成果推介：便携式光谱视频化工危险目标监测预警系统

便携式光谱视频化工危险目标监测预警系统

1. 痛点问题

目前国内石油化工行业化工危险目标监测以点式传感器与线式激光探测器为主，存在感知范围小、报警数据单一、受环境影响大等诸多问题。难以在实际的化工生产场景中实现对危险目标的“早发现”，“早判断”，“早预警”，亟需实现场景三维时空的连续监测和整体态势感知。

新兴的光谱视频技术采用红外光学成像原理，具有大范围实时可视化、智能化、抗环境干扰强等优势，可有效提升隐患排查能力和巡检效率。然而，当前化工行业使用的便携式红外危险目标检测装备以进口产品为主，成本高昂、体积大且使用不便。而光谱视频相机可应用于军事国防等重点行业领域，核心技术受到严格的禁运管制，国产装备的研发困难重重。

2. 解决方案

本项目聚焦化工危险目标监测的关键领域，围绕国产化便携式光谱视频监测预警系统设计的核心目标，基于团队提出的棱镜-掩模式光谱视频成像 PMVIS 技术基础（被美国空军实验室公开报道为国际三种代表性光谱视频成像技术之一），在软硬件开发、系统集成、装备联动方面展开深入的产品级研发。该系统具有高灵敏、大视场、宽光谱的优点，单台设备最远可监测距离达公里级，可以在三维空间连续监控，覆盖众多传统传感器检测区域，通过不间断的视频级监控可以为现场任意点泄漏提供快速报警，同时价格降低一个数量级，性价比远超国外竞品。解决方案整体上包含以下部分：

（1）轻量化宽光谱、高灵敏光谱视频相机设计

围绕便携式、轻量化的整体设计目标，突破高通量低畸变光学成像光路、微弱信号采集探测电路、高维信号高速读写电路等关键器件的设计，研制高灵敏、宽视场、高精度的便携式光谱视频实时采集系统，实现化工气体泄漏从“不可见”到“可见”的突破，打通软件硬件全链条，实现硬件上关键元器件国产化。

（2）时空联合的高精度去噪、识别算法设计

利用时空先验引导的去噪器优化成像质量，实现微弱信号增强和强一致性噪声抑制；利用混合高斯模型挖掘时空变化特征提出预选框，并通过时空卷积神经网络对预选框进一步鉴别分类，实现化工危险目标自动报警、危险目标位置精准定位，提供危险目标空间和时序动态等多元信息。

（3）域自适应模型迭代优化升级

打通成像-识别-预警-迭代优化全链条，构建线上线下融合的智能监测预警平台，结合光谱视频成像进行三维空间动态感知与分析，通过知识先验与数据驱动促使模型进行域自适应与迭代优化，通过不停的反馈更迭提升系统监测预警能力。

3. 竞争优势分析

相较于传统监测方法，本方案围绕光谱视频成像技术，实现了三维场景的连续监测与危险目标的动态感知与分析，一台设备覆盖数百台传统传感器的监测区域，并有效弥补了传统方法普遍缺乏的危险目标位置溯源、扩散羽流识别、危险目标动态分析等多项能力，整体上具备轻量化、高灵敏、大视场、智能化的优势。同时产品实现了软硬件全国产化，价格降低一个数量级，性价比远超国外竞品。

4. 市场应用前景

系统的应用前景主要包含以下部分：

（1）人员巡检：目前的化工场景人员巡检主要依靠人员经验和吸入式检测仪，检测范围小，检测能力有限。而吸入式检测设备对于大量的高点和狭小空间的泄漏难以形成有效检测，同时无法对泄漏进行有效的可视化溯源。特别是压力设备的微小泄漏，随着时间的拉长，微小泄漏容易变成大的泄漏，若不及时发现，对巡检人员人身安全存在安全风险隐患。便携式光谱视频危险目标监测预警系统对于泄漏查找和施工复检都可以做到可视化的验证，提升检漏效率，保证检修安全性。

（2）管道、管廊实时监测/巡检：在管道区部署光谱视频危险目标监测系统，对管道焊接位置、材料薄弱点，进行危险目标监测，可有效提升管道修复的及时性。

（3）大型油气储罐气体泄漏监测与多维传感器报警联动：通过部署便携式光谱视频危险目标监测系统，可实现气体泄露、烟雾火焰、温度异常等危险目标监测功能。

（4）装置动静密封、动态设备监测/巡检：便携式光谱视频危险目标监测系统，可针对石化工艺装置区的泄漏进行实时监测，低成本提供泄漏监测的可视化多维信息，提高企业处置效率。