红外热成像视频监控系统在胜利露天煤矿应用的可行性分析

张福成

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

近几年胜利露天煤矿产能不断增加，大型卡车数量也日益增多，卡车保养车间的使用也越来越频繁，在这种环境下车间的安全管理工作压力也越来越大。红外热成像视频监控技术近几年在国内很多行业应用十分广泛，而且可实现的功能越来越多，在卡车保养车间加装该系统将会给安全管理提供便利条件，同时可以加快智能化矿山建设的步伐。

1 卡车保养车间现有视频监控系统的状况

矿区所有运输设备和辅助工程机械设备维修工作均由设备维修中心负责，卡车保养车间共有3 个，每个车间占地约5 000 m2。每个车间内共安装8 台球形摄像机。现有监控系统设备使用已超过5 年，设备功能及清晰度等性能均落后于近2 年生产的新型设备。车间内经常会有电焊等高温作业，存在一定的火情隐患，同时车间内没有被视频监控设备完全覆盖，还存在一定的盲区，需继续进行点位补盲。由于大多数运输卡车装载量都超过220 t，卡车的车厢比普通的货运卡车车厢大好多倍，在车间检修时，车厢举起后将遮挡大部分需要视频监控的区域，这些区域一旦发生火情或是其他意外情况，调度室值班人员无法第一时间发现并上报，极易造成重大事故。

卡车保养车间目前存在重大安全隐患，而现有的视频监控系统无法提供可靠的技术支持。为解决此问题，可以考虑在车间内增加1 套红外热成像视频监控系统，该系统应充分考虑室内防火需求，建立1 套基于红外热成像应用的高精度、快速反应的防火系统。该系统可实现对火灾的预防，快速准确发现火点，通过对红外热成像监测可覆盖的区域表面进行温度异常检测。

2 卡车保养车间安装红外视频监控系统方案

2.1 系统的组成及工作原理

系统大致可分为前端热成像视频监控设备、声光报警、终端数据传输、后端数据存储分析、后台显示、授权接入等几个部分。系统主要是通过红外热成像视频监控仪既实现高清视频传输，又能检测到覆盖区域温度变化，实现火灾预警功能。工作原理是对监控区域温度设定报警值，统计分析防火区域的正常工作温度以及周边存放物品的起火点温度与日常温度，在起火点温度与正常工作温度之间取1 个值作为红外热成像摄像机的报警阈值，监控区域内只要有温度超过阈值，该摄像机就会把报警信号发送到系统控制中心[1-2]。该系统会自动报警，配合后台分析处理达到现场声光预警、调度室监视主机预警、调度大屏视频监控图像与红外热成像图像双图像显示、短信或APP 通知相关值班领导等联动预警功能，以便监管人员尽早处理火情隐患，使得监管人员更有效率、更自由的检测火情。

2.2 前端摄像机点位及传输网络指标参数

1）前端摄像机点位选择。首先要考虑危险点位的监测，特别易燃物品货架等区域，当存放物品表面温度出现异常情况时，系统可第一时间发出报警信号，与此同时，红外热成像双光谱支持火点检测，针对特殊部位摄像机无法覆盖的存房间隙，如果产生火点，可快速检测火势情况、准确发出报警信号。其次是巡航监测，即在监测区域高点架设1 台具有云台功能的红外热成像双光谱球机，可以通过云台巡航，覆盖不同的区域，同时也可以对多个重点防火地点设置巡航扫描，持续检测火点。

2）卡车保养车间内所有监控画面采用千兆以太网有线传输。网络时延上限应小于10 ms；时延抖动上限应小于50 ms[3]。

2.3 视频监控设备及存储设备

1）设备各部件均采用模块化设计，以便后期的安装与维护。

2）主要设备须采用统一知名品牌产品，以保证系统的整体兼容性和可靠性。

3）视频监控画面采用本地NVR 存储。存储的录像文件必须采用防篡改技术，确保存储的视频数据的真实和准确性。系统支持对视频录像文件的拷贝、编辑等常规操作。系统内的视频监控录像存储空间采用自动循环覆盖的方式进行管理，即可根据用户的需求保存特定时间段的文件，其他超过保留时间的记录将被自动删除，录像存储设备的存储容量不得少于28 d[4]。

4）设备选择要具备较强的抗电磁干扰能力，可承受车间内电机、变压器、电磁装置、扬声器等设备产生电磁场的影响。

5）设备外壳的选择应充分考虑耐高温、防潮、防尘等性能，避免车间内油烟、水蒸气、高温气体、灰尘等对设备的影响。

3 系统具备的功能

1）温度异常检测。该系统的热成像摄像机具备全天24 h 的温度异常检测报警功能，可在其监控区域内设置报警温度阈值，温度一旦达到该阈值，系统即可自动报警，阈值设置只要小于起火点，系统就可在温度到达起火点前就触发报警。

2）实时预览测温与报警联动。系统内置完整的测温运算处理机制，可根据使用单位的需求在显示图像上设置测温区域。温度显示方式可分为点测温（根据鼠标移动的位置测温）、区域测温（用户根据需要提前设定的规定区域测温）、全屏测温。检测方式为自动追踪规定区域内高温和全屏高温。除此之外，系统可对红外监控点进行视频预览，同时可对画面中的点位进行实时温度呈现[5]。系统可设置多种测温报警条件：超过设置温度预警、超过设置温度报警、温差报警。测温设备可实现离线测温报警功能，同时支持测温报警联动输出，支持系统平台获取测温报警信息[6]。

3）设置火点屏蔽区域，提高报警信息准确性。当设定区域内存放有热点干扰源时，热成像摄像机可通过设置屏蔽区域的方式有效屏蔽干扰源，减少设定区域内产生的误报次数。热成像通过检测每帧图像的温度值，对连续帧的形状变化、温度分布、运动趋势进行二次判别，过滤干扰源，识别火点，上传报警信息。

4）双光谱同屏双视窗显示。集成预警测温型网络热成像、可见光高清IP 摄像机、云台护罩于一体，双视窗设计，既有可见光摄像机，又有热成像。在1 台工作站的显示器上能同时显示红外以及可见光图像，并且可保证图像的原始分辨率不受影响[7]。

5）温度曲线呈现。系统的红外测温软件支持实时温度曲线呈现，当点击测温型热成像摄像机某一测温点时，从当前时间开始可以呈现该测温点的温度变化曲线。当有需要时，可从数据库中读取某一热成像摄像机在不同时间段的各测温点的温度变化曲线，自动组合成一个完整的曲线[8]。

6）电子地图显示。系统支持电子地图功能及多级图层，值班员可直接在图层上配置摄像机图标，支持全景地图、1+3、1+5 等多种布局模式，可直接通过点击摄像机图标获取实时视频。系统报警时，电子地图上相应摄像机图标会报警闪烁，可迅速定位报警地点，提高卡车保养车间的报警事件处理效率。

7）智能分析功能。系统具有区域入侵智能分析功能，在卡车保养车间某些禁止随意出入的重点区域，在非规定时间内如果有人员出入，系统会自动触发报警功能，探测隐蔽能力强，报警准确。

4 系统投入运行后的预期效果

1）系统投入使用后可解决的问题。系统可解决车间内视频监控画面清晰度低、故障率高、智能化水平落后等问题。车间内存放的易燃物品不再需要管理人员定期到现场查看，车间内的电焊等动火作业也不必派人全程监护，调度值班员可在监控室实时查看车间现场工作状态，提高工作效率。

2）系统投入使用后起到的作用。系统可通过重点区域实时温度监测功能及时发现温度的异常变化，然后通过报警联动系统通知值班员，及时消除事故隐患。当车间发生动火作业时该系统也可通过温度实时监测装置重点监测该区域作业情况，即便是有障碍物遮挡也不会影响到热成像功能作用的发挥。非作业人员违规进入危险区域时，该系统会通过智能分析功能自动触发报警，第一时间通知值班人员进行阻止。

5 结语

监控系统投入使用后，卡车保养车间将实现重点工作区域监控无盲区、无死角，在调度室显示屏上实现视频监控图像与红外热成像同时显示，并且能监测到覆盖区域温度变化，实现重点防护区域现场声光预警、后台短信报警、门卫室监视主机预警等联动预警功能；还可以通过APP 软件通知相关值班和管理人员，有效提升工作效率和安全管理水平，进一步降低作业人员的安全风险和减少作业过程中的安全隐患。