基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置在运维站的应用

冯祎

摘 要：运维站的红外监测与诊断，利用变电设备的致热效应，采用红外热成像设备获取从变电设备表层发出的红外辐射信息，依此判断设备的运行状况和缺陷性质。该技术仅限于户外及裸露设备，而对于封闭式的开关柜内如断路器、刀闸联接点和触头的测温，红外热像仪限于红外线不能穿透物体的特性而无法进行，基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置，能够有效地解决了这一疑难杂症。

关键词：红外热成像；测温；监控；运维站

中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0014-02

红外热像诊断技术的广泛应用，推动热成像测温平台解决了电网中的大量户外及裸露设备热性故障问题，具有显著的经济和社会效益。该技术能够实现对设备表面辐射的红外光进行非接触、远距离热成像检测而又不受电场干扰，因此具有直观、精确、灵敏度高、快捷、安全等特性，已成为电力设备运行状态监测和故障缺陷诊断的重要手段。而对于封闭式的开关柜内如断路器、刀闸联接点和触头的测温，红外热像仪限于红外线不能穿透物体的特性而无法进行，而基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置，能够有效地解决了这一疑难杂症。

基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置应用于运维站各变电站及开关柜一体，它探索性地把运维站户外及裸露设备热性故障问题和开关柜内如断路器、刀闸联接点和触头的测温进行有效的结合，既保证了户外及裸露设备的安全监测，也对柜体内进行了实时监测；而后根据热像和温值记录，通过综合系统软件，实时准确的进行监测预警，最大限度的保证了运维站设备的运行安全。不仅提高了工作效率，实现了管理的信息化、智能化，而且确保了设备管理目标的实现。

本系统采用模块化集成的设计理念，根据电力行业规程，不仅使得红外热像在线监测平台可作为独立的系统运行，也可自成系统，还可以形成综合监测预警系统，有很强的可拓展性和兼容性。

1 項目的理论和实践依据

运维站的红外监测与诊断利用变电设备的致热效应，采用红外热成像设备获取从变电设备表面发出的红外辐射信息，从而判断设备的运行状况和缺陷性质。利用红外热成像技术不仅能测量出变电设备表面的温度，还能实时反映变电设备的温度分布状态，这对于早期发现缺陷，判断缺陷点位置，分析缺陷原因，都是非常有效的手段。

采用最新红外热成像技术，能够精准地监测电力设备的运行状况，尤其是在光线较差的夜晚效果更佳。红外设备采用一流的密封设计，能有效防止电路板、焊点等电路接触点的腐蚀和老化，延长设备的工作和使用寿命，保证设备可靠性工作；同时通过先进的纳米导热管技术将机芯的发热传导到机壳，解决了在全密封状态下设备散热的难题。

采用基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置技术，使得每个柜体红外热像通过无线技术与监控中心连接，有效将敷设线路的难度降低，大大缩短施工周期和难度。使监控系统的组网和扩充更加便捷、灵活。

监控中心管理功能扩展。除满足工作人员需要的监控、报警、录像功能外，可以扩展局域网互联，其他办公室管理者也可以通过局域网及时观看现场设备工作情况。还可以将红外热像仪监控图像传送到InterNet。在异地或更远的地方，也能通过上网连接监控中心的全球眼设备了解红外热像仪监控状态。使监控系统的功能得到更大的扩展和延伸。

本系统的主要难点在于将红外热像测温平台和基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置结合在一起。而红外热像平台以图像视频为主，基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置则以多点温监控为主。将两套软件有效的结合，正确的判断测温类型，从而得到设备信息以及故障类型，需要对设备进行分类以及结合硬件对设备信息进行预初始化。

2 项目创新点和解决的主要问题

创新性表现在以下几个方面：

（1）基于热像测温平台开发。

（2）基于Zigbee无线测温平台开发。

（3）热像测温平台与Zigbee无线测温平台融合。

（4）通过GPRS等方式来预警，进而完成基于超像素技术的经济型光读出热像监控装置在运维站的应用开发。

3 项目实施方案

根据现场情况，实时安装两套红外热成像检测系统，具体示意图如下：

根据变电站现场安装情况及位置，根据功能现场需求功能开发相应的软件。具有如下特点：

（1）红外图像全数字处理，红外图像从采集、传送、处理、存储4个环节全部采用数字化方式工作。保证测温精度高、图像品质好、抗干扰能力强、能回放式测温。把每个设备和部件当成监测“对象”，实现定点检测。

（2）能够实现数据库多级管理，电力设备和部件作为监测“对象”建立设备状态档案。红外设备每日定时自动生成温度检测结果，并将温度异常设备的温度检测图片和信息保存，检测的数据存储在数据库中进行集中管理。该系统同时将报警信息以短信方式发送给设备管理人员，使其第一时间掌握设备的运行状况。

（3）能够简便、快速查询，变电站配置有控制机，可以按照用户自定义的方式定期生成报告，以方便运维工作人员快速了解设备总体运行状态。

（4）准确、全面的温度分析，开发专业测温分析软件对红外图片进行详细分析。可在红外图像上通过设置“点”、“线”、“区域”、“等温线”等多种分析方法，对关心区域作更精确测温。测温结果可以自动生成“测试报告”作为检修依据。

（5）能够实时“远程图像控制”，通过客户端安装的管理软件，用户可以足不出户就能远程控制变电站中的红外测温仪，进而实现对变电站的重要设备进行全面的远程控制和测温。

（6）系统结构模块化设计，系统配置灵活、操作简便、布局合理，便于系统扩展。舱内恒温密封防雨、防尘，同时输入、输出接口带有避雷器装置。

（7）基于网络通讯，便于系统扩展。

接下来，在开关柜中，设计60套基于Zigbee无线测温点。通过10套路由器和1套协调器将所布局的点组成一套系统，然后根据现场情况来进行布点命名。在开发基于Zigbee无线测温软件平台，具体流程如图2。

最后再将两套系统进行有效的结合，根据标准，进行设计报警阈值设置，报表设计等等。

4 结束语

系统的投入应用，对运维站户外及裸露设备的安全监测，以及变电站柜体内进行了实时监测及预警，能够很好的保证运维站的整体设备运行安全。安全提高了，事故避免了，也就很大程度上的提高了经济效益，同时也创造了社会效益。

参考文献：

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[2]张丹耀，赖永生.动态红外测温技术在变电站中的应用[J].电气时代，2009（03）.

[3]鲁守银，李向东，王宏.DJR-101型变电站设备巡检移动机器人系统[J].电力信息化，2006（04）.

[4]杜兰英，关春林.变电运行中红外测温技术的运用研究[J].科技创新与应用，2014（12）：122.endprint