彩色炼铁高炉成像系统———新一代智能炉顶成像仪

［编辑简介］：本文介绍一种高炉红外彩色摄象监控记录系统。其核心部件彩色红外图像传感器芯片采用一款特制的进口非民用红外成像模块。文章对系统功能进行了简要描述，给出关键技术参数。［摘要］：［关键词］：炉顶成像 彩色炉顶成像 彩色炉顶摄像枪 LDCSK-5
  一、前言
  人类科学研究发现：自然界中, 每种物体只要它的表面温度高于绝对零度（- 273.15·C），都会自然地产生光线辐射，辐射中包含可见光谱和（人眼看不见的）红外光谱两部分；物体的温度不同, 辐射的光谱成份也不相同,不同的物体（因其分子结构不同）辐射的光谱也各不相同，表面温度较高的物体（800·C 以上）辐射的光谱多为强烈的可见光，当温度低至600·C 时，辐射的可见光已所剩无几，这时物体辐射的光谱多为靠近可见光边缘的（短波）红外光，被称作近红外光；物体表面温度低至300·C 以下时，近红外光谱辐射也将严重衰减，最后仅剩有趋向长波的(中红外、远红外)光谱辐射，只是更难于观测到它罢了；研究还证明，物体的温度越高，光线的辐射(率)强度就越大，只要检测到了物体的光线辐射（率）强度，就可以得到它的物理分布图谱，所以如果用高速的感应元件检测物体各部位所发出的不同辐射强度，就能得到被探测物质的类别或其形状及其在物理空间和时域空间的动态分布；更进一步，只要把很多个检测点的结果严格按照它原来的位置再次排列以动态图谱表示出来，就可以得到清晰的物体可视图象和温度分布图象．同时能够把监控图象及信息长时间进行保留和录像存储。
  二：LDCSK-5型高炉红外彩色摄象监控记录系统
  LDCSK-5型高炉红外彩色摄象监控记录系统，是2011年推出的新一代产品，其关键的核心部件彩色红外图像传感器芯片采用的是一款特制的进口非民用红外成像模块，配备特制的红外光学物镜，可检测到低温物体以及极低限度下的红外光谱辐射，由动态可控的电子扫描模块相配合，在恶劣环境中获取炉内低温物体的红外光谱信号，由光/ 电转换模块转变为图像信号后，经电缆馈送至计算机系统进行信息处理，从而把处在低温或较黑暗环境中的高炉内部景物转换为可看见的图象，达到再现高炉内部料面以及气流，溜槽、溜槽布料、探尺、喷咀、喷水、炉壁等炉内设备的图象及其工作情况，实现监控目的。图象清晰度及低温成像效果与其它任何产品相比，具有明显的提高和无可相比的优越性；就目前来说：它是世界独一家应用高清晰度彩色摄像芯片模块的炉顶摄象设备，可称作世界炉顶摄像独一彩！
  本项创新技术已获国家专利法保护。
  三：LDCSK-5型高炉红外彩色摄象监控记录系统功能简介  
  １＞     摄像设备在一定距离外以非接触、非干扰式的感应并摄取炉窑内部景象、测量炉窑内部包括设备以及焙烧物温度; 它具有全天候的特点，及至炉内温度很低时的炉内景物也能清晰显现。
  ２＞     彩色图像的再现：计算机对炉窑内部图象进行再现处理，再现图象为彩色原信号；
  ３＞     炉内料面温度分布图：计算机对炉窑内各部分温度进行数据处理，用彩色图像形式量化并表达炉窑内部包括焙烧物料等各区域温度分布。
  ４＞     十字测温数据图：以坐标形式显示十字测温数据，纵向和横向数据可有24点或32点阿拉伯数字显示。
  ５＞     焙烧物表面温度坐标曲线：对炉窑内部焙烧物表面温度分布进行数据处理，处理结果以温度坐标曲线形式通过监视器画中画进行显示。
  ６＞     历史录象及调用：可随时调看24小时内（如需要可延长至一周内）任一时间段的无剪辑历史录象，在监视器器以画中画的方式进行重播，真实连续再现炉窑内部任一时段历史工况。
  ７＞     仿生机器人自保障功能系统的炉顶摄象设备具备仿生机器人自动除垢单元，自动除垢机构和摄像设备以及工作手柄和半自动弹挂锁以灵巧的设计、精密的相互结合，形成多功能一体化标准结构，在智能化程控驱动器的配合下定时自动清除炉内枪头结垢，有效解决了因炉压（或吹扫气压）波动导致摄象枪前端积灰结垢的世界性难题，省却了维修工经常拔枪除垢之苦，更好保障了设备及高炉安全运行；此项技术设备无论在结构上、实用功能上以及长时期耐久工作无损坏等性能上都具国际先进水平，在国内外此类产品领域是一项独到的技术突破。
  ８＞     摄像传感器工作方式的远程选控：
  此项功能是保障本LDCSK-5型高炉红外彩色摄象监控记录系统监控质量的关键项，此一关键项是截止目前国内外任何此类产品都还无见诸使用的一项新设备新技术，是公司独立开发的2001-5标识号新技术产品，其关键的核心部件彩色红外图像传感器芯片采用的是一款特制的进口非民用红外成像模块，它除具有无可相比的低温、低照红外彩色成像功能外，还具有多项工作条件设置功能，在配有本公司开发的遥远控制设备的指令下，可自动对摄像传感器进行诸如电子快门、影象亮度、自动增益、彩色平衡、数十个分项菜单的工作条件、工作方式、工作性能的选择和控制，尤其在高炉内部这种极端恶劣的环境中运行的摄像监控设备，这些选控功能是何等的有用和必要，（而现行国内外所用的炉顶摄像设备都无此技术应用），有了这种功能后，它使得高炉炉顶摄像监控设备第一次具有了可根据高炉大小、料面高低、内部工况等现场各种不同环境条件选择摄像传感器的工作方式，以达到摄像清晰度等很多方面的最佳效果，实现最好的、由用户可自选、自控的最佳使用效果；避免了由厂家出厂前包办的一次性调整不可再矫正的弊端。
   
  四：主要性能及技术参数
  A ： 成像扫描速度：50场/S ；
  B ： 最佳成像距离：0.2M - 50M ；
  C ： 图象传送距离：》500M；
  D ：摄象机遥控距离：》500M ；
  E ：遥控通讯方式：单线双向二进制编码，；
  F ：摄象机遥控项目：电子快门、影象亮度、自动增益、彩色平衡、图象清晰度等九大菜单选项共48分项可供选调。
  G ：录象记录方式：即时在线自动录象存储（无耗材）
  H ：除垢时序：8小时自动重复+任选时除垢方式，
  I ：摄象机电源电压：12VDC
  M ：除垢机器人工作电压：24V；；
  N ：吹扫气体压力：〉0.4MPA；
  L ：冷却水  压力：》0.25 MPA；
  K ：系统运行方式：全天候24小时连续运行；