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，通過機車運輸到煉鋼工序，再通過行車將鐵水罐內的鐵水倒入煉鋼爐內。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，造成安全事故和經濟損失；因此當侵蝕到一定部位時，就必須重新砌筑耐材，如果耐材侵蝕不嚴重就進行修砌，會造成經濟浪費。因此如何進行鐵水罐內耐材的侵蝕狀況作出準確的判定是保證鋼廠生產安全和降低生產成本的重要環(huán)節(jié)。
鐵水罐作為連接高爐與煉鋼等多個生產環(huán)節(jié)的設備，各個鐵水罐的合理化管理及調用是提供鋼廠生產效率的重要手段，找到一種行之有效并且效果明顯的鐵水罐調度管理方式是提高生產效率有效方式。
2.設計思路
為了保證鐵水罐的生產安全以及提高鐵水罐利用效率，設計了以電子識別為基礎的系統(tǒng)方案，在每一個鐵水罐上貼上電子標簽通過讀卡器等設備來識別出每一個鐵水罐，然后通過調度系統(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安全。
2.1 建設原則
冶金轉爐在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設，是冶金行業(yè)安全管理升級的重要體現，工程建設應滿足以下幾個要求：
1）先進性
本系統(tǒng)技術起點高，采用具有國際先進技術水平的非制冷式焦平面熱成像儀">紅外熱成像儀，結合先進的分析控制軟件，實現鑒于重要部位的日夜安全防戒。
2）實用性
在工程設計和實現的過程中，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要求。系統(tǒng)操作簡便，工作人員稍加培訓即可熟練使用。
3）可靠性
充分分析防范需求及環(huán)境情況，采用優(yōu)質設備，滿足安防要求，保證設備耐久實用。
4）易維護
具有設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，設備采用模塊式結構，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 設計依據
《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》GA38-92
《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50198-94
《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94
《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T16-92
《智能建筑設計標準》GB/T50314-2000
《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-94
《建筑設計防火規(guī)范》GBJ 16-87
《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ232-92
《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》OBBJ50166-92
《通用性應用電視設備可靠性試驗方法》GB 12322-90
《電工電子產品應用環(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準》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，鐵水罐調運系統(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、高效的調運方式使用各個鐵水罐，保證生產效率；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)現隱患并預警，保證生產安全。
3.1.1、罐號自動識別系統(tǒng)
在鋼廠運轉中，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簽，當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。這樣既能知道當前鐵水罐所在的位置，也可以對其進行標記。
RFID射頻識別的特點：
快速掃描、RFID辨識器可同時識別讀取數個RFID標簽。
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，不需為了讀取精準度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。
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、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性，可以適應較為惡劣的工作環(huán)境。
可重復使用、現今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增，修改、刪除RFID卷標內存儲的數據，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，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，其數據內容可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造。
采用超高頻電子射頻技術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，在高爐側鐵水罐受鐵位置、鐵軌分叉和合并位置、鑄鐵側、煉鋼側位置等重要節(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效率。
3.1.2、鐵水罐調運系統(tǒng)
鐵水罐調用系統(tǒng)實現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組織和調度管理水平，實現鐵水包的實時狀態(tài)和位置的在線跟蹤，提升鐵前與鋼后的生產組織和調度管理水平，縮短鐵水包周轉時間，減少在線周轉罐數，進而實現鐵水罐高效運轉。
3.1.3、罐體顯示和溫度監(jiān)測系統(tǒng)
在鐵水罐經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，結合罐號自動識別系統(tǒng)將不同的鐵水罐的每次經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，當監(jiān)測到鐵水罐的溫度高于某一設定值時，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；
檢測耐材侵蝕厚度，根據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，根據每個鐵水罐號進行針對性檢測；
配備專業(yè)云臺進行數據存儲，可實時遠程獲取所需檢測數據；
鐵水罐侵蝕檢測報警軟件：
支持自定義設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RFID標簽進行數據讀取和管理；
數據存儲形式多樣，可提供溫度數據預測趨勢，智能預測異常發(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；
3.1.3.1、網絡架構設計
鐵水罐在線監(jiān)控系統(tǒng)由網絡傳輸系統(tǒng)、視頻數據存儲系統(tǒng)、遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)、監(jiān)控中心顯示系統(tǒng)等構成。實現監(jiān)控中心對前端進行遠程集中監(jiān)控和管理；同時能夠將圖像監(jiān)控及分析與自動報警識別，并通過數字傳輸網絡實現對轉爐智能監(jiān)測的數據采集、分析、高溫點定位、自動報警等功能。
系統(tǒng)采用標準化、網絡化、免維護式的系統(tǒng)結構，具有高度的可靠性和安全性，同時符合ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯標準。
系統(tǒng)具備軟硬件的擴充能力，支持系統(tǒng)結構的擴展和功能升級；
系統(tǒng)為其它系統(tǒng)提供標準圖像接口，以利于其它系統(tǒng)調用及二次開發(fā)；
系統(tǒng)所提供的支撐軟件能支持用戶進一步開發(fā)應用軟件；
系統(tǒng)的軟硬件接口采用國際標準或工業(yè)標準，支持與其它標準硬件、其它網絡及不同生產商的設備互聯，可達到信息資源共享；
系統(tǒng)所選用的硬件平臺符合現代工業(yè)標準，具有一定市場銷售規(guī)模的通用化、系列化的標準產品，并有可靠的維修服務支持，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；
為適應系統(tǒng)多級監(jiān)控要求，系統(tǒng)具有靈活的多級組網能力；
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、風冷防護罩及系統(tǒng)服務器等設備。
3.1.3.2、紅外熱像儀原理
一般我們人眼能夠感受到的可見光波長為：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的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標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，探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉換、信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備，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，支持模板內高低溫追蹤 |
| 圖像增強 | 自適應拉伸、手動增強 |
| 調色板 | 白熱、黑熱、鐵紅、紅飽和等多種調色板 |
| 調焦方式 | 手動 |
| 數據 | |
| 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℃ |
| 模擬視頻 | NTSC/PAL |
| 以太網 | 100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等協議，內置Web Server，兼容主流NVR產品，提供SDK開發(fā)包 |
| 串口 | RS485，支持Pelco云臺控制協議 |
| 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 | |
| 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 | 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。所以廣泛應用于冶金、電力、玻璃、建材等行業(yè)，達到提高生產效率，改善工作環(huán)境，降低勞動強度的目的。
風冷防護罩技術參數：
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
風量：0.3～0.6L/S
3.2、系統(tǒng)功能
3.2.1、內部耐材厚度顯示
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,結合眾多的數據得出鐵水罐壁溫度與罐內厚度的關系,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的全副溫度數據,因此當結合罐壁溫度與罐內耐材厚度的關系后就可以得出全副的罐體的耐材厚度,鼠標移動到指定的地方后就可以直接顯示出當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),保證生產的安全。
3.2.2、罐體分析及趨勢管理
根據罐號自動識別系統(tǒng)可以知道每一個罐的信息，當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，根據測量的溫度或者厚度可以很直觀地放映出鐵水罐內的耗材的老化趨勢，在保證生產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運系統(tǒng)中，調運系統(tǒng)可以根據實際的生產需求合理地安排鐵水罐的調運，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 | 內襯侵蝕，需要重點注意 | |
| 五級 | 內襯侵蝕嚴重，急需停工檢修 |
系統(tǒng)根據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，當處于前二級時可以不用關注罐的狀態(tài)，當處于后面二級時需要重點關注罐的狀態(tài)。
3.2.4、數據和趨勢管理
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先設定的預警值發(fā)出聲光報警信號，從而使值班人員能及時采取相應的措施，確保轉爐的安全生產。具備以下優(yōu)點：
不影響運輸，免維護：非接觸測溫，不影響轉爐正常運行。
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：實現對轉爐全覆蓋、全天候監(jiān)控。
智能分析和報警：通過獲取的溫度數據，系統(tǒng)智能分析當前狀態(tài)，并發(fā)出報警。
設備自動識別管理：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，通過圖像配準的方法識別出該熱圖能有效的設備目標，保證溫度檢測的有效性。
詳細設備工作狀態(tài)管理：建立所有設備以及設備部件的管理體系，在報警的時候可以詳細到具體隱患（發(fā)熱）部位。
自動預警：在監(jiān)測過程中，如發(fā)現目標設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，便于及時判斷設備的具體過熱點，為準確判斷并采取相應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，無論是刮風下雨，還是低溫高溫都可以實現不間斷自動監(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，可實現設備自動巡檢、自動預警、自動輸出報表等功能。減少了人員到現場巡視次數，提高值班人員工作效率。
5. 質量保證及售后服務承諾
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、最可靠的產品質量”的原則向您鄭重承諾：
一、華陽機電保證出廠的產品均按有關國家標準生產和檢驗，不合格的產品絕不出廠。
二、產品設備的操作及日常維護工作，將由客戶方的技術人員負責，華陽機電技術部將提供相應的產品指導。
三、由華陽機電制造的紅外產品，從交付之日起，享有壹年的保修服務，在保修期內將免費維修和更換非人為破壞造成的設備零部件損壞。對因所購產品質量問題造成的其他損失，華陽機電不負有連帶責任。
四、華陽機電經檢測確認產品屬于保修范圍之內，可自行決定免費維修或者替換任何此類缺陷產品。
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品。僅原購人享有本保修權且不可轉讓。
