1.鐵水罐概述
鐵水罐作為鐵水運輸容器，高溫液態(tài)鐵水裝在鐵水罐內(nèi)，通過機車運輸?shù)綗掍摴ば?，再通過行車將鐵水罐內(nèi)的鐵水倒入煉鋼爐內(nèi)。鐵水罐使用過程中耐材不斷被高溫鐵水侵蝕，耐材侵蝕過多可能會燒穿耐材，造成安全事故和經(jīng)濟損失；因此當(dāng)侵蝕到一定部位時，就必須重新砌筑耐材，如果耐材侵蝕不嚴重就進行修砌，會造成經(jīng)濟浪費。因此如何進行鐵水罐內(nèi)耐材的侵蝕狀況作出準(zhǔn)確的判定是保證鋼廠生產(chǎn)安全和降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)。
鐵水罐作為連接高爐與煉鋼等多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備，各個鐵水罐的合理化管理及調(diào)用是提供鋼廠生產(chǎn)效率的重要手段，找到一種行之有效并且效果明顯的鐵水罐調(diào)度管理方式是提高生產(chǎn)效率有效方式。
2.設(shè)計思路
為了保證鐵水罐的生產(chǎn)安全以及提高鐵水罐利用效率，設(shè)計了以電子識別為基礎(chǔ)的系統(tǒng)方案，在每一個鐵水罐上貼上電子標(biāo)簽通過讀卡器等設(shè)備來識別出每一個鐵水罐，然后通過調(diào)度系統(tǒng)有效掌握其工作狀態(tài)以及所在的位置，提高生產(chǎn)效率；另外使用紅外熱像儀在前端測量鐵水罐的外壁溫度以判斷其內(nèi)襯的侵蝕情況，通過對同一個鐵水罐罐壁溫度在時間軸上的持續(xù)記錄對其侵蝕情況作出趨勢分析，為鐵水罐進行安全分級及時告警保證生產(chǎn)安全。
2.1 建設(shè)原則
冶金轉(zhuǎn)爐在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，是冶金行業(yè)安全管理升級的重要體現(xiàn)，工程建設(shè)應(yīng)滿足以下幾個要求：
1）先進性
本系統(tǒng)技術(shù)起點高，采用具有國際先進技術(shù)水平的非制冷式焦平面熱成像儀">紅外熱成像儀，結(jié)合先進的分析控制軟件，實現(xiàn)鑒于重要部位的日夜安全防戒。
2）實用性
在工程設(shè)計和實現(xiàn)的過程中，始終把使用單位的實際需求放在首位，滿足用戶的功能參數(shù)要求。系統(tǒng)操作簡便，工作人員稍加培訓(xùn)即可熟練使用。
3）可靠性
充分分析防范需求及環(huán)境情況，采用優(yōu)質(zhì)設(shè)備，滿足安防要求，保證設(shè)備耐久實用。
4）易維護
具有設(shè)備自檢及自動故障報告功能，平時無需額外的維護工作。
5）擴展性
系統(tǒng)設(shè)計留有充分的余地，以便日后比較方便地進行系統(tǒng)擴充。為此，設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)，在需要時可隨時補充，使系統(tǒng)具備靈活的擴展性。
6）開放性
產(chǎn)品選型必須具有開放的接口，便于整個系統(tǒng)的整合，達到資源統(tǒng)一管理的目的。
7）經(jīng)濟性
在滿足系統(tǒng)需求及系統(tǒng)先進性的同時，做到合理、實用，降低成本，從而達到極高的性能價格比，降低安全管理的運營成本。
2.2 設(shè)計依據(jù)
《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》GA38-92
《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94
《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16-92
《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50314-2000
《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ 16-87
《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ232-92
《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》OBBJ50166-92
《通用性應(yīng)用電視設(shè)備可靠性試驗方法》GB 12322-90
《電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件無氣侯防護場所使用》GB 4798.4-90
《保護接地和防雷接地標(biāo)準(zhǔn)》IEC64-4-41
3.鐵水罐紅外監(jiān)測系統(tǒng)
3.1、系統(tǒng)組成
整個系統(tǒng)由罐號自動識別系統(tǒng)、鐵水罐調(diào)運系統(tǒng)以及罐體顯示和溫度監(jiān)測系統(tǒng)組成，其中罐號自動識別系統(tǒng)是基礎(chǔ)，鐵水罐調(diào)運系統(tǒng)是重點，罐體顯示和溫度監(jiān)測系統(tǒng)是核心。通過罐號自動識別系統(tǒng)識別罐號，然后以合理、高效的調(diào)運方式使用各個鐵水罐，保證生產(chǎn)效率；同時，罐體顯示和溫度監(jiān)測系統(tǒng)實時檢測罐體的溫度情況，及時發(fā)現(xiàn)隱患并預(yù)警，保證生產(chǎn)安全。
3.1.1、罐號自動識別系統(tǒng)
在鋼廠運轉(zhuǎn)中，都會存在多個鐵水罐同時運行，為了方便對鐵水罐的管理和對每一個鐵水罐的準(zhǔn)確記錄分析，需要對鐵水罐進行識別。在鐵水罐上貼上電子標(biāo)簽，當(dāng)鐵水罐通過某一固定位置時，通過微波天線對其進行監(jiān)測，然后讀卡器進行識別之后傳遞給控制端的PC機。這樣既能知道當(dāng)前鐵水罐所在的位置，也可以對其進行標(biāo)記。
RFID射頻識別的特點：
快速掃描、RFID辨識器可同時識別讀取數(shù)個RFID標(biāo)簽。
體積小型化、形狀多樣化、RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精準(zhǔn)度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。
抗污染能力和耐久性、傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性，可以適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境。
可重復(fù)使用、現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增，修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。
穿透性和無屏障閱讀、在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非透明的材質(zhì)，并能夠進行穿透性通信。
安全性、由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。
采用超高頻電子射頻技術(shù)在高爐和煉鋼之間建立鐵水包位置信息和機車運動方向信息，在高爐側(cè)鐵水罐受鐵位置、鐵軌分叉和合并位置、鑄鐵側(cè)、煉鋼側(cè)位置等重要節(jié)點位置進行鐵水罐位置的跟蹤，同時判斷其運動方向，提高鐵水罐利用率從而提高生產(chǎn)效率。
3.1.2、鐵水罐調(diào)運系統(tǒng)
鐵水罐調(diào)用系統(tǒng)實現(xiàn)對鐵水罐的實時狀態(tài)和位置的在線跟蹤，提升鐵前與鋼后的生產(chǎn)組織和調(diào)度管理水平，實現(xiàn)鐵水包的實時狀態(tài)和位置的在線跟蹤，提升鐵前與鋼后的生產(chǎn)組織和調(diào)度管理水平，縮短鐵水包周轉(zhuǎn)時間，減少在線周轉(zhuǎn)罐數(shù)，進而實現(xiàn)鐵水罐高效運轉(zhuǎn)。
3.1.3、罐體顯示和溫度監(jiān)測系統(tǒng)
在鐵水罐經(jīng)過的特定位置安裝在線式紅外熱像儀，通過紅外熱像儀探測鐵水罐的溫度，然后將鐵水罐的溫度及紅外熱像儀傳遞到控制端的電腦上，結(jié)合罐號自動識別系統(tǒng)將不同的鐵水罐的每次經(jīng)過的溫度信息存入特定的文件夾中，方便后期分析。
同時，在線式熱像儀實時監(jiān)測的過程中，當(dāng)監(jiān)測到鐵水罐的溫度高于某一設(shè)定值時，系統(tǒng)會給出報警信號提醒工作人員注意，并及時進行檢查或者檢修。
鐵水罐耐材侵蝕檢測：
配備華陽機電專業(yè)高分辨率熱成像，成像精度高，測溫精準(zhǔn)；
檢測耐材侵蝕厚度，根據(jù)不同侵蝕程度智能選擇報警級別進行報警推送；
智能識別鐵水罐號，根據(jù)每個鐵水罐號進行針對性檢測；
配備專業(yè)云臺進行數(shù)據(jù)存儲，可實時遠程獲取所需檢測數(shù)據(jù)；
鐵水罐侵蝕檢測報警軟件：
支持自定義設(shè)置靈活的報警閾值多級報警，實時與耐材侵蝕厚度做對比，報警無延遲；
配合使用鐵水罐號智能識別系統(tǒng)，根據(jù)RFID標(biāo)簽進行數(shù)據(jù)讀取和管理；
數(shù)據(jù)存儲形式多樣，可提供溫度數(shù)據(jù)預(yù)測趨勢，智能預(yù)測異常發(fā)生；
支持即時發(fā)送異常報警消息提醒，可自定義消息推送方式，包括手機語音播報、手機短信提醒以及微信提醒等服務(wù)；
3.1.3.1、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計
鐵水罐在線監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、視頻數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)、監(jiān)控中心顯示系統(tǒng)等構(gòu)成。實現(xiàn)監(jiān)控中心對前端進行遠程集中監(jiān)控和管理；同時能夠?qū)D像監(jiān)控及分析與自動報警識別，并通過數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐智能監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集、分析、高溫點定位、自動報警等功能。
系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、免維護式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有高度的可靠性和安全性，同時符合ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)具備軟硬件的擴充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴展和功能升級；
系統(tǒng)為其它系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)圖像接口，以利于其它系統(tǒng)調(diào)用及二次開發(fā)；
系統(tǒng)所提供的支撐軟件能支持用戶進一步開發(fā)應(yīng)用軟件；
系統(tǒng)的軟硬件接口采用國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持與其它標(biāo)準(zhǔn)硬件、其它網(wǎng)絡(luò)及不同生產(chǎn)商的設(shè)備互聯(lián)，可達到信息資源共享；
系統(tǒng)所選用的硬件平臺符合現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定市場銷售規(guī)模的通用化、系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，并有可靠的維修服務(wù)支持，存在有其它替代品的可能，并充分考慮到計算機硬件的飛速發(fā)展；
為適應(yīng)系統(tǒng)多級監(jiān)控要求，系統(tǒng)具有靈活的多級組網(wǎng)能力；
系統(tǒng)具備開放的二次接口。
鐵水罐在線監(jiān)控系統(tǒng)包括紅外熱像儀、風(fēng)冷防護罩及系統(tǒng)服務(wù)器等設(shè)備。
3.1.3.2、紅外熱像儀原理
一般我們?nèi)搜勰軌蚋惺艿降目梢姽獠ㄩL為：0.38—0.78微米。通常我們將比0.78微米長的電磁波，稱為紅外線。自然界中，一切溫度高于絕對零度的物體都會輻射紅外線，因此利用探測器測定目標(biāo)本身和背景之間的紅外線差，可以得到不同的紅外圖像，稱為熱圖像。
同一目標(biāo)的熱圖像和可見光圖像是不同，它不是人眼所能看到的可見光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像，或者說，紅外熱圖像是人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。
2 紅外熱成像的特點
自然界所有溫度在絕對零度（-273℃）以上的物體，都會發(fā)出紅外線，紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為紅外線的“大氣窗口”。我們利用這兩個窗口，可以在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀察到前方的情況。
2 在線式紅外熱像儀
采用紅外熱成像技術(shù)，探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備，我們稱為紅外熱像儀。
其特點如下：
1）實時顯示探測范圍內(nèi)各點溫度
2）穿透能力強，在惡劣環(huán)境下可見度高
3）追蹤溫度異常并自動報警
3.1.3.3、紅外熱像儀
| 型號 | X384D600 |
| 紅外分辨率 | 384×288 |
| 像素尺寸 | 17um |
| 幀頻 | 50Hz |
| 工作波段 | 8～14um |
| 測溫范圍 | 60～600℃ |
| 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、矩形、橢圓測溫模板，支持模板內(nèi)高低溫追蹤 |
| 圖像增強 | 自適應(yīng)拉伸、手動增強 |
| 調(diào)色板 | 白熱、黑熱、鐵紅、紅飽和等多種調(diào)色板 |
| 調(diào)焦方式 | 手動 |
| 數(shù)據(jù) | |
| 單幀溫度 | 帶溫度信息的PNG或BMP圖片格式 |
| 溫度流 | 全輻射溫度信息存儲，可離線修正溫度 |
| 視頻 | H.264標(biāo)準(zhǔn)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℃ |
| 模擬視頻 | NTSC/PAL |
| 以太網(wǎng) | 100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等協(xié)議，內(nèi)置Web Server，兼容主流NVR產(chǎn)品，提供SDK開發(fā)包 |
| 串口 | RS485，支持Pelco云臺控制協(xié)議 |
| 電動鏡頭 | 支持12V電動鏡頭 |
| GPIO | 1路磁隔離輸入，1路繼電器輸出 |
| 環(huán)境參數(shù) | |
| 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(shù) | |
| 重量 | 240g（不含鏡頭） |
| 尺寸 | 59(L)*58(W)*67(H)mm（不含鏡頭） |
| 安裝 | 1個1/4 UNC-20、4個M3螺紋安裝孔 |
采用雙層不銹鋼材料制造，具有較好的抗腐蝕能力，適用于高溫、高粉塵的環(huán)境或溫差較大的環(huán)境；所有連線都位于后部蓋板上，通過塑包軟管與管道相連，達到保護作用。所以廣泛應(yīng)用于冶金、電力、玻璃、建材等行業(yè)，達到提高生產(chǎn)效率，改善工作環(huán)境，降低勞動強度的目的。
風(fēng)冷防護罩技術(shù)參數(shù)：
環(huán)境溫度：≤200℃ ●相對濕度：≤80%（40℃）
大氣壓力：86～106Kpa ●粉塵濃度：≤200mg/ m3
入口處壓縮空氣溫度：≤35℃ ●壓力：0.3～0.6Mpa
風(fēng)量：0.3～0.6L/S
3.2、系統(tǒng)功能
3.2.1、內(nèi)部耐材厚度顯示
高溫的鐵水盛入到鐵水罐后,罐壁的溫度會隨著升高,罐內(nèi)的耐材的厚薄程度后影響到罐壁表面的溫度,因此可以通過罐體顯示和溫度監(jiān)測系統(tǒng)測量罐壁的溫度,結(jié)合眾多的數(shù)據(jù)得出鐵水罐壁溫度與罐內(nèi)厚度的關(guān)系,從而直接由溫度得出罐壁的厚度。
紅外熱像儀能夠獲取視場范圍內(nèi)的全副溫度數(shù)據(jù),因此當(dāng)結(jié)合罐壁溫度與罐內(nèi)耐材厚度的關(guān)系后就可以得出全副的罐體的耐材厚度,鼠標(biāo)移動到指定的地方后就可以直接顯示出當(dāng)前位置的罐體的耗材厚度,及時知曉鐵水罐的運行健康狀態(tài),保證生產(chǎn)的安全。
3.2.2、罐體分析及趨勢管理
根據(jù)罐號自動識別系統(tǒng)可以知道每一個罐的信息，當(dāng)每次該罐過來到測量位置的時候就記錄一次其溫度，久而久之就會對同一個罐的溫度在時間軸上形成曲線，根據(jù)測量的溫度或者厚度可以很直觀地放映出鐵水罐內(nèi)的耗材的老化趨勢，在保證生產(chǎn)安全的同時還可以對耗材的保護，減小或者減緩耗材的損耗提供研究思路。
獲知罐體的損耗趨勢之后可以反饋到鐵水罐調(diào)運系統(tǒng)中，調(diào)運系統(tǒng)可以根據(jù)實際的生產(chǎn)需求合理地安排鐵水罐的調(diào)運，對于損壞程度較高的鐵水罐可以少用、甚至是直接停運檢修。
3.2.3、罐體狀態(tài)的分級評價
| 狀態(tài)分級 | 具體描述 | 罐號 |
| 一級 | 鐵水罐工作狀態(tài)良好 | |
| 二級 | 工作正常 | |
| 三級 | 具有潛在危險 | |
| 四級 | 內(nèi)襯侵蝕，需要重點注意 | |
| 五級 | 內(nèi)襯侵蝕嚴重，急需停工檢修 |
系統(tǒng)根據(jù)檢測到的罐體溫度以及罐體耐材厚度，從正常到危險對罐進行五級的評價，當(dāng)處于前二級時可以不用關(guān)注罐的狀態(tài)，當(dāng)處于后面二級時需要重點關(guān)注罐的狀態(tài)。
3.2.4、數(shù)據(jù)和趨勢管理
對所有的鐵水罐的罐號信息、罐體最高溫度、最高溫度時間、數(shù)字溫度圖片，進行存儲、分析、下載等供用戶進行再次開發(fā)和分析。
4. 鐵水罐在線監(jiān)控系統(tǒng)特點
采用鐵水罐在線監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時檢測溫度情況并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出聲光報警信號，從而使值班人員能及時采取相應(yīng)的措施，確保轉(zhuǎn)爐的安全生產(chǎn)。具備以下優(yōu)點：
不影響運輸，免維護：非接觸測溫，不影響轉(zhuǎn)爐正常運行。
報警可視化：提供紅外熱像圖，值班人員可迅速定位報警位置并處理。
高分辨率紅外熱像自動監(jiān)控：實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐全覆蓋、全天候監(jiān)控。
智能分析和報警：通過獲取的溫度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)智能分析當(dāng)前狀態(tài)，并發(fā)出報警。
設(shè)備自動識別管理：對與系統(tǒng)采集的熱圖（無論自動采集還是人工采集）進行自動識別，通過圖像配準(zhǔn)的方法識別出該熱圖能有效的設(shè)備目標(biāo)，保證溫度檢測的有效性。
詳細設(shè)備工作狀態(tài)管理：建立所有設(shè)備以及設(shè)備部件的管理體系，在報警的時候可以詳細到具體隱患（發(fā)熱）部位。
自動預(yù)警：在監(jiān)測過程中，如發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備溫度異常自動報警，報警信息有文字信息和聲音信息，提示運行人員具體的報警位置狀況信息，以便跟蹤發(fā)熱點，確認告警情況并排除故障。
檢測精度高：采用的紅外熱像儀本身的采樣精度比便攜式儀器的精度和分辨率高，便于及時判斷設(shè)備的具體過熱點，為準(zhǔn)確判斷并采取相應(yīng)措施爭取了寶貴的時間。
系統(tǒng)具備可靠性、實時性較高的優(yōu)點：采用本系統(tǒng)，自然環(huán)境不會有任何影響，無論是刮風(fēng)下雨，還是低溫高溫都可以實現(xiàn)不間斷自動監(jiān)測。
節(jié)省人力：采用本系統(tǒng)，由于系統(tǒng)自動化程度較高，可實現(xiàn)設(shè)備自動巡檢、自動預(yù)警、自動輸出報表等功能。減少了人員到現(xiàn)場巡視次數(shù)，提高值班人員工作效率。
5. 質(zhì)量保證及售后服務(wù)承諾
為創(chuàng)造名牌，提高企業(yè)知名度，樹立企業(yè)形象，我們本著“一切追求高質(zhì)量，用戶滿意為宗旨”的精神，以“最優(yōu)惠的價格、最周到的服務(wù)、最可靠的產(chǎn)品質(zhì)量”的原則向您鄭重承諾：
一、華陽機電保證出廠的產(chǎn)品均按有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)和檢驗，不合格的產(chǎn)品絕不出廠。
二、產(chǎn)品設(shè)備的操作及日常維護工作，將由客戶方的技術(shù)人員負責(zé)，華陽機電技術(shù)部將提供相應(yīng)的產(chǎn)品指導(dǎo)。
三、由華陽機電制造的紅外產(chǎn)品，從交付之日起，享有壹年的保修服務(wù)，在保修期內(nèi)將免費維修和更換非人為破壞造成的設(shè)備零部件損壞。對因所購產(chǎn)品質(zhì)量問題造成的其他損失，華陽機電不負有連帶責(zé)任。
四、華陽機電經(jīng)檢測確認產(chǎn)品屬于保修范圍之內(nèi)，可自行決定免費維修或者替換任何此類缺陷產(chǎn)品。
五、本保修不適用于任何因誤用、疏忽、拆卸、事故或非正常操作而受損的產(chǎn)品。僅原購人享有本保修權(quán)且不可轉(zhuǎn)讓。
