雙光譜熱成像儀在顧橋礦110kV變電所主變溫度保護(hù)中的首次應(yīng)用

龐士寶

摘要：為了加快礦井供電系統(tǒng)的升級(jí)改造，淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦積極引進(jìn)雙光譜熱成像攝像機(jī)技術(shù)，應(yīng)用在110kV變電所主變壓器溫度的監(jiān)測(cè)，更好的保障了礦井的供電安全，本文就雙光譜熱成像攝像機(jī)在顧橋礦的應(yīng)用，談一下應(yīng)用效果及取得的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：雙光譜熱成像;顧橋礦;110kV

1技術(shù)背景

熱成像技術(shù)主要指利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱圖像與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像，通過(guò)不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。由于紅外熱圖像的清晰度和分辨率較低，不利于目標(biāo)的識(shí)別、定位、跟蹤及人眼的判別，而可見光圖像能提供高清晰度和分辨率的目標(biāo)圖像，有著紅外圖像不可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此模型設(shè)計(jì)采用紅外熱成像和可見光成像， 既能得到目標(biāo)的溫度場(chǎng)分布又能得到高分辨率的目標(biāo)背景圖像。 采取雙通道成像方式能夠克服單一波段信息獲取的局限性，實(shí)現(xiàn)雙波段同步成像。然而當(dāng)前多光譜熱成像圖像融合需要考慮多方面的因素，實(shí)際操作較復(fù)雜。大多數(shù)紅外線與可見光雙通道成像采用并排放置的方式，兩個(gè)通道的光軸有一定的距離，采集到的圖像有一定距離差， 導(dǎo)致圖像配準(zhǔn)和融合過(guò)程不能得到理想的效果，存在失配的問題，針對(duì)這種情況有許多研究文獻(xiàn)都涉及這個(gè)問題。現(xiàn)有技術(shù)中有同軸可見光與紅外線雙通道成像的手持式紅外熱像儀，該設(shè)備在系統(tǒng)使用過(guò)程中難以保證光軸的高精度重合，需要采用圖像校正特征提取等復(fù)雜的圖像處理過(guò)程，同時(shí)利用鍍膜技術(shù)進(jìn)行分光，雖能獲得同軸雙光譜雙通道成像圖像，但由于鍍膜材料本身的缺陷，其分光技術(shù)在較復(fù)雜的戶外環(huán)境中不能發(fā)揮其性能，而且由于鍍膜工藝的限制，難以實(shí)現(xiàn)大視角信息采集。

2雙光譜熱成像攝像機(jī)在顧橋礦的應(yīng)用效果

顧橋礦主變?yōu)閼敉庠O(shè)備，擔(dān)負(fù)著礦安全供電重任，主變的運(yùn)行是否正常直接關(guān)系礦井供電安全。目前主變測(cè)溫采用紅外測(cè)溫儀，每天安排專人定時(shí)測(cè)量。雖然紅外檢測(cè)技術(shù)，能在設(shè)備帶電的狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行沒備的過(guò)熱性缺陷，但是從范圍上、時(shí)間上做不到全覆蓋，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的過(guò)熱缺陷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。本項(xiàng)目通過(guò)非接觸探測(cè)紅外能量（熱量），并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控，確保了主變運(yùn)行安全。下圖為紅外攝像頭拍攝的效果圖。

3原理簡(jiǎn)介

熱成像是通過(guò)非接觸探測(cè)紅外能量（熱量），工作原理是紅外燈發(fā)出紅外線照射物體，紅外線漫反射，被監(jiān)控?cái)z像頭接收，形成視頻圖像，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。

利用紅外攝像頭來(lái)代替以往的紅外測(cè)溫儀來(lái)監(jiān)測(cè)主變的變化，其具有以下特點(diǎn)：

安全穩(wěn)定，采用全嵌入式系統(tǒng)，能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控，適用范圍廣，能長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主變溫度，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)更全面的分析主變運(yùn)行過(guò)程中的異常變化，對(duì)突變量尤為突出，完全避免了間歇性故障的發(fā)現(xiàn)，可靠性能高，同時(shí)也為主變針對(duì)性主變檢修提供方向，為有變化的地方，合理安排檢修計(jì)劃，降低影響范圍。下圖為主變溫度實(shí)時(shí)報(bào)表。記錄從當(dāng)前時(shí)間開始，指定時(shí)間周期內(nèi)所選定的點(diǎn)、線條、區(qū)域的平均溫度變化情況。

主變溫度實(shí)時(shí)報(bào)表

4主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

4.1探測(cè)能力強(qiáng)

熱成像單目攝像機(jī)除了基于不同的測(cè)溫需求等還具有防火、安防、夜視等功能，在夜間也能更好的提供溫度變化保護(hù)，智能分析溫差變化，完全避免了夜間巡視的安全隱患，在無(wú)光夜視環(huán)境下能清楚分辨不同物體，識(shí)別偽裝和隱蔽目標(biāo)。

4.2抗干擾能力強(qiáng)

在強(qiáng)光、逆光等場(chǎng)景下不受光強(qiáng)的干擾，實(shí)現(xiàn)有效的探測(cè)和識(shí)別，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，適應(yīng)于煙、霧、雨、雪、沙塵等視野受阻或者色彩迷惑性較高的復(fù)雜環(huán)境。通過(guò)熱成像的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)主變重要部位（油箱、觸頭等）的溫度，不同區(qū)域溫度不同，顏色不同，清晰直觀，并且一旦發(fā)生異常，能夠及時(shí)聯(lián)動(dòng)報(bào)警，提醒運(yùn)維人員及時(shí)處理，消除隱患。

4.3熱成像探測(cè)距離遠(yuǎn)，監(jiān)測(cè)范圍廣

探測(cè)距離遠(yuǎn)，適用于大范圍遠(yuǎn)距離監(jiān)控場(chǎng)景。且能設(shè)置區(qū)域，在指定的主變區(qū)域內(nèi)單獨(dú)測(cè)溫，有重點(diǎn)的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)溫度。當(dāng)主變溫度滿足測(cè)溫規(guī)則的報(bào)警條件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警并聯(lián)動(dòng)設(shè)置的動(dòng)作。

5取得的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

通過(guò)雙光譜熱成像攝像機(jī)的應(yīng)用，不僅能極大提高主變運(yùn)行安全穩(wěn)定性，保障了礦井安全供電可靠，創(chuàng)造可觀的安全經(jīng)濟(jì)效益。

5.1安全效益

減少了因溫度檢測(cè)不到位造成的主變跳電安全威脅。在以往的主變基本都采用紅外測(cè)溫儀每天定時(shí)定點(diǎn)測(cè)量，由于人員少能力參差不齊，往往導(dǎo)致測(cè)量不規(guī)范，以及測(cè)量周期長(zhǎng)，對(duì)主變故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦故障所帶來(lái)的安全威脅是巨大的。現(xiàn)在通過(guò)熱成像對(duì)主變的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障了主變工作的穩(wěn)定性，消除了潛在的安全威脅。提高了巡查的安全、效率、質(zhì)量通過(guò)熱成像，值班人員可以在監(jiān)控后臺(tái)直觀看到到主變溫度等運(yùn)行參數(shù)，減少了值班人員到現(xiàn)場(chǎng)巡查的工作量，提高了巡查質(zhì)量，且通過(guò)聯(lián)動(dòng)報(bào)警裝置，提高了值班人員對(duì)主變異常的應(yīng)急反應(yīng)和處理能力，減少了值班人員在現(xiàn)場(chǎng)巡查帶來(lái)的不安全幾率。

5.2生產(chǎn)效益

主要體現(xiàn)在檢修方面。原主變檢修通常一年一次，檢修周期長(zhǎng)，檢修沒有針對(duì)性。但是利用熱成像可以根據(jù)主變?nèi)粘囟葯z測(cè)情況所反映的實(shí)際問題，對(duì)主變“量身定做”合理檢修計(jì)劃，做到了真正的針對(duì)性預(yù)防性檢修，保證了主變穩(wěn)定運(yùn)行，保障了礦井安全生產(chǎn)。

5.3經(jīng)濟(jì)效益

主要體現(xiàn)在主變維修成本及安全供電周期方面。通過(guò)熱成像應(yīng)用，能通過(guò)溫度判斷故障點(diǎn)及故障點(diǎn)產(chǎn)生的原因，縮小了故障范圍，提高了故障排除時(shí)間，大大強(qiáng)化了主變穩(wěn)定運(yùn)行的能力，降低了主變故障帶來(lái)的維護(hù)、處理等維修成本，通過(guò)保障礦井安全供電周期，為礦井安全高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行夯實(shí)了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]胡愛民.雙光譜熱成像攝像機(jī)在煤礦中的應(yīng)用[J].煤炭科技.2018（6）：12-13.

[2]劉志達(dá).淺談雙光譜熱成像技術(shù)[J].工程技術(shù).2011（9）：196.