一种基于图像分析的分布式测温系统及方法技术方案

本发明专利技术属于温度测量技术领域，具体涉及一种基于图像分析的分布式测温系统及方法，所述系统包括：监控中心和分布式设置的测温子终端；所述子终端获取周围环境温度，将获取的环境温度发送至监控中心；所述监控中心根据各个测温子终端获取的环境温度，绘制区域的环境温度图，实现温度测量与监控；所述测温子终端包括：用于测量环境其他参数的辅助参数测量单元、用于直接测量目标温度的传感器测温单元和图像测温单元，以及根据传感器测温单元获取的温度数据和图像测温单元获取的温度数据计算最终的温度数据的微处理器；具有测量准确高和应用范围广的优点。

A distributed temperature measurement system and method based on image analysis

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像分析的分布式测温系统及方法
本专利技术属于温度测量
，具体涉及一种基于图像分析的分布式测温系统及方法。
技术介绍
在工业系统中，温度是表征设备运行正常的重要参数。随着工业用电负荷的不断增长，为了避免因设备发热而导致的突发事件，温度的自动监测已经成为工业安全生产的重要环节。运行中的电气设备通常工作在高电压和大电流状态，设备中存在的某些缺陷会导致设备部件的异常温度升高。造成温度与接触电阻值的恶性循环，最终会导致设备不能正常工作，甚至烧毁，温度过高可能会引起燃烧、爆炸甚至设备损坏或质量事故。高压电气设备，由于故障测试手段有限，特别在开关箱和封闭母线内温度超限点更不易被发现。随着温升时间的延长，温度超限处将因发热而加大氧化程度，进而可能造成烧毁母线、触头、接点毁盘、停电等重大事故。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于图像分析的分布式测温系统及方法，具有测量准确高和应用范围广的优点。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于图像分析的分布式测温系统，所述系统包括：监控中心和分布式设置的测温子终端；所述子终端获取周围环境温度，将获取的环境温度发送至监控中心；所述监控中心根据各个测温子终端获取的环境温度，绘制区域的环境温度图，实现温度测量与监控；所述测温子终端包括：用于测量环境其他参数的辅助参数测量单元、用于直接测量目标温度的传感器测温单元和图像测温单元，以及根据传感器测温单元获取的温度数据和图像测温单元获取的温度数据计算最终的温度数据的微处理器；所述辅助参数测量单元，获取周围反射温度I(T1)；获取空气温度I(Ta)；根据目标与传感器测温单元之间的距离计算出透射率τa；所述传感器测温单元测出目标的辐射温度I(Tr)、目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a<I；微处理器根据如下公式，计算传感器测温单元测量到的目标最终温度I(Tc)为：图像测温单元获取，获取目标的原始图像信息；对所述原始图像信息进行预处理，得到中间图像信息；依据目标的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像信息中各个像素的温度值，并依据所述各个像素的温度值获取目标温度I(Tp)；所述微处理器，根据如下公式，计算图像测温单元测量到的目标最终温度I(Ts)为：所述微处理器，再根据测量得到的I(Tc)与I(Ts)，使用如下公式，计算得到最终的测量温度I＝I(Tc)*C+I(Ts)*S；其中，C为传感器温度调整系数，取值范围为0～1；S位图像温度调整系数，取值范围为0～1；所述子终端将获取的最终的测量温度均发送至监控中心；所述监控中心根据接收到所有的子终端获取的测量温度，绘制区域的环境温度图。进一步的，所述图像测温单元依据目标的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像信息中各个像素的温度值的方法执行以下步骤：使用如下公式计算像素的温度值：其中，C2为第二辐射常数，R为像素的红色分量值，G为像素的绿色分量值，λR为红色分量的波长，λG为绿色分量的波长；δ1为单色发射率。进一步的，所述传感器测温单元测出目标的辐射温度I(Tr)、目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a<I的方法执行以下步骤：测量周围反射温度I(T1)和空气温度I(Ta)；在周围反射温度I(T1)下对目标物体的表面温度进行测量，得到目标物体的辐射温度为I(Tr1)；测量周围反射温度I(T2)和空气温度I(Ta)；在周围反射温度I(T2)下对目标物体的表面温度进行测量，得到目标物体的辐射温度I(Tr2)；将测量数据I(Ta)、I(T1)、I(Tr1)、I(T2)和I(Tr2)代入如下公式，计算目标物体的目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a<I：进一步的，所述图像测温单元包括：获取模块、处理模块以及计算模块；所述获取模块，用于获取原始图像信息；所述获取模块包括滤光镜片、电动变焦镜头和CCD相机；所述滤光镜片为中性衰减片，安装在所述电动变焦镜头上；所述电动变焦镜头为3～6倍变焦镜头，安装在所述CCD相机上；所述CCD相机，用于采集原始图像信息；所述处理模块，用于对所述原始图像信息进行预处理，得到中间图像；所述计算模块，用于依据物体的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像中各个像素的温度值，并依据所述各个像素的温度值获取目标温度。进一步的，所述处理模块包括：采集卡，用于将获取模块中获取的原始图像信息转换为红绿蓝RGB三色矩阵存储模式的图像信息；存储器，用于接收所述RGB三色矩阵存储模式的原始图像信息并保存；灰度处理单元，用于对所述存储单元中保存的RGB三色矩阵存储模式的原始图像信息对应的彩色图像进行灰度处理；噪声滤除单元，用于对经过所述灰度处理后的图像进行噪声滤除；分割单元，用于对经过所述噪声滤除后的图像进行图像分割，得到中间图像。一种基于图像分析的分布式测温方法，所述方法执行以下步骤：分布式设置的测温子终端和监控中心信号连接，将获取的环境温度发送至监控中心；监控中心根据各个测温子终端获取的环境温度，绘制区域的环境温度图，实现温度测量与监控。进一步的，所述测温子终端包括：用于测量环境其他参数的辅助参数测量单元、用于直接测量目标温度的传感器测温单元和图像测温单元，以及根据传感器测温单元获取的温度数据和图像测温单元获取的温度数据计算最终的温度数据的微处理器；所述辅助参数测量单元，获取周围反射温度I(T1)；获取空气温度I(Ta)；根据目标与传感器测温单元之间的距离计算出透射率τa；所述传感器测温单元测出目标的辐射温度I(Tr)、目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a<I；微处理器根据如下公式，计算传感器测温单元测量到的目标最终温度I(Tc)为：图像测温单元获取，获取目标的原始图像信息；对所述原始图像信息进行预处理，得到中间图像信息；依据目标的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像信息中各个像素的温度值，并依据所述各个像素的温度值获取目标温度I(Tp)；所述微处理器，根据如下公式，计算图像测温单元测量到的目标最终温度I(Ts)为：所述微处理器，再根据测量得到的I(Tc)与I(Ts)，使用如下公式，计算得到最终的测量温度I＝I(Tc)*C+I(Ts)*S；其中，C为传感器温度调整系数，取值范围为0～1；S位图像温度调整系数，取值范围为0～1；所述子终端将获取的最终的测量温度均发送至监控中心；所述监控中心根据接收到所有的子终端获取的测量温度，绘制区域的环境温度图。进一步的，所述图像测温单元依据目标的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像信息中各个像素的温度值的方法执行以下步骤：使用如下公式计算像素的温度值：其中，C2为第二辐射常数，R为像素的红色分量值，G为像素的绿色分量值，λR为红色分量的波长，λG为绿色分量的波长；δ1为单色发射率。进一步的，所述传感器测温单元测出目标的辐射温度I(Tr)、目标的发射率εn、目标的反射率pn，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像分析的分布式测温系统，所述系统包括：监控中心和分布式设置的测温子终端；所述子终端获取周围环境温度，将获取的环境温度发送至监控中心；所述监控中心根据各个测温子终端获取的环境温度，绘制区域的环境温度图，实现温度测量与监控；所述测温子终端包括：用于测量环境其他参数的辅助参数测量单元、用于直接测量目标温度的传感器测温单元和图像测温单元，以及根据传感器测温单元获取的温度数据和图像测温单元获取的温度数据计算最终的温度数据的微处理器；其特征在于，所述辅助参数测量单元，获取周围反射温度I(T

【技术特征摘要】
1.一种基于图像分析的分布式测温系统，所述系统包括：监控中心和分布式设置的测温子终端；所述子终端获取周围环境温度，将获取的环境温度发送至监控中心；所述监控中心根据各个测温子终端获取的环境温度，绘制区域的环境温度图，实现温度测量与监控；所述测温子终端包括：用于测量环境其他参数的辅助参数测量单元、用于直接测量目标温度的传感器测温单元和图像测温单元，以及根据传感器测温单元获取的温度数据和图像测温单元获取的温度数据计算最终的温度数据的微处理器；其特征在于，所述辅助参数测量单元，获取周围反射温度I(T1)；获取空气温度I(Ta)；根据目标与传感器测温单元之间的距离计算出透射率τa；所述传感器测温单元测出目标的辐射温度I(Tr)、目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a＜I；微处理器根据如下公式，计算传感器测温单元测量到的目标最终温度I(Tc)为：图像测温单元获取，获取目标的原始图像信息；对所述原始图像信息进行预处理，得到中间图像信息；依据目标的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像信息中各个像素的温度值，并依据所述各个像素的温度值获取目标温度I(Tp)；所述微处理器，根据如下公式，计算图像测温单元测量到的目标最终温度I(Ts)为：所述微处理器，再根据测量得到的I(Tc)与I(Ts)，使用如下公式，计算得到最终的测量温度I＝I(Tc)*C+I(Ts)*S；其中，C为传感器温度调整系数，取值范围为0～1；S位图像温度调整系数，取值范围为0～1；所述子终端将获取的最终的测量温度均发送至监控中心；所述监控中心根据接收到所有的子终端获取的测量温度，绘制区域的环境温度图。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像测温单元依据目标的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像信息中各个像素的温度值的方法执行以下步骤：使用如下公式计算像素的温度值：其中，C2为第二辐射常数，R为像素的红色分量值，G为像素的绿色分量值，λR为红色分量的波长，λG为绿色分量的波长；δ1为单色发射率。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器测温单元测出目标的辐射温度I(Tr)、目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a＜I的方法执行以下步骤：测量周围反射温度I(T1)和空气温度I(Ta)；在周围反射温度I(T1)下对目标物体的表面温度进行测量，得到目标物体的辐射温度为I(Tr1)；测量周围反射温度I(T2)和空气温度I(Ta)；在周围反射温度I(T2)下对目标物体的表面温度进行测量，得到目标物体的辐射温度I(Tr2)；将测量数据I(Ta)、I(T1)、I(Tr1)、I(T2)和I(Tr2)代入如下公式，计算目标物体的目标的发射率εn、目标的反射率pn，以及发射率与反射率之和a，a＜I：





4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像测温单元包括：获取模块、处理模块以及计算模块；所述获取模块，用于获取原始图像信息；所述获取模块包括滤光镜片、电动变焦镜头和CCD相机；所述滤光镜片为中性衰减片，安装在所述电动变焦镜头上；所述电动变焦镜头为3～6倍变焦镜头，安装在所述CCD相机上；所述CCD相机，用于采集原始图像信息；所述处理模块，用于对所述原始图像信息进行预处理，得到中间图像；所述计算模块，用于依据物体的辐射光谱与物体温度存在非线性的关系计算所述中间图像中各个像素的温度值，并依据所述各个像素的温度值获取目标温度。


5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理模块包括：采集卡，用于将获取模块中获取的原始图像信息转换为红绿蓝RGB三色矩阵存储模式的图像信息；存储器，用于接收所述RGB三色矩阵存储模式的原始图像信息并保存；灰度处理单元，用于对所述存储单元中保存的RGB三色...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：保定市科美电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13