基于移動智能終端的紅外熱成像測溫平臺的研究

黃云龍 徐雷文 徐鳳乾 吾軼群

一、引言

當前，隨著社會用電量的日益增加，承載的大負荷輸送任務(wù)的電氣設(shè)備也在迅速增加，會導(dǎo)致連接點發(fā)熱，并形成惡性循環(huán)，升溫、電阻增大、收縮、氧化直到釀成事故。據(jù)通報統(tǒng)計，我國每年僅發(fā)生在變電站、開閉所的電力事故，有40%都是由于電氣設(shè)備和電力連接點發(fā)熱引起所致。電力事故造成了嚴重的經(jīng)濟損失甚至危及人身安全。因此對電力設(shè)備和連接點的溫度實時監(jiān)測和分析非常必要。

本公司現(xiàn)使用紅外熱成像設(shè)備進行測溫，已排除多起過熱型缺陷，避免了多起事故的發(fā)生，為電網(wǎng)的安全運行夯實了基礎(chǔ)。但在工作中也逐漸暴露如下問題：

在當前測溫操作中，工作人員在現(xiàn)場無法將紅外熱成像結(jié)果與被測溫的設(shè)備建立一一對應(yīng)的關(guān)系，只能在測溫結(jié)束后將熱成像信息統(tǒng)一導(dǎo)出，在測量設(shè)備比較多的情況下極易出現(xiàn)匹配差錯，進而需要重新測量，浪費了人力、物力。

目前紅外熱成像測溫結(jié)果一般保存為電子文件或是記錄在紙質(zhì)文檔上，只作為執(zhí)行過相關(guān)測溫工作的憑證，沒有將結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中進行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析。因此，難以對產(chǎn)生的大量信息進行有效的管理，進而為設(shè)備的檢修、更換、加強巡視、專項測溫等提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

當前的紅外熱成像設(shè)備不具備歷史信息查詢功能，因此工作人員在測溫現(xiàn)場無法將各次測溫結(jié)果進行比對和關(guān)聯(lián)，也就無法及時的把握設(shè)備缺陷發(fā)展情況，不能在發(fā)熱型缺陷出現(xiàn)的第一時間消除危險。

由于當前的測溫設(shè)備缺乏相關(guān)的移動應(yīng)用，現(xiàn)場的操作人員無法順利的和后方管理人員進行多種方式溝通，同時也無法及時查閱相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，給現(xiàn)場紅外測溫工作帶來了不便，降低了紅外測溫的工作效率。

因此，公司迫切需要開展基于移動智能終端的紅外熱成像測溫平臺的研究工作，利用移動應(yīng)用終端技術(shù)實現(xiàn)對紅外測溫工作的全方位、全過程管理。并在此基礎(chǔ)上開展數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)平臺數(shù)據(jù)的多視圖、多緯度數(shù)據(jù)挖掘和分析為管理部門提供輔助決策支持，進而提高測溫設(shè)備管理的工作效率和管理水平。

二、相關(guān)技術(shù)

（一）移動智能終端技術(shù)

移動智能終端是指安裝具有開放式操作系統(tǒng)，使用寬帶無線移動通信技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，通過下載、安裝應(yīng)用軟件和數(shù)字內(nèi)容為用戶提供服務(wù)的終端產(chǎn)品。移動智能終端通常具備四大特征：一是高速接入網(wǎng)絡(luò)的能力；二是開放的、可擴展的操作系統(tǒng)平臺；三是較強的處理能力；四是豐富的人機交互方式。移動智能終端主要有筆記本、平板電腦、智能終端等。

隨著網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)朝著寬帶化方向以及集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，移動智能終端已經(jīng)擁有了強大的處理能力，正在從簡單的通話工具變?yōu)橐粋€綜合信息處理平臺，給移動智能終端增加了更加寬廣的發(fā)展空間。其智能性主要體現(xiàn)在4個方面：其一是具備開放的操作系統(tǒng)平臺，支持應(yīng)用程序的靈活開發(fā)、安裝及運行；其二是具備PC級的處理能力，可支持桌面互聯(lián)網(wǎng)主流應(yīng)用的移動化遷移；其三是具備高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入能力；其四是具備豐富的人機交互界面，即在3D等未來顯示技術(shù)和語音識別、圖像識別等多模態(tài)交互技術(shù)的發(fā)展下，以人為核心的更智能的交互方式。

本研究利用了移動智能終端擁有的接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，結(jié)合搭載的安卓操作系統(tǒng)，為電力設(shè)備的紅外熱成像測溫提供移動管理應(yīng)用，并可以根據(jù)實際需求對應(yīng)用功能進行擴展。

（二）聯(lián)機分析處理技術(shù)

聯(lián)機分析處理（OLAP）的概念最早是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父E.F.Codd提出的。OLAP使分析人員、管理人員或執(zhí)行人員能夠從多角度對信息進行快速、一致、交互地存取，從而獲得對數(shù)據(jù)的更深入了解的一類軟件技術(shù)。OLAP的目標是滿足決策支持或者滿足在多維環(huán)境下特定的查詢和報表需求，它的技術(shù)核心是“維”概念。維是人們觀察客觀世界的角度，是一種高層次的類型劃分。維一般包含著層次關(guān)系，這種層次關(guān)系有時會相當復(fù)雜。通過把一個實體的多項重要的屬性定義為多個維（dimension），使用戶能對不同維上的數(shù)據(jù)進行比較。因此OLAP也可以說是多維數(shù)據(jù)分析工具的集合。OLAP的基本多維分析操作有鉆?。╮oll up和drill down）、切片（slice）和切塊（dice）、以及旋轉(zhuǎn)（pivot）、drill across、drill through等。

本文基于聯(lián)機分析處理（OLAP）構(gòu)建了強大的統(tǒng)計分析模塊，實現(xiàn)了對紅外熱成像信息數(shù)據(jù)分析研究與應(yīng)用研究的深度挖掘，從而使管理人員更深入的了解電力設(shè)備的相關(guān)信息，進而為設(shè)備的運維提供決策幫助。

三、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

基于移動智能終端的紅外熱成像測溫平臺的研究的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下：

（一）智能移動紅外熱成像儀：

智能移動紅外熱成像儀為集智能移動終端與紅外熱成像儀為一體的智能移動測溫設(shè)備，通過在該設(shè)備上開發(fā)移動應(yīng)用，使紅外測溫人員在現(xiàn)場測溫時能夠便捷的選擇到需要測溫的電力設(shè)備，直接將測溫結(jié)果（紅外熱成像）與設(shè)備關(guān)聯(lián)，并將相關(guān)信息存儲到服務(wù)器上。在測溫的同時，操作人員能夠通過移動應(yīng)用查詢到該設(shè)備的歷史測溫信息以及測溫變化情況，能夠及時準確的判斷出設(shè)備的溫度異常情況。同時還可以通過該設(shè)備實現(xiàn)與后方管理人員的溝通功能（文字、語音、照片、視頻等形式）。

（二）移動應(yīng)用服務(wù)端：

服務(wù)端不僅能夠存儲測溫信息，還能夠?qū)y溫信息進行綜合分析，為現(xiàn)場測溫人員提供分析判斷的數(shù)據(jù)信息。除此之外，還可以實現(xiàn)對測溫人員的任務(wù)分配、消息推送等功能。

（三）數(shù)據(jù)交互：

智能移動紅外熱成像儀與移動應(yīng)用服務(wù)端通過4G無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的溝通、數(shù)據(jù)交互。

四、主體功能

（一）設(shè)備管理

實現(xiàn)對需要紅外熱成像電力設(shè)備的管理功能，主要有設(shè)備的大類、小類、設(shè)備廠家、設(shè)備型號、測溫周期等管理項目，也可以根據(jù)實際需要新增專項測溫設(shè)備。設(shè)備可實現(xiàn)樹形管理，同時具備批量導(dǎo)入導(dǎo)出功能。

（二）熱成像測溫

熱成像測溫的具體流程如下：

工作人員到達現(xiàn)場后首先選擇需要測溫的電力設(shè)備，然后開展紅外熱成像測溫工作。當先發(fā)設(shè)備溫度值異常時，可以查看該設(shè)備的歷史測量值以及歷史成像圖片，也可以結(jié)合當前的測溫值生成溫度變化趨勢圖，從而為判斷設(shè)備溫度的異常情況提供全面、準確的數(shù)據(jù)依據(jù)。如果工作人員有疑問，也可查看相關(guān)的資料說明，實現(xiàn)對測溫工作的輔助指導(dǎo)。當工作人員遇到難以解決的問題或者緊急情況時，也可通過智能移動終端與后方管理人員進行溝通，溝通方式可以為文字、語音、照片、視頻等形式。

（三）聯(lián)機分析處理

基于在線聯(lián)機分析（OLAP）的思路構(gòu)建了強大的統(tǒng)計分析模塊，實現(xiàn)對紅外熱成像數(shù)據(jù)分析研究與應(yīng)用研究的深度挖掘。在線聯(lián)機分析（OLAP）以維作為觀察數(shù)據(jù)的特定角度，并且通過維的層次來描述細節(jié)程度不同的各個方面。

紅外熱成像測溫數(shù)據(jù)包括測溫設(shè)備名稱、測溫設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備類型、生產(chǎn)廠家、測溫值等幾個維。設(shè)備類型又分為三相可見、開關(guān)柜等維。時間維度又可根據(jù)年、季度、月度進一步細分。設(shè)備狀態(tài)又分緊急缺陷、重要缺陷、一般缺陷、重點關(guān)注、正常等維度?；谏鲜龆嗑S數(shù)據(jù)模型，用戶可進行切片和切塊分析。

同理，只要對研究中所有的維度進行排列組合，然后從不同方向進行切片，即可得到多種多樣的統(tǒng)計分析結(jié)果，該功能基本涵蓋了所有的統(tǒng)計分析需要。

五、 結(jié)論

基于智能移動終端和紅外熱成像設(shè)備建立的綜合紅外測溫平臺，可實現(xiàn)對紅外測溫功能的遠程圖像監(jiān)控功能，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的可見光圖像和熱狀態(tài)信息的遠程、實時、在線綜合管控，同時通過對紅外熱成像信息數(shù)據(jù)分析的深度挖掘，為設(shè)備的檢修、更換、運維、測溫和決策等提供依據(jù)，具有較高的經(jīng)濟效益和實際應(yīng)用價值。