防爆型气云成像云台：为高危行业装上“透视眼”

一、从“看不见”到“看得见”的革命

在石化、天然气、煤化工等流程工业中，80%以上的重大燃爆事故源于可燃、有毒气体的微小泄漏。传统点式探头需泄漏气体扩散至传感器才能报警，响应滞后且无法定位；人工巡检依赖经验，盲区多、效率低。防爆型气云成像云台（以下简称“防爆气云云台”）的出现，让“气体可视化”成为现实：它像一台“透视摄像机”，把无色透明的泄漏云团实时渲染成动态视频，3秒内即可完成从发现到报警的闭环，为高风险场所提供了安全视角。

二、技术原理：把光谱“指纹”变成图像

1.红外光谱成像

云台内部集成3–5μm中波红外探测器，利用气体分子对特征波长的选择性吸收，形成“光谱指纹”。当泄漏气体穿过视场时，特定波长能量被削弱，系统通过差分吸收算法，把微弱的光强变化转化为可见的灰度或伪彩色图像，实现ppm级灵敏度。

2.双光谱融合

可见光通道提供4 MP高清背景，红外通道叠加气云浓度梯度，二者像素级融合后输出“一眼看懂”的视频流：绿色轮廓表示低浓度，红色高亮表示危险阈值，运维人员无需专业解读即可判断泄漏方位与强度。

3.防爆结构

整机遵循GB3836.1/2、IEC60079-1隔爆标准，外壳采用304/316L不锈钢，精加工后承受1.9 MPa水压不渗水；所有接合面间隙小于0.1 mm，可阻断内部爆炸火焰外泄；云台表面温升控制在T6级别（≤80℃），确保在氢气、乙炔等IIC级气体环境中也不会成为引爆源。

三、系统组成与功能

1.探测端

-制冷型锑化铟（InSb）探测器：NETD≤15 mK，可识别0.01℃的微小温差，对甲烷、丙烷、乙烯、苯系物等50余种VOCs敏感。

-40–150 mm连续变焦镜头：最远可对500 m外5×5 mm²裂缝泄漏成像，满足罐区、码头等开阔场景需求。

2.云台驱动

-水平360°无限位旋转，垂直±90°，预置位精度0.05°，可30 s完成一座10万m³罐区的全景扫描。

-抗风稳像：内置陀螺仪与闭环步进电机，在17级台风下图像抖动小于1 pixel，保证海上平台作业稳定。

3.智能算法

-深度神经网络针对气体羽流形状训练，误报率＜1%；支持浓度反演、泄漏速率估算，并自动生成PDF报告供环保稽查。

-火点识别与气云联动：当热成像检测到120℃以上热点且同一区域出现高浓度气云时，系统立即升级为“燃爆风险”报警，联动消防DCS启动喷淋隔断。

4.数据接口

-以太网、光纤、RS485三冗余输出，支持Modbus TCP、ONVIF、GB28181，可无缝接入海康、霍尼韦尔、施耐德等平台。

-边缘AI盒子内置256 GB存储，断网可缓存30天历史视频，恢复后自动续传，满足安监部门“数据不落地”要求。

四、典型应用场景

1.石化炼厂

某2000万吨/年炼化一体化企业部署18套防爆气云云台，覆盖常减压、加氢裂化、烷基化等装置。调试首月即发现37处微泄漏，其中11处为法兰密封面1–3 ppm级渗漏，提前6个月消除隐患，估算避免一次非计划停车损失1.2亿元。

2.LNG接收站

-160℃的LNG一旦泄漏会迅速气化形成低温云团，云台通过低温红外特征差异实现快速成像，配合无人机高空俯视，可在10 s内定位泄漏源，替代传统水幕喷淋的“盲喷”模式，减少70%消防泡沫消耗。

3.煤炭深加工

煤制烯烃项目合成气含60%CO，剧毒且易燃。云台布置于气化炉顶部，对200米高塔进行俯仰扫描，成功捕捉到焊缝0.5 g/s的CO泄漏，结合声学成像仪定位，维修时间从8 h缩短至45 min。

4.应急环保执法

生态环境部VOCs走航巡查搭载移动式防爆气云云台，在化工园区外1 km处即可对无组织排放成像，实时输出浓度热力图，成为督查“利器”。

五、与传统方案对比

项目点式可燃气体探测器开路激光对射防爆气云云台

响应时间10–30 s2–5 s≤3 s

灵敏度%LEL级ppm级ppm级

定位精度无区域级米级

覆盖半径5–10 m100 m500 m

维护周期每3个月标定每6个月镜面清洁每年仅需软件升级

数据形态数值报警遮挡即失效视频可视化

防爆等级Ex d IIB T6Ex d IIB T6Ex d IIC T6

六、发展趋势

1.多传感器融合

下一代云台将集成红外、紫外、激光TDLAS、声学、气味传感五合一，实现“气、声、味、温、火”五维感知，把误报率再降低一个数量级。

2.数字孪生联动

通过3D激光雷达点云建模，把气云浓度场实时映射到数字工厂，与DCS工艺参数、阀门状态耦合，形成“泄漏-扩散-后果”预测模型，实现提预警。

3.低碳与能耗优化

采用斯特林制冷器回收余热，整机功耗从200 W降到80 W；外壳喷涂石墨烯散热涂层，取消风扇，实现本安防爆与低功耗双赢。

4.标准化与法规

国家市场监管总局已启动《气体泄漏红外成像仪》强制国标制定，防爆气云云台将被写入石化设计防火规范，成为新建、改扩建项目的“三同时”标配。

七、结语

防爆型气云成像云台用“光谱之眼”突破了人类视觉极限，把无色无味的气体泄漏转化为直观可见的视频，为石化、煤化、燃气、制药等高危行业提供了零接触、高效率、全覆盖的安全监测手段。