煤场红外热成像火灾监测系统方案国产太极1.docx

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煤场红外热成像火灾监测系统方案国产太极1

煤场红外热成像

测温监控系统

产品名称：

红外热像仪产品型号：

SCK350生产日期：

2014年7月

一、“红外热成像煤场测温监控系统”总体设计

1、系统设计背景与目的

煤场的煤炭长期堆积会因氧化作用发生自燃，造成大量的煤白白烧掉，严重威胁到附近设施及运行人员的生命财产安全。

而国内大多发电厂的煤场一般需贮有3个月以上的正常用量，才能保证发电机组的不间断运作。

因贮煤环境所限和贮煤时间过长，煤堆经常发生自燃，甚至有时是同时几处自燃，经济损失巨大同时也严重污染环境。

因此，必须及时发现煤堆自燃，防止自燃范围的扩大。

随着现代高新技术的发展，人们在不断地寻求更好的早期发现煤堆自燃的方法，如火焰烟雾探测、光的特性探测、温度探测等、、、红外热成像测温监测作为一种先进的高科技监测手段，由于它有着利用温度来成像的无可替代优势，可应用于煤场自燃监测预警中，并发挥重大作用。

煤炭的自燃起火的原因主要是，煤经过长期大量堆积以后，随着时间缓慢进行的氧化而发热，使煤的温度逐渐升高，最终导致起火。

煤炭的自燃起火，大多从煤的内部开始，一旦发生火灾很难简单灭火，所以加强预防将非常重要的。

由于温度上升是煤自燃的主要表征现象，利用红外热成像技术测温将很好地解决煤炭自燃的监测难题。

我公司研发的红外热成像测温监控系统，利用了红外热成像技术原理，通过接收物体发射的红外线，将被测目标物体表面的红外辐射转变成视频信号（红外监控头接收被探测目标自身辐射的红外热能，即中、长波红外能量，并将其转换成反应目标特征的实时物体表面的热图像。

），结合图像监控、测温预警等功能实现监测煤堆自燃、火灾及其他异常事件的目的，有效减少煤堆自燃起火所带来的损失。

系统结合了当今监控领域最新的应用技术，可实现监测数据的远距离无线网络传输与控制。

2、红外热成像监控系统——测温防火监控领域的最佳选择

红外热成像监控系统结合现代化的网络传输技术，可实现信息的实时监控和远程传递，打破环境，区域和距离的限制，真正实现远程实时的信息资源和后期软件智能识别分析的同步共享，达到了高效保障人们的生命和财产安全目的。

使用红外热成像监控技术的优势还体现在以下方面：

首先，红外热像仪的成像原理是靠温度差来成像的，只要被测物体有0.06—0.08度的温度差，红外热成像监控系统就可把它区分出来并成像直观显示，这一特性正好满足了煤场煤堆监控需要观测煤堆表面细微温度变化的需求。

其次，使用红外热成像监控系统可以真正实现全天候监控，特别是夜晚其观测效果与白天一样甚至更好。

再次，红外热成像监控系统的报警、传输手段（网络光纤或无线传输）时间要比其它监控手段提早很多，红外热像监控可以在煤堆出现温度变化时就被及时发现，不必到肉眼看到现象再报警，因为煤堆内部着火时所产生的热量，足以改变其表面的温度平衡状态，这点温度变化红外热成像监控系统是能够立即发现并报警的。

二、系统设计概述

1、系统功能简述

基于红外热成像技术的远程无线监控预警系统，一般由前端监控点、网络传输，以及监控中心构成。

前端监控点一般包括红外热成像全天候摄像机、云台控制系统等。

监控点的图像通过网络传输实时传输至监控中心。

因此，监控中心不仅能获得清晰流畅的现场实时图像，还可以对前端红外摄像机焦距和云台运动进行操作和控制，满足对监控画面的各种要求。

红外热成像火灾监测系统可在远方实现对仪器的设置、超温自动报警、自动录像、自动生成故障报告等日常自动寻检工作。

系统除具备煤堆火灾隐患自动智能报警功能外，还采用了最新的互联网传输技术，使每个红外热像监控头都配有一个IP地址，通过网络就可实现对监控区域内的任意探头实现远程的参数设定与控制，还可实现多个监控点的同屏显示。

系统采用模糊算法自动测温报警，报警准确迅速，可实现不同距离、不同时间都能自动报警的目的，系统可靠性高，报警迅速，是测温防火联网监控系统的理想工具。

2、系统组成

“红外热成像火灾监测系统”由红外热成像前端监控系统、云台控制系统监控中心管理系统组成。

a、前端监控系统

红外监测器——可对设备和环境进行监测，系统可同时监视多台监测器（注：

由于数据经压缩传输，监测器数量对网络带宽要求不高，监控实时性更好）

（红外机芯图）

红外探测器——红外热像仪核心器件，从法国ULIS公司合法批量进口，确保了红外热像仪的高品质。

b、云台控制系统

云台系统采用可靠、耐用、稳定性高的室外监控云台，机身和外壳都选用高强度铝合金材料，整体采用抗强风结构设计,具有掉电自锁功能,运行平稳等特点,此款云台具有可靠变速,360°水平连续旋转,自动扫描,自动巡航,苹果皮扫描，360度步进扫描，守望,OSD菜单等功能。

适用于对大面积区域的监控,可实现高端产品的流行功能,目前可广泛应用于森林防火,海岸边防,跨河（海）大桥,高速公路等重要领域。

c、中心监控管理系统

监控中心主要设备由监控服务器，监控软件等组成，对无线网络回传的视频信号进行处理，监控软件在大屏幕高清晰彩色显示器上进行各种操作，分割、切换显示，同时对所有监控图像作24小时实时监测、记录，以备事后查阅、分析。

通过软件是实现对云台转动和红外摄像机变焦等控制。

三、系统软件

1、系统功能：

多路监测器实时监控，提供IP单播和主播通讯方式实现多对一和一对多监控；

通过权限控制实现无级（如：

多计算机对一监测器）或多级（如：

区域和主控中心）监控管理；

点对点（监测器和监控计算机之间）数据传输率设置，有效地利用网络带宽资源；

双视监视和图像融合，辅助故障部件识别；

监控计算机端对全图和区域进行实时温度分析（如：

可对同热图中不同的区域或部件采用不同的测温方法和测温参数进行分析）；

实时录像、抓拍、故障处理报告生成；

定时、定点自动巡检，检测时间、策略、路径设置（如：

监测点、监测部件设置）；

手动控制方式故障检测和定位功能；

远程红外监测器控制（调焦、测温校正、云台移位等）；

以监控计算机为基点（注：

不同的监控计算机可对同一监测器设置不同的报警参数）的报警参数设置，如监视位置，报警温度，报警目标，温差报警等等；

多路监视显示，报警画面自动切换，自动抓拍和录像报警画面（注：

抓拍图像和录像带测温数据，供事故分析和调查），自动生成处理报告；

检索抓拍热图像和录像，录像播放，二次温度分析或事故调查；

远程监测器设置、状态检测、重启动、复位等；

自动生成系统运行日志、系统故障自检；

生成标准格式（如：

JPG，BMP，AVI）热图像，可被其他系统（如：

Web服务等）直接使用；

通过飒特公司的网络报告软件，网上办公电脑可对多监测器进行同时监测；

系统的图像是以全数字格式显示和处理，从而确保了图像的质量；

提供了多级权限管理功能。

2、软件功能实现

IP网络监控、国际互联网访问；

自动预警：

超温防火自动识别，报警联动；

高温自动追踪、点、线、区域测温；

监控屏幕加注标题；

录制回放；

前端对电，声、光报警信号；

选配太阳能供电、无线连接。

3、软件功能设置

图像抓拍：

监测员可随时抓拍监测屏幕上的画面。

抓拍的图像是以标准JPG文件格式保存的图像，可用通用软件查阅。

图像录制：

可对监控视频进行录像，并可设定自动报警时录像，以备后期查询。

红外热像仪聚焦：

手动/自动调焦，通过计算机远程调整红外摄像仪的聚焦，以最清晰的图像呈现目标最高温区域。

红外热像仪打挡板：

通过计算机远程调整红外摄像仪的测温传感器的温度值，以修正测温精度。

温度标示：

显示图像中的最高温度值、最低温度值、坐标点处的温度值。

播放录像：

播放选定的录像文件。

回放录像时播放速率可以在1-25帧/秒之间调整。

画图操作：

通过画图（点、线、矩形）来指定被监测设备的部分或区域。

测温参数：

对红外图像或监测区域设置测温参数（物体辐射率、测温距离、环境温度、相对湿度），以提高温度计算的精度。

不同的区域可设置不同的测温参数。

四、创新介绍

（1）先进的探测器图像信号处理开窗技术，温度动态响应范围宽

热像仪动态响应范围宽，探测器图像信号处理水平高，图像开窗技术先进。

SCK350双视在线监控预警系统采用的红外探测器为目前法国Sofradir公司出品的第五代非致冷焦平面探测器，这种探测器具有灵敏度高，背景噪声小的优点。

探测器的输出为16bit数字信号（对应一个比较宽的温度范围），而目前所有民用显示装置（各种监视/显示器）均为8bit（256个灰度等级），无法显示16bit数字信号的图像信息，因此需要在16bit的探测器温度信号输出范围内，有选择地显示8bit的信号（对应一个比较窄的温度范围），这种有选择地显示温度信号的技术，我们称之为开窗技术。

开窗技术的好坏，直接影响到图像的显示质量和测温的稳定性。

开窗技术好的结果是：

我们既可以在一个较大的温度范围内清晰地观察到目标，又可以准确测量温度。

比如：

既可以同时观察到20℃和120℃的目标，又可以同时准确测量出它们的温度。

（2）内置黑体技术和内置温度传感器技术

SCK350双视在线监控预警系统具有内置黑体，测温精度高、稳定性好、受环境温度影响小。

热像仪具有内置黑体是热像仪准确、稳定测温的基础。

因为所有热像仪都是根据物体辐射能量的大小来测温其温度的，因此都需要一个温度参考源来确定其温度基准（实际为辐射能量基准），只有确定该基准后，才能根据目标辐射的能量大小与该基准的差值（或比值）来推算目标的温度。

因此设置一个精确、稳定的温度参考源是非常重要的。

我们在这方面具有如下特点：

内置黑体温度参考源，有效地减少了外界环境变化的影响，提高了温度参考源精确性和稳定性。

采用多个内置温度传感器和科学的算法，可以得到温度参考源精确的辐射功率大小，有效地减少了内部电子元气件发热和外部环境温度带来的温度漂移的影响

在内置黑体温度参考源上采用了特殊的抑制红外辐射涂层，有效地减少了内部电子元气件发热和机内漫反射造成的探测器接收到辐射功率变化的影响。

采取上述措施的优越性：

可以在不干预热像仪的情况下（热像仪处于自动测温状态），长时间得到稳定的测量结果。

如2个小时连续测量同一温度物体，热像仪的测温偏差小于度数的2%

可以在各种不干预热像仪的情况下，在各种环境温度下得到稳定的测量结果。

如当热像仪在环境温度为0℃、20℃、40℃时测量同一温度物体，热像仪的测温偏差小于度数的2%。

（3）软件分析功能强大

软件功能强大，可以按客户要求自由设置巡检，定检任务日程时间表。

按日程时间表，或手动地对多通道，多监控点，多监控区域进行简易温度检查或温升温度检查，检测到异常温度点时进行报警，报警的同时，记录报警信息，包括文本信息，抓拍照片和录像。

除此之外，还可以自动或手动地采集监测点的温度信息，为后期温度分析提供数据。

为了帮助您能快速地对温升过程进行分析，软件内置了丰富的测温工具，

包括点分析、线分析、区域分析、等温分析、温度分布曲线、区域温度分布曲线和趋势温度分布曲线。

所有的分析工具都可以设定独立的辐射参数。

灵活的版面排放方式允许您同时打开多个分析窗口而互相不影响。

（4）监控界面显示直观友好

说明：

监控软件是根据用户实际应用需要量身订做的一款智能监控软件，软件界面友好，显示直观，易于操作，用户可自行设置各种系统参数。

五、技术参数表

红外

图像

视场角

42°×31°

温度分辨率

0.05℃在30℃时

探测器类型

第五代工艺制作多晶硅非制冷焦平面

分辨率

384×288

工作波长

7.5～13um

热响应时间

<4ms

图像频率

60Hz

图像传输

网络（一线通：

标准网线输出和控制）

焦距调节方式

自动/电动/手动

视频记录

有，软件实现（红外视频）

照片记录

有，软件实现（红外热图）