智慧環保——紅外熱成像儀環保監控解決方案

作者:Christine 發表日期:2018-01-26 06:24:18

  【天極網辦公頻道】一、背景:

  近年來,環境污染問題引起了國家相關部門的高度重視,國務院發佈了節能減排綜合性工作方案,明確要求對國家重點監控的污染源和治理設施實行自動在線監測,全國所有的重點污染源和重點治污設施,都要安裝自動在線監測設備。

  基於上述背景,各種各樣的環保監測系統應運而生,並得到了廣泛部署和應用。但是,目前絕大部分環保監測系統僅僅實現了數據監測功能,比如實時採集和監測排污點的二氧化硫和化學需氧量排放量,而沒有實現圖像監控功能,不能直觀的看到排污點實際圖像。在這一背景下,北京和普威視科技股份有限公司結合自主研發生產的產品推出了針對污染源監控的智慧環保監控方案。

  二、行業需求

  智慧環保究其根本,就是物聯網技術與環境信息化的結合,而污染源監控是智慧環保的重要一環。當前全國絕大部分省份重點污染源和重點治污設施,都已經建設了不同種類的污染源在線監測系統,包括排污化工企業、火電廠、化工園區和重點污水處理廠等,一般在污染源附近部署各種感知傳感器、監測儀,通過不同類型的感知網絡,將採集到的數據上傳省/市環保監控中心,實現對主要污染物排放情況的實時在線監控。

  而視頻監控由於其本身特性的限制,如高帶寬佔用、與數據直接關聯性低等,一直在傳統的污染源監控項目中處於輔助或安保地位,實施完成後也僅作為現場情況全景查看的輔助手段,與傳統的污染數據採集分開獨立建設。而以往模擬攝像機清晰度低、傳輸線路鋪設困難等問題,使得視頻監控系統與整個污染源數據監控系統脫離,有效利用率並不高。後來隨着視頻技術的發展,清晰度大幅提升,碼流壓縮率越來越高,3G/4G無線視頻和圖片傳輸技術的應用,使得視頻監控在污染源監控領域有了新的切入點。

  智慧環保對視頻監控產品和技術的要求,主要體現在以下方面:

  1、看得更遠的高清技術

  目前,高清圖像已經在交通等對視頻質量要求較高的行業大量使用,污染源監控涉及對氣體、顆粒、懸浮物等細小對象的監控,對圖像同樣有高清的需求。除了高像素的高清外,可以看幾公里、十幾公里甚至更遠的高清激光、熱成像攝像機在水體、大氣污染監測方面也有了更多的使用需求。

  2、看得更透的透霧技術

  當前視頻監控透霧技術主要有兩大類,即電子透霧和光學透霧。

  和普三波段激光熱成像攝像機中熱成像溫度探測靈敏度最高可達35mk,具有比常規產品更高的靈敏度,能夠獲得更細膩畫面質量,受霧雨雪天氣影響小。

  其具有可見光透霧功能,晝間光學濾波與DSP圖像處理,可增強在薄霧、水汽、灰塵環境下的圖像細節。

  3、更有針對性的視頻智能分析

  視頻智能分析技術是視頻監控由被動變主動的重要技術,其中行為分析、人臉識別、車牌識別等技術已經廣泛應用於公安、交通等行業。

  在污染源監控中,排污口、污水檢測採樣點的區域入侵等行為分析可以有效識別人為作假等行為,同時還有很多行業性的智能分析需求:

  (1)煙體色彩識別:分析識別煙體的顏色;

  (2)煙體黑度分析:判斷煙體的黑度信息;

  (3)水體顏色分析:識別水體的顏色;

  (4)水體漂浮物分析:判斷水體漂浮物的數量、密度等信息;

  (5)智能讀表:通過視頻進行環境儀表的數據識別讀取。

  4、低功耗、無線傳輸的需求

  污染源大都分散且偏遠,供電和有線傳輸都非常困難。目前許多傳感器都支持無線傳輸,而且由於其本身功耗就很低,通常一塊電池就可以支持數年的數據採集。相比起來視頻採集設備一般功耗較大,設計更加低功耗的攝像機可以滿足用電需求;同時支持無線傳輸,可選擇性上傳視頻或圖片等都成為環保視頻監控的需求。

  5、耐腐蝕、自清理的需求

  污染源處經常處於水汽多、煙塵多、腐蝕物多的環境,需重點考慮監控設備的防塵、防水以及防腐蝕的保護。同時需要監控設備自帶雨刷等自清理功能,可以定時或遠程控制其進行自清理,來保證畫面有效性。

  6、視頻疊加和GIS地圖對接

  把環保業務數據讀取過來,疊加到對應視頻上,並通過和GIS地圖的結合實現圖上實時顯示,使呈現更加直觀。

  三、系統設計架構

  污染源視頻監控的基本架構一般為省環保廳和縣市環保局建立兩級聯網平台,前端排污企業則是視頻+門禁+報警的經典安防配置。

  前端視頻監控系統負責對工廠主要污染物排放口、監測站取樣處等重要地點進行全天候的視頻監視,滿足環保部門對工廠排污實時監控的要求。

  1、排污口及監測站

  工廠在生產活動中會排出大量的廢水和廢液,其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物、副產品以及生產過程中產生的污染物,是造成環境污染,特別是水污染的重要原因。國家對於工業廢水的排放有極其嚴格的標準,但是在實施過程中總會有某些不法企業試圖通過偷排的方式來躲避監管,因此對企業廢水排放的監控就顯得尤為重要。

  環保部門一般在企業都設有污水監測站,負責對企業排出的廢水進行檢測,取得各種污染物的含量指標,確保企業排出的工業廢水達到規定的標準。但是這種方式獲得的僅僅是數據的信息,缺少一種直觀的方式來對廢水的情況進行觀察了解,並且監測站大都採用的是自動取樣檢測的無人運行方式,為了避免偷排的情況發生,需部署一套視頻監控系統作為監測系統的完善和補充。

  在排污管和取樣口附近部署和普激光高速球,確保實時全面地觀察到污水排放到取樣的整個過程,杜絕了企業弄虛作假的可能。高清攝像機的運用,使得管理人員能夠通過監控畫面清晰地觀察到污水的顏色等信息,而不僅僅依賴於檢測的數據。

說明: DRC激光高速球

  污水監測站多是採用無人值守的方式,為了防止站內的檢測儀器遭受人為破壞和偷盜,以及防止企業人員進去篡改數據,可以在大門部署門禁系統,室內部署紅外雙鑒及紅外攝像機。監測站只允許擁有權限的人進入,並且對所有進出人員進行記錄,並錄像保存,便於日後查詢。當有人入侵時,聯動攝像機自動進行拍攝錄像。

  2、煙氣排放監控

  工廠廢氣大多通過煙囪排放,在廠區內高處部署告警三波段激光熱成像攝像機,覆蓋廠區範圍內的煙囪,對煙氣排放進行全方位的監控。當告警模塊檢測到污染物超標時,管理人員可調整攝像機至預置位,監控目標煙囪,獲得現場的實時高清圖像,有助於了解事件的全貌。

說明: C:UsersAdministratorDesktop圖片1.jpg圖片1

  (環保監控系統拓撲圖)

  四、功能實現

  4.1前段採集系統:

  1.告警三波段激光、熱成像攝像機

說明: TRC

  該產品是集高清可見光、近紅外激光、長波紅外熱像探測、萬向智能雲台於一體,專為特種應用場合所定製的光電產品。可實現10公里範圍內全天候實時視頻監控,其充分發揮熱成像和百萬高清激光攝像機的成像優勢,克服雨、雪、霧等各種複雜環境下全天候的大範圍覆蓋及重點目標跟蹤監控的難題。連續變焦紅外熱成像用於夜間大範圍內目標搜索及重點目標覆蓋設防,運距離激光照明器用於鎖定目標拉近識別,百萬高清長焦攝像機用於白天大範圍覆蓋及重點目標跟蹤監控、拉近看清,為遠程指揮控制提供高清晰的畫面及可靠的真實的「第一現場」。整機外殼採用超強鋁合金材質和真空充氮密封技術,防護等級IP66,適合在野外惡劣環鏡下長期運轉。

  2.激光高速球

說明: C:UsersAdministratorDesktop化工廠監控.png化工廠監控

  (化工廠實時監控)

  1.50°大角度激光發射器,200萬高清像素,最遠照射距離可達300米。

  2.獨有DSS數字化照明角度控制技術,激光與攝像倍率距離匹配算法, 0.1°精確隨動控制,手動/隨動自動切換。

  3.特有GHT激光整形勻化技術,達到最佳的照明效果。

  4.獨立光敏控制,保證攝像機的彩轉黑與激光開關精確同步,內部智能延時分析,不受迎面車燈照射影響。

  5.整機採用全金屬快速散熱結構設計,CGS散熱系統,快速降低球內部溫度,雙層防曬結構,夜視模組風冷循環散熱。

  6.多軸承創新結構設計,延長使用壽命。

  7.支持通訊總線對球機程序進行在線升級,維護成本理低,方便快捷。

  8.精密電機驅動,反應靈敏,運轉平穩定,精度偏差少於0.1°,圖像無抖動。

  9.支持三維智能定位功能,可實現點擊跟蹤放大。

  10.側置撥碼開關,地址、協議設置更便捷。

  11.IP66防護,防淋雨、防灰塵,TVS4000V防雷,可適應各種惡劣環境。

  4.2系統功能實現

  1.視頻

  主要實現視頻信號的圖像顯示、視頻分析、告警處理、錄像控制,遠程控制、數據壓縮處理、網絡傳輸、系統控制管理。向指揮調度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄製、可回放的現場實時圖像。說明: IMG_256 智能監控綜合平台是一套網絡化的智能視頻監控及內部業務支持平台。系統採用多級級聯的方式,根據用戶的管理需求進行合理劃分,實現大範圍、多前端和分佈式的網絡視頻監控。上級指揮中心實時掌控下級站點的所有情況,同時能夠有效完成對下級站點的訪問與控制。平台具備設備管理,設備控制,視頻轉發,圖像分析,錄像存儲管理,視頻上牆,電子地圖,應用集成,SQL數據庫訪問、維護,下級服務器管理任務、調度等核心等功能,同時兼具移動解決方案,實現基於移動平台的應用。

  2.聯動報警

說明: C:UsersAdministratorDesktop化工廠熱像監控.jpg化工廠熱像監控

  (化工廠熱像監控實時報警)

  前端聯動後台:前端發生污染、破壞報警時,將報警點GIS定位報警信息在平台上進行報警,報警後平台可通過相關設置進行錄像以及向監控人員報警;

  後台聯動前台:後端監控人員在覺察到報警信息或者破壞監控設備以及污染超標等某些事件時,可通過遠程喊話系統驅趕破壞人員,報警設備提醒前端部分人員對危險情況進行規避或處理,如前端沒有人員,可對後端相關領導及時作出相關策略,及時抵達前端現場,作出應急指揮,使警情事故或者違法行為降低到最低。

  3.晝夜監控

  白天能見度較好的情況下利用可見光,能見度較差的白天和夜間利用紅外,以手動方式或是自動方式控制雲台運動,對被監控區域的地面和低空目標進行監控。

  在能見度較低,僅僅是有薄霧的情況下,利用可見光設備對不同波段成像的特性,通過對鏡頭、CCD和其它軟硬件的控制,可以實現一定程度的透霧觀測功能,硬件透霧效果如所示。

  4.預置點掃描

  對於前端監控系統,將觀測範圍內的各個敏感位置設置成預置點,並根據需要設置各點的停留時間,使雲台在各個點之間輪流切換,實現系統的自動監控功能。

  後端顯控系統可以根據需要選擇多個前端,將多個前端監控系統同時設置為預置點掃描工作模式,實現區域性自動監控。

  預置點掃描的功能可有效地減少搜索的工作量,提高了工作效率。


本文來源:http://oa.yesky.com/197/502250697.shtml

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