Тепловизионные камеры, или тепловизоры, поистине уникальное и полезное изобретение человечества. Эти приборы регистрируют инфракрасное излучение, испускаемое исследуемым объектом. Излучение проходит через линзу и фокусируется на детекторе инфракрасной камеры, подобно тому, как видимое излучение фокусируется на пленке камеры. Тепловизионные камеры реагируют на температуру выше абсолютного нуля, которую производит каждое тело и объект на Земле. Это дает возможность использовать тепловидение во многих сферах жизни.
Тепловизионные камеры можно использовать:
• при проектировании систем безопасности – защита жизни и имущества;
• для наблюдения за большими территориями, например лесами, забоями на горнодобывающих участках (как это делают в нашем институте ИГДС СО РАН);
• для бесконтактного температурного контроля;
• в строительстве;
• для неразрушающего контроля композитов и стальных конструкций (активная термография).
Предложение на рынке сегодня включает научные, портативные и карманные камеры. Все они обычно отличаются высокой точностью измерения, современным дизайном и надежностью в эксплуатации.
Расширенный анализ измерений, сделанных тепловизионной камерой, был бы невозможен без соответствующего программного обеспечения. Помимо прочего, оно позволяет накладывать изображения и данные измерений. Система также позволяет сравнивать одни и те же области на разных фото и видео. Короче говоря, благодаря программному обеспечению можно в полной мере использовать возможности тепловизионной камеры, экспортировать данные на носители, создавать отчеты, графики и гистограммы. Вышеуказанные средства позволяют получить более широкие данные об исследуемом объекте. Устройство может быть оснащено, например, датчиком влажности, датчиком температуры воздуха или токоизмерительными клещами.
Как я уже упомянул, наш институт, а конкретно наша лаборатория ОГР (открытых горных работ) занимается тепловизионными исследованиями. Температуру какого объекта мы регистрируем? Прежде всего, температуру горных пород в процессе разработки конкретного месторождения.
Недалеко от г. Якутска, в пос. Кангалассы, расположен одноименный угольный разрез. На территории разреза, в теплое время года, примерно с апреля по октябрь, нами периодически производятся исследования температуры вскрышных пород месторождения.
Ранее, я уже выкладывал видео, где мы с коллегами, во время очередной поездки на разрез, регистрировали температуру толщи вскрышных пород через так называемые термо-гирлянды. Этот способ хорошо подходит для сезонного наблюдения за изменением температурного поля статичного горного объекта.
Так, значения температуры в верхних слоях вскрыши, как правило зависят от климатических и, вероятно, технологических условий в конкретный период замеров. Другими словами, на температуру этих слоев влияет интенсивность солнечной инсоляции, объем пролитых осадков и, возможно, горные работы, производимые в некоторой близости от скважин с гирляндами. Вскрышные породы подготавливаются к выемке с помощью БВР и последствия взрыва, в виде смещения слоев пород на некоторое расстояние от эпицентра, из-за воздействия взрывных волн, как и термическое воздействие взрыва безусловно оказывают влияние на температурный режим близлежащего исследуемого массива. В нижних же слоях, находящихся вне плоскости разработки и климатического воздействия, и на довольно большой глубине, из года в год, фиксируются практически постоянные значения температуры.
Другое дело, исследование термодинамических объектов. К таковым относится, например, экскаваторный забой вскрышных пород. Особый интерес представляет изучение развала взорванной горной массы непосредственно после взрыва. И вот для производства такого рода исследований термо-гирлянды не подойдут. С такой задачей прекрасно справляется тепловизор. В нашей лаборатории используется тепловизор фирмы «Flir», не помню какой модели. Его разрешение, как камеры, относительно небольшое, ну, если сопоставлять с оптическими аналогами, в районе 2 мегапикселей. Но, оно и не нужно, ведь наблюдения производятся над довольно большой территорией. Именно благодаря этой технике появилась возможность наблюдать такой, усложняющий разработку месторождения, процесс, как вторичное смерзание взорванной горной массы, о которой я, кстати, тоже видео выкладывал. Суть процесса в том, что после термического разрушающего воздействия взрыва, в развале пород, постепенно, начинает выравниваться температура. При этом, отдельные раздробленные куски вскрышных пород, которые внутри имеют отрицательную температуру, отдают свой холод, вернее забирают тепло, произведенное взрывом в себя. В итоге, образуется частично талый массив слипшихся мерзлых пород, которые шагающий экскаватор постепенно разрабатывает по оттайке, что крайне не эффективно, как с экономической, так и с технологической позиций.
Вторичное смерзание взорванной горной массы – это и по сей день актуальная проблема при разработке месторождений, состоящих из мелкодисперсных, обводненных, многолетнемерзлых пород, которых на Северо-Востоке России вообще, и в нашей республике Саха в частности, очень и очень много.