煤棚红外温度在线监测系统技术方案

项目概况

煤炭在我国的工业体系中占有者十分重要的地位，是国民经济发展的重要根本，煤炭供应能源，支撑起我们的各项基础化建设。煤炭资源如何高效地贮存与使用是一个非常重要的问题。

在煤炭领域，当煤矿石从矿井下被开采出来之后，一般会被堆放在贮矿场中，等待下一步转运或者处理。在冶金行业中，很大一部分的能源还是来自于燃烧煤炭，所以在很多的冶金厂中，会专门建有储煤场，存放燃料煤，对于这些燃料煤；部分冶金厂会由于生产安排等原因选择露天存放，但是露天存放不防雨雪和日晒，煤与空气直接接触，不仅会风化使得煤的质量变坏，而且还有可能发生煤堆发热甚至自燃的现象造成能源的浪费、环境的污染，威胁到工作人员的人身安全和设备的安全运行，给安全生产带来了相当大的隐患，所以有很多的冶金厂会专门建有煤棚，可以长期存放燃料煤。

煤棚会有圆形和方形等形状，一般直径或长度都能达到百米左右，高度能够达到40米左右，在棚顶的中央，一般会有一条马道贯穿煤棚的首尾，煤棚地面中央一般会有取煤机和传送带，用于煤的转移、运输，在传送带两侧是堆放的煤。

由于气温、太阳直射等原因，煤堆存在着火灾的风险，而一旦发生火灾，煤棚中又贮存着大量的煤，火势难以控制，造成的损失无法估量，所以对于煤棚的火灾预警监测显得尤为重要。由于氧化放热反应，大量的热量聚集在煤堆的内部，一旦超过煤的自燃点，就会发生自燃；这个过程在前期靠肉眼是非常难以观察到的，当人们从煤堆状态判断出发生了自燃的时候往往已经晚了。

之前通过研究水份、煤的挥发份、煤的硫份、气候等因素对煤的自燃的影响，找到了一些解决煤的自燃问题的办法，比如控制煤中水份含量，做好通风散热措施、减少空气与煤的接触层面，缩短堆放时间、选择合适的堆放场地等，这些办法在一定程度上起到了作用，但不能长期解决问题，不能实现对煤堆温度的实时有效监测。

项目现况分析

经过现场勘查，现场情况如下：

（1）现场需要监测到所有煤堆表面的温度情况；

（2）煤棚面积较大，需考虑设备监测视角能覆盖到所有煤堆；

（3）平时用肉眼很难判断煤堆是否温度异常，是否有自燃的隐患；

（4）煤棚中粉尘大，所以要求设备应有较好的除尘和防爆能力；

（5）若煤堆在煤棚中发生自燃，那后果是无法估量的，不仅会造成巨大的经济损失，还会影响到自然环境，甚至给整个厂区带来极大的安全威胁，所以对煤堆进行全天候实时温度监测是十分必要的。

此项目需要监控煤棚中煤堆表面的温度情况，利用红外热像仪进行测温需满足以下几个需求：

（1）监测煤棚中煤堆表面的温度情况，同时要考虑到防爆、防尘等要求；

（2）监测煤棚中煤堆表面的温度情况，若发现异常高温点，可以立即在软件上观察到以便工作人员及时查看处理；

（3）对监测点位进行实时全景温度监控，覆盖所有监测对象，系统需具备高灵敏度特点，可对超温区域实现快速报警和精准定位；

（4）可针对不同区域自定义不同色彩，获取更好的视觉效果；

（5）自定义报警参数与报警方式，并自动存储报警数据；

（6）能够自定义指定点和指定区域，获取它们的实时温度信息，并观测到它们的变化趋势；

（7）能够及时将报警讯息推送至相关人员；

（8）电源供给在全天候的环境下，保证系统不间断供电；

（9）在工程设计和实现的过程中，始终把客户的实际需求放在首位，结合煤棚、煤堆特点以及现场环境的特殊性设计出系统操作简便，现场工作人员可即学即用的智能化管理平台；

系统特点

通过对煤棚中煤堆表面的温度监控，能够很好地把控煤堆的温度状态，所以根据现场的情况和具体需求，此煤棚红外温度在线监测系统应具有以下特点：

（1）选用专业测温型机芯，保证测温的准确性，外部加装双光防爆型护罩，为内部机芯提供常温的工作环境，避免受外界的粉尘等的干扰，影响测温效果和机安全，可见光与红外相结合，快速知悉异常高温点的具体位置，进一步保证系统的准确性和高效率；

（2）针对现场特殊的环境情况，选用具备防爆特征的红外热像仪，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；

（3）专业红外机芯搭配煤棚监控专用软件，测温精准，画面清晰，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报警精准度；

（4）支持实时展示煤堆上任意区域的温度随时间的变化趋势；

（5）支持用户根据煤堆不同区域的温度状态自定义设置不同的渲染效果，在红外监测画面中可以很直观的了解到煤堆表面的温度分布情况，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；

（6）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，针对设备不同的温度，分别实现高温报警；

（7）自动保存报警时带有温度信息的视频，对设备的温度实时写入数据库，并自动生成报表与温度曲线，通过调取历史温度信息和报警记录，方便之后进行技术分析；

（8）云平台支持短信通知、微信通知、邮箱通知等实时告警服务等功能；

（9）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。

总结

煤炭在我国的工业中占有很重要的地位，应用十分广泛，不仅仅是在冶金行业，在发电厂，特别是火力发电厂中，煤炭是直接使用的能源；所以煤炭贮存的安全问题就非常重要了，稍有不慎就可能会造成无法估量的人员和财产损失。通过红外热像仪对煤堆表面温度全天候实时监测，随时获取每一个煤堆、任意区域的温度情况，设置报警参数和报警方式，一旦出现异常高温点，可以立刻报警，联动声光报警器，并可以将报警信息推送给相关人员，工作人员能够第一时间到达现场查看情况并进行处置。此套系统以科技手段，使用红外热像仪监测煤堆，大大保证了煤棚、煤堆的安全性，提高了生产效率。

产品特性

格物优信双光防爆云台热像仪集高稳定性红外热像仪、高清可见光网络摄像机、防爆云台于一体，可对多种易燃易爆高危场所的关键设备、贵重资产进行监控，帮助工厂或平台提前发现问题，防患于未然。红外热像仪可对关键设备的温度变化进行实时监控，最大帧率50Hz，测温准确、性能卓越；可见光摄像机可呈现高清的现场情景，采用1/2.8″英寸高性能传感器，图像清晰，最大分辨率可达1920*1080。云台可水平360°连续旋转，无监视盲区。

壳体采用不锈钢材料制造，双侧载结构，带有Ex d IIC T6Gb/Ex tD A21 IP68 T80℃防爆证。视窗采用双面镀防水膜钢化玻璃和锗玻璃。高度集成防爆云台、防爆红外热像仪和防爆解码器，防爆，防尘，防水，防锈。可适用于粉尘浓度较高、工业过程控制、防火及安全检测等各个防爆应用场景，如煤场、石油、化工、码头、油库、钻探平台等场景，达到提高生产效率、改善工作条件、加大安全保障的目的，全天候守护您的资产安全。

设备参数

特点/性能	DS-ES-SG-2007-X384D	DS-ES-SG-2007-X640D
红外热成像参数
分辨率	384×288	640×480
热灵敏度	≤50mk@25℃
帧频	50Hz	30Hz
响应波段	8～14μm
测温范围	支持多种测温范围
镜头	支持多种红外镜头
测温方式	点测温、区域测温
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设报警阈值范围，采样周期，绘制历史温度曲线图
调焦	定焦，电动调焦，自动对焦
调色板	白热，黑热，铁红，彩虹等
视频输出	100M以太网，带测温区域显示
可见光参数
图像分辨率	1920×1080
分辨率	200万像素
传感器类型	1/2.8″ Progressive Scan CMOS
镜头	20倍光学变焦，f=4.7～94mm
水平视角	61.4°～2.9°（广角-望远）
近摄距	10mm～1500mm（广角-望远）
业务功能	支持WEB配置，支持OSD；支持实时视频传输，支持后端存储回放；支持JPG抓图，视频录制；支持统一客户端远程监控；
云台性能
控制	支持自主平台软件，RS485控制
云台通信接口	网络输出
云台指令控制	云台运动方向、角度、速度、预置位、巡航扫描、上电初始动作等都可通过软件函数接口进行指令控制
预置点	可设置256个预置点
巡航扫描	Pelco-P，Pelco-D协议时1条；使用OSD菜单操作时，所有协议均可设置8条，每条巡航线可添加80个巡航点
水平范围及速度	360°连续旋转，无监视盲区；水平旋转速度：0.1°～30°/s
垂直范围及速度	-90°（俯视）～+90°（仰视）；垂直旋转速度：0.1°～30°/s
网络功能处理
数据接口	100M网络输出
视频处理	H.264
网络协议	TCP/IP, HTTP, RTP, RTSP, ONVIF
一般规范
整机重量	35Kg
产品尺寸	507mm（L）×283mm（W）×397（H）
交换机	内置交换机模块后，单网线
出线方式	侧出线
护罩材质	不锈钢304
承载方式	双侧载
视窗	纳米双面镀膜钢化玻璃、锗玻璃
电源	DC24V，整机功耗≤80W
防爆认证	Ex d IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP68 T80℃
防护等级	IP68。防爆、防尘、防水、防锈
工作温度	-20℃～45℃,湿度小于95%
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（部分包含JAVA的开发包）

外观尺寸

煤棚红外在线温度监测系统平台软件

4.1平台介绍

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。此外，客户端软件可将相关配置数据实时同步云端，在云端对数据进行管理和分析，用户可通过云平台自定义设置通知方式与联系人。通过客户端软件与云端应用相结合实现了智能化的控制体系，为迈向工业互联网数据智慧化决策打下坚实的基础。