高温监测与AI数字孪生2.0

一、需求背景

钢铁厂球团矿灼热的下料口、高校冶金实验室内的精密仪器运转……动辄1000℃以上的高温环境时刻考验着工业生产和科研安全。随着我国工业制造技术的高速发展，此类高温生产及科研环境日趋增长，而对环境数据进行全方位监测与智能化操作的需求也越来越高。

传统视频监控摄像头无法应对高温环境，而普通上位机控制系统无法自动识别设备风险从而进行联动控制，只能依赖人工不定期巡检与发生故障后的被动式操作，带来安全隐患难发现、故障响应不及时、作业环境不友好等一系列问题。

图1-高温作业场景

随着工业自动化控制、红外测温和数字孪生等技术的全面提升和不断进步，通过高温工业电视结合数字孪生系统对工业窑炉进行可视化监控已成为应用趋势，能帮助工业企业及高校实验室用户直观监测高温作业全过程及相关数据，显著提升生产效率和设备安全性。

二、解决方案

城图针对工业企业及高校实验室需求，推出高温环境可视化监测及AI数字孪生系统，通过内窥式窑炉高温工业红外视频监控设备实现高达2000℃高温环境下的视频或热成像实时监测，结合自研AI视觉识别算法，自动发现高温场景下的故障及风险信息并告警；同时对环境设备进行全面数字孪生建模，动态还原生产试验的主要环节，实时监测各处温度、能耗、压力及10余种烟气成分等数据，协助用户直观而精细化地还原作业及科研过程细节，从而极大提升了生产效率。

系统方案主要适用于2000℃以内炉内图像的实时监测，如钢铁行业加热炉、退火炉、热处理炉，垃圾处理厂焚烧炉，垃圾焚烧发电锅炉，玻璃熔窑等工业高温窑炉以及工科高等院校的冶金专业高温实验室等。

图2-城图高温环境监测及AI数字孪生系统

三、系统功能

• 高温视频监控

采用适用于高温、高亮度环境下的专业工业相机，结合风冷+水冷组合技术，有效保障设备及环境安全，可直接将镜头伸至窑炉内(2000℃以下)连续实时地监视炉内运行状况，高清视频结合AI视觉识别能够及时发现运行中出现的异常情况，防止事故发生，减少经济损失。

• 热成像可视化测温

通过热红外成像测温装置采集窑炉内温度视频图像，基于红外测温分析算法计算窑炉内的温度场分布，标识出各个关键点的温度值，将结果提供给运维生产人员进行参考。系统可设定温度阈值，当阈值超出时自动启动告警和触发联动处理程序。

• AI视觉识别

可基于红外和可见光两种视频图像，采用专用深度学习算法，根据生产需求进行图像的识别，可适应不同的场景，例如监控下料口堵塞状况、球团破损、火焰状态等等。

• 数字孪生

本系统支持采用三维数字孪生技术，对实际生产或实验室环境进行高精度的3D建模，同步集成多维传感器数据、历史数据和其他信息，能够直观可视化地实时呈现主要设备结构及全视角细节数据；集成基于数字孪生下的可视化监控与控制功能，让用户能够在虚拟环境中直观地掌握设备监测状态；支持通过仿真模拟，预测和分析不同生产或实验过程产生的结果走向，为实现更科学的操作控制及管理决策提供有力支持。

四、技术架构

系统采用物联网技术架构，支持视频监控、压力计、流量计、热电偶等多种传感器的统一接入，并可根据不同的数据处理需求配置多台专用服务器，实现流畅安全的数据转发、可视化展示与系统控制。

图3-系统网络部署架构