雙光譜熱成像儀在顧橋礦110kV變電所主變溫度保護中的首次應用

龐士寶

摘要：為了加快礦井供電系統的升級改造，淮南礦業集團顧橋礦積極引進雙光譜熱成像攝像機技術，應用在110kV變電所主變壓器溫度的監測，更好的保障了礦井的供電安全，本文就雙光譜熱成像攝像機在顧橋礦的應用，談一下應用效果及取得的社會經濟效益。

關鍵詞：雙光譜熱成像;顧橋礦;110kV

1技術背景

熱成像技術主要指利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱圖像與物體表面的熱分布場相對應，實現將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像，通過不同顏色代表被測物體的不同溫度。由于紅外熱圖像的清晰度和分辨率較低，不利于目標的識別、定位、跟蹤及人眼的判別，而可見光圖像能提供高清晰度和分辨率的目標圖像，有著紅外圖像不可比擬的優勢，因此模型設計采用紅外熱成像和可見光成像， 既能得到目標的溫度場分布又能得到高分辨率的目標背景圖像。 采取雙通道成像方式能夠克服單一波段信息獲取的局限性，實現雙波段同步成像。然而當前多光譜熱成像圖像融合需要考慮多方面的因素，實際操作較復雜。大多數紅外線與可見光雙通道成像采用并排放置的方式，兩個通道的光軸有一定的距離，采集到的圖像有一定距離差， 導致圖像配準和融合過程不能得到理想的效果，存在失配的問題，針對這種情況有許多研究文獻都涉及這個問題。現有技術中有同軸可見光與紅外線雙通道成像的手持式紅外熱像儀，該設備在系統使用過程中難以保證光軸的高精度重合，需要采用圖像校正特征提取等復雜的圖像處理過程，同時利用鍍膜技術進行分光，雖能獲得同軸雙光譜雙通道成像圖像，但由于鍍膜材料本身的缺陷，其分光技術在較復雜的戶外環境中不能發揮其性能，而且由于鍍膜工藝的限制，難以實現大視角信息采集。

2雙光譜熱成像攝像機在顧橋礦的應用效果

顧橋礦主變為戶外設備，擔負著礦安全供電重任，主變的運行是否正常直接關系礦井供電安全。目前主變測溫采用紅外測溫儀，每天安排專人定時測量。雖然紅外檢測技術，能在設備帶電的狀態下，發現運行沒備的過熱性缺陷，但是從范圍上、時間上做不到全覆蓋，對運行中出現的過熱缺陷不能及時發現處理。本項目通過非接觸探測紅外能量（熱量），并將其轉換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，能穩定實現全天候不間斷監控，確保了主變運行安全。下圖為紅外攝像頭拍攝的效果圖。

3原理簡介

熱成像是通過非接觸探測紅外能量（熱量），工作原理是紅外燈發出紅外線照射物體，紅外線漫反射，被監控攝像頭接收，形成視頻圖像，并將其轉換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對溫度值進行計算的一種檢測設備。

利用紅外攝像頭來代替以往的紅外測溫儀來監測主變的變化，其具有以下特點：

安全穩定，采用全嵌入式系統，能穩定實現全天候不間斷監控，適用范圍廣，能長期實時監測主變溫度，通過歷史數據更全面的分析主變運行過程中的異常變化，對突變量尤為突出，完全避免了間歇性故障的發現，可靠性能高，同時也為主變針對性主變檢修提供方向，為有變化的地方，合理安排檢修計劃，降低影響范圍。下圖為主變溫度實時報表。記錄從當前時間開始，指定時間周期內所選定的點、線條、區域的平均溫度變化情況。

主變溫度實時報表

4主要創新點

4.1探測能力強

熱成像單目攝像機除了基于不同的測溫需求等還具有防火、安防、夜視等功能，在夜間也能更好的提供溫度變化保護，智能分析溫差變化，完全避免了夜間巡視的安全隱患，在無光夜視環境下能清楚分辨不同物體，識別偽裝和隱蔽目標。

4.2抗干擾能力強

在強光、逆光等場景下不受光強的干擾，實現有效的探測和識別，適應復雜環境，適應于煙、霧、雨、雪、沙塵等視野受阻或者色彩迷惑性較高的復雜環境。通過熱成像的應用可以實現實時檢測主變重要部位（油箱、觸頭等）的溫度，不同區域溫度不同，顏色不同，清晰直觀，并且一旦發生異常，能夠及時聯動報警，提醒運維人員及時處理，消除隱患。

4.3熱成像探測距離遠，監測范圍廣

探測距離遠，適用于大范圍遠距離監控場景。且能設置區域，在指定的主變區域內單獨測溫，有重點的監測區域內溫度。當主變溫度滿足測溫規則的報警條件時，系統會產生報警并聯動設置的動作。

5取得的經濟社會效益

通過雙光譜熱成像攝像機的應用，不僅能極大提高主變運行安全穩定性，保障了礦井安全供電可靠，創造可觀的安全經濟效益。

5.1安全效益

減少了因溫度檢測不到位造成的主變跳電安全威脅。在以往的主變基本都采用紅外測溫儀每天定時定點測量，由于人員少能力參差不齊，往往導致測量不規范，以及測量周期長，對主變故障不能及時發現，一旦故障所帶來的安全威脅是巨大的。現在通過熱成像對主變的溫度實時監控，保障了主變工作的穩定性，消除了潛在的安全威脅。提高了巡查的安全、效率、質量通過熱成像，值班人員可以在監控后臺直觀看到到主變溫度等運行參數，減少了值班人員到現場巡查的工作量，提高了巡查質量，且通過聯動報警裝置，提高了值班人員對主變異常的應急反應和處理能力，減少了值班人員在現場巡查帶來的不安全幾率。

5.2生產效益

主要體現在檢修方面。原主變檢修通常一年一次，檢修周期長，檢修沒有針對性。但是利用熱成像可以根據主變日常溫度檢測情況所反映的實際問題，對主變“量身定做”合理檢修計劃，做到了真正的針對性預防性檢修，保證了主變穩定運行，保障了礦井安全生產。

5.3經濟效益

主要體現在主變維修成本及安全供電周期方面。通過熱成像應用，能通過溫度判斷故障點及故障點產生的原因，縮小了故障范圍，提高了故障排除時間，大大強化了主變穩定運行的能力，降低了主變故障帶來的維護、處理等維修成本，通過保障礦井安全供電周期，為礦井安全高效經濟運行夯實了基礎。

參考文獻

[1]胡愛民.雙光譜熱成像攝像機在煤礦中的應用[J].煤炭科技.2018（6）：12-13.

[2]劉志達.淺談雙光譜熱成像技術[J].工程技術.2011（9）：196.