1.1系統(tǒng)概述
在冶金行業(yè)，鐵水罐是盛高溫液態(tài)鐵水的容器，在出鐵口承接鐵水，通過機車運輸?shù)綗掍摴ば?，再通過行車將鐵水罐倒入煉鋼爐（或者中間鐵水罐）內(nèi)。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(guān)系到公司生產(chǎn)的降本能力。鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統(tǒng)作為生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，在保證智能、自動運行的同時，不僅可以有效地提高企業(yè)生產(chǎn)效率，同時還能幫助企業(yè)有效利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)，喚醒生產(chǎn)數(shù)據(jù)潛在價值，為企業(yè)打造以“安全生產(chǎn)”為重心的智慧生態(tài)環(huán)境提供堅實的保障。
1.2項目建設(shè)分析
鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統(tǒng)，使用數(shù)字視頻技術(shù)、計算機通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過實時動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動分發(fā)、記錄查詢、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确绞?，實現(xiàn)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(jiān)控報警等。
根據(jù)高效管理的需求，可以在高爐側(cè)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(tǒng)，通過信號與圖像資源的結(jié)合，實現(xiàn)當(dāng)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(yīng)告警信號值。實時、直觀地了解鐵水罐的運行狀態(tài)和受鐵情況，有效提高鐵水包的生產(chǎn)效率。
2.1系統(tǒng)目標
為實現(xiàn)鐵水罐運行狀態(tài)高效、科學(xué)管理，擬建設(shè)一套鐵水罐位置判斷及鐵水傾倒液位觀測系統(tǒng)，主要實現(xiàn)以下目標：?
- 實現(xiàn)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(guān)鍵節(jié)點做出信息判斷，并能將采集的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)對鐵水液位過高分級預(yù)警，從受鐵開始至鐵水罐接滿鐵水，實時監(jiān)控液位高度，對不同液面位置進行報警等級設(shè)置，防止鐵水盛接過滿甚至溢出，造成不必要的生產(chǎn)安全事故。
- 實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢功能，根據(jù)出鐵時間段、班次，查詢班報、日報、月報，并區(qū)分單位。
- 可配合云端管理，打破時間、空間的限制，實現(xiàn)對鐵水罐運行狀態(tài)遠程管理和分析，建設(shè)智慧冶金生產(chǎn)系統(tǒng)。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計分析
2.2.1 鐵水罐位置判斷
在高爐側(cè)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(jiān)控范圍覆蓋到達出鐵口后的鐵水罐罐體，當(dāng)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(xiàn)場信號指示燈等指示裝置進行響應(yīng)，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(fēng)冷紅外熱像儀，斜向下觀測鐵水罐內(nèi)鐵水傾倒液位。
系統(tǒng)對鐵水罐內(nèi)壁進行區(qū)域識別技術(shù)，可根據(jù)現(xiàn)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(qū)域內(nèi)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(shè)置多級液位報警值，根據(jù)不同的液面高度設(shè)定多級報警方式，精確分析掌控鐵水罐的受鐵過程，實現(xiàn)生產(chǎn)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(tǒng)功能
（1）實時數(shù)據(jù)處理：利用高清可見光相機實現(xiàn)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(guān)鍵節(jié)點做出信息判斷，并能將采集的數(shù)據(jù)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(fā)出相應(yīng)提示，同時輸出指示信號，觸發(fā)現(xiàn)場聲光報警裝置，用于下一步工作指示。
（3）鐵水罐液位監(jiān)測：采用紅外在線式熱像儀實時對被測鐵水罐罐內(nèi)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(xiàn)液位位置精確監(jiān)測。
圖2.2鐵水傾倒紅外熱像圖
- 獨特的高溫成像算法：系統(tǒng)具備獨特的紅外熱成像細節(jié)增強算法（DDE），可排除高溫?zé)釟鈱ΡO(jiān)控視場的干擾，清晰呈現(xiàn)罐內(nèi)液面。不受鐵水傾倒過程上千度的鐵水產(chǎn)生強光、高溫?zé)彷椛溆绊憽?/li>
圖2.3開啟DDE算法后的罐內(nèi)液面熱像圖
- 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)四種數(shù)據(jù)存儲方式，前端的視音頻信號可接入視頻處理單元存儲數(shù)據(jù)，手動或自動抓拍、錄像、保存數(shù)據(jù)，以供事后調(diào)查取證。同時將現(xiàn)場所測數(shù)據(jù)實時寫入數(shù)據(jù)庫，并自動生成報表，方便于后續(xù)進行生產(chǎn)跟蹤及作業(yè)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(shù)據(jù)、同樣可以利用DDE軟法處理。
- 多級報警：鐵水傾倒監(jiān)測系統(tǒng)可根據(jù)實際需求，設(shè)定不同液位報警值，當(dāng)液面到達不同報警液位時，發(fā)出多級報警信號，以便對傾倒過程實施精準監(jiān)控。
- 云平臺：數(shù)據(jù)通過云平臺和客戶系統(tǒng)進行通信對接，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)安全管理、生產(chǎn)管理、流程管理高效運行與優(yōu)化。
- 系統(tǒng)接口、功能可拓展：可根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求定制多種監(jiān)測應(yīng)用，方便客戶根據(jù)實際需求選用。
- 設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)選用設(shè)備充分考慮到現(xiàn)場高溫惡劣工況，選用耐高溫針孔鏡頭、配合風(fēng)冷護罩，實現(xiàn)惡劣工況下的降溫、除塵功能。保證選用設(shè)備在現(xiàn)場惡劣工況運行的穩(wěn)定性和耐久性。
