一、 概述
1.1需求分析
矿下输煤皮带长期与滚筒摩擦发热，容易点燃煤粉引起火灾。通过矿下专用红外热成像仪对输煤皮带进行实时温度监视，可清晰反馈因皮带因摩擦而发生的温度异常变化，超过预警值可立即报警，及时预防火灾的发生。红外热像仪的使用可有效预警火灾，防止火灾事故的发生，做到防患于未然。
根据安全管理要求：
风险预警与火灾报警：实时全景监控与高灵敏度特点，可对高温实现快速报警；
非接触测温，不影响电力设备正常工作；
报警日志：报警记录与图像同步存储系统；
所有采集点视频图像可全程或报警触发录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放；
电源供给在全天候的环境下，保证系统不间断供应；
1.2建设原则
热成像防火预警监控系统的建设，是煤矿行业安全管理升级的重要体现，工程建设应满足以下几个要求：
1）先进性
本系统技术起点高，采用具有国际先进技术水平的非制冷式焦平面红外热成像仪，结合先进的分析控制软件，实现鉴于重要部位的日夜安全防戒。
2）实用性
在工程设计和实现的过程中，始终把使用单位的实际需求放在首位，满足用户的功能参数要求。系统操作简便，工作人员稍加培训即可熟练使用。
3）可靠性
充分分析防范需求及环境情况，采用优质设备，满足安防要求，保证设备耐久实用。
4）易维护
具有设备自检及自动故障报告功能，平时无需额外的维护工作。
5）扩展性
系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩充。为此，设备采用模块式结构，在需要时可随时补充，使系统具备灵活的扩展性。
6）开放性
产品选型必须具有开放的接口，便于整个系统的整合，达到资源统一管理的目的。
7）经济性
在满足系统需求及系统先进性的同时，做到合理、实用，降低成本，从而达到极高的性能价格比，降低安全管理的运营成本。
二、热成像防火预警监控系统设计
2.1系统概述
矿下输煤皮带温度监控系统由网络传输系统、视频数据存储系统、远程监控管理系统、监控中心显示系统等构成。实现监控中心对前端进行远程集中监控和管理，同时能够将图像监控及分析与自动报警识别，并通过数字传输网络实现对危废、废料仓库智能监测的数据采集、分析、高温点定位、自动报警等功能。
2.2监控系统
- 监控中心主要由软件组成，是系统功能和管理上的一个组织。由于视频信号和控制信号已全部接入以太网，以太网内任一台计算机，可通过权限控制的方式实现监控。区域监控中心与前端监控系统之间的远程红外图像实时传输的实际带宽低，在保证实时性和图像质量的前提下，系统采用新技术减少带宽资源的占用。
- 在监控中心可实时监视各监控点的所有图像信息，温度分析，温度实时监控信息，完成远程红外图像的实时显示、监控、存储、分析、处理报告等功能。在监控中心可实时监视多路红外图像信息并实现一机同屏同时监视;监控中心和多台终端可以同时监控任一监控点。
2.3 热像防火预警监控系统
此系统是综合温感与图像视频技术，是目前最先进的防火预警系统，也是未来安防与防火系统的发展趋势。
优势：①风险预警与火灾报警：实时全景监控与高灵敏度特点，可对火灾实现快速报警，通过检测目标表面的异常高温热辐射，可实现火灾事前预警，防患于未“燃”，探测器响应特殊的红外波段，完全不受光线干扰，全天候保证复杂场景下的报警准确性； 不影响作业，不中毒，免维护：纯物理方法测温，非接触，不影响危废搬运、装卸，免维护，寿命长，低成本，长寿命，高可靠性；
②报警可视化：与图像视频系统进行融合，具备同时输出热像与图像视频双功能，提供热像和可见光双视频，对于潜在风险，热像系统提前预警，并通过声光报警提醒值班员做出及时反应，视频系统协助值班员迅速定位报警点，提前化解风险；自上世纪 90 年代红外热像由军用技术面向民用开放以来，已经在包括设备检测、火灾预警等多个领域成功应用，实践证明这项技术同样可以在危险废物储存领域成功应用，并能满足输煤皮带消防预警的特殊需求。
③红外热像测温是基于黑体理论在红外辐射区的应用发展起来的一种非接触式测温技术。任何绝对零度以上的物体都可以向外辐射红外能量，红外热像仪是一种被动接收被测物体向外辐射的热能，将这种热能转化成温度数据的图像仪器。
红外热像仪具有效探测距离远、反应灵敏、温度准确率高、大范围全覆盖实时监控，以及可以与消防系统联动等特性，可以针对每个区域单纯设置不同预警温度与联动温度。基于红外热像仪的这些特性和功能，红外热像技术可以成功应用于对危废储存的防火预警监控。又随着物联网与互联网技术发展，红外热像系统在输煤皮带防火预警监控的功能得到进一步完善与强化。
2.4系统拓扑图
三、热成像防火预警方案设计
3.1监控对象
监测一条长约300米的输煤皮带，每隔50米安置一台红外热成像仪，合计需安装7台设备,现场红外热像仪通过网线或者网线连接至中控室内的交换机上，通过本地端系统实施预览现场红外图像。安装效果如下：
煤矿皮带高温监控预警
3.2系统功能
- 实时显示：设备可自动检测与报警，全天候24h实时显示全辐射热图。值班人员可通过鼠标查看画面任意位置的瞬时温度，对异常情况进行录制、拍照、分析，并出具专业报告。
- 温度追踪：高低温追踪，自动对热像图整个画面或特定区域进行温升趋势分析，自动捕捉最高温度点，提早发现隐患区域。
- 高温触发拍摄与报警：当出现温度异常，监控后台可及时发现，触发报警，声光报警模块会发出报警声且软件后台会拍摄事发过程中的图片，提示工作人员具体的报警位置，以便跟踪故障点并排除故障。
- 温度曲线：软件可观测测温对象的实时温度曲线，从而进行趋势判定。
- 定时存储：可定时保存热成像图片数据，便于后期分析。用户可自行设置存储时间间隔，并可查看所保存文件的历史温度曲线。
- 数据回放：可远程查询及回放前端历史图像。
- 自定义报警阈值和等级：系统可内定义4种不同的报警阈值和等级，根据报警严重程度，设置一般问题报警、重要问题报警、早期缺陷报警以及严重缺陷报警4种级别，协助工作人员对隐患发生的紧急程度和发展态势作出评估。
- 自动分类存储：监控数据、异常数据和报警信息会自动存储在相对应的设备数据栏目中，可快速准确的调用分析。
- 报表功能：支持自动报告功能，一键自动生成word版的热成像报告，报告模板可用户自定义，无限制。
- 网络通信：系统支持通过modbus TCP/IP网络协议获取热像图温度值，支持通过RTSP协议获取热像仪视频流，可连接到中控室显示器。
- 故障自诊断：当终端设备出现故障时，系统可提醒值班人员。
- 自动恢复：支持断电重启后自动恢复，包括自动重连、自动载入模板，自动保存上一次的设备连接属性等功能。
四、产品参数
4.1红外热像仪型号及参数
| 型号 | X384D150 | X640D150 |
| 红外分辨率 | 384×288 | 640×480 |
| 像素尺寸 | 17um | |
| 帧频 | 50Hz | 30Hz |
| 工作波段 | 8～14um | |
| 测温范围 | -20～150℃ | |
| 图像 | ||
| 成像距离 | 约20倍焦距至无穷远 | |
| 测温模板 | 支持全局高低温追踪，支持点、线、矩形、椭圆测温模板，支持模板内高低温追踪 | |
| 图像增强 | 自适应拉伸、手动增强 | |
| 调色板 | 白热、黑热、铁红、红饱和等多种调色板 | |
| 调焦方式 | 手动 | |
| 数据 | ||
| 单帧温度 | 带温度信息的JPG图片格式 | |
| 温度流 | 全辐射温度信息存储 | |
| 视频 | H.264标准视频格式，兼容通用视频播放软件 | |
| 电气接口 | ||
| 电源 | DC9～15V，典型功耗2.5W@25℃ | |
| 模拟视频 | NTSC/PAL | |
| 以太网 | 100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等协议，内置Web Server，兼容主流NVR产品，提供SDK开发包 | |
| 串口 | RS485，支持Pelco云台控制协议 | |
| 电动镜头 | 支持12V电动镜头 | |
| GPIO | 1路磁隔离输入，1路继电器输出 | |
| 环境参数 | ||
| 工作温度 | -10～+60℃ | |
| 储存温度 | -40ºC～+85℃ | |
| 湿度 | 非冷凝10%～95% | |
| 外壳防护 | IP54 | |
| 抗冲击性 | 25G | |
| 抗振动性 | 2G | |
| 安装 | 1个1/4 UNC-20、4个M3螺纹安装孔 | |
