1.1系統(tǒng)概述
在冶金行業(yè)，鐵水罐是盛高溫液態(tài)鐵水的容器，在出鐵口承接鐵水，通過(guò)機(jī)車(chē)運(yùn)輸?shù)綗掍摴ば?，再通過(guò)行車(chē)將鐵水罐倒入煉鋼爐（或者中間鐵水罐）內(nèi)。鐵水罐作為鐵水運(yùn)輸容器，是公司鐵鋼平衡的中間紐帶，鐵水罐安全、高效地運(yùn)行直接關(guān)系到公司生產(chǎn)的降本能力。鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測(cè)系統(tǒng)作為生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，在保證智能、自動(dòng)運(yùn)行的同時(shí)，不僅可以有效地提高企業(yè)生產(chǎn)效率，同時(shí)還能幫助企業(yè)有效利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)，喚醒生產(chǎn)數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，為企業(yè)打造以“安全生產(chǎn)”為重心的智慧生態(tài)環(huán)境提供堅(jiān)實(shí)的保障。
1.2項(xiàng)目建設(shè)分析
鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測(cè)系統(tǒng)，使用數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動(dòng)分發(fā)、記錄查詢(xún)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确绞剑瑢?shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐車(chē)是否到達(dá)指定出鐵口位置的判斷以及鐵水傾倒的液位監(jiān)控報(bào)警等。
根據(jù)高效管理的需求，可以在高爐側(cè)鐵水罐受鐵位置分別布控位置判斷及鐵水傾倒液位觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)信號(hào)與圖像資源的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)當(dāng)鐵水罐車(chē)到達(dá)指定出鐵口位置時(shí)，輸出指示信號(hào)，以及通過(guò)鐵水罐液位的觀測(cè)，輸出相應(yīng)告警信號(hào)值。實(shí)時(shí)、直觀地了解鐵水罐的運(yùn)行狀態(tài)和受鐵情況，有效提高鐵水包的生產(chǎn)效率。
2.1系統(tǒng)目標(biāo)
為實(shí)現(xiàn)鐵水罐運(yùn)行狀態(tài)高效、科學(xué)管理，擬建設(shè)一套鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測(cè)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：?
- 實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐、機(jī)車(chē)位置信息、運(yùn)行軌跡以及是否達(dá)到定出鐵口等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)做出信息判斷，并能將采集的數(shù)據(jù)上傳至后端管理軟件。
- 鐵水罐到達(dá)指定出鐵口時(shí)，輸出指示信號(hào)，用于下一步工作指示。
- 實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐自動(dòng)受鐵、鐵水傾倒液位智能判斷，對(duì)鐵水罐受鐵流程進(jìn)行智能化、集中化管理。
- 實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水液位過(guò)高分級(jí)預(yù)警，從受鐵開(kāi)始至鐵水罐接滿(mǎn)鐵水，實(shí)時(shí)監(jiān)控液位高度，對(duì)不同液面位置進(jìn)行報(bào)警等級(jí)設(shè)置，防止鐵水盛接過(guò)滿(mǎn)甚至溢出，造成不必要的生產(chǎn)安全事故。
- 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢(xún)功能，根據(jù)出鐵時(shí)間段、班次，查詢(xún)班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)，并區(qū)分單位。
- 可配合云端管理，打破時(shí)間、空間的限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程管理和分析，建設(shè)智慧冶金生產(chǎn)系統(tǒng)。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
2.2.1 鐵水罐位置判斷
在高爐側(cè)鐵水罐指定受鐵位置，安裝一臺(tái)高清可見(jiàn)光相機(jī)，距離出鐵口位置一定距離處，使相機(jī)監(jiān)控范圍覆蓋到達(dá)出鐵口后的鐵水罐罐體，當(dāng)鐵水罐達(dá)到出鐵口位置時(shí)，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)分析判斷是否到位，輸出繼電器信號(hào)，可控制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)指示燈等指示裝置進(jìn)行響應(yīng)，用于下一步工作指示。
2.2.2 鐵水傾倒液位觀測(cè)
可選用一臺(tái)單光針孔風(fēng)冷紅外熱像儀，斜向下觀測(cè)鐵水罐內(nèi)鐵水傾倒液位。
系統(tǒng)對(duì)鐵水罐內(nèi)壁進(jìn)行區(qū)域識(shí)別技術(shù)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求對(duì)鐵水罐沿罐壁采集液位線(xiàn)3-5條，由于從出鐵口出來(lái)的高溫鐵水與未盛鐵水的鐵水罐罐壁存在明顯溫度差異，通過(guò)檢測(cè)觀測(cè)判斷區(qū)域內(nèi)的溫度分布情況，采集液位線(xiàn)的溫度，即可判斷鐵水傾倒液面的位置。
可通過(guò)軟件設(shè)置多級(jí)液位報(bào)警值，根據(jù)不同的液面高度設(shè)定多級(jí)報(bào)警方式，精確分析掌控鐵水罐的受鐵過(guò)程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化、智能化。
圖2.1 鐵水傾倒液位分析及安裝示意圖
2.3 系統(tǒng)功能
（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理：利用高清可見(jiàn)光相機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐、機(jī)車(chē)位置信息、運(yùn)行軌跡以及是否達(dá)到定出鐵口等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)做出信息判斷，并能將采集的數(shù)據(jù)上傳至后端管理軟件。
（2）就為信息指示：鐵水罐到達(dá)指定出鐵口時(shí)，在軟件上發(fā)出相應(yīng)提示，同時(shí)輸出指示信號(hào)，觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警裝置，用于下一步工作指示。
（3）鐵水罐液位監(jiān)測(cè)：采用紅外在線(xiàn)式熱像儀實(shí)時(shí)對(duì)被測(cè)鐵水罐罐內(nèi)溫度分布情況分析，實(shí)時(shí)顯示鐵水罐受鐵時(shí)全輻射熱像圖，實(shí)現(xiàn)液位位置精確監(jiān)測(cè)。
圖2.2鐵水傾倒紅外熱像圖
- 獨(dú)特的高溫成像算法：系統(tǒng)具備獨(dú)特的紅外熱成像細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法（DDE），可排除高溫?zé)釟鈱?duì)監(jiān)控視場(chǎng)的干擾，清晰呈現(xiàn)罐內(nèi)液面。不受鐵水傾倒過(guò)程上千度的鐵水產(chǎn)生強(qiáng)光、高溫?zé)彷椛溆绊憽?/li>
圖2.3開(kāi)啟DDE算法后的罐內(nèi)液面熱像圖
- 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與痕跡管理：支持單幀溫度和溫度流、視頻流以及原始溫度數(shù)據(jù)四種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，前端的視音頻信號(hào)可接入視頻處理單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，手動(dòng)或自動(dòng)抓拍、錄像、保存數(shù)據(jù)，以供事后調(diào)查取證。同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并自動(dòng)生成報(bào)表，方便于后續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)跟蹤及作業(yè)分析。
存儲(chǔ)的溫度圖可以隨時(shí)通過(guò)軟件進(jìn)行二次分析，可以追溯到任意溫度圖任意點(diǎn)位溫度數(shù)據(jù)、同樣可以利用DDE軟法處理。
- 多級(jí)報(bào)警：鐵水傾倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)定不同液位報(bào)警值，當(dāng)液面到達(dá)不同報(bào)警液位時(shí)，發(fā)出多級(jí)報(bào)警信號(hào)，以便對(duì)傾倒過(guò)程實(shí)施精準(zhǔn)監(jiān)控。
- 云平臺(tái)：數(shù)據(jù)通過(guò)云平臺(tái)和客戶(hù)系統(tǒng)進(jìn)行通信對(duì)接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)安全管理、生產(chǎn)管理、流程管理高效運(yùn)行與優(yōu)化。
- 系統(tǒng)接口、功能可拓展：可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求定制多種監(jiān)測(cè)應(yīng)用，方便客戶(hù)根據(jù)實(shí)際需求選用。
- 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)選用設(shè)備充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)高溫惡劣工況，選用耐高溫針孔鏡頭、配合風(fēng)冷護(hù)罩，實(shí)現(xiàn)惡劣工況下的降溫、除塵功能。保證選用設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)惡劣工況運(yùn)行的穩(wěn)定性和耐久性。
