紅外熱成像視頻監控系統在勝利露天煤礦應用的可行性分析

張福成

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古 錫林浩特 026000）

近幾年勝利露天煤礦產能不斷增加，大型卡車數量也日益增多，卡車保養車間的使用也越來越頻繁，在這種環境下車間的安全管理工作壓力也越來越大。紅外熱成像視頻監控技術近幾年在國內很多行業應用十分廣泛，而且可實現的功能越來越多，在卡車保養車間加裝該系統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的步伐。

1 卡車保養車間現有視頻監控系統的狀況

礦區所有運輸設備和輔助工程機械設備維修工作均由設備維修中心負責，卡車保養車間共有3 個，每個車間占地約5 000 m2。每個車間內共安裝8 臺球形攝像機。現有監控系統設備使用已超過5 年，設備功能及清晰度等性能均落后于近2 年生產的新型設備。車間內經常會有電焊等高溫作業，存在一定的火情隱患，同時車間內沒有被視頻監控設備完全覆蓋，還存在一定的盲區，需繼續進行點位補盲。由于大多數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控的區域，這些區域一旦發生火情或是其他意外情況，調度室值班人員無法第一時間發現并上報，極易造成重大事故。

卡車保養車間目前存在重大安全隱患，而現有的視頻監控系統無法提供可靠的技術支持。為解決此問題，可以考慮在車間內增加1 套紅外熱成像視頻監控系統，該系統應充分考慮室內防火需求，建立1 套基于紅外熱成像應用的高精度、快速反應的防火系統。該系統可實現對火災的預防，快速準確發現火點，通過對紅外熱成像監測可覆蓋的區域表面進行溫度異常檢測。

2 卡車保養車間安裝紅外視頻監控系統方案

2.1 系統的組成及工作原理

系統大致可分為前端熱成像視頻監控設備、聲光報警、終端數據傳輸、后端數據存儲分析、后臺顯示、授權接入等幾個部分。系統主要是通過紅外熱成像視頻監控儀既實現高清視頻傳輸，又能檢測到覆蓋區域溫度變化，實現火災預警功能。工作原理是對監控區域溫度設定報警值，統計分析防火區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的報警閾值，監控區域內只要有溫度超過閾值，該攝像機就會把報警信號發送到系統控制中心[1-2]。該系統會自動報警，配合后臺分析處理達到現場聲光預警、調度室監視主機預警、調度大屏視頻監控圖像與紅外熱成像圖像雙圖像顯示、短信或APP 通知相關值班領導等聯動預警功能，以便監管人員盡早處理火情隱患，使得監管人員更有效率、更自由的檢測火情。

2.2 前端攝像機點位及傳輸網絡指標參數

1）前端攝像機點位選擇。首先要考慮危險點位的監測，特別易燃物品貨架等區域，當存放物品表面溫度出現異常情況時，系統可第一時間發出報警信號，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無法覆蓋的存房間隙，如果產生火點，可快速檢測火勢情況、準確發出報警信號。其次是巡航監測，即在監測區域高點架設1 臺具有云臺功能的紅外熱成像雙光譜球機，可以通過云臺巡航，覆蓋不同的區域，同時也可以對多個重點防火地點設置巡航掃描，持續檢測火點。

2）卡車保養車間內所有監控畫面采用千兆以太網有線傳輸。網絡時延上限應小于10 ms；時延抖動上限應小于50 ms[3]。

2.3 視頻監控設備及存儲設備

1）設備各部件均采用模塊化設計，以便后期的安裝與維護。

2）主要設備須采用統一知名品牌產品，以保證系統的整體兼容性和可靠性。

3）視頻監控畫面采用本地NVR 存儲。存儲的錄像文件必須采用防篡改技術，確保存儲的視頻數據的真實和準確性。系統支持對視頻錄像文件的拷貝、編輯等常規操作。系統內的視頻監控錄像存儲空間采用自動循環覆蓋的方式進行管理，即可根據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，錄像存儲設備的存儲容量不得少于28 d[4]。

4）設備選擇要具備較強的抗電磁干擾能力，可承受車間內電機、變壓器、電磁裝置、揚聲器等設備產生電磁場的影響。

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

3 系統具備的功能

1）溫度異常檢測。該系統的熱成像攝像機具備全天24 h 的溫度異常檢測報警功能，可在其監控區域內設置報警溫度閾值，溫度一旦達到該閾值，系統即可自動報警，閾值設置只要小于起火點，系統就可在溫度到達起火點前就觸發報警。

2）實時預覽測溫與報警聯動。系統內置完整的測溫運算處理機制，可根據使用單位的需求在顯示圖像上設置測溫區域。溫度顯示方式可分為點測溫（根據鼠標移動的位置測溫）、區域測溫（用戶根據需要提前設定的規定區域測溫）、全屏測溫。檢測方式為自動追蹤規定區域內高溫和全屏高溫。除此之外，系統可對紅外監控點進行視頻預覽，同時可對畫面中的點位進行實時溫度呈現[5]。系統可設置多種測溫報警條件：超過設置溫度預警、超過設置溫度報警、溫差報警。測溫設備可實現離線測溫報警功能，同時支持測溫報警聯動輸出，支持系統平臺獲取測溫報警信息[6]。

3）設置火點屏蔽區域，提高報警信息準確性。當設定區域內存放有熱點干擾源時，熱成像攝像機可通過設置屏蔽區域的方式有效屏蔽干擾源，減少設定區域內產生的誤報次數。熱成像通過檢測每幀圖像的溫度值，對連續幀的形狀變化、溫度分布、運動趨勢進行二次判別，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。集成預警測溫型網絡熱成像、可見光高清IP 攝像機、云臺護罩于一體，雙視窗設計，既有可見光攝像機，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。系統的紅外測溫軟件支持實時溫度曲線呈現，當點擊測溫型熱成像攝像機某一測溫點時，從當前時間開始可以呈現該測溫點的溫度變化曲線。當有需要時，可從數據庫中讀取某一熱成像攝像機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圖標，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圖標獲取實時視頻。系統報警時，電子地圖上相應攝像機圖標會報警閃爍，可迅速定位報警地點，提高卡車保養車間的報警事件處理效率。

7）智能分析功能。系統具有區域入侵智能分析功能，在卡車保養車間某些禁止隨意出入的重點區域，在非規定時間內如果有人員出入，系統會自動觸發報警功能，探測隱蔽能力強，報警準確。

4 系統投入運行后的預期效果

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

2）系統投入使用后起到的作用。系統可通過重點區域實時溫度監測功能及時發現溫度的異常變化，然后通過報警聯動系統通知值班員，及時消除事故隱患。當車間發生動火作業時該系統也可通過溫度實時監測裝置重點監測該區域作業情況，即便是有障礙物遮擋也不會影響到熱成像功能作用的發揮。非作業人員違規進入危險區域時，該系統會通過智能分析功能自動觸發報警，第一時間通知值班人員進行阻止。

5 結語

監控系統投入使用后，卡車保養車間將實現重點工作區域監控無盲區、無死角，在調度室顯示屏上實現視頻監控圖像與紅外熱成像同時顯示，并且能監測到覆蓋區域溫度變化，實現重點防護區域現場聲光預警、后臺短信報警、門衛室監視主機預警等聯動預警功能；還可以通過APP 軟件通知相關值班和管理人員，有效提升工作效率和安全管理水平，進一步降低作業人員的安全風險和減少作業過程中的安全隱患。