1、项目概况
1.1项目需求
自然界中的一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体均会发出红外辐射。辐射总能量随温度增高而增加。红外热像仪通过接收物体发出的红外辐射，经过光学转换和电学转换，最后可输出为红外热图像，并实现测温功能。
目前需要建设冷轧镀锌线锌锅监测系统，对关键点位的锌锅温度数据进行收集并分析，来判断锌锅是否存在异常情况，并可以及时做出处理。需要在距离关键点位上的锌锅1-2米的位置处，架设测温设备，测量锌锅各个面的温度。目前，红外热成像技术已日趋成熟，对锌锅表面进行温度监测，可清晰反馈锌锅表面的温度分布情况，为相关情况的判断和处理提供数据支持。红外热像仪的使用可有效提高温度检测效率和数据汇总。
1.2项目现状
根据项目现场情况，冷轧镀锌线锌锅监测系统需满足以下需求：
- 对锌锅进行全面、精准的非接触式测温，设备安装以及运行过程均严格按照现场要求实施，不对现场其他设备产生干扰；
- 冷轧镀锌线附近环境可能较为复杂，红外热像仪须具备相应的防护等级，环境适应性强，不受外界环境干扰等特点，在复杂环境下可正常工作。
- 所有采集点视频图像可全程存储或触发拍照存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放，数据记录与图像同步存储在系统内特定位置，存储位置可根据业主需求随时更改；
- 电源供给在全天候的环境下，保证系统不间断供电；
2、冷轧镀锌线锌锅监测系统设计方案
2.1设计原则
本方案的设计以“先进性、可靠性、实用性、标准性、经济性、扩展性、安全性”为基本原则，具体如下：
先进性：采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的温度监测综合系统。
可靠性：系统硬件采用专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。
实用性：系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。
标准性：系统设备选型符合国内外相关标准，保证设备应用的兼容性，采用标准接口，实现信息资源共享。
经济性：系统整体配置性能高，价格合理，建设成本和投入较低。
扩展性：系统采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。系统支持能力的对外输出。
安全性：综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。采取可靠手段杜绝对系统的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式。
2.2系统要求
冷轧镀锌线锌锅监测系统应从产品特点、环境特征、业务需求、安装方式等全方位考虑，在最终效果上实现稳定、精准的温度监测和收集功能。
环境特征：现场属于工厂室内环境，需考虑设备正常工作的问题；
产品特点：采用高性能探测器、搭配行业内先进的红外图像处理算法，使得设备展示出的红外画面具有更好的细节增强效果和更高的测温精准性；外壳采用专业防护罩，充分满足现场要求，以此抵抗现场环境影响；
业务需求：实时、在线、全面性、高精度测温、温度记录；
安装方式：现场监测位置采用定点安装方式，固定在距离锌锅1-2米位置处；
2.3系统网络架构
根据现场情况，推荐采用高防护等级的单光舱式热像仪。将现场设备监测到的所有温度数据传输至后端软件上，供现场人员进行温度数据采集和分析。
2.4设备安装点位
根据实地情况，热像仪安装在距离锌锅1-2米位置处，可观测区域覆盖整个锌锅表面重点区域。
图2.2选点示意图
1#、2#镀锌线共3个锌锅，7个感应加热器，需要监测1-10共10个点位，配置混合热成像仪数量为16套，其中1号、2号、7号、16号混合热成像仪配置为广角型，具体配置如下：
| 监测点位编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 对应热成像仪编号 | 1 | 2 | 3、4 | 5、6 | 7 | 8、9 | 10、11 | 12、13 | 14、15 | 16 |
2.5系统功能介绍
根据现场情况，推荐采用单光舱式热像仪，使设备满足现场环境使用需求。
1)实时监控
采用单光舱式热像仪，具有防尘、防水、防腐蚀等功能特性。实时获得监控区域内清晰的监控图像，满足监控需求，实现24小时不间断监控。
2)温度监测
单光舱式热像仪能够对现场的重点区域进行温度监测。前端热成像摄像机支持全局高低温追踪，点/线/多边形等多种测温模式；支持多个测温对象的添加及其报警阈值范围的独立设置。温度范围覆盖-20~150℃。
3)录像存储
所有视频图像可全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放；
4)报警联动
通过视频监控系统和其他辅助系统的关联，能够提供丰富的视频预案：客户端联动、喇叭联动、报警录像等。有助于相关人员第一时间发现温度异常点，迅速做出反应，并采取应对措施。
5)远程维护
通过平台软件能够对前端设备进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能，提高设备的维护效率。
6)系统管理
通过平台软件能够进行全方位管理，提供设备IP管理、温度流和视频流管理、流媒体服务、存储管理、数据回放、设备配置、红外图像管理、报警管理等系统服务，提高整套系统的工作效率。
2.6业务应用
1)设备在线监测
针对设备观测区域，通过测温配置，在画面中创建测温对象（点、线、多边形），并针对测温对象设置获取温度形式（高温、低温、平均温）、温度异常判定规则（低于、高于、区间、温差）、预警方式。系统可24小时监测和记录测温对象温度，可单测温对象或者多测温对象进行记录跟踪展示，并可实时反馈温度异常情况，通过曲线、列表等方式传达给相关人员。
2)客户端软件分析
客户端软件是一款专用于热成像设备的分析工具，支持在线测温和离线数据管理两种方式。在线测温通过连接设备，实时监测现场温度变化；离线测温则通过分析录像或抓拍的图片对测温数据进行二次分析。
2.7产品介绍
格物优信单光舱式热像仪选用高精度、高稳定性红外热像仪，配合IP66高防护等级护罩，工作稳定、性能卓越，可适用于室外监控环境使用。
- 防护等级高：IP66防护等级，配备遮阳罩，具有较好的防水及防灰尘能力；
- 测温精准：设备整机出厂前经过高性能黑体温度校正，同时采用自主研发的高性能图像算法，让设备在不同环境下均能展现有优异的精度和场景细微差异；
- 成像清晰：红外热像仪分辨率采用640×480，高感低噪图像算法无损压缩，探索成像新境界；
- 实时响应：毫秒级响应，图像帧率30Hz，实时捕捉温度变化，无延迟无拖影；
图2.1单光舱式热像仪外观
表一 设备参数
| 特点/性能 | SS-HG系列 |
| 红外热成像参数 | |
| 分辨率 | 384×288 |
| 热灵敏度 | ≤50mk@25℃ |
| 帧频 | 50Hz |
| 响应波段 | 8~14μm |
| 测温范围 | 支持-20~150℃或其他测温范围 |
| 镜头 | 支持4mm,10mm等多种红外镜头，根据实际情况选定 |
| 温度显示 | 支持全局高低温追踪，全局平均温度，点/线/多边形等多种测温模式，可添加多个测温对象。所有测温对象可独立绘制历史温度曲线图 |
| 调焦 | 定焦、手动调焦 |
| 图像增强 | 自适应增强、手动增强、细节增强 |
| 调色板 | 白热，黑热，铁红，彩虹等12种调色板 |
| 视频输出 | 千兆/百兆以太网，带测温区域显示 |
| 网络功能处理 | |
| 数据接口 | 网络输出 |
| 视频处理 | H.264 |
| 网络协议 | TCP/IP, HTTP, RTP, RTSP |
| 一般规范 | |
| 整机重量 | ≤2Kg |
| 产品尺寸 | 240mm（L）×150mm（W）×140mm（H） |
| 外观 | 表面平整均匀、光滑无掉漆 |
| 防护镜片 | 锗透镜片 |
| 电源 | DC12V，典型功耗2.5W@25℃ |
| 防护等级 | IP66 |
| 工作温度 | -20℃～60℃，湿度小于90% |
| 二次开发 | |
| 软件支持 | 提供完善的云台控制、可见光、红外热像的相关软件或者SDK开发包（包含JAVA的开发包） |
2.8系统优势
冷轧镀锌线锌锅监测系统是机场数据管理的重要体现。本系统具有以下优势：
l 1）采用IP66高防护等级的单光舱式护罩，满足复杂环境下设备正常工作需求。
l 2）后端算法对图像采用无损压缩的方式，实时传输温度流数据，画面更加流畅的同时可以获取到任意位置的温度数据，提高系统的灵敏性和测温精准度。
l 3）针对现场特殊的环境情况，选用具备高防护等级红外热像仪，设备内部探测器采用具有国际先进技术水平的进口非制冷式焦平面红外探测器，其工作寿命可达8-10年，在可以实现数十万个像素点温度的实时探测的同时，可充分保证设备运行的稳定性。
l 4）可在画面上添加多个测温点位和框选区域进行自定义标记，并分别显示温度，也可将同一画面中的设备进行区域划分，针对跑道不同区域的温度，分别实现温度监测和标记；
l 5）系统采用红外数字图像细节增强（DDE）技术，用高速处理器先对原始目标信息进行分析，提取出有用灰度信息分布和无用灰度信息分布，然后大比例压缩无用信息灰度，小比例压缩甚至拉伸有用信息灰度，得到接近实际层次丰富的图像。
l 6）设备整机在+70℃的高低温试验箱内进行老化试验及标定过程。通过现场实地勘察充分了解设备防范需求及环境情况。根据现场环境实际特点采用防爆护罩，可满足恶劣环境下的运行要求，以此保证设备的耐久实用，减少后期设备维护工作。
l 7）温度在线监控系统设计之初便留有丰富的接口，便于后期硬件和软件的更新以及升级工作。为此，设备采用模块式结构，可通过相关接口接入其他硬件。后台监控管理平台采用模块化算法，可通过网络升级或者本地固件升级等方式，以此提高系统的可塑性及多样性。
2.9应用价值
拉近管理距离：实时分析、线上记录、检维修查看，管理远程化，任务快速下达，进展执行透明化，管理无漏洞。
提升业务效率：实时线上监测、线下实时回传、多元精准分析、快速锁定显性或者隐形隐患，及时通知，快速响应，立即维修，审核记录，闭环形成正向反馈。
防范安全隐患：通过打造线上+线下设备状态异常监测-反馈-处理-记录闭环管理体系，可有效保障跑道安全，减少由于跑道隐患造成的影响，有效防患于未然。
3、冷轧镀锌线锌锅监测系统客户端软件
3.1客户端软件介绍
为辅助用户进行温度在线/离线管理，我司特配备多台专业红外分析软件，进行红外画面预览以及测温和设备管理。客户端软件采用C/S模式与B/S模式相结合的开发模式，包括实时、数据两大常用功能模块和测温对象、设备、用户管理、告警、云台、录制管理六大相关基础管理模块。与此同时，提供组件化、标准化的Web API开放平台接口供其他系统使用，为客户提供强大且灵活的业务集成和数据集成能力。客户端软件的红外实时画面监测采用了业内领先的红外图像处理算法，使得设备展示出的红外画面具有更好的细节增强效果和更高的画面可调节精准性。
图3.1 软件界面
3.2软件功能介绍
冷轧镀锌线锌锅监测系统利用红外成像仪实时获取锌锅表面温度分布，实现锌锅表面温度的数据采集与记录分析作用。
具体功能与技术目标如下：
- 在线测温功能：所有视频图像可全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放。
- 温度预警：实时全景监控与高灵敏度特点，发现异常高温或低温时可实现毫秒级报警。
- 报警类型：分为高温报警和温升报警。高温报警即被测区域超过预设值时报警，温升报警即被测区域温度在某一时间段内出现异常温升时报警，具体数值可根据实际情况设定。
- 温度补偿：设备可根据现场实际环境温度自动进行温度补偿，以满足不同温度环境下的测温需求。
- 痕迹管理：对现场所测温度实时写入数据库，并自动生成数据表与温度曲线。调取历史温度信息和报警记录，方便于出现问题后进行故障跟踪及事故分析。
- 非接触测温：在不需要接触锌锅的情况下完成温度获取。
- 温度日志：温度记录与图像同步存储系统。
- 实时显示全辐射热图：现场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。
- 高温追踪：自动对热像图整个画面或特定区域进行温升趋势分析，提早发现温度异常区域。
- 温度曲线分析：软件监测锌锅表面温度时，可实时显示最高温、最低温、平均温曲线，通过曲线的变化趋势用于判定此时锌锅各个区域是否存在异常。
- 自动诊断：设备具有网络中断自动检测恢复功能，当设备因断电或者断网导致工作异常，待线路正常后可自行排查问题进行恢复。
