基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置在運維站的應用

馮祎

摘 要：運維站的紅外監(jiān)測與診斷，利用變電設備的致熱效應，采用紅外熱成像設備獲取從變電設備表層發(fā)出的紅外輻射信息，依此判斷設備的運行狀況和缺陷性質(zhì)。該技術僅限于戶外及裸露設備，而對于封閉式的開關柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點和觸頭的測溫，紅外熱像儀限于紅外線不能穿透物體的特性而無法進行，基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置，能夠有效地解決了這一疑難雜癥。

關鍵詞：紅外熱成像；測溫；監(jiān)控；運維站

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0014-02

紅外熱像診斷技術的廣泛應用，推動熱成像測溫平臺解決了電網(wǎng)中的大量戶外及裸露設備熱性故障問題，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。該技術能夠?qū)崿F(xiàn)對設備表面輻射的紅外光進行非接觸、遠距離熱成像檢測而又不受電場干擾，因此具有直觀、精確、靈敏度高、快捷、安全等特性，已成為電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測和故障缺陷診斷的重要手段。而對于封閉式的開關柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點和觸頭的測溫，紅外熱像儀限于紅外線不能穿透物體的特性而無法進行，而基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置，能夠有效地解決了這一疑難雜癥。

基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置應用于運維站各變電站及開關柜一體，它探索性地把運維站戶外及裸露設備熱性故障問題和開關柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點和觸頭的測溫進行有效的結合，既保證了戶外及裸露設備的安全監(jiān)測，也對柜體內(nèi)進行了實時監(jiān)測；而后根據(jù)熱像和溫值記錄，通過綜合系統(tǒng)軟件，實時準確的進行監(jiān)測預警，最大限度的保證了運維站設備的運行安全。不僅提高了工作效率，實現(xiàn)了管理的信息化、智能化，而且確保了設備管理目標的實現(xiàn)。

本系統(tǒng)采用模塊化集成的設計理念，根據(jù)電力行業(yè)規(guī)程，不僅使得紅外熱像在線監(jiān)測平臺可作為獨立的系統(tǒng)運行，也可自成系統(tǒng)，還可以形成綜合監(jiān)測預警系統(tǒng)，有很強的可拓展性和兼容性。

1 項目的理論和實踐依據(jù)

運維站的紅外監(jiān)測與診斷利用變電設備的致熱效應，采用紅外熱成像設備獲取從變電設備表面發(fā)出的紅外輻射信息，從而判斷設備的運行狀況和缺陷性質(zhì)。利用紅外熱成像技術不僅能測量出變電設備表面的溫度，還能實時反映變電設備的溫度分布狀態(tài)，這對于早期發(fā)現(xiàn)缺陷，判斷缺陷點位置，分析缺陷原因，都是非常有效的手段。

采用最新紅外熱成像技術，能夠精準地監(jiān)測電力設備的運行狀況，尤其是在光線較差的夜晚效果更佳。紅外設備采用一流的密封設計，能有效防止電路板、焊點等電路接觸點的腐蝕和老化，延長設備的工作和使用壽命，保證設備可靠性工作；同時通過先進的納米導熱管技術將機芯的發(fā)熱傳導到機殼，解決了在全密封狀態(tài)下設備散熱的難題。

采用基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置技術，使得每個柜體紅外熱像通過無線技術與監(jiān)控中心連接，有效將敷設線路的難度降低，大大縮短施工周期和難度。使監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)和擴充更加便捷、靈活。

監(jiān)控中心管理功能擴展。除滿足工作人員需要的監(jiān)控、報警、錄像功能外，可以擴展局域網(wǎng)互聯(lián)，其他辦公室管理者也可以通過局域網(wǎng)及時觀看現(xiàn)場設備工作情況。還可以將紅外熱像儀監(jiān)控圖像傳送到InterNet。在異地或更遠的地方，也能通過上網(wǎng)連接監(jiān)控中心的全球眼設備了解紅外熱像儀監(jiān)控狀態(tài)。使監(jiān)控系統(tǒng)的功能得到更大的擴展和延伸。

本系統(tǒng)的主要難點在于將紅外熱像測溫平臺和基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置結合在一起。而紅外熱像平臺以圖像視頻為主，基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置則以多點溫監(jiān)控為主。將兩套軟件有效的結合，正確的判斷測溫類型，從而得到設備信息以及故障類型，需要對設備進行分類以及結合硬件對設備信息進行預初始化。

2 項目創(chuàng)新點和解決的主要問題

創(chuàng)新性表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）基于熱像測溫平臺開發(fā)。

（2）基于Zigbee無線測溫平臺開發(fā)。

（3）熱像測溫平臺與Zigbee無線測溫平臺融合。

（4）通過GPRS等方式來預警，進而完成基于超像素技術的經(jīng)濟型光讀出熱像監(jiān)控裝置在運維站的應用開發(fā)。

3 項目實施方案

根據(jù)現(xiàn)場情況，實時安裝兩套紅外熱成像檢測系統(tǒng)，具體示意圖如下：

根據(jù)變電站現(xiàn)場安裝情況及位置，根據(jù)功能現(xiàn)場需求功能開發(fā)相應的軟件。具有如下特點：

（1）紅外圖像全數(shù)字處理，紅外圖像從采集、傳送、處理、存儲4個環(huán)節(jié)全部采用數(shù)字化方式工作。保證測溫精度高、圖像品質(zhì)好、抗干擾能力強、能回放式測溫。把每個設備和部件當成監(jiān)測“對象”，實現(xiàn)定點檢測。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫多級管理，電力設備和部件作為監(jiān)測“對象”建立設備狀態(tài)檔案。紅外設備每日定時自動生成溫度檢測結果，并將溫度異常設備的溫度檢測圖片和信息保存，檢測的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中進行集中管理。該系統(tǒng)同時將報警信息以短信方式發(fā)送給設備管理人員，使其第一時間掌握設備的運行狀況。

（3）能夠簡便、快速查詢，變電站配置有控制機，可以按照用戶自定義的方式定期生成報告，以方便運維工作人員快速了解設備總體運行狀態(tài)。

（4）準確、全面的溫度分析，開發(fā)專業(yè)測溫分析軟件對紅外圖片進行詳細分析?？稍诩t外圖像上通過設置“點”、“線”、“區(qū)域”、“等溫線”等多種分析方法，對關心區(qū)域作更精確測溫。測溫結果可以自動生成“測試報告”作為檢修依據(jù)。

（5）能夠?qū)崟r“遠程圖像控制”，通過客戶端安裝的管理軟件，用戶可以足不出戶就能遠程控制變電站中的紅外測溫儀，進而實現(xiàn)對變電站的重要設備進行全面的遠程控制和測溫。

（6）系統(tǒng)結構模塊化設計，系統(tǒng)配置靈活、操作簡便、布局合理，便于系統(tǒng)擴展。艙內(nèi)恒溫密封防雨、防塵，同時輸入、輸出接口帶有避雷器裝置。

（7）基于網(wǎng)絡通訊，便于系統(tǒng)擴展。

接下來，在開關柜中，設計60套基于Zigbee無線測溫點。通過10套路由器和1套協(xié)調(diào)器將所布局的點組成一套系統(tǒng)，然后根據(jù)現(xiàn)場情況來進行布點命名。在開發(fā)基于Zigbee無線測溫軟件平臺，具體流程如圖2。

最后再將兩套系統(tǒng)進行有效的結合，根據(jù)標準，進行設計報警閾值設置，報表設計等等。

4 結束語

系統(tǒng)的投入應用，對運維站戶外及裸露設備的安全監(jiān)測，以及變電站柜體內(nèi)進行了實時監(jiān)測及預警，能夠很好的保證運維站的整體設備運行安全。安全提高了，事故避免了，也就很大程度上的提高了經(jīng)濟效益，同時也創(chuàng)造了社會效益。

參考文獻：

[1]熊軍華，王亭嶺，劉湘蒞.基于ZigBee的無線測溫管理系統(tǒng)的應用研究[J].通信技術，2010（06）.

[2]張丹耀，賴永生.動態(tài)紅外測溫技術在變電站中的應用[J].電氣時代，2009（03）.

[3]魯守銀，李向東，王宏.DJR-101型變電站設備巡檢移動機器人系統(tǒng)[J].電力信息化，2006（04）.

[4]杜蘭英，關春林.變電運行中紅外測溫技術的運用研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（12）：122.endprint