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項目背景

熱風爐作為煉鐵廠煉鐵流程中至關重要的設備，一般一座高爐配有3-4座熱風爐，兩座或者三座加熱，一座送風。高爐煉鐵是需要在1500℃的環境下將氧化鐵還原成鐵元素，如果吹入常溫空氣進入爐內，則會使爐內溫度瞬間下降，不利于煉鐵過程的進行。因此在高爐煉鐵過程中需要向高爐內部持續不斷地提供1000℃-1300℃的高溫熱風，以此促進爐內燒結礦的還原反應，將鐵礦石還原成鐵水。

高溫熱風是通過鼓風機向熱風爐內吹入常溫空氣然后在爐內進行加熱，經由熱風閥向高爐內部源源不斷地輸送熱風。熱風爐主要依靠燃燒閥和熱風閥的開合控制著向高爐輸送熱風的風量以及溫度，如果出現漏風、斷風或者溫度不足的問題，則可能會導致高爐爐料崩塌甚至出現大灌渣，嚴重則會導致高爐休風。因此熱風爐的正常運行是保障煉鐵作業順利進行的關鍵。

燃燒閥控制著加熱爐向送風爐輸送熱風通道的開閉，熱風閥連接熱風爐和熱風管道負責控制送風爐向高爐輸送熱風，在出現燃燒閥和熱風閥內部耐火材料脫落或者未關嚴等造成熱風泄露的情況時，高溫熱風會從閥口噴出，并且熱風爐地處煤氣區域，極易發生爆炸事件，造成巨大的安全事故以及經濟財產損失。燃燒閥和熱風閥的正常工作決定著高爐煉鐵流程的健康運轉。人孔是停爐檢修的人工通道，因其結構的特殊性極易受到高溫侵蝕影響。熱風管是連接高爐與熱風爐的通道，在經過高溫熱風的長時間侵蝕，會使得內部耐火材料軟化、強度降低，逐漸變薄、脫落。一旦殘厚到達臨界點時，會導致管道破損，高溫熱風吹出。此前寶鋼熱風爐短管爆裂漏風事故就是因為內部耐材脫落造成。

針對目前冶煉流程的安全防護管理，急需一套行之有效的在線溫度監控系統用于熱風爐的燃燒閥、熱風閥、人孔、拱頂以及熱風管道區域，以此提升高爐煉鐵流程的安全性及風險預警能力。

項目現狀

經過現場勘查，目前現場情況如下：

熱風爐分為兩種爐體，7#-10#是內燃式、11#-14#是外燃式，各區域分別有4座熱風爐對應一座高爐，合計32座熱風爐；
熱風爐現場處于露天環境。冬天環境溫度最低在-10℃-20℃、夏季現場環境溫度根據以前項目經驗判斷最高可能超過40℃甚至達到50℃；
熱風爐地處煤氣區域，這就要求紅外熱像儀必須同時滿足高、低溫和防爆要求；
現場熱風爐外壁區域均存在一定程度的脫落情況，和現場人員溝通了解到是由于部分區域溫度過高，高溫經由耐火材料傳遞到表層，在長時間的烘烤作用下使外層爐皮發生皴裂以致脫落；
使用紅外熱像儀進行溫度測量時發現表皮脫落區域溫度均高于正常區域，燃燒閥和熱風閥接壤處溫度也均高于其他區域；
根據現場素材來看，整個熱風爐運轉情況良好，未發現明顯高溫異常區域；
通過對關鍵位置的溫度熱圖分析，確實如現場工人所說情況一致，特定位置區域，例如破損區、接壤處等溫度要高于附近區域。如果不采取措施對關鍵點區域進行實時溫度監控，一旦發生超溫情況，現場工人無法及時得知，那么就會存在巨大的安全隱患；

根據此前項目經驗可知，熱風爐溫度在線監控系統需滿足以下需求：

對熱風爐關鍵點位進行全面、精準的非接觸式測溫，設備安裝、運行過程以及施工不影響熱風爐正常工作；
設備具備防爆功能，并能在低溫-20℃和高溫+60℃正常穩定運行，防爆護罩具備IP68防護等級；
風險預警與火災報警：對監測點位進行實時全景溫度監控，系統需具備高靈敏度特點，可對超溫區域實現快速報警和精準定位；
所有采集點視頻圖像可全程或報警觸發錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放，報警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；
在工程設計和實現的過程中，始終把客戶的實際需求放在首位，結合熱風爐區域工藝特點以及現場環境的特殊性設計出系統操作簡便，現場工作人員可即學即用的智能化管理平臺；

系統特征

熱風爐溫度在線監控系統的建設，是鋼鐵冶煉行業安全管理升級的重要體現。根據深耕冶金行業多年的經驗，為解決以上需求，本系統應具備以下特征：

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報警精準度。
針對現場特殊的環境情況，選用具備防爆特征的紅外熱像儀，設備內部探測器采用具有國際先進技術水平的法國進口ULIS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110592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。
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。
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。
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。
云平臺合理利用云計算與超融合的架構，以統一的軟件定義計算、存儲、網絡的框架，兼顧中心云計算和邊緣計算的訴求，充分利用云端、邊緣端以及設備端全路徑的智能異構數據資源為客戶提供強大的數據資產治理能力。

總結

綜上所述，熱風爐溫度在線監控系統應從產品特點、環境特征、業務需求、安裝方式和施工布局等全方位考慮，在最終效果上實現穩定、及時、精準的風險預警功能，以此保障高爐煉鐵生產工藝流程的安全、健康運行。

環境特征：現場冬天低溫、夏天高溫，并屬于煤氣區域；

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；外殼采用定制防爆護罩，內置恒溫模塊，抵抗現場惡劣環境影響；

業務需求：實時、在線、全面性、高精度測溫；

安裝方式：關鍵點監測位采用壁掛式和立桿式兩種方式；

施工布局：設備安裝前、后和施工過程不影響熱風爐的正常工作，并且材料均按照室外、防爆、耐高溫要求選型。

產品功能特性：
納米級隱形雨刷，不沾水、不沾油，排斥灰塵；
高硬度特種碳鋼經氟碳高溫噴考或不銹鋼拋光/鈍化等工藝處理，可防爆、防塵、防水、防銹；
配有半導體可控硅溫控組件，實現自動加熱和散熱功能；
針對現場不同監測對象搭配不同視場角鏡頭，變更靈活；
設備具有IP68高防護等級，充分滿足現場惡劣環境要求；
測溫精準，成像清晰：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。
功能豐富，經濟適用：設備均采用標準的機芯接口，方便集成的同時具有更高的實用性。

防爆筒型紅外熱像儀外觀

防爆筒型紅外熱像儀適用于工廠具有IIA、IIB、IIC級T1~T6組可燃性氣體、蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的0區、1區、2區場所以及可燃性粉塵與空氣混合形成的20區、21區、22區爆炸危險場所。如石油、化工、碼頭、油庫、輪船、鉆井平臺、加油站、礦井、港口、竣工、鋼鐵、花炮生產、機械、糧食加工儲存等場所。

表一設備參數

型號	SS-EX-X384D
紅外分辨率	384*288
像素尺寸	17um
幀頻	50Hz
工作波段	8～14um
測溫范圍	60℃～600℃
數據
單幀溫度	帶溫度信息的JPG圖片格式
溫度流	全輻射溫度信息存儲
視頻	H.264標準視頻格式，兼容通用視頻播放軟件
電氣接口
電源	DC9～15V，典型功耗2.5W@25℃
模擬視頻	NTSC/PAL
以太網	100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等協議，內置Web Server，兼容主流NVR產品，提供SDK開發包
串口	RS485，支持Pelco云臺控制協議
電動鏡頭	支持12V電動鏡頭
GPIO	1路磁隔離輸入，1路繼電器輸出
環境參數
工作溫度	-10～+60℃
儲存溫度	-40oC～+85℃
濕度	非冷凝10%～95%
外殼防護	IP68
抗沖擊性	25G
抗振動性	2G
安裝	1個1/4 UNC-20、4個M3螺紋安裝孔

平臺介紹

客戶端軟件采用C/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。客戶端軟件的紅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。此外，客戶端軟件可將相關配置數據實時同步云端，在云端對數據進行管理和分析，用戶可通過云平臺自定義設置異常的通知方式與通知聯系人，通過客戶端軟件與云端應用相結合實現了智能化的控制體系，為邁向工業互聯網數據智慧化決策打下堅實的基礎。