1、項目概況
1.1項目需求
自然界中的一切溫度高于絕對零度(-273.15℃)的物體均會發出紅外輻射。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出的紅外輻射，經過光學轉換和電學轉換，最后可輸出為紅外熱圖像，并實現測溫功能。
目前需要建設冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統，對關鍵點位的鋅鍋溫度數據進行收集并分析，來判斷鋅鍋是否存在異常情況，并可以及時做出處理。需要在距離關鍵點位上的鋅鍋1-2米的位置處，架設測溫設備，測量鋅鍋各個面的溫度。目前，紅外熱成像技術已日趨成熟，對鋅鍋表面進行溫度監測，可清晰反饋鋅鍋表面的溫度分布情況，為相關情況的判斷和處理提供數據支持。紅外熱像儀的使用可有效提高溫度檢測效率和數據匯總。
1.2項目現狀
根據項目現場情況，冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統需滿足以下需求：
- 對鋅鍋進行全面、精準的非接觸式測溫，設備安裝以及運行過程均嚴格按照現場要求實施，不對現場其他設備產生干擾；
- 冷軋鍍鋅線附近環境可能較為復雜，紅外熱像儀須具備相應的防護等級，環境適應性強，不受外界環境干擾等特點，在復雜環境下可正常工作。
- 所有采集點視頻圖像可全程存儲或觸發拍照存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放，數據記錄與圖像同步存儲在系統內特定位置，存儲位置可根據業主需求隨時更改；
- 電源供給在全天候的環境下，保證系統不間斷供電；
2、冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統設計方案
2.1設計原則
本方案的設計以“先進性、可靠性、實用性、標準性、經濟性、擴展性、安全性”為基本原則，具體如下：
先進性：采用成熟、主流的設備構建系統，系統建設充分利用當前最新的視音頻、數據、網絡等技術，充分兼顧需求和技術的不斷變化，建設業內領先的溫度監測綜合系統。
可靠性：系統硬件采用專業設備，對關鍵設備采取冗余備份措施，軟件采用模塊化、分層隔離的設計思想，確保整個系統長期穩定運行。
實用性：系統的設計突出應用，以現實需求為導向，以有效應用為核心，以技術建設與工作機制的同步協調為保障，確保系統能有效服務于用戶的工作需要。
標準性：系統設備選型符合國內外相關標準，保證設備應用的兼容性，采用標準接口，實現信息資源共享。
經濟性：系統整體配置性能高，價格合理，建設成本和投入較低。
擴展性：系統采用業界主流的硬件設備，提供標準的協議，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備，并能為其他系統提供接口。系統支持能力的對外輸出。
安全性：綜合考慮設備安全、網絡安全和數據安全。采取可靠手段杜絕對系統的非法訪問、入侵或攻擊行為。數據采取前端分布存儲、監控中心集中存儲管理相結合的方式。
2.2系統要求
冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統應從產品特點、環境特征、業務需求、安裝方式等全方位考慮，在最終效果上實現穩定、精準的溫度監測和收集功能。
環境特征：現場屬于工廠室內環境，需考慮設備正常工作的問題；
產品特點：采用高性能探測器、搭配行業內先進的紅外圖像處理算法，使得設備展示出的紅外畫面具有更好的細節增強效果和更高的測溫精準性；外殼采用專業防護罩，充分滿足現場要求，以此抵抗現場環境影響；
業務需求：實時、在線、全面性、高精度測溫、溫度記錄；
安裝方式：現場監測位置采用定點安裝方式，固定在距離鋅鍋1-2米位置處；
2.3系統網絡架構
根據現場情況，推薦采用高防護等級的單光艙式熱像儀。將現場設備監測到的所有溫度數據傳輸至后端軟件上，供現場人員進行溫度數據采集和分析。
2.4設備安裝點位
根據實地情況，熱像儀安裝在距離鋅鍋1-2米位置處，可觀測區域覆蓋整個鋅鍋表面重點區域。
圖2.2選點示意圖
1#、2#鍍鋅線共3個鋅鍋，7個感應加熱器，需要監測1-10共10個點位，配置混合熱成像儀數量為16套，其中1號、2號、7號、16號混合熱成像儀配置為廣角型，具體配置如下：
| 監測點位編號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 對應熱成像儀編號 | 1 | 2 | 3、4 | 5、6 | 7 | 8、9 | 10、11 | 12、13 | 14、15 | 16 |
2.5系統功能介紹
根據現場情況，推薦采用單光艙式熱像儀，使設備滿足現場環境使用需求。
1)實時監控
采用單光艙式熱像儀，具有防塵、防水、防腐蝕等功能特性。實時獲得監控區域內清晰的監控圖像，滿足監控需求，實現24小時不間斷監控。
2)溫度監測
單光艙式熱像儀能夠對現場的重點區域進行溫度監測。前端熱成像攝像機支持全局高低溫追蹤，點/線/多邊形等多種測溫模式；支持多個測溫對象的添加及其報警閾值范圍的獨立設置。溫度范圍覆蓋-20~150℃。
3)錄像存儲
所有視頻圖像可全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；
4)報警聯動
通過視頻監控系統和其他輔助系統的關聯，能夠提供豐富的視頻預案：客戶端聯動、喇叭聯動、報警錄像等。有助于相關人員第一時間發現溫度異常點，迅速做出反應，并采取應對措施。
5)遠程維護
通過平臺軟件能夠對前端設備進行校時、重新啟動、修改參數、軟件升級、遠程維護等功能，提高設備的維護效率。
6)系統管理
通過平臺軟件能夠進行全方位管理，提供設備IP管理、溫度流和視頻流管理、流媒體服務、存儲管理、數據回放、設備配置、紅外圖像管理、報警管理等系統服務，提高整套系統的工作效率。
2.6業務應用
1)設備在線監測
針對設備觀測區域，通過測溫配置，在畫面中創建測溫對象（點、線、多邊形），并針對測溫對象設置獲取溫度形式（高溫、低溫、平均溫）、溫度異常判定規則（低于、高于、區間、溫差）、預警方式。系統可24小時監測和記錄測溫對象溫度，可單測溫對象或者多測溫對象進行記錄跟蹤展示，并可實時反饋溫度異常情況，通過曲線、列表等方式傳達給相關人員。
2)客戶端軟件分析
客戶端軟件是一款專用于熱成像設備的分析工具，支持在線測溫和離線數據管理兩種方式。在線測溫通過連接設備，實時監測現場溫度變化；離線測溫則通過分析錄像或抓拍的圖片對測溫數據進行二次分析。
2.7產品介紹
格物優信單光艙式熱像儀選用高精度、高穩定性紅外熱像儀，配合IP66高防護等級護罩，工作穩定、性能卓越，可適用于室外監控環境使用。
- 防護等級高：IP66防護等級，配備遮陽罩，具有較好的防水及防灰塵能力；
- 測溫精準：設備整機出廠前經過高性能黑體溫度校正，同時采用自主研發的高性能圖像算法，讓設備在不同環境下均能展現有優異的精度和場景細微差異；
- 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；
- 實時響應：毫秒級響應，圖像幀率30Hz，實時捕捉溫度變化，無延遲無拖影；
圖2.1單光艙式熱像儀外觀
表一 設備參數
| 特點/性能 | SS-HG系列 |
| 紅外熱成像參數 | |
| 分辨率 | 384×288 |
| 熱靈敏度 | ≤50mk@25℃ |
| 幀頻 | 50Hz |
| 響應波段 | 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，根據實際情況選定 |
| 溫度顯示 | 支持全局高低溫追蹤，全局平均溫度，點/線/多邊形等多種測溫模式，可添加多個測溫對象。所有測溫對象可獨立繪制歷史溫度曲線圖 |
| 調焦 | 定焦、手動調焦 |
| 圖像增強 | 自適應增強、手動增強、細節增強 |
| 調色板 | 白熱，黑熱，鐵紅，彩虹等12種調色板 |
| 視頻輸出 | 千兆/百兆以太網，帶測溫區域顯示 |
| 網絡功能處理 | |
| 數據接口 | 網絡輸出 |
| 視頻處理 | H.264 |
| 網絡協議 | TCP/IP, HTTP, RTP, RTSP |
| 一般規范 | |
| 整機重量 | ≤2Kg |
| 產品尺寸 | 240mm（L）×150mm（W）×140mm（H） |
| 外觀 | 表面平整均勻、光滑無掉漆 |
| 防護鏡片 | 鍺透鏡片 |
| 電源 | DC12V，典型功耗2.5W@25℃ |
| 防護等級 | IP66 |
| 工作溫度 | -20℃～60℃，濕度小于90% |
| 二次開發 | |
| 軟件支持 | 提供完善的云臺控制、可見光、紅外熱像的相關軟件或者SDK開發包（包含JAVA的開發包） |
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2.8系統優勢
冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統是機場數據管理的重要體現。本系統具有以下優勢：
l 1）采用IP66高防護等級的單光艙式護罩，滿足復雜環境下設備正常工作需求。
l 2）后端算法對圖像采用無損壓縮的方式，實時傳輸溫度流數據，畫面更加流暢的同時可以獲取到任意位置的溫度數據，提高系統的靈敏性和測溫精準度。
l 3）針對現場特殊的環境情況，選用具備高防護等級紅外熱像儀，設備內部探測器采用具有國際先進技術水平的進口非制冷式焦平面紅外探測器，其工作壽命可達8-10年，在可以實現數十萬個像素點溫度的實時探測的同時，可充分保證設備運行的穩定性。
l 4）可在畫面上添加多個測溫點位和框選區域進行自定義標記，并分別顯示溫度，也可將同一畫面中的設備進行區域劃分，針對跑道不同區域的溫度，分別實現溫度監測和標記；
l 5）系統采用紅外數字圖像細節增強（DDE）技術，用高速處理器先對原始目標信息進行分析，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，得到接近實際層次豐富的圖像。
l 6）設備整機在+70℃的高低溫試驗箱內進行老化試驗及標定過程。通過現場實地勘察充分了解設備防范需求及環境情況。根據現場環境實際特點采用防爆護罩，可滿足惡劣環境下的運行要求，以此保證設備的耐久實用，減少后期設備維護工作。
l 7）溫度在線監控系統設計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工作。為此，設備采用模塊式結構，可通過相關接口接入其他硬件。后臺監控管理平臺采用模塊化算法，可通過網絡升級或者本地固件升級等方式，以此提高系統的可塑性及多樣性。
2.9應用價值
拉近管理距離：實時分析、線上記錄、檢維修查看，管理遠程化，任務快速下達，進展執行透明化，管理無漏洞。
提升業務效率：實時線上監測、線下實時回傳、多元精準分析、快速鎖定顯性或者隱形隱患，及時通知，快速響應，立即維修，審核記錄，閉環形成正向反饋。
防范安全隱患：通過打造線上+線下設備狀態異常監測-反饋-處理-記錄閉環管理體系，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、冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統客戶端軟件
3.1客戶端軟件介紹
為輔助用戶進行溫度在線/離線管理，我司特配備多臺專業紅外分析軟件，進行紅外畫面預覽以及測溫和設備管理?？蛻舳塑浖捎肅/S模式與B/S模式相結合的開發模式，包括實時、數據兩大常用功能模塊和測溫對象、設備、用戶管理、告警、云臺、錄制管理六大相關基礎管理模塊。與此同時，提供組件化、標準化的Web API開放平臺接口供其他系統使用，為客戶提供強大且靈活的業務集成和數據集成能力?？蛻舳塑浖募t外實時畫面監測采用了業內領先的紅外圖像處理算法，使得設備展示出的紅外畫面具有更好的細節增強效果和更高的畫面可調節精準性。
圖3.1 軟件界面
3.2軟件功能介紹
冷軋鍍鋅線鋅鍋監測系統利用紅外成像儀實時獲取鋅鍋表面溫度分布，實現鋅鍋表面溫度的數據采集與記錄分析作用。
具體功能與技術目標如下：
- 在線測溫功能：所有視頻圖像可全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放。
- 溫度預警：實時全景監控與高靈敏度特點，發現異常高溫或低溫時可實現毫秒級報警。
- 報警類型：分為高溫報警和溫升報警。高溫報警即被測區域超過預設值時報警，溫升報警即被測區域溫度在某一時間段內出現異常溫升時報警，具體數值可根據實際情況設定。
- 溫度補償：設備可根據現場實際環境溫度自動進行溫度補償，以滿足不同溫度環境下的測溫需求。
- 痕跡管理：對現場所測溫度實時寫入數據庫，并自動生成數據表與溫度曲線。調取歷史溫度信息和報警記錄，方便于出現問題后進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系統。
- 實時顯示全輻射熱圖：現場人員可通過鼠標查看畫面任意位置的瞬時溫度，對異常情況進行錄制、拍照、分析。
- 高溫追蹤：自動對熱像圖整個畫面或特定區域進行溫升趨勢分析，提早發現溫度異常區域。
- 溫度曲線分析：軟件監測鋅鍋表面溫度時，可實時顯示最高溫、最低溫、平均溫曲線，通過曲線的變化趨勢用于判定此時鋅鍋各個區域是否存在異常。
- 自動診斷：設備具有網絡中斷自動檢測恢復功能，當設備因斷電或者斷網導致工作異常，待線路正常后可自行排查問題進行恢復。
