項目背景
1.1項目概況
回轉窯是指旋轉煅燒窯（俗稱旋窯），可用于對固體物料進行機械、物理或化學處理，具有煅燒質量好和產品質量高等優點，是建材、冶金、化工、環保等許多生產行業中的重要設備。按照其處理物料的不同，可將回轉窯分為水泥回轉窯、冶金化工窯和石灰窯，用于煅燒水泥熟料、鋼鐵廠貧鐵礦磁化焙燒、活性石灰和輕燒白云石焙燒等。
回轉窯是一個有一定斜度的圓筒狀物，斜度為3～3.5%，借助窯的轉動來促進料在回轉窯內攪拌，使料互相混合、接觸進行反應。以水泥回轉窯為例，生料粉從窯尾筒體高端下，料管喂入窯筒體內 ，由于窯筒體的傾斜和緩緩地回轉，使物料產生一個即沿著圓周方向翻滾，又沿著軸向從高溫向低端移動的復合運動，生料在窯內通過分解，燒成等工藝過程，燒成水泥熟料后從窯筒體的底端卸出，進入冷卻機。燃料從窯頭噴入，在窯內進行燃燒，使窯內內部溫度在1200℃以上，局部溫度高達 1300-1400℃。燃燒發出的熱量加熱生料，使生料煅燒成為熟料，在與物料交換過程中形成的熱空氣，由窯進料端進入窯系統，最后由煙囪排入大氣。
圖1.1水泥回轉窯結構示意圖
在此生產過程中，窯溫的控制直接影響原料質量。其一方面是燃燒設備，原料在其中燃燒產生熱量；同時也是傳熱設備，原料吸收氣體的熱量進行煅燒。另外也是輸送設備，將原料從進料端輸送到出料端。而燃料燃燒、傳熱及原料運動三者間必須合理配合，才能使燃料燃燒所產生的熱量能在原料通過回轉窯（旋窯）的時間內及時傳給原料，已到達高產、優質、低消耗的目的。
回轉窯的筒體由40mm左右的鋼板卷制而成，筒體內鑲砌200mm左右的耐火材料，且與水平線成規定的斜度。由于高溫和承重的關系，筒體會有橢圓形的變形，會對窯內耐火材料產生壓力，隨著轉窯長時間不間斷的運行，內部耐火材料會被侵蝕變薄甚至脫落，或者結圈拉圈，引發安全與生產故障事故。此前，山東一大型水泥生產企業，因為一次回轉窯停窯事故，32個小時維修加上產量損失就合300多萬。而這動輒幾百萬的損失，就是因為回轉窯燒成帶兩塊硅莫磚脫落引起的紅窯造成的。“紅窯”是因為某個區域窯體溫度過高造成的，處理不及時可能造成窯爐燒穿等大型事故。因此對回轉窯建設一套在線溫度監控系統是穩定現場熱工制度的重要措施，也是優質高產和轉窯平安運轉的關鍵。
1.2項目現狀
回轉窯作為水泥生產過程中的核心設施，窯內燃燒溫度和筒體外壁溫度對產品的質量和生產安全性至關重要。經現場勘測與交流，目前存在的風險如下：
- 回轉窯內燒成溫度直接影響反應進行得是否徹底、有效。反應溫度過低，熟料質量不好，轉窯被迫減速，單位熱耗增加；
- 回轉窯燒成溫度過高，易燒壞窯襯材料，影響窯的長期平安運轉；
- 由于熟料易結塊，極易造成結圈，并在尾部堆積拉圈，影響產品質量，以致需要停窯除焦，影響設備運行可靠性。
- 內部耐火材料逐漸侵蝕、脫落，鋼板則會直接暴露在高溫環境中，軟化甚至熔蝕，嚴重時威脅生產安全，造成非計劃停窯或事故。
- 燃料在轉窯內燃燒時，由于回轉窯的結構特點，無法采取直接手段測量內部溫度分布，無法判斷燃燒中心的位置與內部的溫度狀況，會造成燃燒不充分或燃燒過度。
為了保證回轉窯安全高效運行，急需一套行之有效的在線溫度監控系統用于轉窯的窯內窯外區域，以此提升生產流程的安全性及風險預警能力。監控系統應滿足如下幾點要求：
- 進行非接觸式測溫，對回轉窯窯頭和窯外進行全面、準確的溫度監測，設備運行過程中不影響回轉窯正常工作。
- 高穩定性與適用性：窯內監控設備可在高溫條件下穩定工作，且測溫范圍覆蓋窯內正常及異常溫度。窯外監控設備可監控整個回轉窯筒體；
- 風險預警與高溫報警：可對高溫對象實現快速報警；
- 數據存儲：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；
- 電源供給在全天候的環境下，保證系統不間斷供電。
1.3系統特點
- 采用高性能紅外熱像儀完成非接觸式測溫：高爐監控紅外熱像儀，專門針對窯內高溫環境，測溫范圍高達1600℃；單光艙式熱像儀視場角大，覆蓋范圍廣，滿足筒體監測所需；
- 全天候將采集的全輻射紅外圖像流接入中控室，在實時畫面中查看轉窯各個區域溫度分布以及最高溫、最低溫與平均溫等；
- 可自定義超溫報警、高溫區間報警、低溫報警、溫度區間報警、溫度區間外報警5種類型報警方式以及微信或短信兩種報警推送方式，告警時給相關負責人發送微信或短信，幫助相關人員及時采取行動；
- 實時繪制回轉窯溫度變化曲線,顯示外壁溫度橫剖面和縱剖面各位置最高溫變化趨勢圖，為分析轉窯內部結焦或耐火泥脫落位置和狀態提供參考；
- 回轉窯每轉一周，系統可記錄下窯壁外表面平面展開后的溫度分布，顯示此周不同區域的最高溫度值、最低溫度值；
- 可在畫面中設定轉窯不同距離標識點，表明區域在轉窯上的實際位置，讓觀測人員更好的辨別溫度異常點；
- 自動生成區域最高溫溫度變化曲線，指導燃燒中心位置調整；
- 方便用戶進行管理，可設置不同人員的使用權限；
- 系統自檢，故障后自動重新連接，支持遠程故障處理，保證系統穩定可靠運行。
1.4總結
綜上所述，回轉窯紅外監控系統通過窯內外配合監測，可解決無法獲知原料燃燒情況、窯內結圈情況和不能及時發現耐火材料減薄脫落等問題。
窯內，可實時獲取內壁溫度分布、原料運動軌跡、結圈分布及耐材情況；窯外，可在窯壁因內部耐火材料侵蝕、脫落，甚至到鋼板軟化、熔蝕之前，發現其早期異常缺陷并進行報警，最大程度避免“紅窯”等狀況。為工人進行回轉窯溫度調整、窯體維修去渣等工作提供科學有效的依據。在最終效果上實現穩定、及時、精準的風險預警功能，以此保障生產工藝流程的安全、健康運行。
回轉窯監控平臺軟件
為更好地方便用戶對回轉窯進行溫度監測和監控系統管理，我司特推出回轉窯專用客戶端軟件和“YSIR智能物聯網云平臺”，以滿足不同用戶對系統管理的差異化要求。
4.1回轉窯專用客戶端軟件
（1）內壁監控功能
內壁監控功能以視頻展示為主，主要包括燒嘴火焰形狀監測、區域溫度極值顯示、窯內球團運動軌跡監測、結圈位置及形狀顯示、耐材蝕損情況顯示。可通過鼠標獲取畫面中任意點的溫度，也可進行監控視頻錄制。
?
圖4.1內壁實時監控界面截圖
（2）外壁監控功能
回轉窯筒體外壁監控功能包括回轉窯外壁分距離標識功能、可通過鼠標獲取畫面中任意點的溫度，也可進行監控視頻錄制。
圖4.2?回轉窯筒體實時監測界面截圖
（3）外壁數據分析功能
為了方便用戶對整個窯筒體溫度有直觀的了解，格物優信獨家開發了回轉窯外壁溫度全天候三維連續監測技術。
回轉窯外壁表面溫度紅外連續三維測定技術結合了窯體測溫點定位技術、系統溫度補償技術以及紅外熱像儀，實時顯示回轉窯運行過程窯體的溫度分布情況，實現回轉窯全天候三維連續監測，直觀展示窯體在運行過程中軸向及圓周方向上的溫度信息，同時可顯示窯外壁任意位置的具體溫度值。窯外壁溫度分布云圖將窯體表面展開，可實時顯示窯體旋轉一周時外壁溫度分布情況，系統可將窯體軸向和圓周方向溫度的最高值和最低值取出單獨顯示，并具體到每米位置顯示圓周方向溫度極值。在軟件中可從橫截面和縱截面顯示窯筒體溫度，現場操作人員可由此判斷窯內高溫區位置、結圈生成位置及耐材脫落位置，為現場生產提供直觀參考。
回轉窯窯內溫度監測可采用高爐監控紅外熱像儀。
- 設備功能特性
高爐監控紅外熱像儀是小尺寸、專用型的在線式測溫型紅外熱像儀，專業用于高爐冶金行業等高溫工業應用場景。高爐監控紅外熱像儀是高爐監控的升級型號，產品選用進口探測器，搭配專用的針孔鏡頭使用工作穩定、性能卓越，配合獨有的測溫校正算法和易用的用戶界面，為金屬冶煉、高爐爐況監控提供先進、可靠的測溫技術支持。同時該款熱像儀具有體積小巧、安裝方便、成像清晰、測溫范圍廣以及開窗小，易損部件可更換等優點。高爐監控紅外熱像儀配有功能豐富的終端軟件，可滿足用戶差異化的應用需求。
高爐監控紅外熱像儀
- 采用針孔鏡頭，防止飛濺且體積小巧，方便安裝；
- 針對行業的算法優化，解決煙塵氣流干擾，成像清晰，測溫精準，測溫范圍可達60-1600℃
- 靈敏度高，運行穩定：溫度分辨率高，細微變化及時反應；適應復雜環境，性能穩定。
- 開窗小，易損部件可更換：超小的紅外開窗尺寸，降低高溫爐渣濺射概率；濺射損壞后，只需更換部件，降低維護成本。
- 專業軟件提供數據分析和管理：配套專業軟件，助力用戶更便捷地實現復雜業務應用。
- 支持快速二次開發：提供簡單易用的SDK開發包，無論是單獨使用還是二次集成開發，都能滿足用戶差異化的需求。
- 設備參數
- 型號參數
| 型號 | M384D1600ZF3.3 |
| 像素尺寸 | 17um |
| 分辨率 | 384*288 |
| 幀頻 | 50Hz |
| NETD | ≤50mK@25℃ |
| 工作波段 | 8~14um |
| 鏡頭焦距 | 3.3mm |
| 視場角 | 100°×79° |
| 測溫范圍 | 60~1600℃ |
| 測溫精度 | ±2℃或±2% |
- 通用參數
| 圖像 | |
| 成像距離 | 約20倍焦距至無窮遠 |
| 測溫模板 | 支持全局高低溫追蹤，支持點、線、多邊形測溫模板，支持模板內高低溫追蹤 |
| 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、紅飽和等多種調色板 |
| 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，支持RTSP流媒體協議，兼容通用視頻播放軟件 |
| 電氣接口 | |
| 電源 | DC?9~15V，典型功耗2.5W@25℃ |
| 以太網 | 標準100/1000M以太網接口，支持TCP、UDP、IP、RTSP、ONVIF等協議，提供SDK開發包 |
| 串口 | RS485 |
| 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 | IP54 |
| 抗沖擊性 | 25G |
| 抗振動性 | 2G |
| 機械參數 | |
| 重量 | 300g（含鏡頭） |
| 尺寸 | 836(L)×42(W)×42(H)mm，安裝圓孔內徑需大于59mm（含鏡頭） |
| 安裝 | 4個M2正面螺紋安裝孔，2×4個M3側面螺紋安裝孔 |
- 設備外觀尺寸
圖3.2高爐監控紅外熱像儀外觀尺寸圖
3.2單光艙式熱像儀
回轉窯窯體外壁溫度監測可采用格物優信單光艙式熱像儀。
（1）設備功能特性
單光艙式熱像儀是高性能、高準確度的在線式測溫型紅外熱像儀。選用進口探測器，工作穩定、性能卓越，配合獨有的測溫校正算法和易用的用戶界面，使得單光艙式熱像儀成為質量控制、熱源監測、安防夜視、設備維護等應用領域的首選產品。
圖3.3單光艙式熱像儀
- 非接觸式在線實時測溫，支持點、線、區域等多種測溫對象添加與管理
- 專利紅外算法，支持測溫標記，支持鐵紅、白熱、高對比度等多種調色板，打開您的不一樣的溫度“視界”
- 無損壓縮算法，支持模擬視頻、單幀溫度、網絡視頻流、網絡溫度流等多種數據傳輸方式
- 五種溫度提醒模式，解放人力，監控更省心
- 千/百兆以太網數據流輸出
（2）設備參數
- 型號參數
| 型號 | SS-HG-X640D | SS-HG-X384D | |
| 紅外分辨率 | 640×480 | 384×288 | |
| 像素尺寸 | 17um | ||
| 幀頻 | 30Hz | 50Hz | |
| NETD | ≤50mK@25℃ | ||
| 工作波段 | 8~14um | ||
| 視場角 | 根據現場勘察情況確定 | ||
| 角分辨率 | |||
| 測溫范圍 | 60~600℃ | ||
| 測溫精度 | ±2℃或±2% | ||
- 通用參數
| 圖像 | |
| 成像距離 | 約20倍焦距至無窮遠 |
| 測溫模板 | 支持全局高低溫追蹤，支持點、線、多邊形測溫模板，支持模板內高低溫追蹤 |
| 圖像增強 | 自適應增強、手動增強、細節增強、電子倍焦 |
| 調色板 | 白熱、黑熱、鐵紅、紅飽和等多種調色板 |
| 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℃ |
| 以太網 | 標準100/1000M以太網接口，支持TCP、UDP、IP、RTSP、ONVIF等協議，提供SDK開發包 |
| 串口 | RS485 |
| 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 | IP54 |
| 抗沖擊性 | 25G |
| 抗振動性 | 2G |
| 機械參數 | |
| 尺寸 | 240(L)*145(W)*140(H)mm |
YSIR智能物聯網云平臺
格物優信推出的“YSIR智能物聯網云平臺”以公司在行業內積累多年的紅外軟件技術為基礎，結合了云計算、人工智能以及物聯網等國際前沿科技，旨在為冶金行業客戶提供以紅外測溫為核心的一體化智能物聯網解決方案。貫穿冶金工業生產包括從回轉窯、燒結、高爐、轉爐、冷軋以及熱軋等全流程數字化、智能化管理，能極大的滿足場景對安全高效、智能生產的需求。
用戶可在云端對數據進行管理和分析，通過云平臺自定義設置異常的通知方式與通知聯系人。YSIR智能物聯網云平臺通過客戶端軟件與云端應用的結合，實現了智能化的控制體系，其基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。
- 獨立報警功能：對回轉窯窯內和外壁分開設定報警閾值，實現獨立測溫以及獨立報警功能。
- 風險預警：實時全景監控與高靈敏度特點，發現異常高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，并自動生成報表與溫度曲線。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：在不需要人力巡檢的同事也不影響回轉窯正常工作的情況下完成溫度獲取。
- 報警日志：報警記錄與圖像同步存儲系統。
- 記錄自動清除：當檢測到系統存儲空間不滿10G時系統自動刪除最開始歷史記錄，避免硬盤空間不足導致數據無法存儲。
- 實時顯示全輻射熱圖：值班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，提早發現隱患區域。
- 溫度曲線分析：軟件監測回轉窯各區域裝置外壁溫度時可實時顯示最高溫曲線，通過曲線的變化趨勢用于判定此時回轉窯各個區域是否異常。
- 自定義報警閾值：系統可自定義不同報警閾值和等級，協助工作人員對隱患發生的緊急程度和發展態勢作出評估。
- 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。
- 遠程通知：云平臺服務器，可第一時間將現場報警信息通過短信和公眾號的方式推送到相應人員手機上，第一時間掌握現場情況；
- 用戶權限管理：軟件登錄界面需要特定的賬號密碼，防止現場工人的誤操作。
平臺界面
云平臺目前主要針對以下需求點：
（1）支持企業中部門、人員、角色管理；
（2）支持報警規則的添加、報警模板的添加、報警聯系人的添加、報警推送的添加、報警記錄查看；
（3）財務管理支持賬戶線下交易、線上購買增值服務及索取發票功能；
（4）支持云平臺綁定多款軟件，進行數據同步；
（5）支持短信通知、微信通知、郵箱通知等實時告警服務。
平臺首頁
報警聯系人界面
報警記錄界面
4.3.2遠程消息推送
（1）微信推送報警信息—關注格物優信熱像儀專家即刻接收報警信息推送。
?公眾號消息推送
（2）短信推送報警信息。
短息推送