, na uniwersytetach, na dworcach kolejowych, w portach lotniczych – gdzie ręczne, czasochłonne pomiary temperatury mogą zakłócić harmonijne funkcjonowanie tych obiektów. W celu zwiększenia czytelności bazy danych pomiar temperatury każdej sprawdzanej osoby zostaje przeprowadzony tylko jednokrotnie.
Integralną częścią zestawu do natychmiastowego pomiaru temperatury jest aplikacja CMS. Jest to rozbudowane narzędzie. W tym miejscu opiszę tylko zarządzanie za jego pomocą informacjami związanymi z pomiarami temperatur. Aplikacja może obsłużyć wiele pojedynczych systemów służących do pomiaru temperatury. Jej podstawowy interfejs graficzny składa się z dwóch pól, na których wyświetlane są obrazy z kamery dualnej, pola z wynikami pomiarów temperatur ciał osób oraz bloku rozpoznań alarmowych.
Rys. 4. Baza pomiarów
Wszystkie zapisane wyniki są umieszczane w Bazie pomiarów, gdzie można ich szukać, kierując się określonymi kryteriami (urządzenie, czas, grupa, numer identyfikacyjny osoby i in.), i skąd można je następnie wyeksportować do pliku o rozszerzeniu .xls. Zapisane wyniki rozpoznań mogą być archiwizowane i analizowane w module statystycznym dla zdefiniowanych przedziałów czasowych.
Informacje o wszystkich przekroczeniach zdefiniowanego zakresu temperatur są wyświetlane w dodatkowym oknie. Możliwe jest także uruchamianie sygnalizatorów akustycznych.
Dwa strumienie RTSP z kamery, termalny i wizyjny, zawierają informacje o każdej z zaobserwowanych osób i zmierzonej temperaturze. Dzięki temu system może współpracować z dowolnym rejestratorem sieciowym. Ponadto jest kompatybilny z systemem NMS (Novus Management System), który jest bardzo często użytkowany w dużych strategicznych obiektach o dużym ruchu pieszych i może być również zainstalowany na serwerze PC z aplikacją CMS.
Aby dowiedzieć się więcej na temat możliwości systemu, warto zapoznać się z materiałami zamieszczonymi na kanale YouTube firmy AAT HOLDING lub umówić się na indywidualny pokaz jego działania (adres kontaktowy: patryk.ganko@aat.pl).
Patryk Gańko
AAT HOLDING