1.1系統概述
在冶金行業，鐵水罐是盛高溫液態鐵水的容器，在出鐵口承接鐵水，通過機車運輸到煉鋼工序，再通過行車將鐵水罐倒入煉鋼爐（或者中間鐵水罐）內。鐵水罐作為鐵水運輸容器，是公司鐵鋼平衡的中間紐帶，鐵水罐安全、高效地運行直接關系到公司生產的降本能力。鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統作為生產輔助系統，在保證智能、自動運行的同時，不僅可以有效地提高企業生產效率，同時還能幫助企業有效利用生產數據，喚醒生產數據潛在價值，為企業打造以“安全生產”為重心的智慧生態環境提供堅實的保障。
1.2項目建設分析
鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統，使用數字視頻技術、計算機通信技術、網絡技術，通過實時動態監控、數據自動分發、記錄查詢、網絡傳輸等方式，實現對鐵水罐車是否到達指定出鐵口位置的判斷以及鐵水傾倒的液位監控報警等。
根據高效管理的需求，可以在高爐側鐵水罐受鐵位置分別布控位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統，通過信號與圖像資源的結合，實現當鐵水罐車到達指定出鐵口位置時，輸出指示信號，以及通過鐵水罐液位的觀測，輸出相應告警信號值。實時、直觀地了解鐵水罐的運行狀態和受鐵情況，有效提高鐵水包的生產效率。
2.1系統目標
為實現鐵水罐運行狀態高效、科學管理，擬建設一套鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統，主要實現以下目標：?
- 實現對鐵水罐、機車位置信息、運行軌跡以及是否達到定出鐵口等關鍵節點做出信息判斷，并能將采集的數據上傳至后端管理軟件。
- 鐵水罐到達指定出鐵口時，輸出指示信號，用于下一步工作指示。
- 實現對鐵水罐自動受鐵、鐵水傾倒液位智能判斷，對鐵水罐受鐵流程進行智能化、集中化管理。
- 實現對鐵水液位過高分級預警，從受鐵開始至鐵水罐接滿鐵水，實時監控液位高度，對不同液面位置進行報警等級設置，防止鐵水盛接過滿甚至溢出，造成不必要的生產安全事故。
- 實現數據查詢功能，根據出鐵時間段、班次，查詢班報、日報、月報，并區分單位。
- 可配合云端管理，打破時間、空間的限制，實現對鐵水罐運行狀態遠程管理和分析，建設智慧冶金生產系統。
2.2 系統設計分析
2.2.1 鐵水罐位置判斷
在高爐側鐵水罐指定受鐵位置，安裝一臺高清可見光相機，距離出鐵口位置一定距離處，使相機監控范圍覆蓋到達出鐵口后的鐵水罐罐體，當鐵水罐達到出鐵口位置時，通過機器視覺分析判斷是否到位，輸出繼電器信號，可控制現場信號指示燈等指示裝置進行響應，用于下一步工作指示。
2.2.2 鐵水傾倒液位觀測
可選用一臺單光針孔風冷紅外熱像儀，斜向下觀測鐵水罐內鐵水傾倒液位。
系統對鐵水罐內壁進行區域識別技術，可根據現場實際需求對鐵水罐沿罐壁采集液位線3-5條，由于從出鐵口出來的高溫鐵水與未盛鐵水的鐵水罐罐壁存在明顯溫度差異，通過檢測觀測判斷區域內的溫度分布情況，采集液位線的溫度，即可判斷鐵水傾倒液面的位置。
可通過軟件設置多級液位報警值，根據不同的液面高度設定多級報警方式，精確分析掌控鐵水罐的受鐵過程，實現生產流程的自動化、智能化。
圖2.1 鐵水傾倒液位分析及安裝示意圖
2.3 系統功能
（1）實時數據處理：利用高清可見光相機實現對鐵水罐、機車位置信息、運行軌跡以及是否達到定出鐵口等關鍵節點做出信息判斷，并能將采集的數據上傳至后端管理軟件。
（2）就為信息指示：鐵水罐到達指定出鐵口時，在軟件上發出相應提示，同時輸出指示信號，觸發現場聲光報警裝置，用于下一步工作指示。
（3）鐵水罐液位監測：采用紅外在線式熱像儀實時對被測鐵水罐罐內溫度分布情況分析，實時顯示鐵水罐受鐵時全輻射熱像圖，實現液位位置精確監測。
圖2.2鐵水傾倒紅外熱像圖
- 獨特的高溫成像算法：系統具備獨特的紅外熱成像細節增強算法（DDE），可排除高溫熱氣對監控視場的干擾，清晰呈現罐內液面。不受鐵水傾倒過程上千度的鐵水產生強光、高溫熱輻射影響。
圖2.3開啟DDE算法后的罐內液面熱像圖
- 數據存儲與痕跡管理：支持單幀溫度和溫度流、視頻流以及原始溫度數據四種數據存儲方式，前端的視音頻信號可接入視頻處理單元存儲數據，手動或自動抓拍、錄像、保存數據，以供事后調查取證。同時將現場所測數據實時寫入數據庫，并自動生成報表，方便于后續進行生產跟蹤及作業分析。
存儲的溫度圖可以隨時通過軟件進行二次分析，可以追溯到任意溫度圖任意點位溫度數據、同樣可以利用DDE軟法處理。
- 多級報警：鐵水傾倒監測系統可根據實際需求，設定不同液位報警值，當液面到達不同報警液位時，發出多級報警信號，以便對傾倒過程實施精準監控。
- 云平臺：數據通過云平臺和客戶系統進行通信對接，實現企業數據安全管理、生產管理、流程管理高效運行與優化。
- 系統接口、功能可拓展：可根據實際業務需求定制多種監測應用，方便客戶根據實際需求選用。
- 設備現場環境適應性：系統選用設備充分考慮到現場高溫惡劣工況，選用耐高溫針孔鏡頭、配合風冷護罩，實現惡劣工況下的降溫、除塵功能。保證選用設備在現場惡劣工況運行的穩定性和耐久性。
