基于超像素技術的經濟型光讀出熱像監控裝置在運維站的應用

馮祎

摘 要：運維站的紅外監測與診斷，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出的紅外輻射信息，依此判斷設備的運行狀況和缺陷性質。該技術僅限于戶外及裸露設備，而對于封閉式的開關柜內如斷路器、刀閘聯接點和觸頭的測溫，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濟型光讀出熱像監控裝置，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中的大量戶外及裸露設備熱性故障問題，具有顯著的經濟和社會效益。該技術能夠實現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監測和故障缺陷診斷的重要手段。而對于封閉式的開關柜內如斷路器、刀閘聯接點和觸頭的測溫，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濟型光讀出熱像監控裝置，能夠有效地解決了這一疑難雜癥。

基于超像素技術的經濟型光讀出熱像監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如斷路器、刀閘聯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測，也對柜體內進行了實時監測；而后根據熱像和溫值記錄，通過綜合系統軟件，實時準確的進行監測預警，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，實現了管理的信息化、智能化，而且確保了設備管理目標的實現。

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

1 項目的理論和實踐依據

運維站的紅外監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出的紅外輻射信息，從而判斷設備的運行狀況和缺陷性質。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，這對于早期發現缺陷，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熱傳導到機殼，解決了在全密封狀態下設備散熱的難題。

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

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

本系統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濟型光讀出熱像監控裝置結合在一起。而紅外熱像平臺以圖像視頻為主，基于超像素技術的經濟型光讀出熱像監控裝置則以多點溫監控為主。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 項目創新點和解決的主要問題

創新性表現在以下幾個方面：

（1）基于熱像測溫平臺開發。

（2）基于Zigbee無線測溫平臺開發。

（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濟型光讀出熱像監控裝置在運維站的應用開發。

3 項目實施方案

根據現場情況，實時安裝兩套紅外熱成像檢測系統，具體示意圖如下：

根據變電站現場安裝情況及位置，根據功能現場需求功能開發相應的軟件。具有如下特點：

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

（2）能夠實現數據庫多級管理，電力設備和部件作為監測“對象”建立設備狀態檔案。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，檢測的數據存儲在數據庫中進行集中管理。該系統同時將報警信息以短信方式發送給設備管理人員，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。

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

（5）能夠實時“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，進而實現對變電站的重要設備進行全面的遠程控制和測溫。

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

（7）基于網絡通訊，便于系統擴展。

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套協調器將所布局的點組成一套系統，然后根據現場情況來進行布點命名。在開發基于Zigbee無線測溫軟件平臺，具體流程如圖2。

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

4 結束語

系統的投入應用，對運維站戶外及裸露設備的安全監測，以及變電站柜體內進行了實時監測及預警，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濟效益，同時也創造了社會效益。

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