紅外熱像在線測溫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
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下位機系統(tǒng)通過專用的傳感和變送裝置，對輸電線路環(huán)境溫度、輸電線路溫度分布的紅外熱圖像等信息進行監(jiān)測，并轉(zhuǎn)化為可以被計算機處理的電信號(電壓、電流、頻率等)，再由CPU對電信號進行二次化處理轉(zhuǎn)化為符合一定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并存儲在存儲芯片中，以供保存和分析使用。下位機中的數(shù)據(jù)無線通信模塊起橋梁作用，連接監(jiān)控中心端(上位機系統(tǒng))與前端采集終端，并實現(xiàn)它們之間的通信。它負責(zé)將數(shù)據(jù)根據(jù)上位機系統(tǒng)請求或主動上報方式通過GPRS通信方式上傳給上位機，并將上位機發(fā)送的控制命令傳輸給前端采集終端。
2．4 系統(tǒng)的工作流程
該系統(tǒng)是為滿足現(xiàn)場監(jiān)控而設(shè)計，下面對系統(tǒng)的工作過程加以敘述。該系統(tǒng)具有定時觀察、即時觀察以及現(xiàn)場報警觸發(fā)等功能，具體工作過程如下：
(1)啟動階段：前端安裝并啟動以后，GPRS模塊自動通過預(yù)先設(shè)定的服務(wù)器地址與中心端進行連接。連接到中心端以后，中心端會向前端發(fā)送請求讀取終端的命令，前端接收到命令以后發(fā)送本終端的應(yīng)答命令到中心端，中心端記錄并監(jiān)視該前端與中心端的連接。此時，如果客戶端也發(fā)送網(wǎng)絡(luò)連接請求到中心端，并發(fā)送被監(jiān)控前端的請求命令，中心器就會將前端和客戶端的網(wǎng)絡(luò)連接對應(yīng)上，此后前端和客戶端就可以采用透明方式進行數(shù)據(jù)傳輸，中心器不參與控制，只是提供數(shù)據(jù)通道。
(2)定時工作階段：該系統(tǒng)具有定時工作功能，由前端定時抓拍現(xiàn)場熱像圖，在中心端實現(xiàn)。即監(jiān)控中心端定時向前端發(fā)送采集熱像圖的命令，前端收到命令以后會采集當(dāng)前現(xiàn)場的熱像圖，通過中心端傳輸給客戶端。定時時間設(shè)置由監(jiān)控中心端軟件的設(shè)置功能實現(xiàn)。
(3)實現(xiàn)即時觀察：如果當(dāng)用戶無定時監(jiān)控的要求，或者用戶設(shè)置的定時時間較長，但在定時間隔中間有觀察現(xiàn)場的要求的時候，用戶可以啟動即時功能。在監(jiān)控中心端軟件上有按鈕，點擊此按鈕時，中心端會向前端發(fā)送采集圖像的命令，前端收到命令后會采集當(dāng)前現(xiàn)場的熱像圖，傳送給中心端。
(4)實現(xiàn)報警觸發(fā)觀察：在前端，微控制器的輸入接口與熱像儀相連，熱像儀滿足報警設(shè)置要求時，前端會采集當(dāng)前現(xiàn)場熱像圖，傳送到中心端。在傳送的信息中會帶有當(dāng)前報警情況，當(dāng)監(jiān)控中心端收到此報警信息后，會發(fā)出警提示，直到用戶關(guān)閉此次報警。
2．5 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要分為前端和中心端。前端圖像采集與傳輸系統(tǒng)是基礎(chǔ)前提，其結(jié)構(gòu)和性能直接決定了整個系統(tǒng)性能的好壞。前端硬件主要由五部分組成：主控制模塊、圖像采集模塊、圖像壓縮模塊、GPRS無線傳輸模塊以及紅外報警模塊。中心端即監(jiān)控中心計算機數(shù)據(jù)服務(wù)器與前端硬件系統(tǒng)起著承上啟下的作用。其結(jié)構(gòu)框圖如3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/188498.htm
2．6 系統(tǒng)總體軟件結(jié)構(gòu)
軟件系統(tǒng)包括前端圖像采集與傳輸終端軟件及監(jiān)控中心端軟件。兩者在設(shè)計時采用如圖4所示的軟件層次結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，總體軟件分成了三個層次：上層應(yīng)用軟件、中間支持部分、底層系統(tǒng)軟件。各個不同部分實現(xiàn)不同的功能。
特別指出：監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)是該系統(tǒng)的重要組成模塊，它可以分析輸電線路中各種電氣設(shè)備的發(fā)熱規(guī)律及其表面的溫度分布和升溫狀況，結(jié)合各種修正理論模型進一步分析各種電氣設(shè)備存在的熱缺陷和故障狀態(tài)，及時給出診斷信息。所有客戶端可以隨時對數(shù)據(jù)進行各種查詢、瀏覽、打印、存檔，還可直觀地通過觀測紅外熱圖像對輸電線路的溫度狀態(tài)及發(fā)展趨勢進行監(jiān)測，實時地進行預(yù)警信息顯示與提示。最關(guān)鍵的是：它可以根據(jù)相關(guān)算法公式來分析所測的溫度參數(shù)數(shù)據(jù)，利用趨勢分析技術(shù)可以模擬地分析出輸電線路環(huán)境溫度及溫度分布發(fā)展趨勢，綜合反映輸電線路的安全狀況。通過監(jiān)測特定地區(qū)輸電線路環(huán)境溫度、輸電線路溫度分布的紅外熱圖像等信息來估算該地區(qū)線路高溫事故發(fā)生的臨界條件，監(jiān)測輸電線路紅外熱圖像數(shù)據(jù)來掌握線路事故的實時信息，并且系統(tǒng)可以同時與歷史數(shù)據(jù)對比，指導(dǎo)檢修或發(fā)出預(yù)警信號。
3 結(jié) 語
開展對輸電線路溫度分布狀況進行實時紅外熱像在線監(jiān)測，深入研究輸電線路運行現(xiàn)狀與故障特性，建立數(shù)據(jù)監(jiān)測模型，利用集輸電線路環(huán)境溫度參數(shù)和輸電線路溫度紅外熱像圖等多參數(shù)監(jiān)測與管理的輸電線路紅外熱像在線測溫系統(tǒng)來確定輸電線路的安全情況，及時給出高溫?zé)峁收项A(yù)報信息，對于有效輸電線路溫度超標(biāo)的發(fā)生，保障現(xiàn)有輸電線路的安全運行起到了重要的作用。同時最大程度地解決輸電線路安全運行和維護管理的難度問題，也為輸電線路參數(shù)監(jiān)測提供了新的方法與途徑，開辟新的研究思路。因此，具有重大的理論意義和實踐意義，實現(xiàn)了巨大的社會效益，具有廣泛的應(yīng)用和推廣前景。
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