内視型火炎監視システムの技術案を共有します

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一、 概要
GS-Vision-Pシステムは、マシンビジョン技術を活用した石油化学製造用加熱炉用の内視型炉内炎監視システムであり、ICガスグループ以下（典型的には水素、アセチレン、エチレン、コークスガス、ジメチルエーテルなど）の爆発性物質が存在する環境での使用に適している。GS-Vision-Pシステムにより、オペレーターは滑らかな画像を通じて、炉内の火炎の燃焼や霧化の状況、炉管、断熱層、ノズルの焦げ付きなどの状態を直感的に把握することができます。二、参照されている規格
SH/T 3028-2007「石油化学プラントの通信設計規格」
GB 50115-2009「工業用テレビシステムのエンジニアリング設計規格」
GB 50160-2008「石油化学企業の設計における防火規格」
GB3836.1-2010「爆発性環境 第1部：機器の一般的要件」
GB3836.2-2010「爆発性環境 第1部：隔爆ケース「d」によって保護される機器」
GB4208-2008「ケースの保護等級」（IPマーク）
GB/T15414-94「炉用高温度テレビシステムの総合技術要件」
GB/T15415-94「炉用高温度テレビシステムの測定方法」
GB2423-2008「電気・電子製品の基本的な環境試験規程」
GB2887-2012「コンピュータ施設の技術的要求事項」
GB4943-2012「情報技術機器（電気機器を含む）の安全性」
GB/T13850-1998「交流電力をアナログ信号またはデジタル信号に変換する電気測定用トランスミッタ」
GB/T17626.1-2006「干渉耐性試験の概要」
IEEE802.3U 100BASE-TX「高速イーサネットインターフェース規格」

三、システムの概要
GS-Vision-Pシステムは、産業標準であるサービス指向型ネットワークアーキテクチャを採用しており、映像監視、画像解析、表示、管理を一体化した統合管理プラットフォームを構築しています。階層的な構造とC/Sアーキテクチャを持つため、システムの構築が容易になり、分散型展開の柔軟性も向上します。また、統一された内部・外部インターフェースサービスを提供するため、システムの拡張や集中管理が容易に行えます。このシステムはONVIFインターフェースプロトコルに対応しており、オフィスネットワークや工場全体のCCTVとの接続ポートを提供します。防爆型高温一体型カメラは、デジタル高解像度産業用カメラとマシンビジョン技術を組み合わせた監視装置であり、強制渦巻き風冷却式の耐高温プロテクターにより、2000℃の炉内にカメラを挿入して観測することが可能です；デジタルHD工業用カメラは、炎の明るさの変化に応じて出力レベルを自動的に調整し、画像の鮮明さを維持します。 画像分析サーバーは、機械視覚技術を活用して人間の目の視覚行動を模倣する強力な分析ツールであり、視野内のバーナーの消火や炉管の漏れを正確に検出し、警報信号を出力します。これに防爆型の高温一体型カメラを組み合わせることで、完全な監視システムが構成されます。file:///C:/Users/thinkpad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
システム構成図
1、GS-Vision-Pシステムの機能および技術仕様
GS-Vision-P1型　GS-Vision-P2型
カメラの耐温度：≤2000℃
保護方式：強制渦巻き風冷式
画像解像度：1280×960
最小照度：カラー：0.01 Lux／白黒：0.001Lux
システムの自己保護機能：過熱、低電圧、停電時にカメラが自動的に収納される
冷却風の排出：冷却風を炉外に排出（ユーザー選択可能）
ネットワークインターフェースプロトコル：ONVIF、GB28181

2、システムの共用設備要件
n 電源：
現場のセンサー用電源：220VAC 50/60HZ、出力20W/台
制御室用電源：220VAC 50/60HZ、出力800W
n 空気供給：
ブロー用空気：25Nm3/h、0.6Mpa（計装用空気）
冷却用空気：34Nm3/h、0.1Mpa（計装用空気または工業用空気）

3、システムの構成
GS-Vision-Pシステムは、防爆型の高温一体型カメラ、自動収納保護装置、炉壁取り付けキット、空気フィルターシステム、現場機器ボックス、画像データサーバーなどで構成されている。3.1、GS-CVCZL-Ex防爆型高温一体型カメラシステムは、以下の構成要素で構成されています：
・防爆型高温一体型カメラ
・耐高温光学レンズ（サファイアウィンドウ付き）
・空気渦流による冷却機能を持つ耐高温保護カバー
・冷却用エアを供給するためのステンレス製チューブ2本
・長さ10メートルのケーブル1本
・出荷時には、組み立てや事前調整が既に行われている

3.1.1、防爆型高温カメラの種類
・GS-Vision-P1型、GS-Vision-P2型
・センサー：CCDイメージセンサー
・解像度：1280×960
・最小照度：カラー：0.01 Lux／白黒：0.001 Lux
・フレームレート：25Hz
・ダイナミックレンジ：120dB
・信号対雑音比：50dB以上
・ビデオ/データインターフェース：100Mイーサネット、RJ45接続端子
・動作温度：-30℃～60℃
・動作湿度：95％未満（結露なし）
・動作電源：12V DC/6W、最大12V DC/16W
・防塵防水等級：IP66
・防爆マーク：Ex d IIC T6 Gb

3.1.2、赤外線対応耐高温光学レンズ
・レンズの全長：650mm
・視野の直径：φ2mm
・レンズの直径：φ60mm
・視野範囲：水平方向72°、垂直方向54°、対角線方向90°；水平方向90°、垂直方向74°、対角線方向102°
・レンズの視点：標準的な直視型レンズの他、直角視点や鈍角視点のレンズも選択可能

3.1.3、渦流冷却式耐高温保護カバー
この保護カバーには、革新的な強制渦流冷却システムが搭載されており、光学レンズの前方にある穴から空気が炉内に送り込まれます；冷却風は保護カバー内の渦流ダクトを通じて強制的に循環冷却された後、炉外に排出される。これにより、レンズ室の冷却効率が向上するとともに、冷却風が加熱炉の燃焼プロセスに与える影響も軽減される。n レンズケース：耐高温ステンレス製、強制渦流冷却機能付き（監視対象の温度は2000℃に達することもある）
n カメラケース：耐高温素材を使用（周囲温度は80℃まで耐えられる）
n 防護等級：IP66
n 掃気風量：25Nm3/h、圧力0.6Mpa（計装用空気）
n 冷却風量：34Nm3/h、圧力0.1Mpa（計装用空気または工業用空気）
file:///C:/Users/thinkpad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg
防爆型高温一体型カメラ
3.2、GS-CD-WQ65自動収納保護装置
この自動伸縮装置は、GS-Vision-Pシステムのカメラを保護するためのものです。防爆型高温一体型カメラは、絶え間なく供給される圧縮空気によって、過酷な環境下にある内視鏡式レンズ部分を清潔に保ち、冷却します。冷却用空気が途絶えると、自動伸縮保護システムが自動的にカメラを炉外に引き出し、人の手によるカメラの操作や、不適切な操作によるシステムの損傷を防ぎます。n 圧縮空気の圧力が下がったり、システムの電源が切れた際に自動的に収縮する。n シリンダーによって駆動され、手動および自動の2つの動作モードを備えている。n 自動風門機能により、炉内の雰囲気が漏れ出るのを防ぐ。n 縮伸距離は650mm。n 輸送能力：50Kg。file:///C:/Users/thinkpad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg 自動収縮保護装置。3.3、BXK現場機器ボックス。現場機器ボックスには、産業用イーサネットスイッチ、サーボコントローラー、電源アダプターが搭載されており、システムのデータ収集・伝送およびサーボ制御を行う。サーボコントローラーが自動収縮保護装置の動作を制御する。入力インターフェース：100Mイーサネット、RJ45ポート
出力インターフェース：100M光ファイバポート
伝送速度：最大100M
規格：IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x
電源：AC 220V±10%、20W
環境温度：-20℃～65℃
環境湿度：≤90%
外形寸法：360（幅）×360（高さ）×175（奥行き）mm
防爆指定：Ex d IIB T6 GbまたはEx d IIC T6 Gb 3.4、GS-SQK1A
ガス制御ボックスとは、システム内の圧縮空気の圧力や流量を現場で検出・調整する装置です。空気供給が停止したり、パラメータがシステムの設定値を満たさない場合、このガス制御ボックスが信号を送信し、現場の装置のサーボコントローラーが作動して、保護装置が自動的にカメラを炉外に引き上げます。n 気管接続口：G1/4"
n 耐圧力：1.0MPa
n スイッチ電圧：250VAC/1.0A、24DC/1.0A
n ファイル：file:///C:/Users/thinkpad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image009.gif
環境温度：-20℃～70℃
n 環境湿度：≤90%
n 純重量：6kg
n 防護等級：IP65
n 外形寸法：285（幅）×340（高さ）×165（奥行き）mm
3.5、GS-JL01空気フィルターシステム
圧縮空気はレンズや電子機器の清掃や冷却に使用され、絶え間なく供給されなければならない。空気フィルターシステムには、微粒子の分離および凝集フィルタリング機能があり、工場で供給される圧縮空気を効果的に清浄化・乾燥させます。これにより、圧縮空気をブローイングや冷却システムの光学部品に使用でき、長期にわたって安定した高品質な画像を得ることができます。ユーザーは空気の質に応じて、定期的にフィルター心を交換する必要があります。n 接続口：G1/2"（内径15mm） n 実働圧力：0.3～0.6MPa n 耐圧力：1.0MPa 定格流量：1000l/min n 濾過精度：0.01μm 3.6、GS-SERVERFD-V1.5画像分析サーバー 画像データサーバーはPCベースで設計されており、高温に耐えられるイメージングシステム用の画像分析処理システムです。工場のローカルエリアネットワークを介してシステムに接続され、複数の画面表示、画像保存、遠隔操作、警報情報の表示、閲覧、管理などの機能を備えており、複数レベルのユーザー権限をサポートしています。このソフトウェアは、柔軟で多様なウィンドウレイアウトモードを備えているだけでなく、サブディスプレイ表示機能もサポートしており、スペースの有効活用を図り、機器の利用効率を高めることができます。3.6.1、サーバーの技術仕様：
プロセッサ：インテル® Core™プロセッサ
メモリ：8GB（2x4GB）、1600MHz DDR3、非ECC
ハードディスク：1TB、3.5インチSATA、7,200Rpm
グラフィックカード：AMD Radeon R5 240、1GB、フルサイズ（DPおよびDVI-I接続）

3.6.2、ソフトウェアの主な機能概要：
GS-Vision-Pソフトウェアは、画像の閲覧や分析、自動化装置やDCSへの出力を行うために使用されます。また、リアルタイムネットワークサーバーを通じて発電所のネットワーク内で画像を伝送します。主な機能は以下の通りです：
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一般的な機能：
・ソフトウェアライセンス管理
・ユーザー権限管理
・装置の設定管理
・グループ管理
・ログ管理
・アラーム状況の確認
・装置の制御操作
・遠隔での録画および再生

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システム設定：
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バーナーの炎の検出／炉管の漏れ検知アラームの監視
アラームイベントの設定

四、GS-Vision-Pシステムの典型的な構成
序号　装置名　規格モデル　単位　数量　備考
1　防爆型高温一体型カメラ　GS-CVCZL-Ex　台　1
3　自動収縮保護装置　GS-CD-WQ65　台　1
4　炉壁取り付けキット　GS-YM　個　1
5　現場用装置ボックス　BXK　台　1
6　ガス路制御ボックス　GS-SQK1A　台　1
7　空気フィルターシステム　GS-JL01　セット　1
8　画像分析サーバー　GS-SERVERFD-V1.5　台　1
9　液晶ディスプレイ　DELL 22インチ　台　1　補助画面の追加も可能
10　入出力モジュール　GS-IO/DO0808　台　1
11　単心4芯ケーブル　GYXTW-4B　1メートル
12　ケーブル　RVV2　2本×1.5メートル