红外成像温度监测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于红外成像的温度监测系统，包括：测量单元，包括一个或多个红外热像仪探头，用于捕获被监测目标的红外成像数据，其中所述红外热像仪探头的位置和朝向固定，其布置完全覆盖所述被监测目标；传输单元，用于通过网络将所述测量单元捕获的测量数据传输到集控单元；以及集控单元，包括数据处理子单元和集成应用子单元，所述数据处理子单元根据所述传输单元传来的测量数据生成并维护所述被监测目标的温度信息，所述集成应用子单元提供应用以使用户将所述温度信息用于监测。本发明专利技术还涉及一种利用该系统进行监测的方法。本发明专利技术能全方位地、实时地、不间断地监测目标，适合于变电站、发电站等场所的在线监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于红外成像的温度监测方法及系统，属于红外热成像技术领 域。
技术介绍
一切物体都在向四周辐射电磁波，其电磁波的波长连续覆盖了整个电磁波谱，但 辐射能量主要集中在中心波长附近。中心波长与物体的温度有关系，其值与物体的绝对温 度(热力学温度)成反比。摄氏温度为-5(T10(TC的物体，辐射的中心波长位于纩14 μπι的 范围，属于红外光线，所以通常被称为红外热辐射，简称热辐射。红外热像仪是是将这些人眼不可见的红外热辐射转变为人眼可见的热像图的设 备。其工作原理是，将吸收的红外热辐射转化成热，引起热像仪中红外焦平面阵列的像元升 温，然后再将温升引起的电信号变化输出到显示设备中。温升不同，引起的电信号变化也不 同。经过测温算法处理后，针对不同的数值赋予不同的假彩色，在热像仪的显示屏上通过颜 色的不同显示出目标的温度分布，也可以直接显示出温度的具体数值。能够实现测温功能 的红外热像仪被称为红外测温仪。用红外测温仪测量物体的温度受到两方面因素的影响，一个是目标物体的辐射 率，一个是目标与测温仪的距离。辐射能量的高低不仅仅与物体的表面温度有关，还与物体 的辐射本领有关。该辐射本领通常用一个参数辐射率(也称发射率或灰体系数)ε来标志。 辐射率为一无单位的纯数，取值范围为(Tl。两个大小形状一样的物体，即使温度相同，距测 温仪的距离也相同，但如果辐射率不同，则单位时间内往外辐射的能量也不相同。反映在测 温仪上，这两个实际温度相同的物体，测出的温度是不一样的。另一方面，同一个物体，离测 温仪远的时候和近的时候，测出的温度也不一定是相同的。因此，要实现准确的测温，需要 事先知道目标与热像仪的大致距离和物体表面的辐射率。辐射率和距离这两个因素实际上 限制了红外测温仪的应用范围。随着现代电力工业向着高电压等级、超大容量的发展，电力系统对安全可靠运行 提出了越来越高的要求，其发展方向是采用在线监测及诊断技术，实时获取设备的运行状 态，以达到及时发现故障隐患和苗头的目的。随着人工智能技术的发展和新型传感器、计算 机技术、信息处理技术的融和，特别是高电压绝缘在线监测技术、红外热成像技术的发展， 对变电站在不停电的情况下进行自动安全检测成为可能。将在线监测技术与红外热成像技术有机的结合起来，可以为高电压设备的状态检 修、安全运行监测及无人值守变电站等工作提供理想的解决方案，新的《带电设备红外诊断 应用规范DL/T664-2008》也专门对在线型红外热像系统提出了具体要求。由于目前红外热成像检测大都采用便携式热像仪操作检测，对存储的热图像往往 需要离线导入PC机进行分析诊断，因此只能实现间断性的监测分析，不能实现对热分布场 的实时监测和对热像故障性质的实时诊断，这往往会造成延误而引起较大损失。另外对某 些特殊场合如无人值守变电站，若采用便携式热像仪，往往会带来人工劳动强度的提升及4诊断不及时等缺陷。因此，虽然目前的红外热像仪在电力行业已经得到了较为普及的应用， 但基于始终需人工操作这一点，仍无法实现工作方便性和控制实时性。使用云台可以通过步进电机改变红外热像仪的朝向，实现用少量红外热像仪覆盖 大范围的目的，但是在获得空间优势的同时牺牲了时间上的连续性。由于热像仪的视场角 通常只有2(Γ40°，而需要覆盖的范围则经常是视场角的很多倍，因此使用云台辅助的热像 仪只能间断性地覆盖空间中的某一块区域，不能满足实时性的要求。在此背景下，业内强烈希望有一种智能化的红外热像在线监测系统，可以实现远 程控制操作。本专利技术提供了一种基于红外成像的温度监测系统，在该系统的帮助下，工作人员 可以在监测室里实时监测目标如变电站内各个设备的工作状态。系统对各种信息进行实时 分析和存储，发现异常情况时自动报警，如有必要也能够自动控制变电设备的运行状态。上 级单位也可以通过互联网或者局域网进入红外热像温度监测系统，及时方便地掌握变电站 的运行情况。
技术实现思路
为了解决现有测温技术和设备不能同时兼顾实时性和完整性的问题，本专利技术提出 了一种新的测温方法和系统。该系统使用一个或多个固定位置和朝向的红外热像仪，以多 视角完全覆盖被测目标，利用被测目标的红外热辐射进行非接触式测温，所测的温度通过 视频图像以及被测目标的三维模型显示出来，适于监控人员进行直观的监测和分析。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于红外成像的温度监测系统，包括测量单元，包括一个或多个红外热像仪探头，用于捕获被监测目标的红外成像数据，其 中所述红外热像仪探头的位置和朝向固定，其布置完全覆盖所述被监测目标；传输单元，用于通过网络将所述测量单元捕获的测量数据传输到集控单元；以及 集控单元，包括数据处理子单元和集成应用子单元，所述数据处理子单元根据所述传 输单元传来的测量数据生成并维护所述被监测目标的温度信息，所述集成应用子单元提供 应用以使用户将所述温度信息用于监测。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于红外成像的温度监测方法，包括步 骤布置一个或多个位置和朝向固定的红外热像仪探头，以完全覆盖被监测目标；捕获所述被监测目标的红外成像数据；通过网络传输所述红外成像数据以供后续处理；根据所述红外成像数据生成并维护所述被监测目标的温度信息；以及提供应用以利用所述温度信息进行监测。相对于现有技术，本专利技术的优势在于1.完整性。通过设置适当数量的红外热像仪及可见光摄像机探头的朝向和位置，测量 区域被完全覆盖。2.不间断性。由于红外热像仪及可见光摄像机探头的朝向和位置是固定的，因此 可以对目标实现M小时不间断的监测或测量。3.实时性。通过网络将测量数据实时传输到集控单元后，立刻显示出来，实现在线监测。4.非接触。红外热像仪及可见光摄像机探头远离目标，不会影响到目标的工作环^Mi ο附图说明通过结合附图来参考下文中对具体实施例的描述，可获得对本专利技术的原理、特征 和优点的更好理解。附图中相同或相应的标号表示相应或相同的部分图1是根据本专利技术的红外成像温度监测系统的示意性结构图。图2是根据本专利技术的一个实施例的，用于红外成像温度监测系统的可见光-红外 双通路探头的工作原理示意图。图3是根据本专利技术的红外成像监测系统的集控单元的示意性结构图。图4是根据本专利技术的一个实施例的，利用可见光摄像机及红外热像仪双通路探头 对IlOkV变电站进行监测的示意图。图5是根据本专利技术的红外成像温度监测方法的示意性流程图。 具体实施例方式参考图1，示出了根据本专利技术的红外成像温度监测系统的示意性结构图。如图所 示，该系统包括测量单元10、网络20以及集控单元30。测试单元10由分布于被监测目标区域内的一个或多个测量探头110-1、 110-2、……110-n构成。该测量探头110可以是仅红外热像仪的单通路探头，也可以是红 外热像仪和可见光摄像机的双通路探头。探头中不仅包括前端探测器部分，还包括将原始 光学数据转换成适于网络传输的电信号的信号处理部分。下文结合图2还将对测量探头的 内部结构进行更详细的说明。根据本专利技术的目的，需要设置足够数量的测量探头以完全覆 盖被监测目标。该数量通常基于被监测目标的大小、拓扑结构、探头的视场角和最大测量距 离等。例如，对于一个长30m宽20m高IOm的规则立体区域，至少需要设置6个探头以实现 本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于红外成像的监测系统，包括：测量单元，包括一个或多个红外热像仪探头，用于捕获被监测目标的红外成像数据，其中所述红外热像仪探头的位置和朝向固定，其布置完全覆盖所述被监测目标；传输单元，用于通过网络将所述测量单元捕获的测量数据传输到集控单元；以及集控单元，包括数据处理子单元和集成应用子单元，所述数据处理子单元根据所述传输单元传来的测量数据生成并维护所述被监测目标的温度信息，所述集成应用子单元提供应用以使用户将所述温度信息用于监测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方辉，雷述宇，
申请(专利权)人：北京广微积电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11