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，容易點燃煤粉引起火災。通過礦下專用紅外熱成像儀對輸煤皮帶進行實時溫度監(jiān)視，可清晰反饋因皮帶因摩擦而發(fā)生的溫度異常變化，超過預警值可立即報警，及時預防火災的發(fā)生。紅外熱像儀的使用可有效預警火災，防止火災事故的發(fā)生，做到防患于未然。
根據(jù)安全管理要求：
風險預警與火災報警：實時全景監(jiān)控與高靈敏度特點，可對高溫實現(xiàn)快速報警；
非接觸測溫，不影響電力設備正常工作；
報警日志：報警記錄與圖像同步存儲系統(tǒng)；
所有采集點視頻圖像可全程或報警觸發(fā)錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；
電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統(tǒng)不間斷供應；
1.2建設原則
熱成像防火預警監(jiān)控系統(tǒng)的建設，是煤礦行業(yè)安全管理升級的重要體現(xiàn)，工程建設應滿足以下幾個要求：
1）先進性
本系統(tǒng)技術起點高，采用具有國際先進技術水平的非制冷式焦平面紅外熱成像儀，結合先進的分析控制軟件，實現(xiàn)鑒于重要部位的日夜安全防戒。
2）實用性
在工程設計和實現(xiàn)的過程中，始終把使用單位的實際需求放在首位，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)設備，滿足安防要求，保證設備耐久實用。
4）易維護
具有設備自檢及自動故障報告功能，平時無需額外的維護工作。
5）擴展性
系統(tǒng)設計留有充分的余地，以便日后比較方便地進行系統(tǒng)擴充。為此，設備采用模塊式結構，在需要時可隨時補充，使系統(tǒng)具備靈活的擴展性。
6）開放性
產(chǎn)品選型必須具有開放的接口，便于整個系統(tǒng)的整合，達到資源統(tǒng)一管理的目的。
7）經(jīng)濟性
在滿足系統(tǒng)需求及系統(tǒng)先進性的同時，做到合理、實用，降低成本，從而達到極高的性能價格比，降低安全管理的運營成本。
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二、熱成像防火預警監(jiān)控系統(tǒng)設計
2.1系統(tǒng)概述
礦下輸煤皮帶溫度監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)、視頻數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)、監(jiān)控中心顯示系統(tǒng)等構成。實現(xiàn)監(jiān)控中心對前端進行遠程集中監(jiān)控和管理，同時能夠?qū)D像監(jiān)控及分析與自動報警識別，并通過數(shù)字傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)對危廢、廢料倉庫智能監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集、分析、高溫點定位、自動報警等功能。
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組織。由于視頻信號和控制信號已全部接入以太網(wǎng)，以太網(wǎng)內(nèi)任一臺計算機，可通過權限控制的方式實現(xiàn)監(jiān)控。區(qū)域監(jiān)控中心與前端監(jiān)控系統(tǒng)之間的遠程紅外圖像實時傳輸?shù)膶嶋H帶寬低，在保證實時性和圖像質(zhì)量的前提下，系統(tǒng)采用新技術減少帶寬資源的占用。
- 在監(jiān)控中心可實時監(jiān)視各監(jiān)控點的所有圖像信息，溫度分析，溫度實時監(jiān)控信息，完成遠程紅外圖像的實時顯示、監(jiān)控、存儲、分析、處理報告等功能。在監(jiān)控中心可實時監(jiān)視多路紅外圖像信息并實現(xiàn)一機同屏同時監(jiān)視;監(jiān)控中心和多臺終端可以同時監(jiān)控任一監(jiān)控點。
2.3?熱像防火預警監(jiān)控系統(tǒng)
此系統(tǒng)是綜合溫感與圖像視頻技術，是目前最先進的防火預警系統(tǒng)，也是未來安防與防火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
優(yōu)勢：①風險預警與火災報警：實時全景監(jiān)控與高靈敏度特點，可對火災實現(xiàn)快速報警，通過檢測目標表面的異常高溫熱輻射，可實現(xiàn)火災事前預警，防患于未“燃”，探測器響應特殊的紅外波段，完全不受光線干擾，全天候保證復雜場景下的報警準確性； 不影響作業(yè)，不中毒，免維護：純物理方法測溫，非接觸，不影響危廢搬運、裝卸，免維護，壽命長，低成本，長壽命，高可靠性；
②報警可視化：與圖像視頻系統(tǒng)進行融合，具備同時輸出熱像與圖像視頻雙功能，提供熱像和可見光雙視頻，對于潛在風險，熱像系統(tǒng)提前預警，并通過聲光報警提醒值班員做出及時反應，視頻系統(tǒng)協(xié)助值班員迅速定位報警點，提前化解風險；自上世紀 90 年代紅外熱像由軍用技術面向民用開放以來，已經(jīng)在包括設備檢測、火災預警等多個領域成功應用，實踐證明這項技術同樣可以在危險廢物儲存領域成功應用，并能滿足輸煤皮帶消防預警的特殊需求。
③紅外熱像測溫是基于黑體理論在紅外輻射區(qū)的應用發(fā)展起來的一種非接觸式測溫技術。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、反應靈敏、溫度準確率高、大范圍全覆蓋實時監(jiān)控，以及可以與消防系統(tǒng)聯(lián)動等特性，可以針對每個區(qū)域單純設置不同預警溫度與聯(lián)動溫度?；诩t外熱像儀的這些特性和功能，紅外熱像技術可以成功應用于對危廢儲存的防火預警監(jiān)控。又隨著物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展，紅外熱像系統(tǒng)在輸煤皮帶防火預警監(jiān)控的功能得到進一步完善與強化。
2.4系統(tǒng)拓撲圖
三、熱成像防火預警方案設計
3.1監(jiān)控對象
監(jiān)測一條長約300米的輸煤皮帶，每隔50米安置一臺紅外熱成像儀，合計需安裝7臺設備,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)的交換機上，通過本地端系統(tǒng)實施預覽現(xiàn)場紅外圖像。安裝效果如下：
煤礦皮帶高溫監(jiān)控預警
3.2系統(tǒng)功能
- 實時顯示：設備可自動檢測與報警，全天候24h實時顯示全輻射熱圖。值班人員可通過鼠標查看畫面任意位置的瞬時溫度，對異常情況進行錄制、拍照、分析，并出具專業(yè)報告。
- 溫度追蹤：高低溫追蹤，自動對熱像圖整個畫面或特定區(qū)域進行溫升趨勢分析，自動捕捉最高溫度點，提早發(fā)現(xiàn)隱患區(qū)域。
- 高溫觸發(fā)拍攝與報警：當出現(xiàn)溫度異常，監(jiān)控后臺可及時發(fā)現(xiàn)，觸發(fā)報警，聲光報警模塊會發(fā)出報警聲且軟件后臺會拍攝事發(fā)過程中的圖片，提示工作人員具體的報警位置，以便跟蹤故障點并排除故障。
- 溫度曲線：軟件可觀測測溫對象的實時溫度曲線，從而進行趨勢判定。
- 定時存儲：可定時保存熱成像圖片數(shù)據(jù)，便于后期分析。用戶可自行設置存儲時間間隔，并可查看所保存文件的歷史溫度曲線。
- 數(shù)據(jù)回放：可遠程查詢及回放前端歷史圖像。
- 自定義報警閾值和等級：系統(tǒng)可內(nèi)定義4種不同的報警閾值和等級，根據(jù)報警嚴重程度，設置一般問題報警、重要問題報警、早期缺陷報警以及嚴重缺陷報警4種級別，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。
- 自動分類存儲：監(jiān)控數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和報警信息會自動存儲在相對應的設備數(shù)據(jù)欄目中，可快速準確的調(diào)用分析。
- 報表功能：支持自動報告功能，一鍵自動生成word版的熱成像報告，報告模板可用戶自定義，無限制。
- 網(wǎng)絡通信：系統(tǒng)支持通過modbus TCP/IP網(wǎng)絡協(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：當終端設備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可提醒值班人員。
- 自動恢復：支持斷電重啟后自動恢復，包括自動重連、自動載入模板，自動保存上一次的設備連接屬性等功能。
四、產(chǎn)品參數(shù)
4.1紅外熱像儀型號及參數(shù)
| 型號 | 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 | |
| 測溫模板 | 支持全局高低溫追蹤，支持點、線、矩形、橢圓測溫模板，支持模板內(nèi)高低溫追蹤 | |
| 圖像增強 | 自適應拉伸、手動增強 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 視頻 | H.264標準視頻格式，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云臺控制協(xié)議 | |
| 電動鏡頭 | 支持12V電動鏡頭 | |
| 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℃ | |
| 儲存溫度 | -40oC～+85℃ | |
| 濕度 | 非冷凝10%～95% | |
| 外殼防護 | IP54 | |
| 抗沖擊性 | 25G | |
| 抗振動性 | 2G | |
| 安裝 | 1個1/4 UNC-20、4個M3螺紋安裝孔 | |
