一、?概述
1.1需求分析
礦下輸煤皮帶長期與滾筒摩擦發(fā)熱，容易點(diǎn)燃煤粉引起火災(zāi)。通過礦下專用紅外熱成像儀對輸煤皮帶進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)視，可清晰反饋因皮帶因摩擦而發(fā)生的溫度異常變化，超過預(yù)警值可立即報(bào)警，及時(shí)預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。紅外熱像儀的使用可有效預(yù)警火災(zāi)，防止火災(zāi)事故的發(fā)生，做到防患于未然。
根據(jù)安全管理要求：
風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與火災(zāi)報(bào)警：實(shí)時(shí)全景監(jiān)控與高靈敏度特點(diǎn)，可對高溫實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警；
非接觸測溫，不影響電力設(shè)備正常工作；
報(bào)警日志：報(bào)警記錄與圖像同步存儲(chǔ)系統(tǒng)；
所有采集點(diǎn)視頻圖像可全程或報(bào)警觸發(fā)錄像存儲(chǔ)，并可以對以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放；
電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統(tǒng)不間斷供應(yīng)；
1.2建設(shè)原則
熱成像防火預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，是煤礦行業(yè)安全管理升級(jí)的重要體現(xiàn)，工程建設(shè)應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：
1）先進(jìn)性
本系統(tǒng)技術(shù)起點(diǎn)高，采用具有國際先進(jìn)技術(shù)水平的非制冷式焦平面紅外熱成像儀，結(jié)合先進(jìn)的分析控制軟件，實(shí)現(xiàn)鑒于重要部位的日夜安全防戒。
2）實(shí)用性
在工程設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過程中，始終把使用單位的實(shí)際需求放在首位，滿足用戶的功能參數(shù)要求。系統(tǒng)操作簡便，工作人員稍加培訓(xùn)即可熟練使用。
3）可靠性
充分分析防范需求及環(huán)境情況，采用優(yōu)質(zhì)設(shè)備，滿足安防要求，保證設(shè)備耐久實(shí)用。
4）易維護(hù)
具有設(shè)備自檢及自動(dòng)故障報(bào)告功能，平時(shí)無需額外的維護(hù)工作。
5）擴(kuò)展性
系統(tǒng)設(shè)計(jì)留有充分的余地，以便日后比較方便地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)充。為此，設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)，在需要時(shí)可隨時(shí)補(bǔ)充，使系統(tǒng)具備靈活的擴(kuò)展性。
6）開放性
產(chǎn)品選型必須具有開放的接口，便于整個(gè)系統(tǒng)的整合，達(dá)到資源統(tǒng)一管理的目的。
7）經(jīng)濟(jì)性
在滿足系統(tǒng)需求及系統(tǒng)先進(jìn)性的同時(shí)，做到合理、實(shí)用，降低成本，從而達(dá)到極高的性能價(jià)格比，降低安全管理的運(yùn)營成本。
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二、熱成像防火預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)概述
礦下輸煤皮帶溫度監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)、監(jiān)控中心顯示系統(tǒng)等構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對前端進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和管理，同時(shí)能夠?qū)D像監(jiān)控及分析與自動(dòng)報(bào)警識(shí)別，并通過數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對危廢、廢料倉庫智能監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集、分析、高溫點(diǎn)定位、自動(dòng)報(bào)警等功能。
2.2監(jiān)控系統(tǒng)
- 監(jiān)控中心主要由軟件組成，是系統(tǒng)功能和管理上的一個(gè)組織。由于視頻信號(hào)和控制信號(hào)已全部接入以太網(wǎng)，以太網(wǎng)內(nèi)任一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可通過權(quán)限控制的方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。區(qū)域監(jiān)控中心與前端監(jiān)控系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程紅外圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)膶?shí)際帶寬低，在保證實(shí)時(shí)性和圖像質(zhì)量的前提下，系統(tǒng)采用新技術(shù)減少帶寬資源的占用。
- 在監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)監(jiān)視各監(jiān)控點(diǎn)的所有圖像信息，溫度分析，溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，完成遠(yuǎn)程紅外圖像的實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控、存儲(chǔ)、分析、處理報(bào)告等功能。在監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)監(jiān)視多路紅外圖像信息并實(shí)現(xiàn)一機(jī)同屏同時(shí)監(jiān)視;監(jiān)控中心和多臺(tái)終端可以同時(shí)監(jiān)控任一監(jiān)控點(diǎn)。
2.3?熱像防火預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)
此系統(tǒng)是綜合溫感與圖像視頻技術(shù)，是目前最先進(jìn)的防火預(yù)警系統(tǒng)，也是未來安防與防火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
優(yōu)勢：①風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與火災(zāi)報(bào)警：實(shí)時(shí)全景監(jiān)控與高靈敏度特點(diǎn)，可對火災(zāi)實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警，通過檢測目標(biāo)表面的異常高溫?zé)彷椛?，可?shí)現(xiàn)火災(zāi)事前預(yù)警，防患于未“燃”，探測器響應(yīng)特殊的紅外波段，完全不受光線干擾，全天候保證復(fù)雜場景下的報(bào)警準(zhǔn)確性； 不影響作業(yè)，不中毒，免維護(hù)：純物理方法測溫，非接觸，不影響危廢搬運(yùn)、裝卸，免維護(hù)，壽命長，低成本，長壽命，高可靠性；
②報(bào)警可視化：與圖像視頻系統(tǒng)進(jìn)行融合，具備同時(shí)輸出熱像與圖像視頻雙功能，提供熱像和可見光雙視頻，對于潛在風(fēng)險(xiǎn)，熱像系統(tǒng)提前預(yù)警，并通過聲光報(bào)警提醒值班員做出及時(shí)反應(yīng)，視頻系統(tǒng)協(xié)助值班員迅速定位報(bào)警點(diǎn)，提前化解風(fēng)險(xiǎn)；自上世紀(jì) 90 年代紅外熱像由軍用技術(shù)面向民用開放以來，已經(jīng)在包括設(shè)備檢測、火災(zāi)預(yù)警等多個(gè)領(lǐng)域成功應(yīng)用，實(shí)踐證明這項(xiàng)技術(shù)同樣可以在危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存領(lǐng)域成功應(yīng)用，并能滿足輸煤皮帶消防預(yù)警的特殊需求。
③紅外熱像測溫是基于黑體理論在紅外輻射區(qū)的應(yīng)用發(fā)展起來的一種非接觸式測溫技術(shù)。任何絕對零度以上的物體都可以向外輻射紅外能量，紅外熱像儀是一種被動(dòng)接收被測物體向外輻射的熱能，將這種熱能轉(zhuǎn)化成溫度數(shù)據(jù)的圖像儀器。
紅外熱像儀具有效探測距離遠(yuǎn)、反應(yīng)靈敏、溫度準(zhǔn)確率高、大范圍全覆蓋實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及可以與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等特性，可以針對每個(gè)區(qū)域單純設(shè)置不同預(yù)警溫度與聯(lián)動(dòng)溫度?；诩t外熱像儀的這些特性和功能，紅外熱像技術(shù)可以成功應(yīng)用于對危廢儲(chǔ)存的防火預(yù)警監(jiān)控。又隨著物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，紅外熱像系統(tǒng)在輸煤皮帶防火預(yù)警監(jiān)控的功能得到進(jìn)一步完善與強(qiáng)化。
2.4系統(tǒng)拓?fù)鋱D
三、熱成像防火預(yù)警方案設(shè)計(jì)
3.1監(jiān)控對象
監(jiān)測一條長約300米的輸煤皮帶，每隔50米安置一臺(tái)紅外熱成像儀，合計(jì)需安裝7臺(tái)設(shè)備,現(xiàn)場紅外熱像儀通過網(wǎng)線或者網(wǎng)線連接至中控室內(nèi)的交換機(jī)上，通過本地端系統(tǒng)實(shí)施預(yù)覽現(xiàn)場紅外圖像。安裝效果如下：
煤礦皮帶高溫監(jiān)控預(yù)警
3.2系統(tǒng)功能
- 實(shí)時(shí)顯示：設(shè)備可自動(dòng)檢測與報(bào)警，全天候24h實(shí)時(shí)顯示全輻射熱圖。值班人員可通過鼠標(biāo)查看畫面任意位置的瞬時(shí)溫度，對異常情況進(jìn)行錄制、拍照、分析，并出具專業(yè)報(bào)告。
- 溫度追蹤：高低溫追蹤，自動(dòng)對熱像圖整個(gè)畫面或特定區(qū)域進(jìn)行溫升趨勢分析，自動(dòng)捕捉最高溫度點(diǎn)，提早發(fā)現(xiàn)隱患區(qū)域。
- 高溫觸發(fā)拍攝與報(bào)警：當(dāng)出現(xiàn)溫度異常，監(jiān)控后臺(tái)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)，觸發(fā)報(bào)警，聲光報(bào)警模塊會(huì)發(fā)出報(bào)警聲且軟件后臺(tái)會(huì)拍攝事發(fā)過程中的圖片，提示工作人員具體的報(bào)警位置，以便跟蹤故障點(diǎn)并排除故障。
- 溫度曲線：軟件可觀測測溫對象的實(shí)時(shí)溫度曲線，從而進(jìn)行趨勢判定。
- 定時(shí)存儲(chǔ)：可定時(shí)保存熱成像圖片數(shù)據(jù)，便于后期分析。用戶可自行設(shè)置存儲(chǔ)時(shí)間間隔，并可查看所保存文件的歷史溫度曲線。
- 數(shù)據(jù)回放：可遠(yuǎn)程查詢及回放前端歷史圖像。
- 自定義報(bào)警閾值和等級(jí)：系統(tǒng)可內(nèi)定義4種不同的報(bào)警閾值和等級(jí)，根據(jù)報(bào)警嚴(yán)重程度，設(shè)置一般問題報(bào)警、重要問題報(bào)警、早期缺陷報(bào)警以及嚴(yán)重缺陷報(bào)警4種級(jí)別，協(xié)助工作人員對隱患發(fā)生的緊急程度和發(fā)展態(tài)勢作出評估。
- 自動(dòng)分類存儲(chǔ)：監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和報(bào)警信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在相對應(yīng)的設(shè)備數(shù)據(jù)欄目中，可快速準(zhǔn)確的調(diào)用分析。
- 報(bào)表功能：支持自動(dòng)報(bào)告功能，一鍵自動(dòng)生成word版的熱成像報(bào)告，報(bào)告模板可用戶自定義，無限制。
- 網(wǎng)絡(luò)通信：系統(tǒng)支持通過modbus TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議獲取熱像圖溫度值，支持通過RTSP協(xié)議獲取熱像儀視頻流，可連接到中控室顯示器。
- 故障自診斷：當(dāng)終端設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可提醒值班人員。
- 自動(dòng)恢復(fù)：支持?jǐn)嚯娭貑⒑笞詣?dòng)恢復(fù)，包括自動(dòng)重連、自動(dòng)載入模板，自動(dòng)保存上一次的設(shè)備連接屬性等功能。
四、產(chǎn)品參數(shù)
4.1紅外熱像儀型號(hào)及參數(shù)
| 型號(hào) | X384D150 | X640D150 |
| 紅外分辨率 | 384×288 | 640×480 |
| 像素尺寸 | 17um | |
| 幀頻 | 50Hz | 30Hz |
| 工作波段 | 8～14um | |
| 測溫范圍 | -20～150℃ | |
| 圖像 | ||
| 成像距離 | 約20倍焦距至無窮遠(yuǎn) | |
| 測溫模板 | 支持全局高低溫追蹤，支持點(diǎn)、線、矩形、橢圓測溫模板，支持模板內(nèi)高低溫追蹤 | |
| 圖像增強(qiáng) | 自適應(yīng)拉伸、手動(dòng)增強(qiáng) | |
| 調(diào)色板 | 白熱、黑熱、鐵紅、紅飽和等多種調(diào)色板 | |
| 調(diào)焦方式 | 手動(dòng) | |
| 數(shù)據(jù) | ||
| 單幀溫度 | 帶溫度信息的JPG圖片格式 | |
| 溫度流 | 全輻射溫度信息存儲(chǔ) | |
| 視頻 | H.264標(biāo)準(zhǔn)視頻格式，兼容通用視頻播放軟件 | |
| 電氣接口 | ||
| 電源 | DC9～15V，典型功耗2.5W@25℃ | |
| 模擬視頻 | NTSC/PAL | |
| 以太網(wǎng) | 100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等協(xié)議，內(nèi)置Web Server，兼容主流NVR產(chǎn)品，提供SDK開發(fā)包 | |
| 串口 | RS485，支持Pelco云臺(tái)控制協(xié)議 | |
| 電動(dòng)鏡頭 | 支持12V電動(dòng)鏡頭 | |
| GPIO | 1路磁隔離輸入，1路繼電器輸出 | |
| 環(huán)境參數(shù) | ||
| 工作溫度 | -10～+60℃ | |
| 儲(chǔ)存溫度 | -40oC～+85℃ | |
| 濕度 | 非冷凝10%～95% | |
| 外殼防護(hù) | IP54 | |
| 抗沖擊性 | 25G | |
| 抗振動(dòng)性 | 2G | |
| 安裝 | 1個(gè)1/4 UNC-20、4個(gè)M3螺紋安裝孔 | |
