红外热像在线测温体系的规划与完结
在供电网络展开极为敏捷和网架结构日趋合理化的今日，国家对电力体系供电可靠性的要求越来越高。红外热像测温技能在电力工业设备状况检测范畴得到了广泛的运用。但红外热像图数据的大容量与传输办法有限性之间的对立也越来越杰出，而展开到现在，中国移动强壮的GPRS无线通讯网络为这一问题供给了很好的处理计划。因而，研讨输电线路红外热像在线测温是一项火急而艰巨的使命。
输电线路红外热像在线测温体系运用先进的红外热像技能，对输电线路运转温度进行状况在线监测；运用已有的GPRS无线通讯网络完结热像图数据的传输，具有掩盖面广，无需添加传输设备和线路的特色，特别适用于无法架起线路的偏僻地域的输电线路场合。体系图画搜集与传输终端由红外热像图搜集模块、图画数据紧缩模块、GPRS网络通讯模块、图画数据传输模块和太阳能供电设备等组成，其间图画数据紧缩模块选用JPEG硬件紧缩编码技能，对静态图画进行紧缩编码，最大极限地减少了网络传输的数据量，节省了网络资源，提高了图片的传输速度。为了处理规划中的高速率图画搜集、紧缩操控与数据传输速度相对较慢带来的变速率采样问题，体系硬件结构选用微操控器加可编程逻辑操控芯片(MCU+CPLD)的计划，各项子功用由规范通用模块完结，降低了体系复杂度，提高了体系全体功用，用户能够运用PC机经过Internet上完结热像图的远端搜集与现场监控。
1 红外热像技能在输电线路温度监测中的运用模型
1．1 红外热像技能简介
红外热像技能是勘探输电线路中各种电气设备外表辐射的不为人眼所见的红外线的技能。它反映设备外表的红外辐射场，即温度场。并依据设备外表的温度场，丈量设备某一部分的平均温度。是一种被迫的、非触摸式的检测手法。红外热像仪就是运用该技能制造而成的检测设备，现在已在电力设备毛病确诊范畴得到广泛运用。其简略作业示意图如图1所示。
1．2 红外热像技能在输电线路温度监测中的运用
输电线路的温度信息能够经过红外图画进行有用反映。红外成像是专一一种能够将热信息瞬间可视化，并加以验证的确诊技能。红外热像仪可提醒热毛病，并经过非触摸温度丈量加以定性剖析，在专业的红外剖析软件的协助下，数秒内便可主动完结剖析陈述。
一切运用或许发射能量的设备在发作毛病前都会发作发热现象。确保电气设备运转可靠性的要害就是对动力的有用办理，而红外热像技能已成为防备性保护范畴最有用的检测工具，它能够在设备发作毛病之前，快速、精确、安全地发现毛病。在电气接点发作毛病之前及时发现并进行修理，能够防止输电线路因高温热毛病形成断电掉电所带来的昂扬价值。
红外热像仪能够正确引导防备性保护专家对电气设备的运转状况进行精确判别。能够将丈量温度值与前史温度进行比较，或许与相一起刻同类设备的温度读数进行比较，以精确判别是否发作了明显的温升，是否会导致部件失效，带来出产危险。首要用于电力防备性保护等用处。特别是用于输电线路防备性保护、检测方面，具有很大的优越性。
2 输电线路红外热像在线测温体系的完结计划
2．1 体系的作业原理
设备在输电线路现场的前端搜集终端运用高精度数字式温度传感器对环境温度参数值进行搜集；运用高精度红外热像仪对准需求进行温度监测的电气设备。前端体系守时地搜集到各种电气设备有关温度散布的热像图后，将数据传送给电路体系，电路体系经过剖析处理后将热像图进行紧缩和打包处理，然后经过GPRS无线网络的办法发送到监控中心的核算机数据服务器上。数据服务器设备相应的运用软件程序进行数据的主动处理，首要完结热像图的接纳与解压复原，之后以图画和图形的办法将各种电气设备的温度散布状况直观的显现在客户端，不同温度以不同色彩显现。体系结合数据软件体系和各种批改理论模型剖析各种电气设备存在的热缺点和毛病状况，及时给出确诊信息，有用防备输电线路高温热毛病的发作。体系集成了环境温度在线监测和输电线路温度散布的在线红外热像监测等，并凭借现有中国移动强壮的GPRS无线通讯网络进行实时数据传输，完结了对输电线路温度状况的监测。
2．2 体系的结构
整个监控体系首要分为两个部分：图画搜集与传输终端(前端)；监控中心核算机数据服务器(中心端)。在体系构成上可分为上位机(监控中心核算机数据服务器)和下位机(图画搜集与传输终端)两大部分。核算机数据服务器担任对图画搜集与传输终端进行办理和操控，处于办理层次的上层，因而称为上位机。图画搜集与传输终端处在数据中心的操控下，担任对数据进行搜集和传输，处于办理层次的基层，因而称为下位机。体系结构如图2所示。
图画搜集与传输终端包含以图画搜集芯片处理器为中心的图画搜集与JPEG紧缩部分和GPRS网络传输部分以及红外报警部分。图画搜集部分由视频A／D芯片完结模仿图画的数字化转化，运用专用芯片完结JPEG图画紧缩编码。GPRS无线网络传输部分由专用GPRS模块完结网络传输功用，它与图画搜集部分的接口是通用异步串行接口(UART)。红外报警部分完结输电线路温度出现异常状况的报警功用。下位机首要完结输电线路现场原始图画的搜集和紧缩以及紧缩图画数据的GPRS无线信道传输，这些功用都由相应的软件支撑体系完结。
服务器包含硬件和软件，硬件为具有公网IP地址的核算机，软件即为服务器程序，由服务器程序完结GPRS网络传输模块和中心间的指令传递和数据传输。监控中心核算机数据服务器也包含硬件和软件部分。硬件为一台能接入Internet的核算机，软件为监控程序，电脑的网络状况为公网、动态IP。在这里特别指出，由于监控中心端满意服务器的网络要求，所以该体系将服务器和监控中心端放到一台核算机上，以节省硬件和网络资源。上位机首要完结紧缩图画数据的接纳及解码和接纳图画数据的数据库保存和处理。
2．3 体系的功用描绘
2．3．1 上位机(监控中心核算机数据服务器)
上位机体系在用户核算机上完结和运转并将相关数据存入数据库。首要完结对各个监测点数据的搜集，并将下位机的相关装备信息、设置状况信息和环境数据存储到数据库中，便使用户进行数据处理和剖析。上位机体系首要功用如下：
(1)显现：数据的显现包含多项内容，包含：温度传感器搜集数据和红外热像监控器热像图的显现、前史值的显现、依照时刻显现数据等。
(2)存储内容：实时数据、前史数据、运转记载、当时状况
(3)前史数据收拾：该体系能够对前史数据文件进行收拾，删去选定的前史数据文件，删去某段时刻曾经的前史数据。
(4)打印报表：能够打印两种报表，挑选日期，再挑选报表类型，即可打印。
下位机体系经过专用的传感和变送设备，对输电线路环境温度、输电线路温度散布的红外热图画等信息进行监测，并转化为能够被核算机处理的电信号(电压、电流、频率等)，再由CPU对电信号进行二次化处理转化为契合必定规范的数据，并存储在存储芯片中，以供保存和剖析运用。下位机中的数据无线通讯模块起桥梁效果，衔接监控中心端(上位机体系)与前端搜集终端，并完结它们之间的通讯。它担任将数据依据上位机体系恳求或主动上报办法经过GPRS通讯办法上传给上位机，并将上位机发送的操控指令传输给前端搜集终端。
2．4 体系的作业流程
该体系是为满意现场监控而规划，下面临体系的作业进程加以叙说。该体系具有守时调查、即时调查以及现场报警触发等功用，具体作业进程如下：
(1)发动阶段：前端设备并发动今后，GPRS模块主动经过预先设定的服务器地址与中心端进行衔接。衔接到中心端今后，中心端会向前端发送恳求读取终端的指令，前端接纳到指令今后发送本终端的应对指令到中心端，中心端记载并监督该前端与中心端的衔接。此刻，假如客户端也发送网络衔接恳求到中心端，并发送被监控前端的恳求指令，中心器就会将前端和客户端的网络衔接对应上，尔后前端和客户端就能够选用通明办法进行数据传输，中心器不参加操控，仅仅供给数据通道。
(2)守时作业阶段：该体系具有守时作业功用，由前端守时抓拍现场热像图，在中心端完结。即监控中心端守时向前端发送搜集热像图的指令，前端收到指令今后会搜集当时现场的热像图，经过中心端传输给客户端。守时时刻设置由监控中心端软件的设置功用完结。
(3)完结即时调查：假如当用户无守时监控的要求，或许用户设置的守时时刻较长，但在守时刻隔中心有调查现场的要求的时分，用户能够发动即时功用。在监控中心端软件上有按钮，点击此按钮时，中心端会向前端发送搜集图画的指令，前端收到指令后会搜集当时现场的热像图，传送给中心端。
(4)完结报警触发调查：在前端，微操控器的输入接口与热像仪相连，热像仪满意报警设置要求时，前端会搜集当时现场热像图，传送到中心端。在传送的信息中会带有当时报警状况，当监控中心端收到此报警信息后，会宣布警提示，直到用户封闭此次报警。
2．5 体系整体硬件结构
整个体系硬件结构首要分为前端和中心端。前端图画搜集与传输体系是根底条件，其结构和功用直接决议了整个体系功用的好坏。前端硬件首要由五部分组成：主操控模块、图画搜集模块、图画紧缩模块、GPRS无线传输模块以及红外报警模块。中心端即监控中心核算机数据服务器与前端硬件体系起着承上启下的效果。其结构框图如3所示。
2．6 体系整体软件结构
软件体系包含前端图画搜集与传输终端软件及监控中心端软件。两者在规划时选用如图4所示的软件层次结构。
如图4所示，整体软件分成了三个层次：上层运用软件、中心支撑部分、底层体系软件。各个不同部分完结不同的功用。
特别指出：监控中心软件体系是该体系的重要组成模块，它能够剖析输电线路中各种电气设备的发热规则及其外表的温度散布和升温状况，结合各种批改理论模型进一步剖析各种电气设备存在的热缺点和毛病状况，及时给出确诊信息。一切客户端能够随时对数据进行各种查询、阅读、打印、存档，还可直观地经过观测红外热图画对输电线路的温度状况及展开趋势进行监测，实时地进行预警信息显现与提示。最要害的是：它能够依据相关算法公式来剖析所测的温度参数数据，运用趋势剖析技能能够模仿地剖分出输电线路环境温度及温度散布展开趋势，归纳反映输电线路的安全状况。经过监测特定区域输电线路环境温度、输电线路温度散布的红外热图画等信息来预算该区域线路高温事端发作的临界条件，监测输电线路红外热图画数据来把握线路事端的实时信息，而且体系能够一起与前史数据比照，辅导检修或宣布预警信号。
3 结 语
展开对输电线路温度散布状况进行实时红外热像在线监测，深入研讨输电线路运转现状与毛病特性，树立数据监测模型，运用集输电线路环境温度参数和输电线路温度红外热像图等多参数监测与办理的输电线路红外热像在线测温体系来确认输电线路的安全状况，及时给出高温热毛病预告信息，关于有用输电线路温度超支的发作，保证现有输电线路的安全运转起到了重要的效果。一起最大程度地处理输电线路安全运转和保护办理的难度问题，也为输电线路参数监测供给了新的办法与途径，拓荒新的研讨思路。因而，具有严重的理论含义和实践含义，完结了巨大的社会效益，具有广泛的运用和推行远景。
