浅谈视频监控在电厂输煤系统上的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：孙力（1982），男，汉族，河南永城人，工程师，本科，商丘裕东发电有限责任公司，燃料设备运行维护。-90-浅谈视频监控在电厂输煤系统上的应用 孙 力 商丘裕东发电有限责任公司，河南 永城 476600 摘要：摘要：本论文深入的探讨了视频监控在电厂输煤系统中的重要应用。针对系统在监控方面存在的问题，论文提出了监控设备更新升级、智能化分析以及培训操作人员等优化措施。展望未来，视频监控技术将智能化发展，整合人工智能、高清全景监控和云端存储，以实现更精准、更全面的系统监控，为电厂输煤系统的安全高效运行提供了有力支持。关键词：关键词：电厂；输煤系统；监控系统；应用 中图分类号：中图分类号：TM76 0 引言 输煤系统是燃煤电厂的重要辅助系统之一，由于涉及区域大、设备运行环境恶劣、设备类型单一、故障率高等特点,给安全生产带来了巨大隐患,因此增强对输煤系统的监控技能，提高对设备和人员的监管效率,降低运行维护成本,及时发现、预警安全隐患尤为重要。1 视频监控在电厂输煤系统中的应用概述 1.1 输煤系统简介 裕东发电为 2315MW 燃煤蒸汽汽轮发电机组，其输煤系统由煤场、卸煤沟、斗轮取料机和输煤皮带等组成。煤场呈长条形布置，共两条，位于斗轮取料机两侧。靠近主厂房侧的煤场布置有地下煤斗，斗轮取料机外侧留有运行通道，通道外侧设有挡煤墙。煤场设备采用一台 DQL1000/1000-30 型斗轮取料机，二台推煤机配地下煤斗作为备用取煤手段。运煤均采用托辊TD型带式输送机，带宽 1200mm，出力：1000t/h，七段 12 条皮带。整个输煤系统采用程控、联锁手动、就地三种控制方式。在程控室内可对（除斗轮取料机）系统设备进行远程操作。系统设有工业电视监视系统，必要的地方设有摄像头，程控室运行人员可在输煤控制室通过显示器观察所选择部位的设备运行情况，基本上实现了系统无人情况下的远方控制和监视。工业电视系统主要由矩阵切换器、彩色摄像机、镜头、云台及彩电监视器组成（具体为：矩阵切换器AD2150KBX32-5 一台，工业电视柜内设监视器台；现场共配置 18 个摄像点，其中定焦 11 点，变焦 8 点），以完成对整个输煤系统的监视。1.2 视频监控技术介绍 视频监控技术是一种利用摄像头、传感器和相关设备来实时监测和记录特定区域或系统状态的技术。它的基本原理是通过摄像头采集视频图像，并利用相关算法进行处理和分析，以监测目标区域的运行状况、异常情况或安全隐患。这项技术通常由多个关键组件构成，包括但不限于：摄像头/监控设备：这是视频监控系统的核心组件，用于捕捉目标区域的视觉信息。摄像头种类繁多，包括固定摄像头、云台摄像头和红外摄像头等，每种类型都针对特定的监控需求和环境条件进行了优化。传输设备：视频数据需要通过网络传输到监控中心或存储设备进行处理和存储。传输设备包括网络设备、数据线路、无线设备等，其稳定性和速度直接影响到监控系统的实时性和可靠性。存储设备：视频数据需要进行存储，以供后续回放、分析或证据保留。存储设备可以是硬盘、云存储或其他专用的存储设备，其容量和稳定性是保证数据完整性和可用性的关键。分析和处理软件：这些软件通常使用图像处理、模式识别、机器学习等技术，对采集到的视频数据进行分析和处理。通过识别特定对象、监测异常行为或事件，并触发警报或记录，实现对目标区域的实时监控和智能分析。用户界面和控制台：这是监控系统操作员进行实中国科技期刊数据库 工业 A-91-时监视和控制的界面。控制台提供了对视频流、报警、记录和配置的访问和管理功能，使操作员能够有效地管理监控系统。现代视频监控技术不断发展和完善，趋势包括高清晰度视频、智能分析、云存储、远程访问和控制、以及与其他智能系统（如人工智能、物联网）的集成等，以提高监控系统的准确性、效率和便利性，进一步满足各种行业对安全监控的需求。2 监控系统存在的问题 2.1 监控方面 输煤系统原有监控系统（即工业电视系统）为模拟信号的普通摄像头，主要设备为 18 个摄像头和 4 台显示器。由于监控系统设备老化和维护不到位，虽然18 个摄像头监控着各个皮带的头部，但现场传出的画面比较模糊，在现场光线不强的情况下基本上起不到监视作用；4 台显示器仅能定画播放，无法进行循环播放，需靠人工进行切换监控画面，无法对设备和人员情况的监视做到全覆盖。2.2 设备方面 输煤系统共有七段 12 条皮带，每条皮带都在 200米以上，皮带相对比较长，且个别皮带倾角 16。虽然每段皮带均安排有皮带值班员，但值班人员在上煤期间无法做到巡视全覆盖；皮带及设备出现异常时不易及时发现；出现问题时不能及时到现场处置，存在一定的滞后性。2.3 人员方面 皮带值班员平均年龄在 48 岁以上，上煤期间主要靠值班人员对皮带及设备进行巡视，以目测和经验为主，方法比较落后、单一，巡视精细程度取决于人员素质。同时输煤栈桥倾斜度较大，皮带速度在 2.5m/s，值班人员巡视皮带时不仅劳动强度大，还存在人身安全隐患。3 视频监控系统工作原理及发展趋势 监控是各行业重点部门或重要场所进行实时监控的物理基础，管理部门可通过它获得有效数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地指挥和高度、布置警力、处理案件等。随着计算机应用的迅速发展和推广，全世界掀起了一股强大的数字化浪潮，各种设备数字化已成为安全防护的首要目标。数码监控报警的性能特点是：监控画面实时显示，录像图象质量单路调节功能，每路录像速度可分别设置，快速检索，多种录像方式设定功能，自动备份，云台/镜头控制功能，网络传输等。目前监控系统发展趋势：视频监控分析技术正向着数字化、网络化、智能化的方向发展：网络化、智能化的基础是数字化，而智能化是“三化”的最高境界。系统由目视解释转变为自动解释是视频监控分析技术的飞跃，是实际工程应用发展的必然趋势。微电子技术和计算机技术促进智能视频监控分析技术的进步：由于微电子技术和计算机技术的迅猛发展，智能视频监控分析系统及设备的硬件成本增加不多，主要是软件成本的增加。而每个系统软件成本随着推广数量的增长会迅速下降，智能视频监控分析系统的性价比将凸现。4 视频监控在电厂输煤系统中的实际应用案例 4.1 监控设备在输煤系统中的安装与配置 在输煤系统中，监控设备的安装与配置是确保系统安全、高效运行的关键一环。输煤系统的监控设备安装通常是根据关键区域、设备位置和特定监控需求来进行的。根据裕东发电的情况，安装了海康智能 AI 开放平台系列摄像机、火点检测摄像机、网络高清摄像机等。首先，针对不同区域的监控需求，智能摄像头被布置在关键位置，例如在输煤皮带的头部、转载搭接区域、落煤点以及其他可能发生故障或异常的关键节点。这些摄像头安装在高处或通过支架、固定装置安装在皮带运行轨道上，以确保能够全面、高效地捕捉到相关区域的运行状况。其次，安装过程需要考虑环境因素，例如在光线不足的地方需要使用低光或红外摄像头，确保即使在恶劣的光线条件下也能获取清晰的监控画面。此外，为了避免设备被灰尘或颗粒物污染，需要进行摄像头防尘防水等相关防护措施。监控设备的配置涉及视频流传输、存储和分析等方面。视频传输通常通过网络进行，需要合适的网络设备和传输通道。而存储设备的选取则需考虑数据容中国科技期刊数据库 工业 A-92-量、稳定性和可靠性，以满足长时间数据存储的需求。针对数据的分析处理，可能会配置智能分析软件，以进行皮带跑偏、卡堵、撒煤等异常情况的检测和警报。这些配置需要在监控中心或相关控制台进行设置和调整，以确保监控系统能够有效地监测和响应可能出现的问题。4.2 视频监控在电厂输煤过程中的作用 结合日异发展的视频监控系统，根据输煤系统人员和设备状况，因此基于 AI 开发平台服务的智能摄像头的应用极为必要，也是最直观的将设备生产状况呈现在控制室人员面前，可视化维度的数据通过平台间的信息互通从而实现更深层次的融合和应用，不仅可以实现输煤系统监控摄像头全覆盖，还可通过 AI 数据标注进行视频模拟训练，经过对现场人员和设备的模型部署，从而实现对输煤皮带轻重跑偏、皮带撕裂、撒煤、皮带上“三块”以及落煤口卡堵的有效预防。输煤系统共计安装海康智能AI开放平台系列摄像机 26 个，海康威视火点检测筒型摄像机 11 台，海康威视网络高清枪型摄像机 80 个，拼接屏电视墙 1 面。可实现：（1）大屏库显示。显示系统采用 8 台 55 寸液晶拼接屏组建电视墙，具备超高物理分辨率和超高对比度。系统以视频综合平台为中心，实现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大屏幕视频显示控制等功能。支持单屏、跨屏以及整屏显示，实现图像窗口的缩放、漫游等功能。图 1 视频监控在输煤过程中的应用（2）重要设备在线测温。结合燃料区域实际情况，选择具备测温型热成像双光谱设备，对供油泵和 MCC间电气设备全局温度进行实时监测，了解设备表层的热分布状态。热成像双光谱设备内置烟火识别和精准测温算法，设备含有 2 个可视通道，其中红外热成像通道用于发现高温热源，可见光通道进行视频复核。热成像设备对监控设备进行预置点轮巡后，系统自动捕捉超过阈值高温点，并根据摄像机的监控温度数据，由中心管理平台输出相应的高温位置信息，实现极早期预警。图 2 测温型热成像双光谱网络筒机实时测温监控（3）输煤皮带运行故障监测。皮带运行故障智能分析智能分析报警，需结合实际逻辑，集成智能识别算法的设备更多是对某一目标物/对象/行为进行检测，设备智能分析结果通过报警事件上报给中心管理平台，平台需根据具体业务逻辑设计报警逻辑。主要功能有皮带跑偏、皮带卡堵和撒煤等检测。皮带跑偏检测。当皮带未跑偏时，从上往下看皮带两侧都能露出托辊，而皮带跑偏时，将有一侧皮带托辊会被皮带完成挡住。利用上述特性，将摄像头安装在皮带上方，通过 AI 训练平台训练托辊的识别。皮带未跑偏时，托辊在画面中的数量固定；当皮带跑偏时，托辊数量减少。利用平台设置数量规则，少于设置的数量时，产生跑偏报警。图 3 AI 识别皮带跑偏监测 皮带卡堵检测。皮带卡堵主要在皮带转载搭接、落煤点等位置，卡堵后会不断有煤堆积。在可能出现中国科技期刊数据库 工业 A-93-卡堵的位置，安装摄像头，通过学习分析训练卡堵和未卡堵的分类算法，实现卡堵的检测。5 视频监控在电厂输煤系统中的优化与发展 5.1 监控系统优化与改进 一项关键的优化措施是针对现有的监控设备进行更新和升级。针对原有监控系统中设备老化、画面模糊、监控覆盖不足等问题，采用更新更先进的监控摄像头、显示器和相关硬件设备。高清晰度摄像头以及具备更强光线适应性的设备，可以提高监控画面的清晰度，在光线较暗或恶劣环境下也能提供更清晰的监控画面。另外，为了提高监控系统的覆盖范围和全面性，进一步增加监控点位和优化其位置。根据输煤系统的特点和重点监控区域，对监控摄像头的布置进行合理规划，尤其是关键设备和可能出现问题的位置，以便更全面地监控系统运行状态，及时发现潜在问题。除此之外，对监控系统的软件及算法进行优化也是重要的一环。引入智能分析软件和算法，对监控数据进行实时分析和处理，以识别皮带跑偏、卡堵、撒煤等异常情况。通过智能化的算法，能够及时发出预警并提供相关数据给操作人员，以加速问题定位和处理的速度。在实际操作层面，加强对值班人员的操作培训。针对新系统操作的培训课程，让值班人员熟悉新的监控设备、软件操作以及异常情况的应对处理方法，以确保新系统能够最大程度地发挥作用。5.2 视频监控技术未来发展方向 随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，视频监控技术未来的发展方向呈现出多方面的趋势和潜力。智能化与人工智能整合：未来视频监控技术将更加智能化，结合人工智能（AI）和机器学习，使监控系统具备更高级的分析、识别和预测能力。通过深度学习算法，系统可以识别特定的物体、行为模式和异常情况，从而实现更精准的监控和预警功能。例如，在输煤系统中，智能分析技术可用于识别皮带跑偏、撒煤或其他异常情况，实现更快速的预警和应对。高清晰度与全景监控：高清晰度监控技术将继续发展，摄像头的分辨率和画质将得到进一步提升，实现更清晰、更精细的监控画面。同时，全景监控技术的发展也将推动监控系统从单一视角转变为更广泛范围的全景监测，提供更全面的信息。云端存储与大数据分析：未来视频监控系统很可能更多地利用云端存储技术，通过云平台存储和管理大量的监控数据，从而提高数据的安全性和可用性。同时，大数据分析将成为重要趋势，通过对海量视频数据的分析和挖掘，实现对设备状态、运行趋势等信息的深度理解和预测。物联网与跨系统整合：视频监控技术将更多地与物联网技术相结合，实现设备之间的互联互通。在输煤系统中，监控摄像头可能会与传感器、机械设备等进行连接，实现对整个系统的全面监控和自动化控制，从而提高生产效率和安全性。隐私保护与法规合规：随着监控技术的发展，隐私保护和法规合规也将变得更加重要。未来的发展方向需要更多地关注数据隐私和合规性，制定更严格的数据安全标准和隐私保护措施，确保监控系统在使用过程中遵守相关法律法规。6 结论 结合输煤系统实际工况，随着视频监控技术的不断演进，其在电厂输煤系统中的应用将持续为安全生产和运行效率提供重要支持。未来的发展将更加注重智能化分析、高清全景监控、云端存储和物联网整合，以确保系统更为智能、安全，并对设备和人员情况进行全面监视。这些前沿技术的应用将极大地改善监控系统的性能和精准度，有助于提前发现问题、加强安全管理，从而推动电厂输煤系统的安全可靠运行。参考文献 1李文龙,袁三男.视频监控系统的设计J.电子设计工程,2023,31(18):145-148.2刘垚,张林.浅谈视频监控系统在煤矿井下运输中应用J.科技传播,2011(10):131.3孟军.5G 及物联网技术在电厂输煤系统的应用J.中国科技纵横,2023(18):57-59.