Перспективы новой технологии тепловидения

Что позволяет получить новый технологический прорыв в тепловидении?

В мире 20 фирм в семи странах выпускают более 50-ти типов тепловизоров 3-го поколения с разрешающей способностью 320*240 пикселей. Сегодня лучшие образцы (Boeing Co., Reytheon) имеют разрешение 640*480 пикселей при размере пикселя 25*25 мкм. Рынок этих систем жестко контролируется. Для экспорта тепловизоров с матрицей 640*480 пикселей из США требуется разрешение Президента страны. Это товар стратегического значения. В России предприятия «Циклон» и «Орион» ведут разработки микроболометрических матриц с разрешающей способностью 300 пикселей в строке. Тепловизоры третьего поколения имеют чувствительность (минимально различимую разность температур) 0,1 ° К. До настоящего времени подавляющее большинство тепловизионных систем, использующихся в России и за рубежом, были на основе криоохлаждаемых преобразователей, что резко ограничивало их широкое применение.

Прежде всего, необходимо зафиксировать, что кооперацией «Электронинвест» - МКБ «Электрон» разработаны пироэлектрические преобразователи с характеристиками: число элементов пиромишени 2500*2500 при размере элемента («пикселя») 15*15 мкм. Тепловизор на пироЭОПе («пироЭОП» - от «пироЭлектронный Оптический Преобразователь») позволяет увеличить чувствительность до 0,01 ° K благодаря ряду революционных конструктивных решений, защищенных множеством патентов. ПироЭОПы, созданные этой кооперацией, работают при температуре окружающей среды, т.е. не требуют специального охлаждения. Следует подчеркнуть чувствительность тепловизионных систем на пироЭОПах в диапазоне 8-14 мкм, что делает их перспективными для использования даже в условиях тумана. При этом стоимость разработанных кооперацией тепловизионных приборов (которая, в основном, определяется стоимостью чувствительного элемента – матрицы) в несколько раз ниже стоимости продукции фирм Запада и Японии.

Где перспективно применение тепловизионных систем 3-го и 4-го поколения?

В условиях предстоящего энергоперевооружения России (планируемый объем инвестиций в энергетику – не менее 200 миллиардов долларов США) и грядущего перехода всей мировой промышленно-экономической и коммунальной инфраструктуры на новые энергоэффективные технологии прогнозируется безусловное расширение использования средств тепловизионной диагностики во всей сфере производства и потребления энергии. В частности, в области эксплуатации тепловых и электрических сетей, включая трубопроводный транспорт энергоносителей – для обнаружения утечек и потерь при разрывах и других местах нарушения движения. С использованием средств воздушного базирования оперативно и эффективно обнаруживаются повреждения и аварии. В сфере энергопотребления тепловизионные системы позволят как контролировать зоны избыточного энерговыделения, так и оптимизировать учет потребляемого тепла. Прогнозируется использование средств тепловизионной диагностики на основе пироЭОПов как на промышленных объектах, так и в коммунальном хозяйстве. Прогнозируемый объем продаж – не менее 20 000 шт. со средней стоимостью 8000 долларов (общий объем рынка - $ 160 000 000).
В области медицины – для построения динамической температурной топологической картины поверхности организма для ранней дифференциальной диагностики заболеваний. По своей информационной емкости новые тепловизионные системы существенно дополняют известные методы (УЗИ, компьютерной ЯМР- и рентгеновской томографии). Прогнозируется реализация тепловизоров специальной комплектации с высокой разрешающей способностью и чувствительностью в количестве 5000 штук в год по цене $ 30 000 (объем рынка $ 150 000 000).
Для контроля различного оборудования (от печатных плат и интегральных схем до трения в подшипниках и деталях машин). Цена от $ 8 000 при потребности рынка 100000 шт. (объем рынка - $ 800 000 000).
Для оснащения самолетов с целью повышения безопасности посадки в условиях плохой видимости из-за плохих метеоусловий и в темное время суток. Предполагается использовать в комплексе со стандартными бортовыми средствами обеспечения посадки. Цена $ 75 000 при потребности 2 000 изделий в год (объем рынка $ 150 000 000).
В судоходстве для обеспечения безопасности движения морских и речных судов в тяжелых условиях навигации, обнаружения мелководья, зауженности русла, высокого трафика. Ориентировочная цена $ 50 000 при потребности 2 000 изделий в год (объем рынка $ 100 000 000).
Как средство обеспечения безопасности дорожного движения (в том числе для установки на автомобилях) в условиях плохой видимости и тумана. ПироЭОП бытового исполнения с рыночной ценой от $ 300 при потребности более 500 тыс. шт. в год (объем рынка $ 150 000 000).
Для систем космической диагностики биосферы и инфраструктуры земной экономики. Повышение чувствительности и разрешающей способности приборов на пироЭОПах позволит обнаруживать очаги лесных пожаров площадью на порядок меньшей, нежели сегодня обеспечивают существующие средства ИК-Диагностики. Это позволит тушить пожары на самой ранней стадии и завершать тушение фактически за один самолето-вылет. Уменьшение расходов на тушение пожаров в десять раз означает экономию десятков миллиардов долларов США, которые ежегодно теряет мировая экономика на борьбе с этим бедствием. Прогнозируется потребление тепловизионных систем космического базирования на основе пироЭОПов в количестве не менее 100 шт. в год при цене до $ 5 000 000 (объем рынка $ 500 000 000).
Охранные системы. Широкий выбор охранных систем для объектов стратегического значения (АЭС, химические предприятия, военные объекты), крупных корпораций. В зависимости от конфигурации диапазон цен от $ 500 до $ 200 000 (прогнозируемый объем рынка более $200 000 000)/
При проведении спасательных работ в условиях природных и техногенных катастроф, требующих поиска людей под завалами. В зависимости от конфигурации цена от $ 8 000 до $ 30 000 при потребности не менее 5 000 изделий в год ( прогнозируемый объем рынка $ 100 000 000).

Таким образом, прогнозируется объем рынка тепловизионных систем на основе пироЭОПов $2310000000.

Почему этот рынок до сих пор не достиг подобных объемов? И почему тепловизионные системы МКБ «Электрон» будут иметь преимущества на этом рынке, когда он достигнет прогнозируемых объемов?

Любая диагностическая система получает распространение при условии того, что соотношение цена/качество достигает некоего порогового уровня. Тепловизионные системы 3-го поколения появились совсем недавно. В настоящее время тепловизионная техника этого поколения выпускается рядом фирм США, Франции, Швеции и Японии. Спрос на нее постоянно растет, несмотря на высокую стоимость. Следует отметить, что тепловизионные системы 3-го поколения появились как раз в период экономических преобразований в России и из-за их высокой стоимости практически отсутствуют на отечественном рынке. Поэтому в России, как и в ряде зарубежных стран, в значительной мере используются тепловизионные системы предыдущего поколения. Поскольку предлагаемые тепловизионные системы на основе пироЭОПов имеют соотношение качество / цена, превосходящее лучшие зарубежные образцы 3-го поколения, то, естественно, перспектива занять значительную долю рынка в России и за рубежом у них превосходная.

Несмотря на то, что вся номенклатура изделий, перечисленных выше, имеет сегодня рыночную стоимость в 3-5 раз выше, нежели разрабатываемая «Электроном», тем не менее даже в условиях высоких цен очевидно, что применение тепловизионной технологий неуклонно расширяется, поскольку несет в себе огромный прикладной потенциал , связанный с уникальными возможностями диагностировать значительную гамму тепловых источников.

Так, программы перевода промышленно-экономического потенциала на энергоэффективные технологии только разрабатываются в ведущих странах. Применению же тепловизионных систем в оценке энергоэффективности альтернативы попросту нет. Уже сегодня существуют фирмы, поставляющие диагностические системы потребителям тепла и сокращающие их расходы в 2-3 раза (с оплатой монтируемого за счет фирмы-поставщика оборудования из сэкономленных потребителем средств). Энергетика находится на пороге жесткой конкуренции средств диагностики и средств энергосбережения.

Еще более очевиден выигрыш в медицине. Здесь увеличение чувствительности на порядок (которое обеспечивают пироЭОПы) позволяет фиксировать динамику тепловых процессов, связанных с кровотоком, что дает принципиально новое качество экспресс-диагностики организма. И это при том, что даже статические топологические термограммы поверхности тела чрезвычайно информативны. Динамические термограммы позволят эффективнее других методов осуществлять раннюю диагностику нарушений кровообращения мозга, сердца, сосудов конечностей, позволяя предотвратить инсульты, инфаркты и тромбообразование. Если учесть стоимость новых тепловизионных систем на пироЭОПах (в 3-5 раз ниже существующих), то рыночный спрос на них обретет принципиально новый масштаб. И у «Электрона» на ближайшие 5-7 лет нет конкурентов.

Возвращаясь к использованию тепловизионной техники при тушении пожаров следует особо подчеркнуть ее возможности при диагностике подземных пожаров, особенно, высохших залежей торфа. Авиационная профилактическая диагностика подземного пожара (и здесь увеличение чувствительности на каждые 0,01° К дает значительный эффект) позволит обеспечить устранение очагов на начальной стадии и избежать масштабных катастроф, подобных той, что произошла в Московском регионе в 2002 году.

Следует подчеркнуть, что появляющиеся в масс-медиа сведения о новых сферах использования тепловизионных систем (например, вертолетный комплекс в С.-Петербурге на основе криоохлаждаемого преобразователя для дистанционной диагностики состояния систем теплоснабжения коммунального хозяйства, тепловизионная система, устанавливаемая японскими фирмами на дорогие автомобили для обеспечения безопасности движения) только подкрепляют аргументацию в пользу тепловизионных систем МКБ «Электрон».