铸锻行业智能化红外热成像

一、应用背景

锻造生产是机械制造工业中提供机械零件毛坯的主要加工方法之一。通过锻造，不仅可以得到机械零件的形状，而且能改善金属内部组织，提高金属的机械性能和物理性能。一般对受力大、要求高的重要机械零件，大多采用锻造生产方法制造。如汽轮发电机轴、转子、叶轮、叶片、护环、大型水压机立柱、高压缸、轧钢机轧辊、内燃机曲轴、连杆、齿轮、轴承、以及国防工业方面的火炮等重要零件，均采用锻造生产。

因此，锻造生产广泛的应用于冶金、矿山、汽车、拖拉机、收获机械、石油、化工、航空、航天、兵器等工业部门，就是在日常生活中，锻造生产亦具有重要位置。从某种意义上说，锻件的年产量，模锻件在锻件总产量中所占的比例，以及锻造设备大小和拥有量等指标，在一定程度上反映了一个国家的工业水平。

由于锻造过程都是在动态以及金属灼热的状态下进行的（如低碳钢锻造温度范围在1250℃~750℃之间，上等碳素钢的锻造温度则必须保持在1250℃~800℃之间），锻造温度过高会使锻件晶粒粗大，锻后冷却时出现非正常组织，相反温度过低，不仅导致锻造后期加工硬化，可能引起断裂，而且会使锻件局部处于临界变形状态，形成粗大的晶粒。因此在锻造过程中对温度的把控就非常严格，常见的温度测量和控制一般的接触式测温仪就很难实现，对此，现在的工艺技术都选择非接触红外热像仪。既能够保证金属在锻造过程中具有足够的塑性，又能够保证锻件能够获得良好的组织性。大幅度的提高锻件的品质和性能。

二、系统组成及简介

红外热成像在线测温诊断系统由红外热成像测温摄像机、网络传输设备、红外测温诊断站端服务器、录像存储服务器、客户端工作站等组成。本系统可精准地实现对目标物体的在线式温度监测，并具备自动预警、远程控制、手动测温、趋势分析、报表管理等功能。网络拓扑如下图：

该系统结合图像监控、智能巡视系统，应用全球**的红外热成像仪器及**测温技术，实现被监测目标的热故障诊断。通过对关键目标热像特点、热成像检测区域及缺陷性质判定标准的研究，构建被监测物体状态诊断标准及智能专家诊断库，建立被监测物体的运行故障诊断模型，并借助计算机视觉、视频图像处理与识别技术、模糊算法等，实现关键区域**测温、各项指标自动分析诊断、专家会诊；视频实时分析与诊断；智能告警与跟踪检测；趋势分析与预警等，实现被监测物体的**运行状态的先知先觉，保证关键设备的正常运行。完全摆脱对于人员的依赖和测温经验的要求，实现自动无人值守的监测。

三、系统功能

1）现场实时监控

Ø 红外热成像视频的实时监控，可实时控制红外光系统的镜头可自动聚焦；

Ø 实时显示红外热成像设备的图像

Ø 大屏幕电视墙模拟监视前端图像

Ø 自动或手动实现任意红外热成像仪画面的快速切换和调用

Ø 1/4…16画面图像，实时或时序轮换的进行多画面监视

Ø 能对所接入的任一稳像平台、红外热成像仪、摄像头方位进行控制。

Ø 远程报警信息接收处理及系统日志查看

Ø 报警时，自动设定的授权计算机发送报警信息及相关的视频图像

Ø 系统自身稳定性较强，对故障进行自检，当意外掉电、断网等会自动报警；

Ø 多路实时录像及回放，能记录现场问题发生、发展和处理的整个过程，对以后的预防、治理提供真实有效的直观资料。

Ø 远程实时显示红外热成像设备的图像以及温度情况

Ø 远程查询及回放前端历史图像以及保存的预警录像。

Ø 远程录像文件下载

Ø 支持流协议（RTP/RTCP、RTSP），可通过IE浏览器直接访问控制

Ø 网络中断自动检测恢复

Ø 网络故障报警

Ø 多级用户管理，一般用户只能观看授权的红外热成像仪及录像

Ø 对网络用户进行授权申请验证、等级管理、登记，提供WEB服务

Ø 数据库管理和数据打印

Ø 对录像数据、报警信息、运行状态、用户访问情况等实现数据库管理，并可实现数据打印

Ø 用户权限设置及控制权协商

Ø 完善的日志管理

2）非接触式实时在线测温

系统支持远程非接触式实时在线测温，通过以点、线、面各种方式对监测对象进行标定监测。

主要功能项如下：

Ø 支持根据测温物体(部位)的形状，实现实时测温分析诊断；

Ø 支持实时视频**任意物体(部位)的**测温与分析；

Ø 全画面自动捕捉*高温、*低温、或指定温度范围内的多个目标点，并同时测量出目标点的温度值；

Ø 全画面任意选取单个或多个测温对象区域进行温度、温差、线温、温度场分布、*大持续负荷过热点温度分析等；

Ø 全画面支持鼠标移动点实时测温；

Ø 全画面多点同时测温；

Ø 全画面任意选取一直线进行温度分析，可显示线上最高温、最低温以及平均温；

Ø 全画面任意选取单个或多个区域进行温度分析，可显示区域最高温、最低温以及平均温，区域间可进行比较分析；

Ø 对画面内任意点、线、区域的温度变化趋势进行记录分析，分析结果以曲线或者直方图形式进行显示；

Ø 可自动计算被测点与设置温度的温差；

Ø 可设定辐射率、距离、环境温度、相对湿度等各项参数；

Ø 可以根据需要自动/手动调节亮度和对比度。

3）测温诊断及告警联动

系统通过实时测温分析实现实时视频画面测温分析及手动分析，主要包括：最高温度、最低温度、平均温度、最大持续负荷过热点温度、温差、相对温差等参数计算及诊断结果输出，其中，当前负荷、最大负荷用户需要手动输入，具体输入数值按照相关行业应用规范作为参考。主要功能项如下：

Ø 线温分析：主要实现视频画面测温统计分析展示，以图表形式展现，当前统计图支持曲线、柱状图两种方式；下面为柱状图展示，横坐标代表温度值，纵坐标代表百分比，柱状条*高点代表温度集中区域温度值；

Ø 支持测温对象温度异常告警，实现告警上传与联动；

Ø 支持结合环境因素(环境温度、风速等)，实现实测温度折算与分析，避免环境因素对设备真实运行状态的影响诊断；

Ø 支持对监控目标进行温差检测，并具有温差趋势分析功能；

Ø 系统故障诊断依据系统自建的分析诊断专家库，进行检测点的自动计算、

分析判断；

Ø 支持根据环境信息设置，对测温对象的温度变化趋势进行综合分析，根据被监测设备温度变化趋势曲线进行智能预警；

Ø 自动分析和采集功能，根据用户设定的阀值，进行初步诊断分析，设定触发条件，自动/手动对红外图像进行拍摄和回放录放；

Ø 设备热故障典型红外图像库管理功能，典型故障图像信息库的图像及其相应辅助信息添加、删除、修改和查询，日常采集图像及信息数据库的图像及其相应辅助信息删除、修改和查询；

Ø 支持通过检测环境数据折算进行设备故障诊断温度的归一化处理，提高故障诊断的准确性。

4）远程控制测温管理

Ø 远程控制红外监控设备；

Ø 远程设置红外报警参数，如监视位置，报警温度，报警目标，温差报警等等；

Ø 远程设置红外系统自动巡回检查时间，检查策略等；

Ø 远程设备温度场分布监视控制，可以事先确定设备温度场分布监视策略，由系统按照制定的策略自动设备温度场分布监视；也可以通过电子地图进行设备温度场分布监视控制。

5）温度异常告警管理

Ø 可根据报警信号位置切换指定红外热像仪器画面，实现报警联动；

Ø 接收变电站监控系统的报警信息，并指定相应红外热像仪器进行录像，以备进行事故调查；

Ø 所有报警信息均自动保存，有需要时可打印输出，根据预先设置的报告格式，自动生成处理报告。

6） 报表管理

系统支持3类报表导出，分别为：趋势报表、诊断报表、自动报表。这几类报表中均包含检测温度结果，对于温度异常的设备部位，软件自动得出故障描述及相应的建议，供工作人员及用户进行后续问题排查及解决。

四、相关产品介绍

监控前端

本项目选用FOTRIC 423-626CH-L25双视云台热成像系统前端，体积小，便于安装与空间较小的地方。可见光和红外热像仪结合，弥补了热像特征分辨不明显的缺陷。可实现24小时自动巡航，适合众多环境下的设备监控、安防监控和防火监控等。

  产品特征：

l 防护罩侧面开启设计，防护等级达IP66

l 新型超静音电机，云台运行无噪声

l 高扭矩驱动器，云台连续正反向响应时间小于200ms

l 具有预置位、自动巡航、智能报警等功能

l 384*288红外像素，11万个非接触测温点

l 高清可见光视频，辅助观察现场实况

l 自动对焦

 五、红外测温诊断站端服务器

产品特点：

 视频监控：实现多设备、多路通道、多窗口的实时监控和预览，支持抓图及录像回放

 智能巡检：以客户关心的生产设备为单位，实现对监控对象全方位监控、测温诊断，可以实时手动、自动执行巡检路线，发现生产设备问题，主动预警、热图分析、报表管理等功能；（直接接热成像设备，不支持级联）

 动力环境子系统：接入动环设备，可实现环境监控、动力监控、消防监控和安防监控

 SCADA：可通过自定义组态监控，实现自动化控制系统的流程图与监控设备相关联结合，实现生产系统与监控系统的可视化融合；

 红外热成像测温：支持接入热成像测温摄像机，实现任意点温度的统计与分析；生成报表等；（直接接热成像设备，不支持级联）

 电子地图：支持光栅图、在线离线谷歌地图、百度地图，支持地物的搜索定位及轨迹的实时展示，可实现多图层的单选、多选操作；

 支持按国网B协议级联；

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