第1章  行业背景

1.1 行业概况

随着工业经济的发展，石油化工天然气已成为生产过程中不可或缺的能源，近年来，各种化工及危险化学品等行业安全事故频出，储存过程中稍有不慎，就会酿成灾难性事故，危及人民财产的安全。其中涉及的事故主要有气体泄漏中毒窒息、化学爆炸、物理爆炸以及火灾事故等。易燃易爆气体及有毒气体的危险及危害，在能源化工行业中普遍存在，这一现象是由行业本身固有的特点所决定的。多数化工企业所处理的大量原材料、中间体和产品，自身具有易燃、易爆、有毒的性质；化工生产、储存和输送等工艺过程，许多都是处于加温（或低温）、加压（或负压）、催化、化学反应等易燃易爆的非常状态条件下，且容易挥发出易燃易爆及有毒气体，因此防爆防毒气在能源化工安全中具有特殊重要的地位。

正是因为气体泄漏的诸多危害，世界各国都非常重视气体泄漏检测的技术研究和仪器研发。然而，因气体泄漏而引发的重大灾害和事故在世界各国仍然屡见不鲜。因此，如何能够快速地检测到气体泄漏的存在，有效地评估泄漏气体在空间中的分布状态和扩散趋势，准确地定位气体泄漏源，以便相关部门和人员迅速采取有效措施，防止重大气体泄漏事故的发生已经成为迫切需要解决的问题，这对于像中国这样的处于工业化迅速发展时期的国家和地区来说尤为重要。

1.2 需求分析

1.2.1 行业现状

传统检测技术是通过使用手持检测装置，逐个在装置上检测是否有气体泄漏发生，由于传统气体传感器的接触性原理，使得很多待检测的目标地点无法到达，而且其操作安全性大大降低。另外，传统检测方法也属于定点测量，难以适应大范围的动态检测。传统的气体传感器（如半导体气体传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器、固体电解质气体传感器、PID气体传感器等） 属于点测量，只能对化工原料的储藏罐体、传送管道等进行定点的检测，再加上气体扩散极易受到风等天气因素的影响，要实现大范围的动态检测不仅耗时耗力，而且很难保证检测结果的准确性。

目前，在线气体成像仪主要有两类:

第一种，依托线式激光甲烷遥测技术进行甲烷气体检测，结合可见光和普通热红外，组成的三光云台。业内约定俗成称：线扫式激光甲烷云台。代表企业，海康、大华等传统安防监控制造商。

第二种，直接采用VOCs气体成像的核心技术，配套高清可见光的双光云台。业内约定俗成称：VOCs气体成像云台。

两种云台虽然外观相似，但是技术原理、功能和工作方式完全不同。各有优势和不足，在相关行业、场景均有应用。

防爆红外一体化热像仪主要是由手持式VOCs红外气体成像仪演变而来。众所周知，《生态环境环保综合行政执法装备标准化建设指导标准》中，列装有VOCs红外气体成像仪，该产品是环保部门综合执法的需要配备的产品，主要是针对涉VOCs企业进行快速面成像检测，无组织排放检查和不可达点的远距离检测。生态环境部之所以将该技术装备选入执法装备名单，是因为它采用3.2-3.5um的制冷型探测器，可以将画面中肉眼不可见的VOCs气体成像，以不同的颜色进行标识。该技术针对上百种VOCs气体，可以远距离、全画面、快速实时成像，所见既所得，是针对气体的真成像。它无需预设泄漏点位置，速度快，效率高。而在线式的VOCs气体成像云台，是将手持式VOCs红外气体成像仪的内核改造成在线成像模组，配套防爆云台、可见光相机形成的一体化VOCs气体成像云台，进行7x24小时、实时、全域、全天候的检测。VOCs气体成像云台，主要是应用在石油炼化、煤焦化、煤化工、罐区装卸区等，或需要进行全方位的无组织排放检测场景。相对于线扫式激光甲烷云台，VOCs气体成像云台的缺点是成本相对较高，优点是可以进行实时的全面检测，是真成像，效率高，且是生态环境部执法部门配套的装备。

迄今为止，没有一项激光甲烷遥测技术，被生态环境部采纳，也未被生态环境部执法部门列入执法配套装备中。而VOCs气体成像仪是生态环境部执法装备。

1.2.2 光学气体成像技术

光学气体成像技术（Optical Gas Imaging，简称 OGI），是通过光学气体成像设备，采用红外热成像技术原理，在图像上观察是否有气体泄漏发生。采用针对气体红外吸收谱波段的红外探测器，将泄漏气体的动态以影像方式实时呈现出来，使红外热像仪能够对人眼不可见的气体进行成像。红外热像仪拍摄扫描区域的全景图像，在取景器或液晶屏上，气体泄漏区域会显示为一缕烟雾，帮助用户看到气体的泄漏。

直观：实时可视化显示具体的气体泄漏点，所见即所得，泄漏位置及泄漏量一目了然。

高效：再也不用像传统检漏设备那样地毯式搜索泄漏点。大范围同时观测，大大缩短检测时间，极大提升工作效率。

安全：采用非接触式被动成像原理，通过搭配长焦镜头，检测人员可以在远离泄漏气体的地方安全工作。

图1-1 产品外观

第2章 方案总体设计

2.1 技术优势

直观：实时可视化显示具体的气体泄漏点，所见即所得，泄漏位置及泄漏量一目了然。

高效：再也不用像传统检漏设备那样地毯式搜索泄漏点。大范围同时观测，大大缩短检测时间，极大提升工作效率。

安全：采用非接触式被动成像原理，通过搭配长焦镜头，检测人员可以在远离泄漏气体的地方安全工作。

2.2 设计思路

本方案根据石化行业规范及建设要求，充分运用红外技术与信息化技术结合进行设计，建设规模合理、层级清晰、功能定位明确的智能安全报警网络平台，构建覆盖石油化工系统标准统一的网络架构体系。系统设计严格遵循国际标准、国家标准和国内石化行业的规范要求，系统设计满足今后的发展，并留有充分的扩充余地，满足未来大规模网络扩展的要求。系统可实现对整个网络系统中前端红外设备的统一网络管理，支持系统级的维护功能。

2.3 设计原则

可管理性：系统具备可管理性，管理人员可根据不同权限对所辖范围内红外视频资源进行安全可靠的管理；

可扩展性：系统设计满足今后的发展，并留有充分的扩充余地，满足未来大规模网络扩展的要求。系统设计具有容量大、层级高的特点，实现高品质和低成本的网络覆盖。

高可靠性：系统对工作环境要求较低，环境适应能力强。系统设备安装使用简单，无需专业人员维护；系统满足7×24小时无人职守方式稳定的工作。

先进性：系统设计严格遵循国际标准、国家标准和国内石化行业的规范要求；符合红外测温技术以及石油化工行业的发展趋势，采用当前最先进的国产红外气体泄漏技术，实现个性化的泄漏报警等功能。

兼容性：系统设计充分考虑后续不同厂家、协议的红外测温设备的兼容性，保护已有投资，继续发挥现有设备的作用；

2.4 系统逻辑架构

图2-1 产品外观

在线式气体泄漏监测产品采用基于人工智能的烟雾检测算法和浓度计算算法，该技术可自动识别气体泄漏状态，作为闪爆风险等级依据，主动上报告警。搭配机器人、无人机、云台等产品，实现在线式实时智能化检测，从而提升巡检效率，保障生产安全。

2.5 系统网络拓扑

图2-2 产品外观

依托高灵敏、高分辨率新型红外监测设备，打造点到面全方位立体感知矩阵，将设备运行状态看得更早、看得更清、看得更广、看得更全，打造多层次预警管理系统，为石油化工企业安全生产提供全方位保障。

2.6 立柱安装施工方法

（1）设备支柱基础坑基现场人工开挖，商砼采用罐车运输至变电站大门外，再采用斗 车分批运输至基坑进行浇筑。

（2）立柱砼基平面误差应保证在 2 毫米以内。

（3）检查所安装的钢杆，检查是否配套，合格后，方能安装。

（4）钢杆安装不能直接放在地上，要用枕木或者草袋进行隔离，以免表面有污秽或者 划伤构件表面。

（5）起吊和下落时，工作人员不得从事其它的工作，钢杆在运输或者卸货时，就近存放，以免造成二次转运，使得表面有损伤。

（6）使用吊车吊装钢杆，钢杆就位之后，进行地脚螺栓紧固，同时保证钢杆的垂直度。

（7）最后将双通道红外测温监测探头用螺栓固定于立柱之上。

（8）在监控设备旁的 ISM-909/PB 电源箱边上敷设一根电源线（RVVP-3x1.5mm²）至变电站低压站用配电柜；在敷设一根光缆（4 芯单模）至变电站控制室。

（9）将相关电缆连接好，接地接好。

（10）装设屏柜和后台设备。

（11）网络柜内根据图纸按照标准和要求把相关配件组装起来接好即可。

2.7 平台功能

可以精准捕捉气体泄漏，适于对传统接触式测量工具难以触及的设备进行监控，可以同时扫描大片区域，检查数以百计的部件。具备红外、可见光双通道显示功能、VOCs气体成像及检测泄漏功能、气体增强模式，可提高泄漏检测能力、可自动标记泄漏的气体，并进行报警和记录及云台控制功能。

图2-3 在线式红外气体泄漏监控前端平台设备管理

图2-4 在线式红外气体泄漏监控前端平台地图监控

2.8 系统优势

多气体组分监测：包含不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、苯、乙醇、乙苯、庚烷、己烷、异戊二烯、甲醇、MEK、MIBK、辛烷、戊烷、1-戊烯、甲苯、二甲苯等数十种气体组分监测。

快速响应：以图像形式实时同步显示泄漏气体。

防爆设计：满足焦化、石化、天然气等需要防爆的区域使用要求，广泛应用于储罐、焦炉、管道、海上石油平台、船舶运输等多场景安全隐患的监控。当泄漏发生时，可实现对泄漏源的快速、精准定位；

高灵敏度：高灵敏制冷型探测器设计，具有普通红外图像、增强红外图像、可见光图像等多种成像模式；

中远距离监控：配备长焦镜头，可实现>1km的探测距离。

全天候：可以在完全无光的夜晚及恶略天气环境实现真正的7×24小时全天候监控。

全方位：可旋转云台扫描，实现视野范围内全方位覆盖。

智能化：依托专业预警分析软件，打造点到面全方位立体感知矩阵，将泄漏气体看得更早、看得更清、看得更广、看得更全，打造多层次预警管理系统。

第3章 在线式气体泄漏检测IPC简介

集成红外及可见光双光显示、视频录制和拍照等多种特色功能，同时配备高分辨率制冷型探测器，结合泄漏监测专用分析软件，通过长焦距镜头，即使在光线不利的条件下，也可以实现中远距离对泄漏气体进行连续24小时可视化在线监控。

图3-1 产品外观

3.1监测原理简介

气体分子中的原子与化学键都处于不断的运动中，振动和转动等运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，从而产生分子的振动-转动光谱，称为红外吸收光谱。根据跃迁的频率，一些气体的分子较容易吸收特定红外波段，从而使经过这些气体的红外辐射能量被吸收减弱。泄漏的气体会吸收一部分其背景辐射原本能到达红外热像仪的能量，从而使有气体存在的区域与没有气体的区域在红外图像中直观的区分开来。

图3-2

3.1 产品特点

多气体组分监测：包含不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、苯、乙醇、乙苯、庚烷、己烷、异戊二烯、甲醇、MEK、MIBK、辛烷、戊烷、1-戊烯、甲苯、二甲苯等数十种气体组分监测。

快速响应：以图像形式实时同步显示泄漏气体。

防爆设计：满足石化、天然气等需要防爆的区域使用要求，广泛应用于储罐、管道、海上石油平台、船舶运输等多场景安全隐患的监控。当泄漏发生时，可实现对泄漏源的快速、精准定位；

高灵敏度：高灵敏制冷型探测器设计，具有普通红外图像、增强红外图像、可见光图像等多种成像模式；

中远距离监控：配备长焦镜头，理想条件可实现>1km的探测距离。

全天候：可以在完全无光的夜晚及恶略天气环境实现真正的7×24小时全天候监控。

全方位：可旋转云台扫描，实现视野范围内全方位覆盖。

智能化：依托专业预警分析软件，打造点到面全方位立体感知矩阵，将泄漏气体看得更早、看得更清、看得更广、看得更全，打造多层次预警管理系统，为船舶、港口危化品运输提供全方位保障。

3.3 成像效果

图3-3

第4章 产品应用

产品依托“泄漏就是事故”的安全生产理念，通过红外成像查找泄漏点，快速扫描是否存在泄漏问题，有效预防和减少由泄漏引起的事故，从源头全面提升防泄漏水平，提升安全管理建设能力。

图4-1

针对化工行业储罐泄漏监测，为达到精准定位泄漏点位的目的，可通过在不同角度布设多台在线式红外气体热成像仪进行组合使用，可覆盖到场景内基础设施的每一个角落，真正做到全覆盖、全天候、全过程监测。

效果展示

1)某化工企业化学原料装车过程中挥发泄漏

2)某化工企业甲醇气体泄漏

3)某石化企业储油罐油气泄漏

4)某化工企业管道泄漏

第5章 客户价值

5.1 保障安全生产

系统整合了监控区域装置的红外气体泄漏成像视频信息，实现温度数据的实时采集、动态管理、视频上传调用等功能。在装置发生潜在风险时及时预警，确保每一监控区域都形成完整的资料库，极早发现安全隐患，降低了生产人员劳动强度和人身安全风险。 

5.2 提升智能化水平

无需人工巡检、干预，在无人操作的情况下，系统会自动记录装置的实时情况，自动进行泄漏报警、分析，真正的实现了智能化运维。

5.3 节约投资费用

人工巡检时候往往消耗大量的人力成本对目标点来测量，且测量数据具有临时性。系统具有全视场监测能力，可以对镜头视场内的每一个像素点进行精确监测，并实时记录分析，相对于人工巡检真正实现了一次性投资永久性收益。