战疫利器为何持续紧缺深度解析红外热成

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在今年春节前后于湖北武汉爆发的新型冠状病毒(nCoV)疫情当中,由于新型冠状病毒可以通过咳嗽、呼吸形成的飞沫进行传播,所以公共区域的疫情监控与防治成为遏制疫情的重要环节。

而感染新型冠状病毒的患者症状表现主要呈现发热、咳嗽、呼吸困难和乏力等症状,所以体温筛检成为公共区域疫情监测的主要手段之一。但是,传统的温度计、额温枪等测温设备,不仅需要一对一检查,检测速度慢,而且还需要近距离接触,因此存在较大的交叉感染风险。相比之下,红外热成像体温检测设备由于能实现远距离(可达数米)、非接触式、多目标同时进行体温检测,是在公众场所甄别发热人群效率最高的一种方式。

正因为如此,国务院于1月30日就印发了关于组织做好红外体温筛检仪及配套零部件生产企业复工复产工作的紧急通知,通知明确将红外体测筛检仪纳入疫情防控重点物资。

虽然国内红外热成像产业链企业大立科技、高德红外、华中数控等紧急复工,并提供数千台红外热像仪,携手助力各地防疫工作,但远远满足不了目前疫情的需求。

随着各地延迟上班时限的临近,返程复工大潮即将开启,必将对于疫情的防控带来更大的挑战。预计各地政府及企业将进一步加大防疫工作的建设力度,医院、高铁、飞机场、地铁、大型商超、写字楼、学校等场所对红外热成像体温检测设备需求急剧增长。

以上海虹桥交通枢纽为例,2月8日下午2:00,上海举行新闻发布会,介绍上海新型冠状病毒感染肺炎防控工作情况。随着返程高峰的到来,上海虹桥机场、虹桥火车站共设置了16个检测点,主要以红外热成像体温检测设备为主,截至2月7日,虹桥枢纽机测体温万人次,发现体温异常人。显然,要想在短时间内实现对于如此大规模人次的体温检测,红外热成像体温检测设备是必不可少的利器。

目前,市场上的红外热成像体温检测仪一直处于缺货的局面,各大热成像体温监测仪厂商的相关产品均处于缺货状态,一些厂商的相关热门机型的订单都已经排到了两个月以后。与此同时,热成像体温检测仪所需的一些关键元器件也出现了严重的缺货情况。

下面芯智讯就从市场需求、红外热成像技术及产业链等方面,对于红外热成像体温检测行业进行剖析。

一、非接触式红外热成像体温筛检市场需求巨大

年2月2日,工信部新闻发布会上曾提到,目前为止收到各地各方面对红外体温检测仪的需求约为2万台,手持式约30余万台。工信部预计,整个全自动红外热成像体温检测仪需求约为6万台,手持式约55万台。

随着各地复工返程人流高峰的到来,为了进一步加强对于疫情的防控,预计各地政府及企业也将加大防疫工作的建设力度,红外热成像体温检测仪将成为疫情的关键防控设备,特别是在地铁、汽车站、火车站、机场、医院、学校、大型写字楼、工厂等应该重点监控的人流密集区域,红外热成像测温设备需求将大幅提升。

根据交通运输部公开的数据显示,年10月24日,国内共有39个城市开通运营城市轨道交通,运营里程超过公里。我们假设平均1.1公里设有一个地铁站,全国地铁站数量为约-站。如果每个站点都至少部署两台红外热成像体温检测设备(进站口和出站口),则需求量将超1万套。

汽车站方面,我们按照个地级市,个县进行大致测算,假设每个地级市平均拥有1.5个车站,每个县拥有1.2个车站,则对应全国汽车站数量为个,如果每个车站配备两台红外热成像体温检测设备,则需要近套。

火车站方面,资料显示,国内客运站数量约有个。根据最新的报道显示,深圳市政府和铁路部门的相关工作部署,深圳站、深圳东站、深圳北站、福田站、光明城站、深圳西站等6个车站都将在车站出站口(上述车站共计出入口13个)加装体温监测设备,共计32套。也就是说平均单站需要至少5套红外体温检测设备。考虑到很多小的站点人流较少,我们假设单站至少配置3套红外体温检测设备,则需要套。

机场方面,资料显示,截至年底,国内机场已达到个(如果按航站楼来算,数量更多)。由于大型机场的入口及安检口较多,所以需求量较大。根据四川在线的报道显示,成都双流国际机场T2航站楼,目前在客流量相对较大的8个进出口安装了10台红外热成像体温检测仪,以便在确保安全同时尽可能提高通过效率。如果我们按照平均一个机场需要10台红外热成像体温检测设备来估算,那么这块的需求就将达到0套。

▲成都双流国际机场T2航站楼部署的红外热成像体温检测设备(图片来源:四川在线)

在学校方面,根据教育部发布的《年全国教育事业发展统计公报》显示,截至年,全国共有各级各类学校51.88万所。如果按照每个学校至少配置1套红外体温检测设备来估算,则需要51.88万套。

在医院方面,数据显示,医院超过3.3万家,医院至少配备2套红外热成像体温检测设备,那么就需要6.6万套。

综上,在新型冠状病毒疫情之下,如果飞机、火车、地铁、汽车站等交通枢纽,医院、学校等人群聚集地都配备红外体温检测设备,那么仅这些市场的需求就将超过约61.13万套。

此外,数据显示,目前国内写字楼物业在管面积超15.5亿平米,同时国内还有数量庞大的工厂、企事业单位,这也意味着红外体温检测设备的潜在市场需求巨大。

二、红外体温监测产品类型多,单价高

在产品类型方面,目前在公共区域部署的红外测温设备主要有四大类:固定式检测系统、移动式检测系统、手持式检测设备和测温安检门。

▲固定式红外热成像体温检测系统,通常部署在交通站点的出入站口,检测精度高(可以做到±0.2℃以内),视场角广、检测距离远,最远可支持10米左右,同时可以对10个左右的目标进行检测。而为了保证检测精度,通常固定式红外热成像体温检测系统会配备一个与正常人体热辐射能量一致的恒温“黑体”(上图红色方框内)来作为参照标准,进行实时校准。目前固定式的红外热成像体温监测设备价格较高,通常需要十多万元不等。(图片来源:芯智讯摄于深圳北站)

▲移动式红外体温检测系统,可以进行移动式灵活部署,检测精度(在配备有黑体校准的情况下)、视场角和检测距离与固定式相当。通常价格也要十多万。(图片:高德医院的全自动红外热成像测温告警系统)

▲手持式红外热成像测温设备,可以进行一对一或一对多的检测,不过检测精度(部分误差大于±0.5℃)、视场角、检测距离(有些只有0.5m)大多低于固定式和移动式红外测温设备。价格方面,低的有四五千块的,精度较低,可能只有±2℃,精度高的则要数万元。

▲另外,在预算有限的情况下,手持式红外热成像测温仪也可以用三脚架固定住,充当固定式红外测温设备。

▲红外热成像测温安检门,这种类似于固定式红外热成像体温检测系统,不过检测精度、检测距离都要低一些。以上面视频中的海康威视的这款红外热成像测温安检门为例,其测试距离为0.3-3米,精度为±0.5℃。此类产品价格大概在2万左右。

需要指出的是,由于目前市场需求较大,且受春节放假及部分区域推迟上班政策影响,这也导致了一些原料及器件的供应受阻,设备厂商的产能提升有限,这也导致了“一机难求”的局面。再加上一些中间商囤货、炒货,也进一步加重了缺货及涨价的局面。

三、红外体温检测原理及系统结构

1、红外热成像原理

红外线是众多不可见光线的一种,又称红外光、红外热辐射,其波长介于微波与可见光之间(波长在0.76-微米间)。理论上,所有温度高于绝对零度(-℃)的物体都会向外辐射红外线,而红外线能量的大小与物体表面的温度和材料特性直接相关,温度越高,红外线能量就越大。

▲红外光的波长处在微波和可见光之间(来源:睿创微纳招股说明书)

目前主流红外成像系统,一般选择不易被大气吸收的3~5μm、8~14μm的热红外线作为主要工作波段,工作在3~5μm波段的称为中波红外探测器,工作在8~14μm波段的称为长波红外探测器。而不同探测目标有不同的辐射特点,需要根据目标辐射温度、背景辐射环境、探测距离等因素来综合考虑选择的探测器。

具体来说,红外成像系统将探测到的热红外线转换为可见图像分为三个环节。第一步是利用对红外辐射敏感的红外探测器把红外辐射转变为微弱电信号;第二步是利用后续电路将微弱的电信号进行放大和处理,从而采集到目标物体温度分布情况;第三步是通过图像处理软件对上述电信号转换为电子视频信号,通过显示系统得到可见图像。

2、红外热成像系统结构:红外探测器是核心

红外热成像系统主要由包括红外光学系统、机芯、智能处理电路、电池、外壳、显示屏等组成的完整系统。

▲红外热成像系统结构(来源:FLIR公司


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