紅外熱成像視頻監(jiān)控系統(tǒng)在勝利露天煤礦應(yīng)用的可行性分析

張福成

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

近幾年勝利露天煤礦產(chǎn)能不斷增加，大型卡車數(shù)量也日益增多，卡車保養(yǎng)車間的使用也越來越頻繁，在這種環(huán)境下車間的安全管理工作壓力也越來越大。紅外熱成像視頻監(jiān)控技術(shù)近幾年在國內(nèi)很多行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，而且可實現(xiàn)的功能越來越多，在卡車保養(yǎng)車間加裝該系統(tǒng)將會給安全管理提供便利條件，同時可以加快智能化礦山建設(shè)的步伐。

1 卡車保養(yǎng)車間現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的狀況

礦區(qū)所有運輸設(shè)備和輔助工程機(jī)械設(shè)備維修工作均由設(shè)備維修中心負(fù)責(zé)，卡車保養(yǎng)車間共有3 個，每個車間占地約5 000 m2。每個車間內(nèi)共安裝8 臺球形攝像機(jī)?，F(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備使用已超過5 年，設(shè)備功能及清晰度等性能均落后于近2 年生產(chǎn)的新型設(shè)備。車間內(nèi)經(jīng)常會有電焊等高溫作業(yè)，存在一定的火情隱患，同時車間內(nèi)沒有被視頻監(jiān)控設(shè)備完全覆蓋，還存在一定的盲區(qū)，需繼續(xù)進(jìn)行點位補(bǔ)盲。由于大多數(shù)運輸卡車裝載量都超過220 t，卡車的車廂比普通的貨運卡車車廂大好多倍，在車間檢修時，車廂舉起后將遮擋大部分需要視頻監(jiān)控的區(qū)域，這些區(qū)域一旦發(fā)生火情或是其他意外情況，調(diào)度室值班人員無法第一時間發(fā)現(xiàn)并上報，極易造成重大事故。

卡車保養(yǎng)車間目前存在重大安全隱患，而現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法提供可靠的技術(shù)支持。為解決此問題，可以考慮在車間內(nèi)增加1 套紅外熱成像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)充分考慮室內(nèi)防火需求，建立1 套基于紅外熱成像應(yīng)用的高精度、快速反應(yīng)的防火系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對火災(zāi)的預(yù)防，快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火點，通過對紅外熱成像監(jiān)測可覆蓋的區(qū)域表面進(jìn)行溫度異常檢測。

2 卡車保養(yǎng)車間安裝紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)的組成及工作原理

系統(tǒng)大致可分為前端熱成像視頻監(jiān)控設(shè)備、聲光報警、終端數(shù)據(jù)傳輸、后端數(shù)據(jù)存儲分析、后臺顯示、授權(quán)接入等幾個部分。系統(tǒng)主要是通過紅外熱成像視頻監(jiān)控儀既實現(xiàn)高清視頻傳輸，又能檢測到覆蓋區(qū)域溫度變化，實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警功能。工作原理是對監(jiān)控區(qū)域溫度設(shè)定報警值，統(tǒng)計分析防火區(qū)域的正常工作溫度以及周邊存放物品的起火點溫度與日常溫度，在起火點溫度與正常工作溫度之間取1 個值作為紅外熱成像攝像機(jī)的報警閾值，監(jiān)控區(qū)域內(nèi)只要有溫度超過閾值，該攝像機(jī)就會把報警信號發(fā)送到系統(tǒng)控制中心[1-2]。該系統(tǒng)會自動報警，配合后臺分析處理達(dá)到現(xiàn)場聲光預(yù)警、調(diào)度室監(jiān)視主機(jī)預(yù)警、調(diào)度大屏視頻監(jiān)控圖像與紅外熱成像圖像雙圖像顯示、短信或APP 通知相關(guān)值班領(lǐng)導(dǎo)等聯(lián)動預(yù)警功能，以便監(jiān)管人員盡早處理火情隱患，使得監(jiān)管人員更有效率、更自由的檢測火情。

2.2 前端攝像機(jī)點位及傳輸網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)參數(shù)

1）前端攝像機(jī)點位選擇。首先要考慮危險點位的監(jiān)測，特別易燃物品貨架等區(qū)域，當(dāng)存放物品表面溫度出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)可第一時間發(fā)出報警信號，與此同時，紅外熱成像雙光譜支持火點檢測，針對特殊部位攝像機(jī)無法覆蓋的存房間隙，如果產(chǎn)生火點，可快速檢測火勢情況、準(zhǔn)確發(fā)出報警信號。其次是巡航監(jiān)測，即在監(jiān)測區(qū)域高點架設(shè)1 臺具有云臺功能的紅外熱成像雙光譜球機(jī)，可以通過云臺巡航，覆蓋不同的區(qū)域，同時也可以對多個重點防火地點設(shè)置巡航掃描，持續(xù)檢測火點。

2）卡車保養(yǎng)車間內(nèi)所有監(jiān)控畫面采用千兆以太網(wǎng)有線傳輸。網(wǎng)絡(luò)時延上限應(yīng)小于10 ms；時延抖動上限應(yīng)小于50 ms[3]。

2.3 視頻監(jiān)控設(shè)備及存儲設(shè)備

1）設(shè)備各部件均采用模塊化設(shè)計，以便后期的安裝與維護(hù)。

2）主要設(shè)備須采用統(tǒng)一知名品牌產(chǎn)品，以保證系統(tǒng)的整體兼容性和可靠性。

3）視頻監(jiān)控畫面采用本地NVR 存儲。存儲的錄像文件必須采用防篡改技術(shù)，確保存儲的視頻數(shù)據(jù)的真實和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)支持對視頻錄像文件的拷貝、編輯等常規(guī)操作。系統(tǒng)內(nèi)的視頻監(jiān)控錄像存儲空間采用自動循環(huán)覆蓋的方式進(jìn)行管理，即可根據(jù)用戶的需求保存特定時間段的文件，其他超過保留時間的記錄將被自動刪除，錄像存儲設(shè)備的存儲容量不得少于28 d[4]。

4）設(shè)備選擇要具備較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，可承受車間內(nèi)電機(jī)、變壓器、電磁裝置、揚聲器等設(shè)備產(chǎn)生電磁場的影響。

5）設(shè)備外殼的選擇應(yīng)充分考慮耐高溫、防潮、防塵等性能，避免車間內(nèi)油煙、水蒸氣、高溫氣體、灰塵等對設(shè)備的影響。

3 系統(tǒng)具備的功能

1）溫度異常檢測。該系統(tǒng)的熱成像攝像機(jī)具備全天24 h 的溫度異常檢測報警功能，可在其監(jiān)控區(qū)域內(nèi)設(shè)置報警溫度閾值，溫度一旦達(dá)到該閾值，系統(tǒng)即可自動報警，閾值設(shè)置只要小于起火點，系統(tǒng)就可在溫度到達(dá)起火點前就觸發(fā)報警。

2）實時預(yù)覽測溫與報警聯(lián)動。系統(tǒng)內(nèi)置完整的測溫運算處理機(jī)制，可根據(jù)使用單位的需求在顯示圖像上設(shè)置測溫區(qū)域。溫度顯示方式可分為點測溫（根據(jù)鼠標(biāo)移動的位置測溫）、區(qū)域測溫（用戶根據(jù)需要提前設(shè)定的規(guī)定區(qū)域測溫）、全屏測溫。檢測方式為自動追蹤規(guī)定區(qū)域內(nèi)高溫和全屏高溫。除此之外，系統(tǒng)可對紅外監(jiān)控點進(jìn)行視頻預(yù)覽，同時可對畫面中的點位進(jìn)行實時溫度呈現(xiàn)[5]。系統(tǒng)可設(shè)置多種測溫報警條件：超過設(shè)置溫度預(yù)警、超過設(shè)置溫度報警、溫差報警。測溫設(shè)備可實現(xiàn)離線測溫報警功能，同時支持測溫報警聯(lián)動輸出，支持系統(tǒng)平臺獲取測溫報警信息[6]。

3）設(shè)置火點屏蔽區(qū)域，提高報警信息準(zhǔn)確性。當(dāng)設(shè)定區(qū)域內(nèi)存放有熱點干擾源時，熱成像攝像機(jī)可通過設(shè)置屏蔽區(qū)域的方式有效屏蔽干擾源，減少設(shè)定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的誤報次數(shù)。熱成像通過檢測每幀圖像的溫度值，對連續(xù)幀的形狀變化、溫度分布、運動趨勢進(jìn)行二次判別，過濾干擾源，識別火點，上傳報警信息。

4）雙光譜同屏雙視窗顯示。集成預(yù)警測溫型網(wǎng)絡(luò)熱成像、可見光高清IP 攝像機(jī)、云臺護(hù)罩于一體，雙視窗設(shè)計，既有可見光攝像機(jī)，又有熱成像。在1 臺工作站的顯示器上能同時顯示紅外以及可見光圖像，并且可保證圖像的原始分辨率不受影響[7]。

5）溫度曲線呈現(xiàn)。系統(tǒng)的紅外測溫軟件支持實時溫度曲線呈現(xiàn)，當(dāng)點擊測溫型熱成像攝像機(jī)某一測溫點時，從當(dāng)前時間開始可以呈現(xiàn)該測溫點的溫度變化曲線。當(dāng)有需要時，可從數(shù)據(jù)庫中讀取某一熱成像攝像機(jī)在不同時間段的各測溫點的溫度變化曲線，自動組合成一個完整的曲線[8]。

6）電子地圖顯示。系統(tǒng)支持電子地圖功能及多級圖層，值班員可直接在圖層上配置攝像機(jī)圖標(biāo)，支持全景地圖、1+3、1+5 等多種布局模式，可直接通過點擊攝像機(jī)圖標(biāo)獲取實時視頻。系統(tǒng)報警時，電子地圖上相應(yīng)攝像機(jī)圖標(biāo)會報警閃爍，可迅速定位報警地點，提高卡車保養(yǎng)車間的報警事件處理效率。

7）智能分析功能。系統(tǒng)具有區(qū)域入侵智能分析功能，在卡車保養(yǎng)車間某些禁止隨意出入的重點區(qū)域，在非規(guī)定時間內(nèi)如果有人員出入，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警功能，探測隱蔽能力強(qiáng)，報警準(zhǔn)確。

4 系統(tǒng)投入運行后的預(yù)期效果

1）系統(tǒng)投入使用后可解決的問題。系統(tǒng)可解決車間內(nèi)視頻監(jiān)控畫面清晰度低、故障率高、智能化水平落后等問題。車間內(nèi)存放的易燃物品不再需要管理人員定期到現(xiàn)場查看，車間內(nèi)的電焊等動火作業(yè)也不必派人全程監(jiān)護(hù)，調(diào)度值班員可在監(jiān)控室實時查看車間現(xiàn)場工作狀態(tài)，提高工作效率。

2）系統(tǒng)投入使用后起到的作用。系統(tǒng)可通過重點區(qū)域?qū)崟r溫度監(jiān)測功能及時發(fā)現(xiàn)溫度的異常變化，然后通過報警聯(lián)動系統(tǒng)通知值班員，及時消除事故隱患。當(dāng)車間發(fā)生動火作業(yè)時該系統(tǒng)也可通過溫度實時監(jiān)測裝置重點監(jiān)測該區(qū)域作業(yè)情況，即便是有障礙物遮擋也不會影響到熱成像功能作用的發(fā)揮。非作業(yè)人員違規(guī)進(jìn)入危險區(qū)域時，該系統(tǒng)會通過智能分析功能自動觸發(fā)報警，第一時間通知值班人員進(jìn)行阻止。

5 結(jié)語

監(jiān)控系統(tǒng)投入使用后，卡車保養(yǎng)車間將實現(xiàn)重點工作區(qū)域監(jiān)控?zé)o盲區(qū)、無死角，在調(diào)度室顯示屏上實現(xiàn)視頻監(jiān)控圖像與紅外熱成像同時顯示，并且能監(jiān)測到覆蓋區(qū)域溫度變化，實現(xiàn)重點防護(hù)區(qū)域現(xiàn)場聲光預(yù)警、后臺短信報警、門衛(wèi)室監(jiān)視主機(jī)預(yù)警等聯(lián)動預(yù)警功能；還可以通過APP 軟件通知相關(guān)值班和管理人員，有效提升工作效率和安全管理水平，進(jìn)一步降低作業(yè)人員的安全風(fēng)險和減少作業(yè)過程中的安全隱患。