红外热像仪在电力在线设备检测的应用 如何挑选购买热像仪

红外全景图，智能识别

 

 

国际较高的变电站设备智能识别系统

 

 

 

红外拼接图像全景图

 

 

 

 

仪器前端测温技术

 

可单独工作，由前端热像仪完成所有测温工作，将红外图像及原始测温数据传输到信息中心或现场工作站，无信号压缩、信号无损失、抗干扰性强，从根本上保证了测温数据的准确性、稳定性。 

 

 

全实时图像，图像无延时现象

 

图像帧率为每秒25帧，完全实时图像，不会出现图像停顿，图像滞后以及跳跃感。避免了在操作人员进行云台转动控制和镜头焦距调节过程中，出现图像滞后导致调节困难的情况。

 

测温快速、精确，均匀性好

 

在随着场景的变换过程中，系统总是在瞬间就能得观察到的场景所有温度，并且均匀性高，不会因为场景的变化而产生测温的差异

 

 

 

红外图像压缩及网络传输

 

以太网连接方式，每台都有单独的URL，可通过以太网独立寻址，可以组成一个监控网络，不仅可以和整套控制系统配合使用，也可单独使用，生成高分辨率热图像，对图像中的每个像素点进行单独测温，支持25帧/秒可分析热像输出。

 

自动巡航

 

系统具备自动巡检功能，可以在预定的时间内按照预先规定的巡检行程监测所有设备的工作状态，最大利用计算机系统的智能方式运作，无需看管而自动巡测。在巡检过程中，一旦发现目标设备温度异常，超过的预先设置的报警温度，系统自动报警，存储设备工作状态热图，提示操作人员故障设备的具体位置信息，以便操作人员马上排除故障并给出工作报告。

 

 

 

恶劣气候下正常运行

 

系统能在恶劣的气候环境中正常工作，具有超强的低温环境防护，以及抗高温、高湿度的性能。无论是刮风下雨，酷热潮湿，还是低温寒
冷，都可以实现不间断自动监测，保证在北方严寒地区以及南方的高温酷热地区的输变电设备工作状态监测正常进行。

 

 

 

可见光图像、红外热像一体的实时监测

 

红外热像仪与高倍变焦可见光摄像机安装在同一个云台上，既可以保证两个摄像头监视的是同一个设备位置，也解决了红外热像难以识别设备安装位置的问题，便于及时判断设备的具体过热点，为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间。

 

 

 

 

为变电站量身定制的各类型红外在线智能监测系统

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

系统介绍

 

        红外在线监测系统是集可见光、红外热成像和嵌入式处理技术于一体的实时监测、监控系统，系统可对运行中的变电站设备自动巡检，实时监测、自动预警、实时获取设备故障状态的热信息，并自动生成相应的温度变化报表，具有不停电、远距离、安全可靠、检测精度高等特点，是实现在线监测和设备状态检修的非常有效的手段之一。
      下图就是固定式在线监控系统拓扑图。

 

 

 

      

      系统中红外热像仪采集红外热图，并实时测量监控设备的表面温度，通过PAL视频接口、RJ45接口将红外热图及温度数据传输到监控主机，用户可在监控主机上实时观测现场设备的运行情况，同时监控主机可将图像、温度数据压缩，通过网络设备向局域网发送，实现网络实时监控。同时由于设备安装方式的不同可以分为：固定式在线监控、机载在线监控、车载在线监控、移动式在线监控等。

 

软件介绍

 

软件优势

◆系统具有性能可靠、技术成熟、功能完善、体系先进的分布式结构，系统配置灵活、操作方便、布局合理，满足长时间稳定工作的要求；

◆系统具有良好的标准性、开放性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性，可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类站级前端设备等；

◆系统所使用的视音频编解码标准采用符合大规模拓扑网络的传输
需要的、低比特率的、交互式的、先进通用的国际标准；

◆系统所用软件、硬件、人机界面、通信协议和通信接口等遵循当前较新国际标准、国家标准、工业或行业标准；

◆采用符合国际标准的耐压、抗浪涌电压冲击、抗雷击、抗强电磁干扰等其它抗干扰措施

◆系统各层次的网络互连优先使用现有的网络资源

 

 

 

 

软件主界面

 

软件实现功能

◆自动巡检：系统具备预置行程，最大利用机器智能方式运作，无需看管而自动巡测

◆自动预警：发现目标设备温度异常自动报警，提示人员具体位置状况信息，以便马上排除故障

◆实现对变电站区域内场景情况的远程电力红外视频监控

 

 

 

◆监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观状态、工作状态、温度场分布情况

◆辅助监视变电站内CT、PT、避雷器和瓷绝缘子等高压设备的外观状态、工作状态、温度场分布情况

 

◆辅助监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态、工作状态、温度场分布情况

◆辅助监视变电站内隔离开关的分合状态

◆变电站端红外视频监控有告警硬接点接至变电站综合自动化系统或远动设备，提供消防、预警的远动报警信息
 

 预置位设置

 

80个预置位,每个位置4个测温目标

预置位是系统自动巡航工作的较为重要的元素，预置位的设置直接关系到系统的使用成效。

 

 

 

自动巡航

 

 

 

系统二次开发支持

 

仪器实时控制开发包
图像处理开发包
红外图像变电设备智能识别开发包
客户端远程控制开发包
客户端WEB远程控制开发包
开发支持响应

 

系统的安全防护

 

 

 

施工技术要求

系统施工遵循电力系统的各种相关规程、规定，确保对一次设备的带电距离。

摄像机位置的选取即要便于观察又要便于日后设备的运行维护。
电缆敷设尽量利用站内电缆沟、架，必要时或可通过热镀锌钢管沿变电站外墙敷设，在电缆沟内
敷设时，不得与一次电缆同层敷设。

 

◆低温环境防护
◆系统布线
◆抗干扰、防雷击浪涌
◆权限管理
◆防火墙设计及信息备份

 

 

抗干扰措施

◆系统具有完善的防雷措施，系统按照需要装设视频信号避雷器、数据信号避雷器和电源避雷器。

◆在系统与外部接口处按照需要装设隔离变压器或光电隔离器件，防止外部干扰信号侵入。

◆采用具有屏蔽层的各种铠装阻燃电缆，所有电缆屏蔽层汇集在控制室单端接地。

◆当摄像设备安装在靠近220kV及以上高压导体附近时（如挂接于母线或线路绝缘子构架上），考虑
系统过电压的影响，采用光缆传输实时图像信息。

◆设备有工作接地和外壳接地，并具有明显标识。

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。红外热像仪可以应用在科学研究、电气设备、机电设备、建筑检测、军事及安防等领域，那如何选购一台合适自身应用需求的红外热像仪呢？

一、像素

首先要确定购买红外热像仪的像素级别，大多红外热像仪的级别和像素有关。民用红外热像仪中相对高端的产品像素为640*480=307,200，此高端红外热像仪拍摄的红外图片清晰细腻，在12米处测量的最小尺寸是0.5*0.5cm；中端红外热像仪的像素为320*240=76,800，在12米处测量的最小尺寸是1*1cm；低端红外热像仪的像素为160*120=19,200，在12米处测量的最小尺寸是2*2cm。可见像素越高所能拍摄目标的最小尺寸越小，下图为三个级别像素红外热图片的比较：

二、测温范围和被测物

根据被测物体的温度范围确定测温范围，来选择合适温度段的红外热像仪。目前市场上的红外热像仪大多会分成几个温度档，比如-40-120℃ 0-500℃，并不是温度档跨度越大越好，温度档的跨度小测温相对会更准确些。另外一般红外热像仪需要测量500℃以上的物体时，则需要配备相应的高温镜头。

三、温度分辨率

温度分辨率体现了一台红外热像仪的温度敏感性，温度分辨率越小红外热像仪对温度的变化感知越明显，选择时尽量选择此参数值小的产品。红外热像仪测试被测物的主要目的是通过温度差异找出温度故障点，测量单个点的温度值并没有太大意义，主要是通过温度差异来找相对的热点，起到预维护的作用。

四、空间分辨率

简单来说，空间分辨率数值越小则空间分辨率越高，测温越准确，空间分辨率数值越小时，被测最小目标可以覆盖红外热像仪的像素，测试的温度即被测目标的真实温度。如果空间分辨率数值越大则空间分辨率越低，被测的最小目标不能完全覆盖红外热像仪的像素，测试目标就会受到其环境辐射的影响，测试温度是被测目标及其周围温度的平均温度，数值不够准确。见下图比较：

左图为高空间分辨率，被测点的温度更准确；右图空间分辨率低，测试温度为被测点及其周围环境温度的平均值，测温不准。

五、温度稳定性

红外热像仪的核心部件为红外探测器，目前主要有两种探测器，即氧化钒晶体和多晶硅探测器。氧化钒探测器主要的优势是测温视域MFOV（Measurement Field of View）为1，温度测量是精确到1个像素点。Amorphous Silicon（多晶体硅）传感器， MFOV为9，即每点的温度是基于3×3=9个像素点平均而获得。氧化钒探测器的温度稳定性好、寿命长，温度漂移小。

六、红外与可见光图像的组合功能

如果红外图像和可见光图像组合显示就减少了大量工作，可根据可见光图片来判断红外图片中热点的未知，同时报告自动生成也会大大减少操作时间。

七、售后服务支持及定期校准

红外热像仪每隔几年都要用黑体辐射校正源进行温度校来确保温度检测的准确性，这需要供应商具有强大的售后能力和校准服务条件。菲力尔（FLIR）已在中国的上海、北京、广州、成都开设了分公司，且在上海设有中国区售后服务中心，为中国客户提供售后服务和标定校准服务。

八、专业的培训

红外热像仪使用有很多操作技巧，分析红外图像来提高生产质量需要专业的报告支持，这就需要供应商能提供专业高品质的培训，菲力尔（FLIR）红外培训中心（ITC）每年都会在中国四大城市（北京、上海、广州、成都）开设课程，且ITC已在全球50多个国家内开设培训课程，可提供1级、2级和3级课程，高级应用课程和网络教学课程、定制化解决方案及现场服务。

 

       说起红外热像仪，人们的反应是在军事上的应用，尤其是在美国的战争大片中，红外线热像仪几乎成了必备的装备。实际上，红外热像仪早也是应用于军事领域，在技术逐渐成熟以后才应用于民用工业，并且迅速扩展。红外线热像仪属于测温仪的一种，由于带了热成像的功能，不仅仅显示某个点的温度示数，而是整个面的温度分布，所以比一般的测温仪更加直观，可以说为技术人员提供了一双能够直接观测温度的眼睛。目前，在电力系统、土木工程、汽车、化石、冶金等诸多领域都广泛存在红外热像仪的应用，其发展前景十分广阔。

 

       红外热像仪原理的核心是波尔兹曼定律，这位在热学领域贡献颇多的科学家将普朗克的理论进行了延伸，他发现红外线总能量与温度的四次方成正比。这一关系建立后，通过光敏元件对不同波长红外线的反应值进行数字化处理，可以反演出温度值，就能够得到完整的热像图，图像中颜色的不同就代表了温度的不同。红外热像仪经常用于工业设备的检测，比如锅炉、电机、变电站等等设备，如果有故障发生，其各部分的温度会出现异常，可以通过热像仪很明显地找到故障位置。

 

       虽然热像仪可以通过遥感的方式很方便地对温度进行测量，但是毕竟属于间接测量方式，精度并没有一般温度仪那么高，当仪器量程比较大时，比如在冶金行业使用的红外热像仪，其量程达到几千度，其测温精度的差别会有±2℃。但就使用的实际需要而言，这个误差完全在可以接受的范围内。如果将量程缩小，应用一般工业领域中，所测量的温度范围只有几百度左右，那么精度就会上升，测量的误差将减小。

 

       红外热像仪属于便携式设备，单手操作即可，屏幕分辨率通常为240*320。然而不同的品牌在使用起来差别很大。比如其使用的光敏元件不同，热灵敏度和分辨率也就不同。以Fluke的红外热像仪为例，其热灵敏度能达到0.045℃。再比如对焦是否快速准确，能否录制测量过程，人机界面是否友好等等。

 

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