Toplozor ili IC-kamera za vatrogasce
(Osnove, izbor, nabava, uporaba)

1. UVOD
Toplozor ili infra-crvena kamera je uređaj koji toplinsku (infra-crvenu) sliku naše okoline…

Toplozor ili IC-kamera za vatrogasce
(Osnove, izbor, nabava, uporaba)

1. UVOD
Toplozor ili infra-crvena kamera je uređaj koji toplinsku (infra-crvenu) sliku naše okoline, nevidljivu ljudskom oku, uz pomoć sofisticirane tehnike pretvara u vidljivu sliku, koju u pravilu prikazuje na malom ekranu ili na drugi oku pogodan način. Toplozor zapravo nije kamera, jer sliku ne snima i ne bilježi. Po funkciji više sliči na dalekozor. Kao što dalekozor (teleskop), golom oku nevidljivu, udaljenu sliku, “približava” odnosno povećava, tako i toplozor našem oku potpuno nevidljivu “toplinsku” sliku pretvara u vidljivu. Daleko najvažniji razlog primjene IC tehnologije u vatrogastvu je taj, što ona čovjeku omogućava gledanje u dimu, problem koji se danas ni na koji drugi način ne može zadovoljavajuće riješiti. Uobičajeni prikaz toplinske slike tehnički je u pravilu riješen tako da se najtoplije površine prikazuju kao bijele, najhladnije kao crne, a one između njih raznim nijansama sive. Tako gledatelj kroz različitu tamnoću toplinske slike u stvari percipira objekte različite temperature, što mu omogućava da svoju okolinu jasno vidi dok god se ta okolina sastoji od objekata različitih temperatura. Navedene osobine gledatelju omogućavaju da u gustome dimu ili mraku lako locira druge vatrogasce, žrtve koje leže bez svijesti, okolne objekte, žarište požara, mjesta snižene i povišene temperature itd.

2. MALO FIZIKE (OPTIKE)
Svako prirodno tijelo čija je temperatura viša od apsolutne nule (273°C) emitira elektromagnetske valove, duljina kojih ovisi o temperaturi vanjske površine tijela. Vidljivo svjetlo zauzima uzak pojas valnih duljina od približno 0,39-0,78 mm. Zbog male valne duljine, ono ne prolazi kroz dim niti kroz maglu, jer se već na kratkom putu raspršuje na česticama aerosola.
Infracrvene (IC) ili toplinske zrake su elektromagnetski valovi čija je duljina veća od duljine valova vidljivog svjetla, a manja od duljine mikrovalova. Od ukupnog IC-spektra koji započinje s približno 0,78 mm, a završava sa 100 mm (0,1 mm), odnosno po nekim izvorima 400 mm, u vatrogastvu se koristi samo uski pojas valnih duljina od 7-14 mm (tzv. duge IC-zrake). Razlozi za to uglavnom leže u činjenici da zrake ovih valnih duljina najlakše prolaze kroz dim i maglu i da njihove (tehničke) senzore prirodno zračenje sunca ometa najmanje.
IC-svjetlo (zrake) ne prolazi kroz staklo, ali se obično na staklu dobro reflektira. To je razlog što čovjek gledajući toplozorom prema prozoru ne vidi ništa što je s druge strane prozora, ali lako uočava svoju sliku (kao u ogledalu). IC-zrake također ne prolaze kroz krute tvari (zid, drvo, metale i sl.), što znači da se toplozorom ne može vidjeti iz jedne prostorije zgrade u drugu. No ako se u zidu nalazi cijev tople ili hladne vode ili električni kabel koji se pregrijava, vanjska će se površina zida ugrijati, što će se na toplozoru vidjeti kao svjetlija crta.

3. MALO POVIJESTI, SMJEROVI RAZVOJA
IC-zrake otkrio je početkom 19. stoljeća astronom Sir William Herschel. Prvi (vojni) toplozori počeli su se koristiti sredinom 20. stoljeća. Uređaji su bili veliki i teški, sa senzorima koji su se hladili na vrlo nisku temperaturu kako bi postigli što bolje performance i cijenom koja je “ohladila” svaku drugu primjenu osim vojne. 1970-ih godina savjet britanske vlade za vatrogastvo izradio je izvještaj o mogućnostima za gledanje u dimu. Cilj je bio pronaći mogućnost lociranja žrtvi i žarišta požara. U izvještaju je ispravno istaknuto da na IC-zrake velike valne duljine dim gotovo da i ne utječe, pa bi dakle toplozor izrađen za korištenje takvih zraka “vidio” kroz dim gotovo kao da ga i nema.
Za generiranje toplinske slike u to su se doba koristile tzv. piro-električne vidikon cijevi. Iako inicijalno razvijene za vojnu namjenu, nikad nisu postigle očekivane (visoke) performance, no nudile su jeftino rješenje jer nisu zahtijevale hlađenje. Ta “Pevicon” vakuumska cijev, po djelovanju slična katodnoj cijevi televizora, iako relativno neprecizna i osjetljiva na udare i kvar, bila je ipak trenutno zadovoljavajuća za vatrogasce. Toplozore s Pevicon cijevi počele su koristiti britanske vatrogasne brigade, u dosta ograničenom opsegu i bez velikog entuzijazma, nedovoljno shvaćajući njihove potencijalne prednosti. Godine 1982. Vel. Britanija ušla je u rat s Argentinom zbog Falklandskih otoka. Više britanskih brodova pogođeno je i zapaljeno na moru, a požari se nisu mogli ugasiti jer vatrogasci nisu mogli doći do žarišta. Upravo razvijeni toplozori hitno su transportirani na ratište. Uvidjevši ogromne mogućnosti koje toplozori nude, uskoro su ratne flote V. Britanije, SAD, Australije i mnogih drugih razvijenih zemalja toplozore uvele kao standardnu opremu svojih brodova. Put u širu primjenu bio je otvoren.
Početkom 1990-ih, toplozori su već postali uobičajeni dio opreme naprednih vatrogasnih brigada, a sredinom toga desetljeća, uz potporu vlade SAD, razvijeni su novi senzori, tzv. FPA (focal plane array). Uz bitno bolju sliku, FPA senzori donijeli su i veću fleksibilnost, te bitno veću operativnu pouzdanost. Ipak, budući da su bili razvijeni uz potporu vlade SAD i to za dvojnu (vojnu i civilnu) namjenu, njihova je primjena bila bitno ograničena zahtjevom da im izvoz podliježe dozvoli američke vlade. Nažalost su te restrikcije prema Hrvatskoj i danas na snazi za senzore visoke razlučivosti.
Uz vojnu i vatrogasnu primjenu, IC-kamere mnogo se koriste i na nekim drugim sličnim tehničkim područjima. To su npr.:
? Inženjerske termografske kamere: služe za snimanje različitih objekata (npr. zgrada, industrijskih postrojenja, električnih i cijevnih instalacija). Snimke su redovno u boji, a za termografsku analizu na kompjuterima razvijeni su odgovarajući softverski alati. Kamere su preciznije od vatrogasnih, imaju mogućnosti različitih podešavanja i bilježenja podataka, no za vatrogasnu uporabu su preosjetljive (na toplinu, udar, vodu), previše komplicirane (traže finu regulaciju golim prstima) i preskupe.
? Kamere za nadzor (surveillance): koriste se za nadzor granica, različitih zgrada i postrojenja. Obično su to stacionarne IC-kamere, čije gibanje (npr. rotacija) može biti daljinski upravljivo, ma da postoje i ručne kamere za nadzor. Ručne kamere obično imaju mogućnost podešavanja u radu, a i objektivi znaju biti izmjenljivi. Za vatrogasnu uporabu nisu pogodne iz istih razloga kao termografske kamere.
? Kamere za preventivno održavanje: su pojednostavljeni derivat inženjerskih termografskih kamera, namijenjene za dnevnu uporabu službi održavanja većih industrijskih postrojenja, javnih zgrada, brodova i sl. Njihovim korištenjem mogu se lako i brzo uočiti npr. nekvalitetno izvedene toplinske izolacije, mjesta budućih kratkih spojeva na el. instalacijama i uređajima i sl.

4. TOPLOZORI ZA VATROGASCE
Za razliku od svih nabrojanih kamera, vatrogasne kamere moraju biti vrlo robusne, moraju bez oštećenja pretrpjeti pad, udar, izlaganje visokoj temperaturi i zalijevanje vodom, a rukovanje mora biti toliko jednostavno, da ga vatrogasac može obaviti u stresnoj situaciji dok na rukama nosi zaštitne rukavice.
Prema načinu korištenja, vatrogasni toplozori mogu biti:
A. Za korištenje iz ruke.
Daleko najčešća izvedba, omogućava da toplozor koristi jedna ili više osoba i da se lako i brzo predaje iz ruke u ruku.

B. Ugrađeni u/na vatrogasnu kacigu
Dozvoljavaju da vatrogasac koristi obje ruke, ali sliku može vidjeti samo jedan čovjek, što znači da je ostatak tima potpuno slijep. Kaciga s toplozorom mnogo je teža od kacige bez njega, pa se čovjek koji je nosi znatno brže umara. Iako je objektiv toplozora vrlo blizu očiju, pa je i slika sličnija onoj koju bi čovjek u datoj poziciji normalno vidio, gubi se mogućnost da se toplozor postavi neposredno uz pod, podigne nad glavu ili da se uvuče u mali otvor, jer mu je opseg gibanja ograničen mogućnošću kretanja glave odnosno kacige. Cijena kacige s ugrađenim toplozorom znatno je viša od cijene “ručnog” toplozora, pa je i to razlog da su toplozori ugrađeni u ili na kacigu naišli na prijem korisnika samo za vrlo specijalne zadatke.
C. Za korištenje na glavi ili iz ruke
Iako na teoretskom nivou izgleda da je ovo idealno rješenje, jer je toplozor moguće pomoću elastične trake postaviti na vizir maske dišnog aparata ili ga pak držati u ruci, činjenica je da se ovakvo rješenje relativno rijetko nalazi u vatrogasnoj primjeni.
Prilikom odlučivanja o načinu korištenja i pri pisanju nabavne specifikacije bitno je jasno navesti koja se vrsta toplozora traži, kako bi se izbjegla neugodna naknadna iznenađenja. Budući da se uređaji za korištenje iz ruku najviše koriste, daljnji će tekst uglavnom obrađivati tu vrstu vatrogasnih toplozora.

5. SASTAVNI DIJELOVI I OPERATIVNE KARAKTERISTIKE
Svaki toplozor mora sadržavati dijelove koji stvaraju sliku: objektiv, senzor, procesor signala sa softverom za obradu slike i ekran za gledanje (monitor). Ostali dijelovi, koji omogućavaju trajni rad sistemu za generiranje slike su: oklop, toplinska izolacija, sistem za zaštitu od udara i vibracija, sistem za hlađenje, ručice i trake za nošenje i držanje, dugmeta za uključivanje/isključivanje, komande za podešavanje u radu, aku-baterije, punjači itd.
5.1 Fizičke karakteristike su veličina, težina i oblik. Veličina (dimenzije) suvremenih ručnih vatrogasnih toplozora mogu biti vrlo različite i usko su vezane s oblikom. Neki proizvođači nude dosta čudne oblike, koje zatim nazivaju ergonomskima. Ipak, teško je ne prihvatiti opredjeljenje koje mahom zastupaju veći i uspješniji proizvođači, da toplozor treba biti što manji (a time i lakši) te kompaktniji. Težina ručnih toplozora uglavnom se kreće između 1 i 2 kg, na što treba dodati i težinu aku-baterije (cca 0,5 kg). Specificiranjem maksimalnih dimenzija i maksimalne težine uređaja pri nabavi, kupac može jasno odrediti svoje preferencije.
5.2 Objektiv: mora biti propustan za IC-zrake, pa se za izradu leća ne koristi staklo nego obično germanij. Kut zahvata (dijagonala) objektiva vatrogasnih toplozora u pravilu je 50-60°. “Jačinu” objektiva proizvođači toplozora obično ne navode kao bitan pokazatelj, a ista se normalno kreće od F/1,0 do F/0,7. Objektivi vatrogasnih toplozora redovno imaju automatsko izoštravanje slike za udaljenosti od 1 m do ?. Ipak, još uvijek na tržištu postoje toplozori, kod kojih je objektiv (ili neku drugu funkciju) potrebno ručno podešavati, što za vatrogasce (u rukavicama) baš i nije najbolji izbor. Neki objektivi imaju “zoom”. Ovdje se ne radi o pravom optičkom zoomu, već “digitalni zoom” sliku samo (skokovito) povećava 2×, ne povećavajući pri tom količinu detalja. Sastavni dio objektiva funkcionalno je i blenda (iris). Funkcija blende je da, kao i kod ljudskog oka ili kod fotoaparata, pri količini upadnog zračenja koja prelazi mogućnosti procesiranja prijemnika (senzora) isto ograniči da ne nastupi šteta. Većina suvremenih vatrogasnih toplozora ima automatsku blendu, no na tržištu postoje i takvi kojima se blenda mora podešavati ručno. Jedan takav proizvođač ručno podešavanje opravdava mogućnošću da čovjek svjetlinu slike postavi prema svojoj želji, no s takvim se mišljenjem nije lako složiti, jer se od vatrogasca traži da obavlja još jednu dodatnu radnju.
5.3 IC-senzor: Danas se u suvremenim toplozorima piroelektrični vidicon više ne koristi, već oni uglavnom sadržavaju FPA senzore, koji mogu biti piroelektričnog ili mikrobolometarskog tipa. Kod senzora je važno da ima što bolju razlučivost, čija mjera je broj točkica odnosno pixela. U uporabi su uglavnom dvije standardne rezolucije: niža, 160×120 pixela i viša, 320×240 pixela. Samo je po sebi jasno da viša rezolucija daje bolju (oštriju) sliku, jer se ista sastoji od 4 puta većeg broja točkica. Ipak, najmanje jedan proizvođač razvio je poseban softver, koji podiže kvalitetu konačne slike na nivo viši od onog koji bi mu sama rezolucija 160×120 osigurala. Kod pitanja razlučivosti senzora treba spomenuti da mnogi proizvođači vatrogasnih toplozora danas koriste senzore razlučivosti 320×240 pixela proizvedene u SAD, čiji izvoz je pod oštrim restrikcijama američke vlade. Autor se dobro sjeća slučaja od prije par godina, kad je toplozor sa senzorom visoke razlučivosti bez dozvole uvezen u jednu nama susjednu državu. Glas o tome došao je do proizvođača toplozora, koji je to bio dužan prijaviti američkom proizvođaču senzora. Uskoro su vatrogasnu postrojbu posjetili agenti specijalne službe i, na zaprepaštenje korisnika, toplozor rekvirirali i odnijeli.
Srećom po naše vatrogasce, danas postoji najmanje jedan proizvođač toplozora, koji u svoje proizvode ugrađuje evropske senzore rezolucije 320×240 pixela, čiji izvoz ne podliježe nikakvim restrikcijama niti dozvolama.
Osjetljivost (temperaturna) je jedna od važnih osobina toplozora. Ona obično iznosi 0,05°C (NETD*), ma da postoje i oni manje osjetljivi, čija je temperaturna osjetljivost oko 0,1°C. To znači da je na ekranu toplozora moguće uočiti površine čija temperaturna razlika u odnosu na okolinu iznosi 0,05°C odnosno 0,1°C. Dakako da ovako visoka temp. osjetljivost nije važna u požaru, no ako je u pitanju preventivni pregled neke površine ili postrojenja, viša osjetljivost pomaže da se točke pregrijavanja (ili pothlađivanja) lakše uoče.
Ono što je u požaru vrlo važno je veličina dinamičkog opsega. Dinamički opseg je temperaturna razlika najviše i najniže temperature gledanog objekta, koje će se na ekranu toplozora prikazati kao bijela odnosno crna površina. Površine čija je temperatura između ovih dviju, prikazati će se u raznim nijansama sive boje. Ako toplozor ima širok dinamički opseg, tada će se sve ili velika većina površina prikazati u raznim nijansama sivoga i biti će moguće razabrati detalje. Naprotiv, kod uskog dinamičkog opsega, veliki dio površina prikazati će se ili kao bijele ili kao crne, pa se na njima neće moći razabrati detalji.
Posljedica uskog dinamičkog opsega je i “izbjeljivanje” slike (engl. white out), što je pojava da cijeli ekran pobijeli kad se toplozor usmjeri prema suncu ili velikoj vatri odnosno vreloj površini.
Dobar toplozor trebao bi se (po mogućnosti automatski) prilagoditi na dva potpuno različita okruženja. Prvo je “normalno” dakle situacija u kojoj je temperatura u prostoru niska do srednja, normalno podnošljiva za čovjeka, a vruće odnosno opožarene površine su male. Primjeri toga su npr. preventivni pregled električne instalacije ili pak u požarnoj situaciji pregled prostorije koja još nije zahvaćena požarom. U normalnom modu, osjetljivost toplozora postavljena je na maksimum i time je ukupni dinamički opseg ograničen u skladu sa situacijom.
Drugo okruženje je “požarno”, tj. korisnik toplozor koristi u opožarenoj prostoriji, gdje su se zidovi i strop zagrijali na više od sto °C, u kojoj gori intenzivna vatra i sl. Bez podešavanja toplozora ovom nivou toplinske radijacije, cijela bi slika bila bijela. Dobar toplozor automatski će prijeći u “požarni mod”. U požarnom modu, dinamički opseg postavlja se na maksimum, kako bi se čitava IC-slika mogla prikazati bez saturiranja (zasićenja) bjelinom.
Korisnici (vatrogasci) nažalost sliku na toplozoru obično prije nabave gledaju u normalnom okolišu, a sliku u požarnoj situaciji vide tek nakon što su ga kupili. Za pravilan izbor bilo bi zato dobro poslužiti se barem iskustvima drugih vatrogasaca, koji toplozore već koriste, posebno ako se razmatra nabava novog (neprovjerenog) tipa.
5.4 Prikaz slike na ručnom toplozoru u pravilu je danas LCD (Liquid Cristal Display), jer se na taj način smanjuju dimenzije (i težina) uređaja, a sliku može istovremeno gledati više ljudi. Potencijalna mana je teoretski teže uočavanje detalja u gustome dimu, jer je daljina gledanja cca 25-30 cm. U praksi se to očito nije pokazalo kao problem, jer velika većina suvremenih toplozora ima upravo LCD. Ipak, korisnik bi trebao insistirati da LCD prikaz bude “visoke svjetloće”. Veličina LCD ekrana obično je 90-100 mm (dijagonala), ma da ima i većih. Veća slika se definitivno vidi bolje od male, no veći ekran povećava i otežava toplozor, pa korisnik o tome treba povesti računa.

Jedna od zgodnih dodatnih mogućnosti je automatsko lociranje vrućih točaka na ekranu, tako što se one zacrvene. Ako toplozor ima tu mogućnost, vrijedi provjeriti da li će crvena boja biti transparentna ili neprozirna, jer će se u ovom drugom slučaju na označenim površinama izgubiti svi detalji.
Najmanje jedan svjetski proizvođač danas nudi dvostruku transparentnu boju (žutu+crvenu), kojom se na ekranu označavaju najtopliji dijelovi slike, ali prozirnost boje dozvoljava gledanje detalja pod njom.

Na slikama je prikaz iste požarne scene s dvije tehnologije, netransparentna crvena i dvostruka transparentna boja (žuta+crvena).
Druga vrsta prikaza slike je CRT (katodna cijev) koja se danas manje koristi nego u prošlosti. Činjenica je da uporaba katodne cijevi povećava duljinu i težinu toplozora. Prednost joj je što se toplozor ovog tipa (gumenim) sjenilom ekrana naslanja na vizir dišnog aparata (gotovo da nema dima između očiju i ekrana), a mana što će sliku teže istovremeno gledati više ljudi.
Informacije koje će korisnik na ekranu vidjeti trebale bi svakako biti: stanje baterije (nivo istrošenosti), uz što ide i vizuelni, a po mogućnosti i zvučni signal kad je baterija skoro prazna (npr. još 15 min rada), nišan (točka) za beskontaktno mjerenje temperature i brojčani prikaz očitanja (°C) ako toplozor sadrži pirometar, te signal uključenosti transmitera slike (ako je ugrađen).
5.5 Manipulativne karakteristike mogu se smatrati perifernima, no zbog toga nisu manje važne.
Vrijeme neprekidnog rada toplozora (s jednom baterijom) može ići od 1h pa čak do 7h. Dok će kod ovog prvog gotovo sigurno biti potrebno bateriju tijekom iole dulje akcije zamijeniti, kod ovog drugog će s jednom baterijom biti moguće “odraditi” gotovo svaku akciju. Iako na prvi pogled nekome max. vrijeme rada od 5 ili 7 h može izgledati nepotrebno i pretjerano, treba reći da već dodatna uporaba bežičnog transmitera slike skraćuje vrijeme rada baterije na približno polovicu.
Vrijeme startanja (zagrijavanja) toplozora starih 8 ili 10 godina kretalo se oko 1 minute. Danas najbrži toplozori od uključivanja pa do pojave slike trebaju svega 5 sekundi.
Napajanje energijom uobičajeno je pomoću aku-baterija. Izgleda da su najbolji izbor NiMH, ma da neki proizvođači isporučuju LiIon. NiMH baterije imaju prednost, jer LiIon baterije lakše eksplodiraju kad se jako zagriju. Aku-bateriju svakog toplozora lako je zamijeniti sjedeći za stolom u udobnoj kancelariji, no u vatrogasnim uvjetima to treba učiniti stojeći, s rukavicama na ruci, bez stola, moguće s dišnim aparatom na sebi. Neki proizvođači nude i dodatne “magazine” koji su izvana posve jednaki aku-bateriji, a koji se mogu puniti primarnim (isključivo alkalnim) baterijama.
Punjač aku-baterije može raditi na mrežni napon ili na istosmjerni 12V odnosno 24V, a trebao bi imati i svjetlosnu indikaciju statusa (npr. spreman-žuto, punim-crveno, baterija puna-zeleno). Ako korisnik želi bateriju toplozora puniti dok je ona uložena u sam toplozor i to u uvjetima vožnje, onda takav punjač treba posebno specificirati i naručiti.
5.6 Komande (gumbi) toplozora moraju biti što jasnije, jednostavnije i uočljivije. Njima mora biti moguće upravljati dok su ruke u rukavicama, u uvjetima otežane vidljivosti i stresa, a korisnik ne bi smio biti u stanju da ih slučajnim dodirom aktivira ili deaktivira. Ako je toplozor takav da ga tijekom rada nije potrebno podešavati (što autor svakako preporučuje), onda komandama (po mogućnosti riješenim velikim pritisnim dugmetima različite boje) treba samo: uključiti/isključiti toplozor, uključiti/isključiti transmiter za daljinski prijenos slike (ako je ugrađen) i zoom (ako je ugrađen).

6. ZAŠTITA OD OKOLIŠA
Najistaknutije opasnosti iz okoliša koje prijete vatrogasnom toplozoru su toplina, udar i vibracije, te voda.
Otpornost na toplinu toplozora mora biti viša od otpornosti vatrogasca u najkvalitetnijem odijelu opremljenog dišnim aparatom. Dakle, toplozor mora izdržati sve što i čovjek, pa i nešto više. Jedna dobra specifikacija definira otpornost toplozora ovako: 50 minuta pri 60°C plus 10 minuta pri 80°C ili kratkotrajno izlaganje pri 450°C (10 min.). Poznati su slučajevi iz prakse gdje su toplozori ostavljeni ili izgubljeni tijekom gašenja požara, a pronađeni nakon akcije, još uvijek funkcionirali s uloženom novom baterijom, iako je došlo do toplinskih deformacija i djelomičnog taljenja vanjskog oklopa.
Za zaštitu od utjecaja topline (pregrijavanja unutrašnjosti), koja može vrlo negativno utjecati na senzor, toplozori ispod vanjskog oklopa imaju (silikatnu) toplinsku izolaciju, odnosno poseban sistem za hlađenje (neki).
Samo se po sebi razumije da vanjski (mehanički) oklop, kao i ručice i remeni, moraju biti negorivi.
Otpornost na udar i vibracije je vrlo važna za vatrogasnu službu. Dobro napravljen toplozor izdržati će pad s visine od najmanje 1m, a neki s 1,5, pa čak i s 2 m visine i to po bilo kojoj osi. Provjerite da li proizvođač jamči da će toplozor nakon pada moći normalno raditi, ili samo da školjka neće puknuti. Za zaštitu od pada i vibracija toplozori između vanjske školjke i unutarnje jezgre imaju poseban sistem za uležištenje i amortizaciju udara.
Otpornost na vodu je “conditio sine qua non”. Dobar toplozor ima barem zaštitu IP 67, tj. protiv prašine i kratkotrajnog uranjanja u vodu dubine 1 m.

7. OPCIJSKI DODACI
To su dijelovi koji na neki način podižu vrijednost, upotrebljivost i praktičnost toplozora, ma da osnovne funkcije djeluju i bez njih.
7.1 Beskontaktno daljinsko mjerenje temperature funkcionira kao radijacijski pirometar. Ako je opcija ugrađena, normalno će u centru ekrana toplozora biti označena mala površina (nišan) na kojoj se mjeri temperatura, a izmjereno očitanje prikazati će se u brojčanom obliku (X°C) na ekranu. Ovaj dodatak omogućava približno mjerenje temperature okolnih objekata (obično do 500°C ili 1000°C), što je podatak koji je dobro znati. Funkcija može biti vrlo korisna npr. u situaciji gdje vatrogasac iz jedne prostorije treba ući u drugu, u kojoj je požar, pa se prema temperaturi vrata može odlučiti da li da to učini i kako, ili da odustane. Treba reći da točnost izmjerene temperature bitno ovisi o emisivnosti površine predmeta čija temperatura se mjeri, a koji podatak proizvođač mora “presetirati” u tvornici. Uobičajeno se faktor emisivnosti postavlja na 0,95, što omogućava relativno točno mjerenje temperature najčešćeg okoliša (zid, drvo, neobojeni čelik i sl.). No ako se nišan termometra usmjeri prema poliranom aluminiju ili nerđajućem čeliku, njihova temperatura može biti bitno viša od izmjerene. Uz faktor emisivnosti od npr. 0,1, što odgovara za polirani čelik i uz ugrađeni faktor od 0,95, pirometar će na ekranu prikazati temperaturu od svega 250°C umjesto stvarnih 624°C. Ipak, profesionalni vatrogasac koji koristi toplozor vjerojatno je prije njegove uporabe u požaru prošao odgovarajuću obuku, pa će barem biti svjestan ove pojave. Za sada nažalost ne postoji tehnička metoda kojom bi se doskočilo ovoj prirodnoj razlici u fizikalnim osobinama materijala, pa da uređaj sam odredi emisivnost na daljinu.
7.2 Ručice, trake, remen za nošenje omogućavaju lakši, brži i pouzdaniji rad vatrogasca. Remen omogućava nošenje toplozora preko ramena (da se ne mora držati u ruci), a remeni moraju omogućiti rad i dešnjaku i ljevaku. Normalno se izrađuju od pletenog Kevlara ili sličnog negorivog materijala.
7.3 Video overlay: Ovim izrazom (video prekrivanje) označava se slika koja predstavlja kombinaciju 50% infra-crvene, a 50% slike iz vidljivog spektra (slika preko slike). Da bi se ovo postiglo, u toplozor treba ugraditi još jedan objektiv i još jedan senzor (kao u normalnu video-kameru). Dobivena slika prekriva se potpuno s infra-crvenom, pa nastaje njihova kombinacija. Iako neki smatraju ovaj dodatak nepotrebnim, jer tvrde da je uvijek moguće toplozor pomaknuti i golim očima pogledati običnu sliku ako je to potrebno, treba reći da ovakva kombinirana slika izgleda znatno čišća, jasnija i razumljivija nego sama IC-slika, posebno ako dim nije pretjerano gust.

8. DALJINSKI PRIJENOS SLIKE
Sliku koju korisnik toplozora gleda moguće je načelno prenijeti iz toplozora na neki udaljeni ekran (monitor). Daljinski prijenos slike može biti koristan u najmanje dvije situacije:
Prilikom vježbanja za rad s toplozorom, vođa ili instruktor mogu na monitoru gledati sve ono što gleda vatrogasac, davati upute, procjenjivati sposobnost korisnika itd.
Prilikom intervencije, vođa može gledajući sliku imati uvid u ono što se događa unutar objekta, te po potrebi intervenirati, poduzimati dodatne akcije i sl.

U oba slučaja primljenu sliku moguće je registrirati na video recorderu, te je koristiti za naknadne potrebe, arhivirati i sl. Kako znatan broj toplozora ili barem njihovih “jezgri” dolazi iz SAD, treba pripaziti da format video slike bude nama prihvatljiv (PAL, 625 linija/50 Hz), a nikako NTSC.
Sliku je iz toplozora moguće gotovo uvijek prenijeti video kabelom (toplozor redovno ima video izlaz), no potezati kabel za sobom, posebno pri stvarnoj intervenciji, nije baš najzgodnije.
Rješenje je pronađeno u radijskom prijenosu slike. Transmiter (predajnik) s antenom ugrađuje se u toplozor, a za prijem slike potrebni su prijemnik s antenom i monitor. Frekvencija na kojoj se prijenos obavlja obično je u Evropi 2,45 GHz. U raznim zemljama maksimalne snage mogu biti različite, ali obično ne prelaze 500 mW ili 1 W (u Engleskoj npr. svega 10 mW). U Hrvatskoj je dozvoljeno koristiti radijske frekvencije od 2,4 do 2,5 GHz, maksimalna dozvoljena snaga emitiranja je 50 mW i za to nije potrebno tražiti posebnu dozvolu.
Domet i kvaliteta slike na udaljenom monitoru jako ovise o elektromagnetskim karakteristikama objekta u kojem je toplozor s predajnikom. Proizvođači najčešće navode udaljenost od 50-150 m kao koristan domet bežičnog prijenosa, pretpostavljajući da je predajnik unutar prosječne zgrade, a prijemnik izvan nje. Ipak, ako se radi o armirano-betonskoj konstrukciji ili o čeličnom brodu, domet i kvaliteta slike mogu biti znatno smanjeni, a (rijetko) i poboljšani.
Nedavno je jedan od najjačih svjetskih proizvođača razvio vrlo koristan “prijemni komplet” koji se sastoji od: prijemne antene, prijemnika, LCD monitora s dijagonalom slike 200 mm i DVD recordera. Uređaj je smješten u čvrsti plastični kofer, napaja se iz mreže ili istosmjernim naponom 12/24V, dozvoljava snimanje do 10 h rada, a kako sadrži i aku-bateriju, dozvoljava autonomni rad do 1h. Budući da je izrađen u klasi zaštite IP65, jasno je da se radi o pravom terenskom uređaju, koji će nesumnjivo biti odlično prihvaćen od strane zahtjevnih korisnika.

9. ATESTI, ODOBRENJA
Od proizvođača se preporučuje zatražiti dokaz da njegov proizvod udovoljava slijedećim europskim direktivama:
89/336/EEC
– za elektromagnetsku kompatibilnost
73/23/EEC
– za niski napon
99/5/EEC
– za opcijski ugrađeni predajnik
Uz to, preporučljivo je da proizvođač posjeduje certifikat kvalitete proizvodnje prema ISO 9001:2000.

10. VAŽNE SITNICE
Garancija funkcionalnosti proizvođača ne bi trebala biti kraća od 24 mjeseca, što je normalno uključeno u cijenu uređaja. Dodatnu garanciju moguće je dokupiti kao opciju (npr. za slijedeće 3 godine).
Servis je teško očekivati na području Hrvatske, jer je tržište toplozora relativno malo. Za popravak, uređaj je redovno potrebno vratiti proizvođaču, pa je bitan podatak: koliko je vrijeme popravka od primitka u mjestu proizvođača. To vrijeme ne bi trebalo biti dulje od 7 dana.
Mogućnost nadogradnje toplozora odnosno kupljenog kompleta je također važna. Zbog stalnog napretka ove tehnologije, danas kupljeni uređaj može već nakon 2 ili 3 godine, biti potrebno dopuniti odnosno dograditi. Ako je toplozor tako napravljen da dozvoljava mogućnost naknadne dogradnje novo razvijenih dodataka, odnosno poboljšanja, tada će mu se i potencijalni životni vijek bitno produljiti.
Iskustvo proizvođača je važan faktor koji je teško kvantificirati i valorizirati. Iskusni i respektabilni svjetski proizvođači nude toplozore koji su razvijeni na temelju prethodnih modela, uzimajući u obzir niz sugestija dobivenih od strane mnogobrojnih korisnika. Za razliku od njih, postoji niz malih proizvođača koji “IC-paket” kupuju od nekog svjetskog proizvođača senzora, pa istoga ugrađuju u vlastito kućište i označavaju vlastitim imenom. Od takvih je teško očekivati optimalna rješenja, razvoj i mogućnost nadogradnje u budućnosti.
Reference u bližoj okolici su vrlo zgodne, jer se potencijalni kupac i korisnik može lako povezati sa susjednim postrojbama i iz prve ruke čuti njihova iskustva iz prakse.

11. UPORABA
O uporabi toplozora mogao bi se napisati opsežan članak, no ukratko valja istaknuti barem neke osnovne mogućnosti.
Traženje unesrećenih, ljudi bez svijesti, u dimu jedna je od najvažnijih zadaća. Umjesto dugotrajnim klasičnim pipanjem, vatrogasac opremljen toplozorom može zadimljenu prostoriju s potencijalnim žrtvama pregledati s vrata za nekoliko sekundi. S povećanom pouzdanošću i većom brzinom pretraživanja, šanse za pronalaženje žrtava i njihovo spašavanje su mnogo bolje nego bez toplozora. Posljednje studije pokazale su da se uporabom toplozora vrijeme pretraživanja skraćuje za najmanje 50%, ma da neki autori navode da se to vrijeme skraćuje za čak 4-10 puta.
Sigurnost vatrogasaca opremljenih toplozorom mnogo je veća nego bez njega. Pravovremenim brzim uočavanjem oblika prostorije i sadržaja, uočavanjem potencijalnih mehaničkih opasnosti (rupa u podu, stropu ili zidu), odnosno toplinskih opasnosti (zagrijana vrata, prijeteći flash-over i sl.) te mnogo boljom orijentacijom u zadimljenom prostoru, sigurnost intervencijskog osoblja podiže se na novi nivo. Toplozor ugrađen na pokretnu platformu “tunelskog” ili “aerodromskog” vatrogasnog vozila omogućiti će vozaču vožnju u dimu ili gustoj magli, a time i bržu i sigurniju intervenciju.
Procjena i vođenje intervencije mogu se bitno unaprijediti. Toplozorom je moguće identificirati mjesto i veličinu požara, pratiti napredovanje vatrogasnih akcija, lakše ocijeniti vrstu konstrukcije građevine i njezino ponašanje u požaru, konačni efekt čega je brže gašenje požara, s manjom potrošenom količinom vode ili drugog sredstva za gašenje i manjom štetom. Toplozor je vrlo koristan i kod dogašivanja.
Akcidenti s opasnim tvarima postaju lakši za intervenciju. Toplozorom je moguće gledati kroz dim i magli i kretati se u njima, moguće je uočiti mjesta propuštanja, odrediti nivo tekućine u boci ili spremniku itd., jer svaka akcidentna pojava uzrokuje neku promjenu temperature, koju osjetljivi toplozor lako pretvara u uočljivi detalj.
Preventivno djelovanje posebno je izraženo u profesionalnoj industrijskoj postrojbi. Vatrogasac može sam, ili zajedno s tehničarom iz službe održavanja, svaki tjedan ili čak svaki dan obići potencijalno kritične točke (npr. razvodne ormare), pregledati stanje toplinske ili električne izolacije, rad isparivača tekućih plinova, rasvjetna tijela, razne električne uređaje (vidi sliku) i motore, gradilište nakon završetka dnevnog rada i sl.

Npr. nakon požara na brodu Atlantic Star u brodogradilištu Izola, uprava je odlučila nabaviti toplozor s video recorderom, kojim dežurni vatrogasac mora svaku večer, nakon završetka rada, pregledati brod na kojem se radi, a snimak uviđaja donijeti ujutro šefu objekta. Na aerodromu se toplozorom mogu pregledati pokretne stepenice, liftovi i ventilacijski kanali, a na avionu koji je upravo sletio provjeriti da li su mu se kočnice i kotači pregrijali ili ne.

12. SPECIFIKACIJA KUPUJE PROIZVOD
Većinu toplozora za sada kupuju vatrogasne postrojbe odnosno tvrtke u vlasništvu države, koje su u Evropi redovno obvezne pridržavati se nekog zakona o (transparentnoj) javnoj nabavi. Naš zakon o javnoj nabavi nije nikakva iznimka od evropskog pravila da posao dobiva najjeftiniji proizvođač (ponuđač) čiji proizvod udovoljava traženoj specifikaciji, u kojoj (u pravilu) nije dozvoljeno navoditi naziv proizvođača, tip proizvoda i sl. Na kupcu je dakle zadatak da svoje zahtjeve jasno i nedvosmisleno opiše, po mogućnosti brojkama, pozivom na norme i sl. Opisne riječi kao što su veliko ili malo, što lakši ili što kraći, anatomski ili ergonomski oblikovan, ekološki prihvatljiv, zaštićen od korozije ili od atmosferilija ne znače ništa. Kod toplozora npr. visoka rezolucija ne označava ništa, ali 320×240 pixela je jasan podatak, mala težina ne znači ništa, ali težina do 1,3 kg je jasan pokazatelj, udovoljavati propisima o sigurnosti je preširoka definicija koja se može različito tumačiti, ali zahtjev za certifikatom da toplozor udovoljava prije spomenutim evropskim direktivama nedvosmisleno određuje što se traži.
Sigurno je da korisnik (vatrogasac) ne može biti ekspert i “iz glave” napisati dobru specifikaciju za vozilo, odijelo, pjenilo, cijev, toplozor ili razvalni alat. U tu svrhu kupac bi trebao konsultirati 1, 2 ili 3 kvalitetna proizvođača ili njihove zastupnike, ili pak posao pisanja specifikacije naručiti kod profesionalne organizacije. Opasnost od (neželjenog) kupovanja najjeftinije opreme posebno je prisutna kod većih nabavki “u paketu”, npr. vatrogasnog vozila, gdje se pod “opremom” navodi možda samo “toplozor za vatrogasce”, bez ikakve specifikacije. Kako posao dobiva najjeftinija ponuda koja udovoljava zahtjevu iz specifikacije, jasno je da će proizvođač vozila u svoju ponudu uključiti najjeftiniji uređaj, a ne onaj koji bi kupac vozila želio dobiti.
Pri pisanju specifikacije treba paziti i da se ne pomiješaju elementi dviju ili čak triju (proizvođačkih) specifikacija koje se međusobno isključuju, pa takvu “hibridnu” specifikaciju ne ispunjava u cijelosti niti jedan komercijalno dostupan proizvod.
Nedavno je piscu ovoga članka pod ruke došla specifikacija/prospekt toplozora namijenjenog preventivnom održavanju. Potencijalni korisnik (vatrogasac) tvrdio je da je uređaj vrlo malen i lagan, ima IC-sliku u boji i da mu je cijena 3× niža od cijene vatrogasnog toplozora o kojem se raspravljalo. Sve navedeno bilo je istina. Ipak, detaljnim uvidom u karakteristike ustanovilo se da preventivni toplozor nema zaštitu od topline, pada i vode, pa je već samo to, bez ulaženja u daljnje detalje, bilo dovoljno za njegovu diskvalifikaciju u smislu vatrogasne primjene.
Poučak i zaključak članka jednak je posljednjem naslovu: specifikacija kupuje proizvod, pa ovom važnom, a nevidljivom poslu treba posvetiti dužnu pažnju.

DODATAK 1 – FPA SENZORI
FPA senzori
FPA senzori (Focal Plane Array, tj. senzori koji sliku stvaraju na rasteru u fokalnoj ravnini) mogu biti dviju vrsta: piroelektrični ili mikrobolometarski.
Piroelektrični senzor je “brojač fotona”, djeluje na principu promjene kapaciteta prijemnih elemenata senzora i osjetljiv je na promjenu temperature. Da bi se promjena ostvarila, ispred ovih senzora mora biti rotirajući disk (engl. chopper, tj. sjekač), koji “presijecanjem” upadnog zračenja stalno generira novu sliku. Rotirajući zaslon pokreće minijaturni motor. Senzor je feroelektrični, a u praksi se nalazi pod imenom BST (BST je kratica za Barijev Stroncijev Titanat, materijal kojim je senzor presvučen). Sastavljen je od malih “točaka”, nazvanih (toplinskim) pixelima, kojih u detektoru ima 76800 (320×240). Zračenje objekta koji se gleda grije ili hladi ove “točke”, a električne naboje koji pri tome nastaju očitava silikonski čip. Svakim okretanjem “sjekača” senzor “vidi” novu sliku, a zbog brzog generiranja u nizu, slike se međusobno “spajaju” u kontinuiranu, slično kao klasična filmska slika. Jedna od mana BST tehnologije je relativno uzak dinamički opseg.
Mikrobolometarski senzor je toplinski senzor koji se također sastoji od malih osjetnih elemenata (točaka), kojima se temperatura gledanog objekta mjeri direktno, ali sada na bazi promjene otpora. Stoga ovi senzori ne trebaju “chopper”, ali se povremeno moraju rekalibrirati prema referentnom signalu. To se postiže zaklopcem koji na trenutak “zamrzava” sliku, dozvoljavajući elektronici senzora da se rekalibrira na ispravnu apsolutnu temperaturu. Ovi senzori proizvode se u dvije rezolucije, 160×120 pixela i 320×240 pixela. U praksi se nalaze dvije vrste mikrobolometarskih senzora, VOx (Vanadijev Oksid) i ASi (Amorfni Silikon). Mikrobolometarski senzori imaju nekoliko puta veći dinamički opseg od BST senzora.
Kod senzora je vrijedno upozoriti na razliku u očekivanoj oštrini slike između toplozora i svima poznatog digitalnog fotoaparata. Dok trenutno najbolji senzor vatrogasnog toplozora sadrži svega 76.800 pixela, već jeftini digitalni fotoaparat ima senzor od 1.000000 ili 2.000000 pixela. Ipak, dok se godišnje svjetsko tržište vatrogasnih toplozora procijenjuje na 5000-8000 uređaja, proizvođači digitalnih fotoaparata i kamera mogu dnevno očekivati jednaku prodaju, što donekle opravdava i razliku u cijeni.

DODATAK 2 – DINAMIČKI OPSEG
Efekti dinamičkog opsega
Što je to dinamički opseg? Engleski znanstveni rječnik definira ga ovako: “Dynamic range (electr.) – Omjer između specificirane mogućnosti maksimalnog nivoa signala sistema ili komponente i njegovog praga šuma. Uobičajeno se izražava u decibelima.” Drugim riječima, dinamički opseg je mjera sposobnosti toplozora da sliku prikaže bez zasićenja i bez “rezanja” detalja.
Slijedeći primjer oslikava utjecaj uskog dinamičkog raspona na posao vatrogasca…

(1) Ulazna IC slika
Pretpostavka je da slika vjerno prikazuje cjelokupno IC zračenje koje dolazi s mjesta požara

(2) Signal detektora
Izlaz jednog reda piksela detektora, uz pretpostavku da nema zasićenja. Prikazan je široki dinamički raspon.

(3) Izlazni video prikaz
(Široki dinamički raspon – nema rezanja)
Očigledno je da široki dinamički raspon dozvoljava da iz uređaja za obradu signala izađe signal koji je identičan ulaznome.

(4) Signal detektora – rezanje
Izlaz jednog reda piksela detektora je odrezan zbog uskog dinamičkog raspona.

(5) Izlazni video prikaz
(Uski dinamički raspon – rezanje)
Uočava se da crveni detalji, koji prikazuju najtoplije dijelove slike mjesta požara, nedostaju, što ilustrira efekt uskog dinamičkog raspona.

DODATAK 3 – TESTIRANJE
Ratna mornarica SAD provela je prije par godina opsežno testiranje komercijalno raspoloživih vatrogasnih toplozora po 24 standardizirana parametra. Od 7 testiranih kamera, samo je ISG Talisman udovoljio svim zahtjevima. U sažetku izvještaja navodi se da je:
” ISG Talisman K90 toplozor zadovoljio ili premašio sve zahtjeve testiranja tijekom ispitivanja. Ovaj toplozor je lagan i udoban za uporabu. Njegova slika ima najvišu rezoluciju i lako se gleda. Radni vijek baterije je duži nego kod bilo kojeg drugog testiranog toplozora. ISG proizvod dokazao je daleko najbolje karakteristike u svim provedenim testovima, što mornaričkim vatrogascima daje mogućnost bržeg lociranja i gašenja požara, ali i dodatnu rezervu sigurnosti.
Svi drugi testirani toplozori nisu udovoljili na najmanje 3 od provedena 24 testa. Većina toplozora nije ispunila zahtjev glede težine i dimenzija, kao niti zahtjev da izdrže trajno i ponovljeno izlaganje temperaturama i vlažnosti zraka na brodovima Mornarice …”
U popratnom pismu, tehnički direktor Ureda za sigurnost i preživljavanje navodi da je “… ovaj toplozor pokazao superiornu kvalitetu slike u svakoj okolini u odnosu na sve razmatrane toplozore. Procjenom je zaključeno da je ovaj toplozor najlakši od svih testiranih, najjednostavniji za uporabu, najudobniji pri dužem držanju u ruci, najlakše održava kvalitetnu sliku pri raznim udaljenostima od očiju, izrađen s najvećim izborom baterija i najdužim trajanjem, smješten u najmanjem i najlakšem koferu. Na ovaj toplozor nije utjecalo izlaganje visokoj temperaturi u požaru B klase, omogućio je korisniku da gleda kroz toplinski sloj pri vertikalnom ulazu i nije bio oštećen pri ponovljenom bacanju na pod s visine od 90 cm. Svi iskusni vatrogasci koji su radili procjenu, uključujući i sigurnosne promatrače, taj su toplozor preferirali u odnosu na sve ostale koje su testirali.”