红外精确测温数据管理后台的研制

2023-11-25张舒怡

农村电气化 2023年10期

张舒怡

（国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建厦门 361006）

1 课题提出

二次设备红外热像检测是变电运维负责的带电检测项目之一，红外热成像检测需2名运维人员（一人监护一人操作）同时进行，开展一次全站红外测温流程长、工序复杂，一次红外精确测温需要进行如下工作：工具及材料准备、红外图谱照片拍摄、现场数据记录、红外图谱分析和处理、精确测温报告编制、数据上传PMS这6部分组成。目前红外图谱检测模式存在很多弊端：（1）现场检测流程烦琐，主要因为变电站设备多，拍摄顺序很容易弄混乱，并且红外测温过程中需要手工记录数据，很难确保数据的真实性和准确性，并且记录数据也需要耗费很多时间；（2）图谱处理过程复杂，检测数据需要手工从检测设备中导出并进行人工命名，耗时长，此外不同测温仪器的图谱分析软件不同，运维人员须精通各种处理软件，对运维人员的专业要求很高，而在实际工作过程中运维人员常常由于对分析软件不熟悉造成图谱分析时间的增加；（3）图谱数据归档耗时长，主要原因在于图谱分析后运维人员需要读取每张图谱上的温度、风速、辐射率等参数，形成红外测温检查报告，之后再将检测报告和红外谱图数据打包上传PMS系统，可见整个数据归档过程耗时长、程序复杂，数据的时效性也不足[1]。由此可见现有的精确测温模式给运维人员增加了很多工作量，图谱从拍摄到上传到PMS经历了很多程序，图谱数据的时效性也不够，不利于运维人员对设备运行状态进行动态感知。

针对所提出的问题，QC小组统计了所辖30个变电站全站红外测温特巡流程中各步骤的耗时，如图1所示。

从图中可以直观看出，变电站精确红外测温特巡全过程平均用时达到130.21 min，红外图谱拍摄、红外图谱分析和处理、现场数据记录、测温报告编制、数据上传PMS、发热缺陷登记时间占比96.7%，为主要耗时点。红外图谱拍摄阶段进行分析，该阶段耗时最长，占比达到32.4%，分析后得出该阶段除了常规拍摄照片所需要的时间外，小组成员发现由于变电站现场设备多，运维人员拍摄线路未固定，运维人员在拍摄过程中经常东奔西走浪费了很多时间；其次红外图谱分析和处理耗时占比达到26%，其耗时长主要原因是由于图谱须从红外测温仪导入到内网电脑，并且还要人工一张一张地对拍摄图谱进行命名；测温现场数据记录时间占比为16.3%，主要是因为现场拍摄时需要人工记录拍摄设备的双重名称、图谱编号、测量时间、现场温湿度、风速等信息，记录耗时长；测温报告编制耗时占比13.4%，主要是编制报告过程中需要人为在检查报告上输入每张图谱拍摄对象的设备双重名称、图谱上温度及环境参数等，工作量大；数据上传PMS归档耗时占比8.6%，主要是需要将处理后的图谱和测温报告打包好上传PMS，数据打包和上传时间长。如果能研制一套数据实时传输的变电站红外精确测温数据管理后台，能解决目前的需求问题，通过设计实现：

（1）红外测温仪具备导航功能，减少人员无效走动；

（2）实现图谱自动命名；

（3）实现图谱数据、环境参数自动上传PMS存档；

（4）实现检测报告自动生成，检测报告能读取图谱命名、图谱温度和环境参数等信息。

这样可以节省整个红外图谱拍摄过程所花的时间，提高数据的实时性，有效解决目前的需求问题。

2 方案选择

根据以上分析，QC小组认为要提升精确测温的效率和准确性，在头脑风暴下讨论得到2种解决思路。解决思路一：基于红外成像仪数据传输的红外精确测温数据管理后台。该系统由可数据传输的红外测温仪及数据管理后台组成。主要做法是改造各个厂家的红外测温仪，实现红外成像仪数据上传、自动命名、导航等功能，利用数据管理后台对红外成像仪上传图谱进行归档、数据分析并一键形成检测报告。解决思路二：基于移动终端数据传输的红外精确测温数据管理后台。该系统由装设带有无线传输功能SD卡的红外成像仪、移动终端和数据管理后台组成。以移动终端作为媒介，红外成像仪实现与移动终端的数据交互，移动终端能将图谱数据上传数据管理平台，并利用数据管理后台对红外成像仪上传图谱进行归档、数据分析并一键形成检测报告。2种解决思路的选择对比，如表1所示，设想方案如图2所示。

表1 2种方案比较

图2 数据管理平台设想方案对比

2个方案进行比较。第一，方案一需要对不同厂家的红外成像仪进行改造，改造成本高、耗时长，相比较下方案二无须对红外测温仪进行改造，只要在红外测温仪加装一个带有无线传输功能的SD卡即可和移动终端完成数据传输，工程成本小很多。第二，方案一中不同红外测温仪与数据管理后台进行数据交互都需要一个单独的数据接口，而方案二只需一个数据接口就实现移动终端和数据管理后台的数据交互，成本更小。综上所述，QC小组选择方案二，研制基于移动终端数据传输的红外精确测温数据管理后台。

3 目标制定

本QC小组目标是研制变电站的红外精确测温数据管理后台，该系统由可实现数据传输的红外测像仪、移动终端以及数据管理后台3部分组成。该系统以移动终端作为媒介，红外成像仪实现与移动终端的数据交互，移动终端能将图谱数据上传数据管理后台，并利用数据管理后台对红外成像仪上传图谱进行归档、数据分析并一键形成检测报告。

量化目标：在保证作业质量及人身、设备安全的情况下，使用红外精确测温数据管理后台对缺陷设备进行精确测温时间从现有的130 min降低至90 min。

4 方案设计

根据设计目标，研制的系统可分为数据管理后台、移动终端、红外成像仪3个部分进行设计。

系统数据管理后台能实现红外图谱接收、报告一键自动生成、缺陷登记、数据归档等功能。该后台采用64位1.4 GHz四核CPU为处理器的主机，在性能上能满足红外热成像数据处理的要求。该主机输入电源方式灵活，提供普通市电及太阳能板供电2种方式，且主机采用静音散热片，满足散热需求。此外，为防止断电、雷击尖峰、浪涌、频率振荡、电压突变、脉冲干扰等问题对主机造成影响，系统数据管理后台需配置UPS电源，即不间断电源，通过逆变器等模块将直流电转换为市电。如图3所示本系统采用后备式UPS，平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出。在后台软件开发方面，本系统在PMS基础上构建应用程序，无须另外开发，与内网数据库兼容性强，能够实现自动升级，操作简单[2]。

图3 系统总体设计框架

如图4所示，移动终端主要实现图谱接收、图谱上送、历史数据回溯、实时数据查看等功能。移动端在数据传输方式上采用无线传输的方式，无线传输是通过Wi-Fi连接，手机能与红外测温仪通过Wi-Fi实现数据连接。无线传输的优点在于传输速度与传输距离上，其最大传输距离可达300 m，最大传输速度可达300 Mbit/s。由于本系统要实现图谱数据的实时传输，图片相对于文本来说占用的存储空间更多，用蓝牙来传输图片数据速度较慢；并且对于变电站来说，变电站整个面积很大，蓝牙信号很难覆盖全设备，因此移动端选用无线方式来进行数据传输。另外移动端App基于i国网平台二次开发，无须开发专用App，开发成本低，与内网各系统兼容性强，如图5所示。

图4 数据管理后台

图5 移动终端App

红外测温仪应具备数据无线传输功能，并且仪器内嵌定位模块，能实现拍摄导航与自动命名功能。未实现仪器无线传输功能，红外测温仪带Wi-Fi功能的SD卡实现数据传输，红外图谱拍摄后，保存在卡中的图谱照片就可以实时通过存储卡上的Wi-Fi功能上传至移动终端[3]。另外，QC小组根据平时对变电站的精确测温路线建立拍摄导航包，该导航包与PMS设备台账相关联，运维人员依次根据导航包的设备台账顺序进行测温，图谱与设备台账能够直接关联，并将台账名称直接给赋予图谱进行自动命名，如图6所示。