石油化工企业热成像监测系统实施方案.docx

石化企业
热成像监测系统实施方案

项目设计单位：中光红外科技（大连）有限公司
项目编制日期：2016年9月

目录
第一章项目概述 3
1.1 项目建设背景 3
1.2项目监测内容 3
第二章热成像监测系统规划 3
2.1 热成像监控的优势 3
2.2监测点位布置原则 4
2.3监测网络通信架构 5
2.4控制中心视频显示 5
2.5独立热成像监测平台建设 5
第三章监测系统总体设计方案 6
3.1 设计原则 6
3.2设计依据n 7
3.3 系统整体架构 8
3.4 系统结构图 9
3.4 前端热成像监测设备 10
3.5监测控制中心设计 14
3.5.1 监测中心架构 15
3.5.2 系统存储设计 15
第四章中光红外企业介绍 17

石油化工企业监测系统实施方案
第一章项目概述
1.1 项目建设背景
为了提高石油化工企业综合安保能力和场站安保应急反应能力，已经建成厂区内视频监控系统，但是常规视频监控系统只能对外部入侵形成安全屏障，无法探测危化品的实时存放状态，容易发生泄漏、火灾等管理安全事故，如今完善危化品热成像预警系统已经迫在眉睫，热成像系统的应用将重点辅助日常安全检测，使安全检测结果更加准确，极大的方便了管理人员及时掌控厂区内危化品的存放状态。

1.2项目监测内容
为实现对厂内危化品存放状态进行实时预警，热成像系统主要监测内容包括：
（1）实现对易燃易爆化工新材料货物的实时监测，例如有机硅、氟化工、工程塑料、聚氨酯、弹性体、复合材料等。
（2）实现对易燃易爆精细化工货物的实时监测，例如：涂料、染料、胶粘剂、精细化工原料等。
（3）实现对易燃易爆生物化工货物的实时监测，例如：生物农药、植物生长调节剂、非粮法乙醇、生物柴油、新型酶制剂等。
（4）实现对进出口易燃易爆八类货物的实时监测，例如：烟花制品、氮类压缩气体、酒精饮料制品、二硝基苯酚、一级氧化剂、硫酸二甲酯、氢氧化钠、三烯丙基氰尿酸脂
第二章热成像监测系统规划
2.1 热成像监控的优势
热成像优势
l 被动红外，非接触，隐蔽性好；
l 全天候监控，可以透雾透雨透烟；
l 作用距离远；能够显示物体温度场；
l 可全天候获取清晰的监控图像，不受光照条件限制。相比于传统可见光高清摄像机依靠自然或环境光照进行摄像监控，而热成像摄像机无需任何光照，依靠物体自身辐射的红外热能即可清晰的成像。热成像摄像机适用于任何光照环境，不受强光影响，无论白天黑夜都可清晰地探测和发现目标，识别伪装及隐蔽的目标。因此可真正实现白天/黑夜24小时监控。

测温型热成像仪对于气体泄漏有很好的检测效果
l 由于容器堵塞部位与其他部位热容量不同导致温差，这些温差传递到容器外壳，就可以使用测温型红外热成像系统在容器外部发现故障。
l 容器内壁受损或是腐蚀导致减薄，其温度会比正常部位温度偏高，从而可以检测出故障。
l 容器由于局部温度波动较大导致材料热疲劳造成裂纹泄漏，故障处会渗漏管道内介质，如果容器内介质为低温介质（如氨气），或是高温介质时，容器渗漏介质与容器外壁温差不同，测温型热像仪能够很好的发现其温差，并清晰显示泄漏故障部位。
l 容器保温脱落，其脱落处温差偏高，可采红外热成像图相中清晰显示出去温差。
2.2监测点位布置原则
① 保障危化品容器安全，防止人为损坏现场堆放；
② 全天候24小时监控，场地无死角，按照云台轨迹有序巡航；
③ 液态危化品状态预警，对场地内液态危险品实施监测温度变化；
④ 气体泄漏检测，实时监测压缩气体的温度变化；
⑤ 固体燃料与易爆品温度监测，超温启动报警；
⑥ 安装双向对讲系统，实现信息快速传递与应急预案及时实施；
⑦ 全面防雷保护，在塔顶和宽阔地带热成像系统接入防雷装置。
2.3监测网络通信架构
整个系统的网络通信采用光纤收发器和网络汇聚交换机的通信方式进行组网，供电采用中心UPS220V供电的原则。在重点区域的监测点，前端配备双视窗远距离全天候全方位红外热像系统，通过光纤传输网络将各个监测点的视频监测信息传输到控制中心。上级管理单位通过控制中心平台软件远程调用现场视频和录像文件，报警信息同步上传到上级管理单位。
2.4控制中心视频显示
增设多台46寸拼接大屏，配置多台4路高清解码器，实现单屏1*6CH1080P 、1*4CH1080P、1*6CH720P、1*4CH720P 、1*16CHD1、4*1CH1080P、4*4CH720P、4*1CHD1、等多种显示类型。系统具有对数字视频的远程访问、视频流接收、数字视频的解码显示和拼接屏幕视频显示控制等功能，以图形化的操作方式，实现视频的统一调用及管理。
2.5独立热成像监测平台建设
考虑应急管理的独立性，建立独立的热成像监测网络管理平台软件。监测中心是整个厂区监测报警系统的核心部分，是实现远程设备管理、温度状态检测、权限管理、视频监测和数据转发的枢纽。可实现web远程授权管理和设备管理，发生报警情况时，能及时复核，并通知各级工作人员采取相应措施。拥有最高权限控制。平台具备开放性以及可扩展性，系统资源在信息安全保障前提下可调度给其它政府职能部门使用，将系统建设效益发挥到最大化。

21

第三章监测系统总体设计方案
3.1 设计原则
本着系统先进、实用、成熟、可靠，又要做到系统开放性、可扩展性好，兼顾投资合理、效益最佳的目的。视频监测平台对现场设备进行集中监视、控制和管理，使这些设备得以安全、可靠、高效地运行，最大限度地发挥智能管理的作用，创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的优良环境，节约能源，并减少维护人员。根据本项目的应用环境，并结合功能需求建立视频监测系统。
①高可靠性：系统主要设备器材都选用国际化、专业化、规模化生产的高品质产品。其工艺水平高，质量保证手段完善，性能稳定,从而为系统的高可靠性打下坚实的基础。采用监测行业最新技术和高品质设备。在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性。
②先进性：设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能最优，并留有扩展余地。设备均采用目前领先技术和生产工艺制造。系统设计既要采用先进的设计理念、技术、方法，又要注意结构、设备的成熟性，不但能体现现在的技术水平，而且具有发展的潜力。
③系统完整性：该套管理系统是一个较完整的集成化管理系统，系统的设计必须着重考虑与各使用单位现有其它系统和设备的兼容性。
④操作简单实用：采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。
⑤发展性：系统应在初步设计时，就考虑未来良好的发展性，以降低未来发展的成本，使系统具有良好的可持续发展性，为日后系统升级改造做好准备。
⑥外观效果美观：前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性，根据实用和美观的原则，前端和后端都选用外观工艺和性能稳定都比较好的产品。
⑦开放性和标准性：为了满足系统所采用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求，必须追求系统的开放性和标准性。
⑧安全性和保密性：在系统建设时，既要考虑设备防雷防护问题，又考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通讯环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
⑨可扩展性和易维护性：为了适应系统变化的要求，必须充分考虑将来系统扩展的需要，在设计时应有弹性，并且以最简便的方法、最合适的投资，实现系统的扩展和维护。
1
2
3
3.2设计依据n
1、 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB 50198-2011）
2、 《安全防范工程程序和要求》（GA/T 75-94）
3、 《电气装置安装工程施工及验收规范合编》（2014年版）
4、 《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367－2001）
5、 《安全防范系统验收规则》（GA308－2001）
6、 《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-2008）
7、 《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006）
8、 《电子计算机机房设计规范》（GB50174-2008）
9、 《新编电气装置安装工程施工及验收规范》（2007）
10、 《信息技术设备安全》（GB4943-2011）
11、 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）
12、 《计算机机房防雷设计规范》（GB50174-93）
13、 《电子设备雷击试验方法》n（GB/T 3482-2008）
14、 《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
15、 《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-2011）
16、 《信息技术客户通用电缆铺设要求》(ISO/IEC11801)
17、 《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81－2002）
18、 《紧固件机械性能、螺钉和螺栓》（GB/T30981.1－2000）
19、 《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）
20、 《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80－91）
21、 《危险场所电气防爆安全规范》(AQ3009-2007)
3.3 系统整体架构
石油化工企业热成像监测系统主要包括以下部分：
前端部分：视频采集系统，供电系统，配套钢结构焊接与紧固，防雷接地系统
传输部分：光纤传输系统
后端部分：中心控制与监测系统

图3.1 石油化工企业监测系统基本架构图
前端热成像采集系统将视频和报警信号传输至石化企业控制中心，该处拥有整个系统的最高控制权限，能够对图像予以处理和存储，并能够对各种前端现场的设备（如：云台，镜头等）予以控制。控制中心配置流媒体服务器端口，向Internet网络上的已授权用户提供监测信息，或将某路信号处理后，上传到其他各职能管理部门。监测分中心利用原有大屏幕（市监察局、市应急响应中心）通过远程访问控制中心实现对图像的调取、浏览及对前方设备的指挥。各室外设备供电采用中心UPS取电。

3.4 系统结构图

图3.2危险货物专用场站监测系统结构图

3.4 前端热成像监测设备
双视窗红外热像系统

产品特点
l 采用640*480非制冷焦平面探测器
l 红外热像仪+可见光摄像机视频输出或日夜自动切换
l 一体化专业护罩，全天候环境设计，防护等级高，防护等级IP66
l RS485远程控制，支持PELCO-D
l 具有数字图像细节增强 （DDE）功能，增强对小目标的探测能力
l 多种用户自定义自动组态模式，满足各种场景探测要求 抗强风结构设计，掉电自锁功能，低速运行平稳
l 支持角度回传和角度控制功能

技术参数
型号
产品系列
CR-PV10
产品名称
COIR双视窗云台式红外热像仪
红外探测器
探测器类型
非制冷氧化钒焦平面阵列
像元数
640×512
像元间距
17μm
工作波段
8μm～14μm
功耗
< 1.2 W
噪声等效温差(NEdT)
< 50mK @ 25℃，F#1.0
启动时间
< 3.5秒
红外镜头
焦距
25mm
60mm
90mm
25mm~100mm
F#
0.8
视场角
6.9°×5.2°/10.4°×7.8°/25°×18.8°/25°×18.8°~6.2×4.6°
人体
探测
600m
1600m
2800m
3000m
1.8m×0.5m
识别
150m
500m
800m
1000m
物体
探测
1600m
5000m
6500m
7000m
2.3m×2.3m
识别
400m
1500m
1800m
2000m
红外图像
模拟视频
9Hz (PAL)
数字视频
H.264
电子放大
×2、×4、×8
图像增强
自动增益控制，数字数据增强
亮度/对比度
自动/手动
极性
白热/黑热
伪彩色
蓝红/铁红/彩虹
图像校正
自动/手动校正
温度测量
测温范围
-40℃～150℃或-40℃～550℃
测温精度
±1.5℃
测温校正
自动/手动
测温模式
全屏测温，最高温、最低温捕捉，可选测温区域，温度报警（颜色、声音）
辐射率校正
0.01 至 1.0 辐射率可调，或通过预定义的物质辐射率表校正辐射率
背景温度校正
自动，根据输入的背景温度
大气透过率校正
自动，根据输入的反射环境温度、距离、相对湿度、环境温度
高温报警
有
可见光摄像机
图像传感器
1/1.9″2.38MP Sony逐行扫描CMOS
最高分辨率
Full HD/1080P(1920x1080)
焦距
6.36～138.5mm
光圈
Fw1.6～Ft3.4
视场角
Wide:70°x 59.8° x 44.4°
Tele:3.76° x 3.0° x 2.24°
最小物距
1.5M(wide) ～ 5M(tele)
变焦倍数
22x光学变焦
最低照度
彩色：0.002Lux @(F1.2,AGC ON), ICR ON
黑白：0.0002Lux @(F1.2,AGC ON), ICR OFF
宽动态
支持
快门速度
1/10000s to 1/25s
日夜转换
自动日夜型红外滤光片切换机构
信噪比
大于52dB
视频压缩
H.264 BP/MP/HP，H.265 main profile ,MJPEG
音频压缩
G.711 / AAC / MP2
水平解析度
>1000TVL
多码流
1080P + Full D1 + CVBS
视频码率
32Kpbs～8Mpbs，在所有分辨率下以全帧率同时输出多路视频流，帧速和带宽可调整，支持VBR/CBR
聚焦模式
自动聚焦AF，变焦时聚焦 ZF (Zoom Trigger AF)，手动聚焦MF
曝光控制
自动，手动，优先（快门或Max AGC），亮度等
曝光模式
自动，中心曝光，全局平均曝光，手动指定区域
曝光补偿
5级可调
白平衡
自动，场景(白炽灯、荧光灯、日光、闪光灯等)，手动
增益
自动，阀值控制
背光补偿
关/开
强光抑制
关/开
图像特效
旋转和镜像、经纬度图像模式、自定义图像模式
降噪
3D-MCTF 数字降噪
日夜模式
自动/彩色/黑白
ICR切换
自动、定时、报警触发
OSD
多区OSD:支持时间日期，场景名称和自定义OSD（5行，每行多个字符）
透雾
支持
动态ROI
动态感兴趣区域设置，支持分别设置固定区域或动态跟踪
智能报警
人脸侦测、运动侦测、传感器联动报警、越界侦测、区域入侵侦测、物品遗留侦测、镜头遮挡、流量统计等
其它功能
一键恢复出厂设置，抗闪烁，三码流，心跳，图像旋转，隐私区遮盖，水印技术，设置访问端口
云台性能
水平旋转角度
3600度连续无限位旋转
承载方式及垂直运动范围
顶载
-45°~+45度（承载50Kg）
俯仰旋转速度
0.01°～ 15°/S
水平旋转速度
0.01°～ 30°/S
定位精度
0.1°
预置位
255个预置位
巡航功能
3条可编程巡航轨迹
自学习功能
具有40秒自学习记忆功能
通讯协议
行业V0.0，行业V1.0，Pelco-D，Pelco-P
波特率
2400/4800/9600/19200bps
通讯接口
RS-485
防护等级
IP66
外形尺寸
344mm*210mm*379.5mm
云台重量
20Kg
网络和接口
电源接口
电源盒 AC 220V，机芯DC 12V
网络接口
100M以太网，RJ45接口

CVBS接口
模拟视频输出
SD卡
32G高速TF卡
通信接口
RS232，RS485接口
支持的协议
IPv4, TCP/IP, UDP, HTTP, DHCP, RTP/RTCP/RTSP, FTP, UPnP, DDNS, NTP, IGMP, ICMP
兼容协议
ONVIF, GB/T 28181
安全
密码保护，多用户访问权限控制
Web Service
内置WEB访问页面
API集成
提供SDK开发包、移动应用APP以及配套NVR和CMS管理平台软件
离线存储
提供SDHC/SDXC扩展接口
数据接口
40-Pin FFC（包括网口、CVBS、SDHC、Alarm In/Out、RS485、线性Audio In/Out和电源等）
环境参数
工作温度
-35℃ ～ +50℃
储存温度
-40℃ ～ +60℃
温度冲击
5℃/min
工作湿度
5% ～95%，非冷凝
冲击

振动

电磁兼容
符合CE/FCC
其他
尺寸

重量

质量保证
ISO9001
有
第三方检测
中国赛宝实验室
（工业和信息化部电子第五研究所）

3.5监测控制中心设计
3.5.1 监测中心架构
本系统监测中心设在石化企业控制中心，市监察局及市应急响应中心通过远程访问监测中心数据实现对现场视频信号的浏览和对现场设备的控制等。具体方案如下：
（1）监测中心对摄像机、操作键盘具有操作优先权。在此可对所有的摄像信号进行调用，控制摄像系统和显示、记录设备。
（2）系统目录管理服务器、视频切换、电源控制器等主要设备设置在监控中心。
（3）系统目录管理服务器具有开放的接口，可实现对多品牌的前端摄像系统的控制。
（4）市监察局及市应急响应中心及其他有需求的政府部门用户通过远程访问控制中心数据，对摄像机、操作键盘具有操作权。
3.5.2 系统存储设计
视频图像存储采用中心存储结构，各监测点上传视频图像、报警、语音、备份存储相结合，按需求分别存储。为便于后期回溯查看，危险货物专用场站监测中心视频信号存储时间定为30天，双视窗红外热像系统图像采用D1+1080P格式6M码流存储。
根据视频存储格式及保存时间，所需的存储容量如下：
（1）计算方法：
根据公式（1）计算每路视频每小时所需要的存储容量, 单位MByte。
（1）
其中：－码率，单位Kbit/s
确定录像时间要求后，根据式（2）计算单个通道所需要的存储容量，单位MByte。
= ××（2）
其中：－每天录像时间（小时）
－需要保存录像的天数
根据式（3）计算全部路数视频定时录像时所需总容量（累加）。
（3）
其中：—视频监控的通道总数。
容量为：((/8)×3600)/1024×24×天数×路数
中心存储设备采用嵌入式NVR存储录像机，单台支持4块SATA硬盘，且单块硬盘最大支持4T，嵌入式NVR存储录像机采用智能负载均衡策略N+1系统自动云备份；硬盘采用单块4T容量监控级硬盘。
（2）所需存储容量
本项目监测点热成像摄像机总计4台，最高存储格式D1+1080P。
分辨率
码流(Mbps)
单路视频每小时录像文件大小(GB)
单路视频每天录像文件大小(GB)
单路视频30天录像文件大小(TB)
D1
1
0.44
10.55
0.31
720P
2
0.88
21.09
0.62
1080P
4
1.76
42.18
1.24

录像按照30天存储计算，2路单视窗热成像需要0.62TB存储空间，而2路双视窗热成像需要3.1TB存储空间，总计需要3.72TB左右实际存储空间。去除系统损耗10%的硬盘容量，实际需要的4T硬盘数量为：3.72÷90%÷4=1块，所以选用1台4盘位的嵌入式NVR存储录像机，为了实现系统云存储自动备份功能，建议增加1块硬盘作为冗余备份，总计使用硬盘：2块。
第四章 手持式红外热成像仪
4.1 手持式红外热像仪介绍
1.手持式红外热成像仪有体积小便于携带的特点；
2.可用于重点点位的临时性探测，是双视窗红外热成像系统的有力补充；
3.手持式红外热成像仪监控范围窄，主要用于具体点位的临时监测 检查。成像范围小，主要是点对点的监测 成像测温；
4.不具备联网数据上传功能，只能通过SD卡储存相关温度 图像数据，以人工方式输入电脑；
5.一般只用于几米到几十米这样的短距离测温 成像作业。
4.2 手持式热成像仪技术参数

产品特点
l 非制冷焦平面探测器
l 探测物体的细微温≤0.05℃的高灵敏度
l 3.6" TFT 彩色液晶大屏幕
l 自带320万像素可见光相机
l 红外与可见光融合显示
技术参数
手持红外热像仪
探测器性能
探测器类型
非制冷焦平面微热型
像素
160×120
镜头特性
视场角/最小焦距
25°×19°/0.1m
图像性能
空间分辨率
2.72mrad
热灵敏度
≤0.05℃@30℃
帧频
50/60Hz
聚焦
手动调焦
波长范围
7.5-13.5um
内置可见光相机
320万像素，CMOS模组，内置2个LED补光灯
图像显示
液晶显示屏
3.6”TFT 彩色LCD，640×480像素触摸屏
图像显示
红外图像与可见光可快速切换，红外图像与可见光图像画中画、融合
调色板 (色标)
11种调色板可选（包括铁红，彩虹，黑白，黑白反转等）
图像处理
自动/手动调整对比度、亮度，自动增强模式
测量
测温范围
-20℃- +350℃，可扩展至650℃
精度
±2℃或±2%（读数范围），取大值
测温校正
自动/手动
测量模式
实时5个可移动点，5个可移动区域（最高温、最低温捕捉、平均温度测量），2个线测温，等温分析，温差测量，温度报警（声音、颜色）
设置功能
日期/时间，温度单位℃/℉/K，语言，对比度/亮度，LCD背光，IP地址
辐射率校正
0.01至1.0辐射率可调（增量为0.01），或通过预定义的物质辐射率表校正辐射率
背景温度校正
自动
大气透过率校正
自动，根据输入的目标距离、相对湿度、环境温度
图像存储
存储卡
8GMicro SD（TF）卡，最高可支持32G
存储方式
手动/自动（设定时间或温度触发）存储，单帧红外存储、红外与可见光关联存储、红外与可见光融合存储； 红外录像、红外与可见光关联录像、红外与可见光融合录像
红外图像格式
JPEG格式，带红外原始测量数据图像；MPEG4格式，带红外原始测量数据录像
可见光图像格式
JPEG格式、MPEG4格式，含融合
语音注释
60秒语音记录，随图像一同存储（内置麦克风或通过蓝牙耳机）
文本注释
有
目标指示
激光指示器
二级，1mW/635nm红色
电源系统
电池类型
锂电池，可充电
电池工作时间
4小时连续工作
充电类型
智能充电器充电或随机（AC电源适配器或12V车内电源）充电
省电模式
自动休眠、自动关机
环境参数
工作温度
-15℃-+50℃
存储温度
-40℃~+70℃
湿度
≦90％（非冷凝）
防护等级
IP54
抗冲击
25G，IEC68-2-29
抗振动
2G，IEC68-2-6
跌落测试
2米
物理特性
重量
0.98Kg
尺寸
230mm×105mm×245mm
扶手带
两侧均可安装
三脚架
1/4″-20-UNC
接口
电源接口
有，DC 12V
存储卡槽
Micro SD（TF）卡座
网络接口
Mini-USB，可设置IP地址实时传输原始图像
视频输出
有，PAL/NTSC
数据输出
蓝牙

第五章中光红外企业介绍
中光红外科技（大连）有限公司是专业以红外热成像产品研究、开发和生产的高科技企业，其位于大连市高新技术产业园区，注册资本1000万元。公司在光学、机械、电子、软件开发等方面具有国内优秀设计人才。在国防、海运、石油化工、冶金、医疗、安防监控等领域为用户提供全方位的红外热成像产品及服务。
中光红外科技（大连）有限公司的企业优势，在于聚集了红外领域的精英技术团队，中光是集研发，设计，销售为一体的高科技综合性企业。企业以“在红外热像领域成为新领军”为愿景，以“诚信，高效，卓越，共赢”为企业核心价值观；企业的管理方式，秉承人性化管理，以德服人，以人为本。企业奉行清华大学“自强不息，厚德载物”的精神，坚信技精于专，做于细，业精于勤，守于挚。以实现企业和员工的社会价值与个人价值为企业使命，在经营理念上坚持可持续性发展。公司于2015年顺利通过了ISO9000质量体系认证。企业在创建初期便实施良好的企业制度管理与量化管理层级，公司在组织架构上整齐划一，财务，人力资源，研发生产，市场部在高效协作上做到了精诚干练，一切以客户和市场需求为目标，不断开拓进取。作为中光的客户，你将体察到中光的谦卑，对高精尖技术的追求卓越和全方位体贴入微的售后支持。与中光合作，您将享受到全天候的周到支持和一丝不苟的服务精神；请相信，在红外领域结识中光，将是您正确不二的选择，中光仍然在不断进取和探索的路上，中光红外科技（大连）有限公司欢迎您的光临，我们将广结社会良伴，在红外领域再接再厉！