一种发电机电刷温度非接触在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，包括红外热成像传感器、PoE交换机、声光报警装置和PC客户端；实时采集发电机电刷外表面红外温度图谱信息的红外热成像传感器采用分布式网络结构连接于PoE交换机；PoE交换机连接PC客户端；声光报警装置连接在PC客户端。本实用新型专利技术将红外热成像传感器和红外图像处理技术用于发电机电刷的温度监测，通过计算机软件系统进行相关的红外图像处理、数据分析、智能温度预测等，提高了电刷温度监测的效率和准确性，提供了一种可视化的发电机电刷温度智能监测方式。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机电刷温度非接触在线监测系统
本技术涉及发电机故障监测领域，具体涉及一种发电机电刷温度非接触在线监测系统。
技术介绍
近年来随着我国经济的快速发展，人们对电力的需求愈加旺盛，经济的持续增长需要有稳定的电力供应，而生活方式的多样化和高标准化也使得电力的需求量迅速攀升。作为电力生产中的核心部件，发电机能否正常运行、工作，就显得尤为重要。通过对发电机运行故障的统计和分析发现：由碳刷造成的故障次数较多，属多发性故障。在发电机运行中，电刷故障通常导致碳刷打火现象严重，以致发展成环火，烧融集电环和刷握，导致发电机组停运。然而大型发电机具有励磁电流大、碳刷数目多、干扰源较多等特点，温度不宜采用接触式测量方式。目前，电厂运行的发电机监测系统普遍较少涉及对碳刷温度的监测，其监测方式主要采用维护人员定期巡检的方法。为保证碳刷能够正常工作，维护人员需要定期对其状态进行检测，观察长度是否过短、接触是否出现问题，并且还要定期测量碳刷的运行温度。对于新更换的碳刷，还需要加大检查力度。这种工作模式，不仅存在维护人员工作量大、效率低下等缺点，而且还存在安全隐患：由于维护人员巡检时间间隔较长或走马观花，对于长度过短或温度过高的碳刷很难及时发现并处理，最终导致发电机出现故障，为电厂的安全生产带来隐患。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，解决现有技术中的上述不足，弥补发电机电刷温度监测领域空白。本技术所采用的技术方案为：一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，其特征在于：包括红外热成像传感器、PoE交换机、声光报警装置和PC客户端；实时采集发电机电刷外表面红外温度图谱信息的红外热成像传感器采用分布式网络结构连接于PoE交换机；PoE交换机连接PC客户端；声光报警装置连接在PC客户端。红外热成像传感器被固定在发电机周围的墙体或支架上，红外热成像传感器与被监控对象发电机的电刷采用非接触式测量。多个红外热成像传感器通过以太网接口接入PoE交换机，通过共享以太网总线直接与PC客户端通信，进行无冲突的数据传输。PoE交换机为连接在其端口上的每个红外热成像传感器供电。声光报警装置为根据不同的控制指令发出红色、黄色和绿色三种不同颜色灯光的三色LED指示信号塔灯声光报警器，具有设定声音提示音功能。声光报警装置和PC客户端的连接采用ZigBee无线通讯方式或通过USB进行有线传输方式连接。本技术具有以下优点：本技术提供了一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，弥补了发电机电刷温度智能监测领域空白，利用红外热成像传感器对发电机电刷进行实时的非接触式温度测量，并建立温度数据库，同时，系统对监测点的温度进行智能预测，提高了监测效率和准确性、降低了发电机维护成本、提供了一种可视化的发电机电刷温度监测方式，能有效的指导并发现电刷的故障位置。附图说明图1为本技术的整体结构框图；图2为PC客户端各功能模块示意图；图3为红外图像处理算法流程框图（以热像仪T1的红外视频流处理为例）；图4为对AGRB格式的红外图像每一层用5*5模板进行中值滤波的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。本技术涉及的一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，包括红外热成像传感器、PoE交换机、声光报警装置和PC客户端。红外热成像传感器连接于PoE交换机；PoE交换机连接PC客户端；声光报警装置连接在PC客户端。红外热成像传感器采用分布式网络结构连接于PoE交换机，主要完成发电机电刷外表面红外温度图谱信息的实时采集，采集的红外图像经以太网通信送到PoE交换机，最后传送到PC客户端，由PC客户端的红外图像处理算法模块对其进行一系列的算法处理，得到发电机电刷表面的实时温度值。红外热成像传感器被固定在发电机周围的墙体或支架上，红外热成像传感器与被监控对象发电机的电刷采用非接触式测量。多个红外热成像传感器通过以太网接口接入PoE交换机，通过共享以太网总线直接与PC客户端通信，进行无冲突的数据传输。红外热成像传感器可选用美国Flir公司的FlirAX8热像仪，固定支架使用所购FlirAX8热像仪附件中的专用支架及安装工具。PoE交换机负责连接PC客户端和所挂载的多个红外热成像传感器，其不仅提供数据传输服务，而且交换机能同时连通多对端口，使每一个连接在交换机端口上的红外热成像传感器都可以和PC机通过共享以太网总线连通，进行无冲突的传输数据，同时PoE交换机还可以为连接在其端口上的红外热成像传感器供电，而不需要为每一个红外热成像传感器提供独立的供电电源，也省去了额外的供电设备。声光报警装置连接在PC客户端，由PC客户端对其进行控制，PC客户端对每一路红外热成像传感器传输的红外视频流数据进行算法处理，得到各个监控区域（电刷位置处）的实时温度，并对各个监测点的温度进行智能预测，当某个电刷的温度超过正常温度设定范围或者智能预测结果为存在隐患时，PC客户端输出控制信号到声光报警装置的区的驱动电路，驱动声光报警转置发出声音报警信号和灯光闪烁报警信号。声光报警装置选用的是三色LED指示信号塔灯声光报警器，当各个温度监测点的温度都在正常范围内时，控制信号驱动指示灯绿色LED电源接通亮起；当监测系统智能预测到某个监测点温度有异常时，控制信号驱动指示灯黄色LED电源接通亮起；当某个温度监测点的温度超出定义的正常范围时，PC端输出PWM信号驱动指示灯红色LED闪烁，同时驱动声音报警电路。声光报警装置具有设定声音提示音功能。声光报警装置和PC客户端的连接采用ZigBee无线通讯方式或通过USB进行有线传输方式连接。PC客户端是该监测系统的核心，主要对实时采集到的红外图像进行算法分析处理，计算出各个监测点的实时温度值，进行温度智能预测和温度数据储存，并提供人机交互服务。PC客户端可以包括红外图像处理算法模块、数据库模块和客户端界面模块。其中，红外图像处理算法模块先对各路红外热成像传感器传输的红外视频流数据进行解码、图像滤波、图像增强、图像分割等预处理；然后进行温度值计算算法处理及温度补偿算法处理，得到各个监测点（电刷）的实时温度值（平均温度、最高温度和最低温度）；最后判断温度是否超出正常温度设定范围，并对温度进行智能预测。数据库模块用来保存各个监测点的实时温度值、报警记录、报警时的红外图像截图、用户信息和用户操作日志。客户端界面模块主要作为人机交互功能，显示实时的红外图像及各个监测点的温度，用户可以通过客户端界面手动选取需要进行温度监控的区域（电刷位置）并进行电刷号标识，用户也可以根据需要对相关参数进行设置，以及调取历史记录信息查询。参照图1，发电机电刷表面红外图像采集和系统调试过程如下：1、在系统调试环节：首先，选定热像仪的安装位置和角度以及需要的热像仪个数并进行固定安装（本实施例使用了3个型号为FlirAX8的热像仪，分别命名为T1、T2、T3），可以通过厂商提供的Web服务器配置热像仪的工作参数，或者通过ModbusTCP协议由PC客户端给热成像仪发送控制指令。然后，通过PC客户端发送指令启动热像仪，开始获取监控现场发电机电刷表面的红外视频流数据进行数据缓存，将3个热成像仪的视频流显示在PC客户端窗体界面，并且通过PC客户端窗体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，其特征在于：包括红外热成像传感器和PoE交换机，红外热成像传感器采用分布式网络结构连接于PoE交换机；红外热成像传感器被固定在发电机周围的墙体或支架上，红外热成像传感器与被监控对象发电机的电刷采用非接触式测量。

【技术特征摘要】
1.一种发电机电刷温度非接触在线监测系统，其特征在于：包括红外热成像传感器和PoE交换机，红外热成像传感器采用分布式网络结构连接于PoE交换机；红外热成像传感器被固定在发电机周围的墙体或支架上，红外热成像传感器与被监控对象发电机的电刷采用非接触式测量。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，肖强宏，王浩然，高乐乐，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61