龍俊飛

摘 ?要：紅外熱成像技術(shù)是根據(jù)自然界一切溫度高于絕對零度（-273 ℃）物體能夠每時每刻反射載有物體特征信息的紅外線的特性而研發(fā)的一種被動紅外夜視成像技術(shù)，被廣泛運(yùn)用于智能視頻監(jiān)測領(lǐng)域。我國變電站的紅外線測溫工作基本上采用傳統(tǒng)的紅外測溫儀配合巡檢人進(jìn)行，這種傳統(tǒng)變電站監(jiān)控方式方式效率低、工作量大，不符合當(dāng)前變電站的發(fā)展要求。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，變電站逐漸發(fā)展為無人值守的智能化集成化監(jiān)控，文章以云南電網(wǎng)公司文山供電局開發(fā)智能紅外熱成像無人監(jiān)控系統(tǒng)為例，闡述紅外熱成像智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像技術(shù);智能視頻監(jiān)控;變電站

中圖分類號：X924.3 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）02-0048-01

電力系統(tǒng)作為國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中至關(guān)重要的組成部分，其性能的好壞決定了市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們生產(chǎn)生活的順利進(jìn)行。隨著改革開放的不斷深入，我國的市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，因此對電力系統(tǒng)的安全可靠性要求越來越嚴(yán)格。而變電站電力設(shè)備監(jiān)控在確保電力系統(tǒng)運(yùn)行安全方面具有重要作用?，F(xiàn)階段電力設(shè)備監(jiān)控基本上采用人員定期巡檢的方式，缺乏智能化監(jiān)控手段，在預(yù)防電力設(shè)備故障方面不夠嚴(yán)謹(jǐn)。目前文山供電局變電站普遍采用了熱紅外成像智能視頻監(jiān)控管理技術(shù)，本文將探討該智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體開發(fā)與運(yùn)行。

1 ?智能紅外熱像無人監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)背景與可行性研究

1.1 ?系統(tǒng)開發(fā)背景及意義

20世紀(jì)90年代末，美國大部分變電站廣泛運(yùn)用了智能紅外線熱成像視頻監(jiān)控技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)自然界一切溫度高于絕對零度（-273 ℃）物體能夠每時每刻反射載有物體特征信息的紅外線的特性，從而設(shè)計出一種能夠判別被側(cè)目標(biāo)溫度高低和熱分布場的技術(shù)，而利用光電紅外探測器將物體的發(fā)熱部位發(fā)射出的熱輻射功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，再通過成像裝置將物體表面的空間溫度分布精確的模擬出來，最終形成影像。我國對于熱紅外城鄉(xiāng)技術(shù)研究和運(yùn)用起步較晚，主要以制冷式紅外成像設(shè)備為主，但是由于該設(shè)備使用環(huán)境和自身?xiàng)l件的限制，制冷式紅外成像技術(shù)應(yīng)用面較窄。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，我國變電站逐漸發(fā)展為無人值守的智能化集成化監(jiān)控。而智能紅外熱成像無人監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)施有利于彌補(bǔ)當(dāng)前采用容值測量和局部放電難以全面排查缺陷設(shè)備的技術(shù)空缺，能夠減少現(xiàn)場事故，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

1.2 ?系統(tǒng)開發(fā)可行性與必要性

紅外熱成像智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可行性主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人均為電力系統(tǒng)自動化專業(yè)，擁有從事該壓試驗(yàn)和一次設(shè)備技術(shù)監(jiān)督和管理工作經(jīng)驗(yàn)，理論知識扎實(shí)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富。二是實(shí)驗(yàn)條件。文山供電局均配置有紅外測溫儀，并積累了豐富的歷史數(shù)據(jù)，在建設(shè)紅外熱成像智能監(jiān)控系統(tǒng)時，可以與之前人工測溫所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，從而改進(jìn)設(shè)計路線和構(gòu)思，優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)建方案，完善電氣設(shè)備溫度數(shù)據(jù)庫。

2 ?智能紅外熱像無人監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目研究成果主要由現(xiàn)場單倉云臺與紅外熱像儀監(jiān)控設(shè)備、變電站智能紅外熱像無人監(jiān)控系統(tǒng)、終端電腦三部分組成。

2.2 ?研究創(chuàng)新點(diǎn)

具備國內(nèi)首創(chuàng)的一線通特點(diǎn)，可以通過光纖通訊接口實(shí)時傳輸包含全部溫度數(shù)據(jù)的紅外視頻信號，真正做到溫度圖像的實(shí)時性;同時還可以對云臺和傳感器焦距進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時控制，真正做到了接線更少，安裝更簡便。研究成果在輸出容量、輸出頻率以及選擇頻率自動測試的領(lǐng)域比同類裝置有明顯創(chuàng)新，由于其他同類設(shè)備沒有針對電容器測試的技術(shù)配套參數(shù)，且測試頻率不可調(diào)整，測試時間長達(dá)數(shù)小時。本項(xiàng)目提出的創(chuàng)新技術(shù)路線，采用頻率可調(diào)整的方法，對于電容器而言一般只需要1～30 k范圍的快速測試，幾分鐘即可完成。同時如果需要對絕緣材料的老化進(jìn)行深入研究，該裝置也可選擇超低頻段，或者全覆蓋頻率的測試。

3 ?紅外熱成像智能視頻監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 ?在線紅外監(jiān)測方式及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的在線紅外監(jiān)測方式采用三組紅外云臺監(jiān)控前端設(shè)備，分別安裝與位置優(yōu)越的建筑物樓頂，通過光纖進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)主控室，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制機(jī)紅外圖像采集。

3.2 ?紅外圖像實(shí)時分析與處理

系統(tǒng)通過廣電紅外探測器將物體發(fā)熱部位的輻射功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，成像裝置便能夠一一對應(yīng)地模擬被測物體表面溫度的空間分布，最后經(jīng)過LX60TM系統(tǒng)軟件平臺進(jìn)行處理后，采用測控與分析一體化模式，即同時承擔(dān)硬件控制，形成熱圖像視頻信號，傳送至顯示屏幕上，經(jīng)過數(shù)據(jù)讀取分析與可視化處理后，得出與物體表面熱分布相對應(yīng)的熱成像圖。紅外熱像儀可控制熱像儀的聚焦、放大縮小、色板、溫度范圍、目標(biāo)參數(shù)等設(shè)置。分析功能實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的溫度變化：點(diǎn)、線、區(qū)域測溫設(shè)置，自動追蹤某一區(qū)域內(nèi)的溫度最高點(diǎn)，設(shè)定等溫線顯示高溫區(qū)域;定時、定位自動對紅外熱圖像存儲、分析，發(fā)現(xiàn)異常情況，自動報警，分析故障設(shè)備溫度變化的歷史曲線。

3.3 ?監(jiān)控系統(tǒng)接入內(nèi)網(wǎng)安全性

本次研究的智能紅外線視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)層監(jiān)控技術(shù)、應(yīng)用層監(jiān)控技術(shù)、外設(shè)監(jiān)控技術(shù)以及系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層監(jiān)控技術(shù)規(guī)范了系統(tǒng)IP地址訪問權(quán)限和端口訪問權(quán)限，對異常故障有實(shí)時報警功能。報警條件有高于、低于、區(qū)間之內(nèi)、區(qū)間之外4種方式供選擇，可通過電網(wǎng)公司短信平臺對故障設(shè)備進(jìn)行短信報警。

3.4 ?云臺控制技術(shù)

云臺控制技術(shù)支持遠(yuǎn)程聚焦、變倍、光圈調(diào)整，能夠?qū)Π藗€方向進(jìn)行智能控制。同時云臺控制裝置能夠設(shè)置80個以上的預(yù)置位，并且對預(yù)置位有添加、修改、刪除、清空等操作功能。每一組云臺對多個點(diǎn)位也就是預(yù)置位進(jìn)行循環(huán)監(jiān)控，并根據(jù)每一個預(yù)置位的巡航設(shè)置信息與報警設(shè)置信息進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時處理。

3.5 ?圖像智能識別技術(shù)

該系統(tǒng)中利用計算機(jī)對顯示圖像具有分析和解析的功能，將物體中以熱輻射為信號的圖像進(jìn)行智能分析和處理，抓住物體圖像的特點(diǎn)，支持溫標(biāo)、等溫線紅外圖像分析功能等溫線即在某個設(shè)定的溫度范圍內(nèi)的所有溫度點(diǎn)都以同一種顏色進(jìn)行顯示，從而突出被關(guān)注的區(qū)域。

4 ?系統(tǒng)試運(yùn)行與驗(yàn)收測試

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，改變了我局沒有智能紅外熱像無人監(jiān)控的局面，2012年11月我們在220 kV文山變電站進(jìn)行了測試，測試前由南京藍(lán)芯電力技術(shù)有限公司技術(shù)人員進(jìn)行了試驗(yàn)培訓(xùn)，紅外熱成像雙視在線監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)硬件（監(jiān)控主機(jī)、交換機(jī)、光纖轉(zhuǎn)換器、云臺、攝像頭、溫濕度傳感器、交流電壓變送器等）、軟件設(shè)備功能（自動巡檢控制功能、報警功能、設(shè)備溫濕度顯示準(zhǔn)確率、溫度報警顯示正確率等）試運(yùn)行檢查結(jié)果正常，整個系統(tǒng)運(yùn)行、使用情況良好。

5 ?結(jié) ?語

變電站紅外熱成像智能視頻監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備溫度在線實(shí)時監(jiān)測，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，為電力系統(tǒng)安全正常運(yùn)行提供科學(xué)參考數(shù)據(jù)。此外該技術(shù)攻克了變電站電氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)難度大的難題，節(jié)省了大量的成本投入，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。變電站采用紅外熱成像實(shí)現(xiàn)在線智能視頻監(jiān)控，有效提高了用電管理水平，降低服務(wù)成本，提高了供電質(zhì)量，幫助電力企業(yè)樹立安全可靠、值得信賴的企業(yè)形象。

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