1、項(xiàng)目概況
1.1項(xiàng)目需求
自然界中的一切溫度高于絕對(duì)零度(-273.15℃)的物體均會(huì)發(fā)出紅外輻射。輻射總能量隨溫度增高而增加。紅外熱像儀通過接收物體發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)過光學(xué)轉(zhuǎn)換和電學(xué)轉(zhuǎn)換，最后可輸出為紅外熱圖像，并實(shí)現(xiàn)測溫功能。
目前需要建設(shè)冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)位的鋅鍋溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并分析，來判斷鋅鍋是否存在異常情況，并可以及時(shí)做出處理。需要在距離關(guān)鍵點(diǎn)位上的鋅鍋1-2米的位置處，架設(shè)測溫設(shè)備，測量鋅鍋各個(gè)面的溫度。目前，紅外熱成像技術(shù)已日趨成熟，對(duì)鋅鍋表面進(jìn)行溫度監(jiān)測，可清晰反饋鋅鍋表面的溫度分布情況，為相關(guān)情況的判斷和處理提供數(shù)據(jù)支持。紅外熱像儀的使用可有效提高溫度檢測效率和數(shù)據(jù)匯總。
1.2項(xiàng)目現(xiàn)狀
根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場情況，冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)需滿足以下需求：
- 對(duì)鋅鍋進(jìn)行全面、精準(zhǔn)的非接觸式測溫，設(shè)備安裝以及運(yùn)行過程均嚴(yán)格按照現(xiàn)場要求實(shí)施，不對(duì)現(xiàn)場其他設(shè)備產(chǎn)生干擾；
- 冷軋鍍鋅線附近環(huán)境可能較為復(fù)雜，紅外熱像儀須具備相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，不受外界環(huán)境干擾等特點(diǎn)，在復(fù)雜環(huán)境下可正常工作。
- 所有采集點(diǎn)視頻圖像可全程存儲(chǔ)或觸發(fā)拍照存儲(chǔ)，并可以對(duì)以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放，數(shù)據(jù)記錄與圖像同步存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)特定位置，存儲(chǔ)位置可根據(jù)業(yè)主需求隨時(shí)更改；
- 電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統(tǒng)不間斷供電；
2、冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1設(shè)計(jì)原則
本方案的設(shè)計(jì)以“先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性、標(biāo)準(zhǔn)性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)展性、安全性”為基本原則，具體如下：
先進(jìn)性：采用成熟、主流的設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)，系統(tǒng)建設(shè)充分利用當(dāng)前最新的視音頻、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，充分兼顧需求和技術(shù)的不斷變化，建設(shè)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的溫度監(jiān)測綜合系統(tǒng)。
可靠性：系統(tǒng)硬件采用專業(yè)設(shè)備，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備采取冗余備份措施，軟件采用模塊化、分層隔離的設(shè)計(jì)思想，確保整個(gè)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。
實(shí)用性：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)突出應(yīng)用，以現(xiàn)實(shí)需求為導(dǎo)向，以有效應(yīng)用為核心，以技術(shù)建設(shè)與工作機(jī)制的同步協(xié)調(diào)為保障，確保系統(tǒng)能有效服務(wù)于用戶的工作需要。
標(biāo)準(zhǔn)性：系統(tǒng)設(shè)備選型符合國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備應(yīng)用的兼容性，采用標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)現(xiàn)信息資源共享。
經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)整體配置性能高，價(jià)格合理，建設(shè)成本和投入較低。
擴(kuò)展性：系統(tǒng)采用業(yè)界主流的硬件設(shè)備，提供標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，可以全面兼容主流廠商的設(shè)備，并能為其他系統(tǒng)提供接口。系統(tǒng)支持能力的對(duì)外輸出。
安全性：綜合考慮設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全。采取可靠手段杜絕對(duì)系統(tǒng)的非法訪問、入侵或攻擊行為。數(shù)據(jù)采取前端分布存儲(chǔ)、監(jiān)控中心集中存儲(chǔ)管理相結(jié)合的方式。
2.2系統(tǒng)要求
冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)從產(chǎn)品特點(diǎn)、環(huán)境特征、業(yè)務(wù)需求、安裝方式等全方位考慮，在最終效果上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)的溫度監(jiān)測和收集功能。
環(huán)境特征：現(xiàn)場屬于工廠室內(nèi)環(huán)境，需考慮設(shè)備正常工作的問題；
產(chǎn)品特點(diǎn)：采用高性能探測器、搭配行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的紅外圖像處理算法，使得設(shè)備展示出的紅外畫面具有更好的細(xì)節(jié)增強(qiáng)效果和更高的測溫精準(zhǔn)性；外殼采用專業(yè)防護(hù)罩，充分滿足現(xiàn)場要求，以此抵抗現(xiàn)場環(huán)境影響；
業(yè)務(wù)需求：實(shí)時(shí)、在線、全面性、高精度測溫、溫度記錄；
安裝方式：現(xiàn)場監(jiān)測位置采用定點(diǎn)安裝方式，固定在距離鋅鍋1-2米位置處；
2.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
根據(jù)現(xiàn)場情況，推薦采用高防護(hù)等級(jí)的單光艙式熱像儀。將現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)測到的所有溫度數(shù)據(jù)傳輸至后端軟件上，供現(xiàn)場人員進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集和分析。
2.4設(shè)備安裝點(diǎn)位
根據(jù)實(shí)地情況，熱像儀安裝在距離鋅鍋1-2米位置處，可觀測區(qū)域覆蓋整個(gè)鋅鍋表面重點(diǎn)區(qū)域。
圖2.2選點(diǎn)示意圖
1#、2#鍍鋅線共3個(gè)鋅鍋，7個(gè)感應(yīng)加熱器，需要監(jiān)測1-10共10個(gè)點(diǎn)位，配置混合熱成像儀數(shù)量為16套，其中1號(hào)、2號(hào)、7號(hào)、16號(hào)混合熱成像儀配置為廣角型，具體配置如下：
| 監(jiān)測點(diǎn)位編號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 對(duì)應(yīng)熱成像儀編號(hào) | 1 | 2 | 3、4 | 5、6 | 7 | 8、9 | 10、11 | 12、13 | 14、15 | 16 |
2.5系統(tǒng)功能介紹
根據(jù)現(xiàn)場情況，推薦采用單光艙式熱像儀，使設(shè)備滿足現(xiàn)場環(huán)境使用需求。
1)實(shí)時(shí)監(jiān)控
采用單光艙式熱像儀，具有防塵、防水、防腐蝕等功能特性。實(shí)時(shí)獲得監(jiān)控區(qū)域內(nèi)清晰的監(jiān)控圖像，滿足監(jiān)控需求，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷監(jiān)控。
2)溫度監(jiān)測
單光艙式熱像儀能夠?qū)ΜF(xiàn)場的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行溫度監(jiān)測。前端熱成像攝像機(jī)支持全局高低溫追蹤，點(diǎn)/線/多邊形等多種測溫模式；支持多個(gè)測溫對(duì)象的添加及其報(bào)警閾值范圍的獨(dú)立設(shè)置。溫度范圍覆蓋-20~150℃。
3)錄像存儲(chǔ)
所有視頻圖像可全程錄像存儲(chǔ)，并可以對(duì)以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放；
4)報(bào)警聯(lián)動(dòng)
通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，能夠提供豐富的視頻預(yù)案：客戶端聯(lián)動(dòng)、喇叭聯(lián)動(dòng)、報(bào)警錄像等。有助于相關(guān)人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)溫度異常點(diǎn)，迅速做出反應(yīng)，并采取應(yīng)對(duì)措施。
5)遠(yuǎn)程維護(hù)
通過平臺(tái)軟件能夠?qū)η岸嗽O(shè)備進(jìn)行校時(shí)、重新啟動(dòng)、修改參數(shù)、軟件升級(jí)、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能，提高設(shè)備的維護(hù)效率。
6)系統(tǒng)管理
通過平臺(tái)軟件能夠進(jìn)行全方位管理，提供設(shè)備IP管理、溫度流和視頻流管理、流媒體服務(wù)、存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)回放、設(shè)備配置、紅外圖像管理、報(bào)警管理等系統(tǒng)服務(wù)，提高整套系統(tǒng)的工作效率。
2.6業(yè)務(wù)應(yīng)用
1)設(shè)備在線監(jiān)測
針對(duì)設(shè)備觀測區(qū)域，通過測溫配置，在畫面中創(chuàng)建測溫對(duì)象（點(diǎn)、線、多邊形），并針對(duì)測溫對(duì)象設(shè)置獲取溫度形式（高溫、低溫、平均溫）、溫度異常判定規(guī)則（低于、高于、區(qū)間、溫差）、預(yù)警方式。系統(tǒng)可24小時(shí)監(jiān)測和記錄測溫對(duì)象溫度，可單測溫對(duì)象或者多測溫對(duì)象進(jìn)行記錄跟蹤展示，并可實(shí)時(shí)反饋溫度異常情況，通過曲線、列表等方式傳達(dá)給相關(guān)人員。
2)客戶端軟件分析
客戶端軟件是一款專用于熱成像設(shè)備的分析工具，支持在線測溫和離線數(shù)據(jù)管理兩種方式。在線測溫通過連接設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場溫度變化；離線測溫則通過分析錄像或抓拍的圖片對(duì)測溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行二次分析。
2.7產(chǎn)品介紹
格物優(yōu)信單光艙式熱像儀選用高精度、高穩(wěn)定性紅外熱像儀，配合IP66高防護(hù)等級(jí)護(hù)罩，工作穩(wěn)定、性能卓越，可適用于室外監(jiān)控環(huán)境使用。
- 防護(hù)等級(jí)高：IP66防護(hù)等級(jí)，配備遮陽罩，具有較好的防水及防灰塵能力；
- 測溫精準(zhǔn)：設(shè)備整機(jī)出廠前經(jīng)過高性能黑體溫度校正，同時(shí)采用自主研發(fā)的高性能圖像算法，讓設(shè)備在不同環(huán)境下均能展現(xiàn)有優(yōu)異的精度和場景細(xì)微差異；
- 成像清晰：紅外熱像儀分辨率采用640×480，高感低噪圖像算法無損壓縮，探索成像新境界；
- 實(shí)時(shí)響應(yīng)：毫秒級(jí)響應(yīng)，圖像幀率30Hz，實(shí)時(shí)捕捉溫度變化，無延遲無拖影；
圖2.1單光艙式熱像儀外觀
表一 設(shè)備參數(shù)
| 特點(diǎn)/性能 | SS-HG系列 |
| 紅外熱成像參數(shù) | |
| 分辨率 | 384×288 |
| 熱靈敏度 | ≤50mk@25℃ |
| 幀頻 | 50Hz |
| 響應(yīng)波段 | 8~14μm |
| 測溫范圍 | 支持-20~150℃或其他測溫范圍 |
| 鏡頭 | 支持4mm,10mm等多種紅外鏡頭，根據(jù)實(shí)際情況選定 |
| 溫度顯示 | 支持全局高低溫追蹤，全局平均溫度，點(diǎn)/線/多邊形等多種測溫模式，可添加多個(gè)測溫對(duì)象。所有測溫對(duì)象可獨(dú)立繪制歷史溫度曲線圖 |
| 調(diào)焦 | 定焦、手動(dòng)調(diào)焦 |
| 圖像增強(qiáng) | 自適應(yīng)增強(qiáng)、手動(dòng)增強(qiáng)、細(xì)節(jié)增強(qiáng) |
| 調(diào)色板 | 白熱，黑熱，鐵紅，彩虹等12種調(diào)色板 |
| 視頻輸出 | 千兆/百兆以太網(wǎng)，帶測溫區(qū)域顯示 |
| 網(wǎng)絡(luò)功能處理 | |
| 數(shù)據(jù)接口 | 網(wǎng)絡(luò)輸出 |
| 視頻處理 | H.264 |
| 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 | TCP/IP, HTTP, RTP, RTSP |
| 一般規(guī)范 | |
| 整機(jī)重量 | ≤2Kg |
| 產(chǎn)品尺寸 | 240mm（L）×150mm（W）×140mm（H） |
| 外觀 | 表面平整均勻、光滑無掉漆 |
| 防護(hù)鏡片 | 鍺透鏡片 |
| 電源 | DC12V，典型功耗2.5W@25℃ |
| 防護(hù)等級(jí) | IP66 |
| 工作溫度 | -20℃～60℃，濕度小于90% |
| 二次開發(fā) | |
| 軟件支持 | 提供完善的云臺(tái)控制、可見光、紅外熱像的相關(guān)軟件或者SDK開發(fā)包（包含JAVA的開發(fā)包） |
?
2.8系統(tǒng)優(yōu)勢
冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)是機(jī)場數(shù)據(jù)管理的重要體現(xiàn)。本系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：
l 1）采用IP66高防護(hù)等級(jí)的單光艙式護(hù)罩，滿足復(fù)雜環(huán)境下設(shè)備正常工作需求。
l 2）后端算法對(duì)圖像采用無損壓縮的方式，實(shí)時(shí)傳輸溫度流數(shù)據(jù)，畫面更加流暢的同時(shí)可以獲取到任意位置的溫度數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的靈敏性和測溫精準(zhǔn)度。
l 3）針對(duì)現(xiàn)場特殊的環(huán)境情況，選用具備高防護(hù)等級(jí)紅外熱像儀，設(shè)備內(nèi)部探測器采用具有國際先進(jìn)技術(shù)水平的進(jìn)口非制冷式焦平面紅外探測器，其工作壽命可達(dá)8-10年，在可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十萬個(gè)像素點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)探測的同時(shí)，可充分保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
l 4）可在畫面上添加多個(gè)測溫點(diǎn)位和框選區(qū)域進(jìn)行自定義標(biāo)記，并分別顯示溫度，也可將同一畫面中的設(shè)備進(jìn)行區(qū)域劃分，針對(duì)跑道不同區(qū)域的溫度，分別實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測和標(biāo)記；
l 5）系統(tǒng)采用紅外數(shù)字圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)（DDE）技術(shù)，用高速處理器先對(duì)原始目標(biāo)信息進(jìn)行分析，提取出有用灰度信息分布和無用灰度信息分布，然后大比例壓縮無用信息灰度，小比例壓縮甚至拉伸有用信息灰度，得到接近實(shí)際層次豐富的圖像。
l 6）設(shè)備整機(jī)在+70℃的高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行老化試驗(yàn)及標(biāo)定過程。通過現(xiàn)場實(shí)地勘察充分了解設(shè)備防范需求及環(huán)境情況。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境實(shí)際特點(diǎn)采用防爆護(hù)罩，可滿足惡劣環(huán)境下的運(yùn)行要求，以此保證設(shè)備的耐久實(shí)用，減少后期設(shè)備維護(hù)工作。
l 7）溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初便留有豐富的接口，便于后期硬件和軟件的更新以及升級(jí)工作。為此，設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)，可通過相關(guān)接口接入其他硬件。后臺(tái)監(jiān)控管理平臺(tái)采用模塊化算法，可通過網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或者本地固件升級(jí)等方式，以此提高系統(tǒng)的可塑性及多樣性。
2.9應(yīng)用價(jià)值
拉近管理距離：實(shí)時(shí)分析、線上記錄、檢維修查看，管理遠(yuǎn)程化，任務(wù)快速下達(dá)，進(jìn)展執(zhí)行透明化，管理無漏洞。
提升業(yè)務(wù)效率：實(shí)時(shí)線上監(jiān)測、線下實(shí)時(shí)回傳、多元精準(zhǔn)分析、快速鎖定顯性或者隱形隱患，及時(shí)通知，快速響應(yīng)，立即維修，審核記錄，閉環(huán)形成正向反饋。
防范安全隱患：通過打造線上+線下設(shè)備狀態(tài)異常監(jiān)測-反饋-處理-記錄閉環(huán)管理體系，可有效保障跑道安全，減少由于跑道隱患造成的影響，有效防患于未然。
3、冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)客戶端軟件
3.1客戶端軟件介紹
為輔助用戶進(jìn)行溫度在線/離線管理，我司特配備多臺(tái)專業(yè)紅外分析軟件，進(jìn)行紅外畫面預(yù)覽以及測溫和設(shè)備管理。客戶端軟件采用C/S模式與B/S模式相結(jié)合的開發(fā)模式，包括實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)兩大常用功能模塊和測溫對(duì)象、設(shè)備、用戶管理、告警、云臺(tái)、錄制管理六大相關(guān)基礎(chǔ)管理模塊。與此同時(shí)，提供組件化、標(biāo)準(zhǔn)化的Web API開放平臺(tái)接口供其他系統(tǒng)使用，為客戶提供強(qiáng)大且靈活的業(yè)務(wù)集成和數(shù)據(jù)集成能力。客戶端軟件的紅外實(shí)時(shí)畫面監(jiān)測采用了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的紅外圖像處理算法，使得設(shè)備展示出的紅外畫面具有更好的細(xì)節(jié)增強(qiáng)效果和更高的畫面可調(diào)節(jié)精準(zhǔn)性。
圖3.1 軟件界面
3.2軟件功能介紹
冷軋鍍鋅線鋅鍋監(jiān)測系統(tǒng)利用紅外成像儀實(shí)時(shí)獲取鋅鍋表面溫度分布，實(shí)現(xiàn)鋅鍋表面溫度的數(shù)據(jù)采集與記錄分析作用。
具體功能與技術(shù)目標(biāo)如下：
- 在線測溫功能：所有視頻圖像可全程錄像存儲(chǔ)，并可以對(duì)以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放。
- 溫度預(yù)警：實(shí)時(shí)全景監(jiān)控與高靈敏度特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)異常高溫或低溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)報(bào)警。
- 報(bào)警類型：分為高溫報(bào)警和溫升報(bào)警。高溫報(bào)警即被測區(qū)域超過預(yù)設(shè)值時(shí)報(bào)警，溫升報(bào)警即被測區(qū)域溫度在某一時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)異常溫升時(shí)報(bào)警，具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。
- 溫度補(bǔ)償：設(shè)備可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境溫度自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以滿足不同溫度環(huán)境下的測溫需求。
- 痕跡管理：對(duì)現(xiàn)場所測溫度實(shí)時(shí)寫入數(shù)據(jù)庫，并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)表與溫度曲線。調(diào)取歷史溫度信息和報(bào)警記錄，方便于出現(xiàn)問題后進(jìn)行故障跟蹤及事故分析。
- 非接觸測溫：在不需要接觸鋅鍋的情況下完成溫度獲取。
- 溫度日志：溫度記錄與圖像同步存儲(chǔ)系統(tǒng)。
- 實(shí)時(shí)顯示全輻射熱圖：現(xiàn)場人員可通過鼠標(biāo)查看畫面任意位置的瞬時(shí)溫度，對(duì)異常情況進(jìn)行錄制、拍照、分析。
- 高溫追蹤：自動(dòng)對(duì)熱像圖整個(gè)畫面或特定區(qū)域進(jìn)行溫升趨勢分析，提早發(fā)現(xiàn)溫度異常區(qū)域。
- 溫度曲線分析：軟件監(jiān)測鋅鍋表面溫度時(shí)，可實(shí)時(shí)顯示最高溫、最低溫、平均溫曲線，通過曲線的變化趨勢用于判定此時(shí)鋅鍋各個(gè)區(qū)域是否存在異常。
- 自動(dòng)診斷：設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)中斷自動(dòng)檢測恢復(fù)功能，當(dāng)設(shè)備因斷電或者斷網(wǎng)導(dǎo)致工作異常，待線路正常后可自行排查問題進(jìn)行恢復(fù)。
