煤场及输煤栈桥图像火灾探测报警系统方案设计.docx
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煤场及输煤栈桥图像火灾探测报警系统方案设计
煤场及输煤栈桥图像火灾探测报警系统方案设计
一.问题的提出
煤场和输煤栈桥是火力发电厂、煤化工或煤电一体化项目中不可或缺的部分，起到缓冲、生产保障作用。
煤炭储存形式分为堆存和仓存，随着经济发展和社会进步，环保要求越来越高，封闭或半封闭的煤仓的应用逐渐增多。
封闭或半封闭煤仓主要优点是环保性能好，彻底防止煤尘、含煤污水的污染和由雾、雨等天气引起的煤质下降，节约堆场，提高土地利用率，运行费用低。
目前最重要特点的是，干煤棚或煤场变得越来越大，堆煤量也越来越大，以本项目煤场扩建工程而言，干煤棚建筑体量达到约377mX68mX27m，而其中堆放着大量的原煤，这样的空间内如果发生火灾而不能及时发现和处理，可能会造成较大的损失。
封闭煤仓内由于工艺设计或者操作不当而造成部分区域（如堆煤死角）煤的长时间堆积，极易产生煤自燃现象，造成火灾隐患，因此对煤仓的堆煤死角等区域进行实时的温度监测、确定温度过热点的位置显得非常重要。
1.煤场或干煤棚的火灾危险性分析
煤场除了自然灾害等小概率事件外，最大的危险来自于煤场的自燃。
造成煤自燃的因素较多，但是煤自燃表现出的特点却很统一，如下所述：
1）由于空间内一般情况下都有一定的通风量，因此可以较多地带走表层煤炭氧化产生的热量。
也就是说煤的表层先自燃的可能性较低；
2）深层煤自燃的初期表现在于：
由于煤炭自热而分解出ＣＯ、Ｃ2Ｈ4（乙烯）或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势；产生燃烧的烟雾；
3）
随着自燃程度的加深，即会形成煤体、围岩或空气温度升高至７０℃以上，进而产生明火或火炭。
从灾害控制的角度看，煤场内的电气设备（包括信号和电力电缆等）或用油设备等是引发火灾的又一个原因，如果不能及时发现这些因素引发的火灾，可能会导致煤的燃烧。
对于人为灾害而言，在煤场内也不容小视，需要对进出煤场的人员作必要的监视，分析人的异常行为，防止纵火等行为的发生。
鉴于以上的特点，以往有采用红外扫描温度检测系统的方案，实际上表面煤层会遮挡内部自燃
煤释放的红外线，而使红外扫描温度检测系统不一定能早期侦测自燃现象。
需要采用更加有效和多重探测参数的方案。
2.运煤皮带系统的火灾危险性分析
总体而言，运煤皮带的危险性是很大的。
输煤系统的任务是将煤场和储煤槽（罐）的原煤连续不断地输至锅炉的原煤仓，通过制粉系统研磨向锅炉供给细度合格、数量足够的煤粉。
输煤系统在运转过程中，运转速度很高，皮带运行速度一般是2m/s左右，在皮带抖动中有煤粉扬起。
煤料在皮带转运过程中落差较大，引起煤粉飞扬。
原煤在经过碎煤机破碎时，密封不严，煤粉飞扬更甚。
煤粉会落在皮带间地面上、设备外壳上、皮带上、皮带支架上、电动机上、电缆上、门窗上，这些煤粉如不及时清理，将会逐渐氧化，温度升高，最后引起自然。
因除尘设备内部积粉未及时进行清理，引起自然着火的事故时有发生。
自燃的煤粉温度很高，可达500℃以上，从而使不阻燃的塑料电缆外皮燃烧，阴燃皮带等，进而导致输煤系统火灾事故。
输煤皮带的机械设备摩擦发热，在轴承损毁、机械堵转、导向滚筒或滚筒破裂情况下，这些设备温度很高，能够将煤粉引燃，最后烧毁皮带，造成火灾事故。
输煤皮带因堵煤摩擦，产生静电和高温，将引起坑口电站的起始输煤皮带附近瓦斯或粉尘爆炸燃烧。
其他输煤系统火灾事故的原因还包括设备维修中电弧焊等等。
总体而言，近年来，输煤系统的火灾案例不少，是火灾的重点防范区域。
二.新型分布智能图像火灾探测报警系统介绍
1.系统的简要介绍
近十几年以来，视频图像分析技术不断发展，从原来的通过人员监视，逐渐在向智能化的方向发展。
而未来工业过程的视频化也将成为必然的趋势，重点解决过程的全自动监控和智能分析报警。
美国NFPA指出基于视频图像的智能火灾探测和事件检测技术是未来15年最具创新价值的技术。
目前国际上已经逐渐出现了一些智能图像分析技术，美国DHFIntellVision公司则是异军突起，其研制生产的图像火灾探测系统是全球第一个通过美国UL\FM\CE\FCC\CCC认证的产品，同时具备事件检测和CCTV的功能。
AlarmEye®AE900分布式智能图像火灾与灾害事件检测系统是基于多DSP的全分布式系统，每一个AE900智能探测器可以同时完成火灾（烟雾、火焰）侦测；另外设置一套远程网络化智能监控单元，主要功能在于：
第一，实现基于TCP/IP以太网的数字图像、报警和控制信号的传输，形成网络化的平台，为火灾探测、灾害事件侦测、视频传输、数据传输、远程控制提供基础；第二，实现偷盗、侵入和特殊行为识别等安全事件检测的功能；第三，实现火灾报警和/或常规探测等报警输入，并实现灭火系统的远程控制。
结合不同的信号传输方法，可以与监控中心的CMS6000系统（含流媒体、远程控制等各种服务器）进行连接，实现图像和其它数据的远程监控，并根据需要与其他系统进行融合连接。
下图为系统的一些功能显示，其中火灾探测方面针对遮挡火等仍然具有很好的效果。
智能监控功能
AlarmEye®AE900VID除了同时采用彩色/黑白可见光图像和近红外图像进行分析外，还可以通过另外与AE900ThermalModule红外热像测温模块结合，形成复合探测方式，既可以达到过热侦测的目的，又可以实现火灾探测报警的目的。
系统在数据融合时，将会首先针对火灾的图像特征参数进行计算，在有复合探测传感参数时，则一同纳入进行融合计算。
总之，这样形成的系统更加可靠、灵活和高效。
多频图像火灾探测与温度异常监测
2.图像火灾探测报警系统构成及要求
集中火灾报警控制器
Relay,RS485/232
消防工作站
图像火灾探测应划分为三个层面的系统架构，如图1。
防护现场的分布智能图像火灾探测器，在探测分区合理布置，全面覆盖防护区域；区域视频火灾探测报警与灾害事件侦测监控管理系统，设于区域控制室或便于监控管理的建筑内；监控中心的中央监控管理系统。
根据工程项目的大小、防护区域分布特点以及防火分区和探测报警分区的划分情况，选择不同容量大小的系统。
二总线
区域火
灾报警控制器
（Relay,4~20mA）
输入模块
图像火灾探测器1
2
32
图像火灾探测器1
2
32
图1图像火灾探测与温度监测报警系统架构
一套区域监控管理系统应可以连接8~64路分布智能图像火灾探测器，一套中央监控管理系统应可以连接和监控管理32~512路分布智能图像火灾探测器。
系统应该能够针对防护区域内的烟雾和火焰进行侦测，并且根据保护场所的特点，设置“烟雾、火焰独立报警”“烟雾预警，火焰火警”“烟雾和火焰同时火警”。
对于需要进行温度检测和过热报警的防护区域，探测器启用AE900ThermalModule热像测温模块，可以实时看到防护区域的温度分布，并针对过热点进行报警。
系统应能采用以下方式与常规火灾报警系统连接：
✓分布智能图像探测器应具有继电器无源触点和/或4~20电流环信号输出，可以采用常规火灾报警系统的二总线输入模块接入火灾预警、报警或故障信号；
✓区域视频火灾探测报警与灾害事件侦测监控管理系统应能输出与每一个通道的火灾探测器相对应的继电器无源触点信号；
✓区域视频火灾探测报警与灾害事件侦测监控管理系统应具有MODBUS标准通信接口，可与常规火灾报警系统连接。
分布智能图像火灾探测器应能输出视频信号，并与常规CCTV系统兼容连接。
区域视频火灾探测报警与灾害事件侦测监控管理系统可以通过TCP/IP局域/广域以太网与远程监控中心联网，发送所有视频图像和火灾/灾害事件侦测结果，并接受中央监控系统对各探测器的参数设置。
传送的图像信息为H.264和MPEG4压缩格式，传送的火灾和灾害事件信息应至少包括：
烟雾/火焰/灾害事件的图像坐标位置，火焰的空间坐标，火灾（烟雾、火焰）概率信息，火灾报警区域（探
测分区），红外热像图和过热点位置信息。
视频录像的录制应至少具有三种模式：
全时录制、定周期录制、事件（烟雾、火焰、灾害事件预警、报警）触发录制。
事件触发录制的录像应保证在事件发生报警前不少于30sec。
所有报警事件信息和录像应存储于区域视频火灾探测报警与灾害事件侦测监控管理系统中，录像存储时间应不少于7天，或根据客户需要确定。
中央监控管理系统应可以主动查阅所有事件信息和调阅事件录像。
探测器的镜头焦距、安装位置应有资深设计师确定。
并且所有设备、传输电缆的设计，以及整个系统的设计、施工、验收、运行、维护应符合NFPA72标准和中国国家标准的要求。
3.系统特点与优势
3.1最先进的分布智能图像火灾探测报警系统
✓全球第一个通过国际UL认证的图像火灾（烟雾、火焰）探测系统产品
✓全球国际认证（CCC,UL/FM,CE,FCC,ATEX,CSA）最全面的图像火灾探测报警系统
✓分布智能探测架构
✓近红外/彩色多频图像分析，实现烟雾、火焰多参数融合探测
✓系统可同时进行交通事件检测
3.2多频、多参数火灾探测
✓探测器采用近红外和彩色图像进行同时分析，在大大提高系统灵敏度和探测性能的同时，大大提高了系统的防误报能力
✓探测器同时进行烟雾和火焰的探测分析，有的产品还可以进行温度异常的探测
✓系统具有“烟雾与火焰”“烟雾或火焰”“烟雾预警，火焰报警”等多参数复合侦测模式
3.3灵敏度高，系统响应快
✓探测系统的灵敏度是传统火焰探测器的3~5倍，对于较恶劣的环境，烟雾探测的灵敏度比号称高灵敏探测器的吸气式感烟探测器还要高很多
✓探测距离，以标准8mm镜头计算，0.1m2标准火可达100m；12mm镜头可达150m
✓响应时间快，火焰响应时间5~20s，烟雾响应时间10~240s
✓隧道内试验使用的响应标准火可用0.1~0.36m2汽油火，是传统感温探测器的约1/10
3.4报警可靠，系统稳定，防误报能力强
✓拥有国际权威机构针对图像型火灾探测器的检验认证，包括恶劣环境、EMC等的严苛试验，其中耐环境温度达到70℃@14天,和全面的腐蚀性、IP等级等试验
✓国标GB-15631-2008中图像型火灾探测器检测标准
✓适应各种高亮环境，能够有效排除各类光源干扰
3.5可视化系统，即时确认
✓探测器的所有信号，包括视场图像、报警信息、报警位置坐标信息、报警分区信息等全部在第一时间显示在中央监控管理系统上
✓全部可视化，可远程即时确认火情，极早采用可行的救援措施
3.6良好的兼容性，可形成与视频监控系统的整合系统
✓探测器具有各种类型的输出接口，可很好地与传统的火灾报警系统、CCTV监控系统连接
✓探测器与后端分析服务器配合可以同时完成交通事件检测和实现系统的整合，系统经济、可靠、安全适用
3.7国际认证最全，全球应用面最广
✓是最早取得国际认证和国际国内认证最全面的系统
✓目前已被广泛用于英国、美国、中东和中国等国家和地区，尤其是在石油化工、电力、煤化工、烟草、交通隧道等行业得到很好的应用
三.煤场（干煤棚）图像火灾探测报警系统的设计
鉴于干煤棚的火灾危险性和火灾特征，本系统设计采用AlarmEye®分布智能图像火灾探测与温度异常侦测系统。
系统主要设备组成为：
AE900分布智能图像火灾探测器、DRM2000视频火灾和温度监测报警系统以及网络信号传输系统、供配电系统等组成。
探测器的继电器报警信号通过二总线
输入模块接入常规火灾报警系统，视频和报警信号采用以太网络传输方式。
中央监控系统再与消防炮控制系统等联动控制系统连接。
图3系统示意图
根据煤场（干煤棚）的尺寸和图纸，具体布置如图4所示。
图4干煤棚图像探测器布置
四.输煤系统（输煤栈桥）火灾探测报警系统的设计
传统的输煤系统主要采用线型感温火灾探测器进行保护，主要的布置方式是在皮带通廊的两侧
（辊轴部位）和皮带上方。
而实际的效果较差，主要的问题是这种探测器无法实现早期的探测，尤其是针对运动的皮带更是如此。
本项目设计采用分布智能图像型火灾探测器对输煤栈桥进行保护，探测器可以布置在运输皮带两侧和上方，每间隔30~50米左右设置1套。
五.设备配置清单
序号
名称
型号
单位
数量
备注
分布智能图像火灾探测报警系统控制中心设备
1
中央监控管理系统
DRM2000
1.1
流媒体/存储/监控管理服务器软
件
DRM2000-MS
套
1
1.2
流媒体/存储/监控管理服务器硬
件
Dell服务器R220
E5-1220V3
台
1
1.3
4T硬盘
台
2
1.4
图像报警监控客户端软件
DMR2000-Client
套
1
1.5
图像报警监控客户端硬件
专用信息处理主机
台
1
1.6
图像探测器主机柜
图腾1800X800X600
个
1
1.7
其它成套辅件
套
1
2
公共通信设备
2.1
光纤以太网交换机
HF-IES-1024-24FX
台
1
2.2
不间断UPS电源
3KVA
套
1
集成商自行采购
煤场与输煤栈桥
1
防爆型分布智能图像火灾探测器
AE900Ex
套
30
2
图像火灾探测器支架
AE-BR02
个
30
两自由度
3
光纤接续箱
400X300X200
个
4
4
专用设备箱
JB-AE/Ex
套
15
防爆机壳
4.1
设备机箱
600X400X200
个
1
4.2
分布光纤交换机（2光3电）
F-IES-2005M-2FX-3TX
个
1
4.4
光纤接线盒
个
1
4.5
工业直流电源（DC24V,DC12V输
出）（含防雷和过载保护等）
DC24V,DC12V
个
1
4.6
箱内辅件及组装费
套
1
5
二总线输入模块
与报警控制器同系列
个
30
六.系统主要设备的技术性能描述
1.AlarmEye®AE900Ex系列分布智能图像型火灾探测器
1.1采用IR，COLOR/BW多频图像分析技术；
1.2探测器可独立工作，而不受其它探测器或监控管理系统故障影响；
1.3探测器能同时侦测烟雾和火焰；
1.4全天候工作，自带红外背景光源（可选），保证在全黑条件下探测烟雾；
1.5探测器能输出火灾报警信息、火灾概率信息、火灾位置信息，并且可以在一台探测器的视场保护范围内进行探测分区的划分；
1.6
探测器具有被遮挡、被偏转、被污染故障侦测功能，故障响应时间不超过2min；
1.7探测器能在50%遮挡减光率条件下可靠探测火焰；
1.88mm镜头探测器最高灵敏度不低于0.1m2汽油火（或正庚烷火）探测范围100m；其他镜头探测器的最高灵敏度不低于D=100X
f/8，f为焦距；
1.9标准火焰响应时间5~20s，标准烟雾响应时间10~240s；
1.10光学参数:
标清视频分辨：
彩色≥600TVL，黑白≥650TVL
标清视频最低照度：
彩色≤0.1Lux，黑白≤0.01Lux
靶面与镜头焦距：
≥1/3”靶面，2.8mm/4mm/6mm/8mm/12mm/16mm/25mm
1.11工作温度：
-25℃~+70℃，耐环境湿度95%无凝露，短时期可达100%RH；
1.12IP防护等级：
防爆型探测器不低于IP68；
1.13探测器输出：
预警、火警、故障继电器无源触点输出（触点容量：
1Aat30VDCor0.5Aat250VAC）
4~20mA电流环输出
MODBUS通讯
RJ45，IPViaEthernetRS232/RS485
1.14视频压缩标准：
H.264,MPEG4,CIF/4CIF@25f;
1.15网络延时≤300ms；
1.16工作电压：
18~32VDC；
1.17探测器输出复合视频信号，可与其它CCTV系统兼容连接；网络型探测器提供标准H.264编码和SDK软件包，可接入到其他网络监控系统中；
1.18CCC,UL或FM,CEandFCC；
1.19中国防爆认证ExdⅡCT6Gb/DIP，A21，TA，T6；
1.20符合标准：
UL268B,FM-3260,CE,FCC中国国家标准GB15631
2.区域视频火灾监控管理系统（DRM2000）
DRM2000是一套小范围的区域级视频火灾监控管理系统，专门用于连接防护区域现场的
AlarmEye®图像火灾探测器或图像火灾探测单元，也可以直接连接各种类型常规摄像机。
系统主要由通信服务模块、报警监控服务模块、流媒体与存储服务模块和客户显示终端等组成。
系统可单独使用，也可作为CMS6000系统的区域端服务器使用。
系统具有多种输入输出连接方式，可以通过总
线、多线制接入图像火灾探测和事件检测的各种数据。
2.1
应能连接8~64套视频图像火灾探测器；
2.2应能针对该系统所连接的所有AlarmEye®VID探测器进行图像监控，显示系统覆盖保护的各区域图像。
当发生火灾时，系统会将火灾的位置信息、火灾概率信息表示在图像中；
2.3通过软件构建视频图像火灾报警监控管理系统，远程
设置或配置各探测器的属性、事件类型、侦测参数、保护区域、联动关系、报警输出关系等。
2.4通过RS485MUDBUS总线或以太网接收各探测器的火灾概率信息、火灾位置信息、火灾区域信息等，并针对所有信息进行管理、整理、存储；
2.5火灾报警信息触发对应探测器视频图像的前台放大显示，和GIS地图前台显示，表明火灾发生的区域、位置等信息；
2.6可以联动控制球机或其它可变视场摄像机进行跟踪控制；
2.7进行视频图像的录制，可采用全时录制、定周期录制和事件触发录制模式。
对于模拟视频输入时，系统自配图像采集和压缩卡，采集视频图像并将压缩后的图像进行存储；
2.8向其他火灾报警监控系统发送报警信息，或输出联动控制信号；
2.9作为服务器/主机为远端的监控系统提供完整的系统信息和数据；
2.10系统录像时间不少于15天@32通道；
2.11为4U19”标准机柜安装结构，或者标准壁挂结构；
2.12系统自配UPS和消防电源，机柜电源参数如下：
1500W，220VAC
UPS断电工作时间不少于3小时，消防电源断电工作时间不少于8小时
2.13UL，CCC认证
2.14所选硬件设备：
DELL工作站或服务器，不低于i5双核处理器硬盘满足存储天数要求，或采用IPSAN磁阵存储
2.15所使用的软件平台：
WINDOWS7系统
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