1 方案設計
1.1紅外熱成像技術分析
紅外熱像儀通過非接觸探測紅外熱量，并將其轉換生成熱圖像和溫度值。紅外熱像儀能夠將探測到的熱量精確量化，能夠對發熱的故障區域進行準確識別和嚴格分析。其相較于傳統監測手段有如下優勢及特點：
- 通過紅外熱成像，無視環境光線，無需專門補光，及時漆黑一片也能清晰成像
- 全像素點測溫，其160*120分辨率可以實時探測畫面上所有的19200個像素點溫度，實現畫面內全區域測溫。
- 遠距離非接觸測溫，無需貼近被測溫物體，測溫精度可達到2℃或2%。
- 通過DDE技術，可以對原始目標信息實時分析，得到層次細節豐富的圖像，更清晰的反饋出目標溫度細節。
- 軟件可以自定義測溫區域，可以實現點、線、面測溫，其中面測溫可以定義復雜輪廓區域，可以實時反饋區域測溫最高溫、最低溫及平均溫。
- 軟件可以自定義屏蔽區域，屏蔽區域內溫度超限無法觸發報警。
- 軟件可以實時追蹤最高溫、最低溫，可以顯示溫度曲線。
- 軟件可以錄制圖像或者視頻，用于追溯、分析。
1.2現場需求分析
某油田，現有機房高壓電柜環境中，需要一套能對配電柜內關鍵元器件進行實時、精準的點、面測溫，對測溫結果實時分析、展示、上報的紅外檢測系統。
1.2.1高壓電柜正面位置檢測需求
- 23面33kV中壓開關柜加裝紅外熱成像儀，位置見設備布置圖（29面開關柜中的23面，6面備用柜不需要），開關柜柜內結構圖見附件，需母線隔室，電纜隔室，斷路器隔室都被監測到
- 母線橋內 三相各一臺攝像機檢測
- 主機一臺，預留100%攝像機接入，為以后11kV開關柜加裝紅外攝像頭預留。
高壓電柜熱成像
1.2.2軟件功能需求
- 系統能夠提供長波紅外頻段溫度場監控。
- 系統能夠實時監控高壓電柜內零部件表面溫度場分布情況，可直接測量出圖像中任意一點的溫度，可自動顯示溫度圖像中的最高溫度值，以可視的方式初步了解到元器件運行情況。
- 高溫追蹤，實時顯示指定區域內最熱點位置及其溫度數據。
- 能夠顯示實時溫度曲線及趨勢，輔助相關人員更容易了解到一段時間內元器件的運行狀態。
- 以硬盤存儲的方式儲存任意時刻或時段的溫度圖像，保證歷史資料的完整性和可追溯性。
- 能夠根據用戶提供的溫度閾值輸出預警信號，能夠依據用戶要求分區域監控及預警。
2高壓電柜監測系統設計
2.1設計原則
隨著行業的不斷完善、更新，整個工藝體系將會持續新增其它信息化、智能化設備用以輔助生產流程，達到提高生產效率、保障生產安全的目的。格物優信紅外監測系統始終以“服務生產”為目標，讓員工投身生產現場實地調研，立足于不同場景下的客戶需求，為每一個行業用戶提出的愿景進行“量身定制”，設計的方案遵循以下原則：
- 先進性：采用成熟、主流的設備構建系統，系統建設充分利用當前最新的視音頻、數據、網絡等技術，充分兼顧需求和技術的不斷變化，建設業內領先的溫度監測綜合系統。
- 可靠性：系統硬件采用專業設備，對關鍵設備采取冗余備份措施，軟件采用模塊化、分層隔離的設計思想，確保整個系統長期穩定運行。
- 實用性：系統的設計突出應用，以現實需求為導向，以有效應用為核心，以技術建設與工作機制的同步協調為保障，確保系統能有效服務于用戶的工作需要。
- 標準性：系統設備選型符合國內外相關標準，保證設備應用的兼容性，采用標準接口，實現信息資源共享。
- 經濟性：系統整體配置性能高，價格合理，建設成本和投入較低。
- 擴展性：系統采用業界主流的硬件設備，提供標準的協議，具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，可以全面兼容主流廠商的設備，并能為其他系統提供接口。系統支持能力的對外輸出。
- 安全性：綜合考慮設備安全、網絡安全和數據安全。采取可靠手段杜絕對系統的非法訪問、入侵或攻擊行為。數據采取前端分布存儲、監控中心集中存儲管理相結合的方式。
2.2設計依據
《中華人民共和國公共安全行業標準》GA38-92
《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94
《無損檢測?紅外熱成像 第1部分:系統和設備的特性》 ISO 18251-1:2017
《紅外探測器參數測試方法》?GB/T 13584-2011
《非結構化數據管理系統技術要求》?GB/T 32630-2016
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》GB 50150
《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-92
《通用性應用電視設備可靠性試驗方法》GB 12322-90
《電工電子產品應用環境條件無氣侯防護場所使用》GB 4798.4-90
《信息技術開放系統互連網絡層安全協議》（GB/T 17963）
《計算機信息系統安全》（GA 216.1－1999）
《計算機軟件開發規范》（GB8566-88）
《綜合布線系統工程施工及驗收規范》（GB/T50312-2016）
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2.3系統拓撲圖
2.4系統設計分析
2.4.1數據采集基礎硬件
根據要求，母線隔室，電纜隔室，斷路器隔室 需要全面做監測，單臺開關柜預計安裝3臺紅外熱像儀，具體安裝位置和安裝視角根據現場情況確定
2.4.2數據處理分析軟硬件
現場提供3臺主機，用于部署《紅外成像測溫系統軟件》，軟件負責處理紅外熱像儀回傳的溫度流數據，生成紅外畫面用于監視監看，實時分析溫度數據、產生通知提醒生產人員并自動記錄到數據庫。
2.5系統特點
武漢格物優信科技有限公司是一家致力于研發和推廣紅外熱成像測溫技術及其產業化的高新技術企業，結合自有的紅外熱成像測溫技術，以熱像儀硬件為基礎，軟件、平臺及獨特的紅外算法為擴展，為客戶設計了一套功能豐富、強大且適配的紅外測溫監測分析系統及平臺。
- 針對現場特殊的環境情況，選用合適現場溫度范圍的紅外熱像儀，設備內部探測器采用具有國際先進技術水平的非制冷式焦平面紅外探測器，在可以實現19200個像素點溫度的實時探測的同時，可充分保證設備運行的穩定性。
- 后端算法對圖像采用無損壓縮的方式，實時傳輸溫度流數據，畫面更加流暢的同時可以獲取到任意位置的溫度數據，提高系統的靈敏性和報警精準度。
- 系統采用紅外數字圖像細節增強（DDE）技術，用高速處理器先對原始目標信息進行分析，提取出有用灰度信息分布和無用灰度信息分布，然后大比例壓縮無用信息灰度，小比例壓縮甚至拉伸有用信息灰度，得到接近實際層次豐富的圖像。
- 設備整機在+70℃的高低溫試驗箱內進行老化試驗及標定過程。通過現場實地勘察充分了解設備防范需求及環境情況。根據現場環境實際特點選配相應護罩，可滿足惡劣環境下的運行要求，以此保證設備的耐久實。
- 溫度在線監控系統設計之初便留有豐富的接口，便于后期硬件和軟件的更新以及升級工作。為此，設備采用模塊化結構，可通過相關接口接入其他硬件。后臺監控管理平臺采用模塊化算法，可通過網絡升級或者本地固件升級等方式，以此提高系統的可塑性及多樣性。
如上設計需求，系統按需選用如下軟硬件，具體如下：
3關鍵產品信息
3.1熱成像雙光譜卡片式攝像機
熱成像雙光譜卡片式攝像機集紅外、可見光及智能算法于一體，體積小，性價比高。產品適用于需要實時預覽、自動報警、數據存儲與分析等功能的重要安全場合，例如發電廠監控、配電柜監控、倉儲監控等。
| 特點/性能 | DS-CT160 | ||
| 紅外熱成像參數 | |||
| 分辨率 | 160×120 | ||
| 熱靈敏度 | ≤40mk@30℃ | ||
| 幀頻 | 25Hz | ||
| 響應波段 | 8-14um | ||
| 視場角 | 1.8mm：86°x65° | ||
| 測溫范圍 | -20℃～150℃ | ||
| 測溫精度 | ±2℃或±2%讀數范圍，取大值 | ||
| 測溫模式 | 16個可移動區域測溫，區域內有最高溫度、最低溫度和平均溫度，可以與其他測溫點或測溫區域的最高溫度、最低溫度、平均溫度作比較 | ||
| 調焦 | 手動 | ||
| 調色板 | 白熱，黑熱，鐵紅，彩虹等多種調色板 | ||
| 視頻輸出 | 100M以太網，帶測溫區域顯示 | ||
| 可見光參數 | |||
| 圖像分辨率 | 1920×1080 | ||
| 分辨率 | 500萬像素 | ||
| 視場角 | 70° | ||
| LED補光燈 | 內置LED補光燈 | ||
| 電氣接口 | |||
| 電源 | DC9～15V | ||
| 以太網 | 100M以太網，支持TCP/IP、ONVIF等協議 | ||
| 一般規范 | |||
| 尺寸 | 104mm×57mm×30mm（L×W×H） | ||
| 防護等級 | IP65 | ||
| 工作溫度 | -10℃～50℃ | ||
| 儲存溫度 | -40℃~70℃ | ||
| 濕度 | ≤95%，非冷凝 | ||
| 抗沖擊性 | 25G | ||
| 抗振性 | 2G | ||
3.1?產品外觀及尺寸圖
4紅外在線溫度監測系統平臺軟件
4.1平臺介紹
客戶端軟件采用C/S模式與B/S模式相結合的開發模式，包括實時、數據兩大常用功能模塊和測溫對象、設備、用戶管理、告警、云臺、錄制管理六大相關基礎管理模塊。與此同時，提供組件化、標準化的Web API開放平臺接口供其他系統使用，為客戶提供強大且靈活的業務集成和數據集成能力。客戶端軟件的紅外實時畫面監測采用了業內領先的紅外圖像處理算法，使得設備展示出的紅外畫面具有更好的細節增強效果和更高的畫面可調節精準性。
4.1 軟件截圖
4.2平臺功能介紹
具體功能與技術目標如下：
（1）在線測溫功能：所有視頻圖像可全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；
（2）風險預警：實時全景監控與高靈敏度特點，發現異常高溫時可實現毫秒級報警；
（3）報警類型：分為高溫報警和溫升報警。高溫報警即被測區域超過預設值時報警，溫升報警即被測區域溫度在某一時間段內出現異常溫升時報警，具體數值可根據實際情況設定；
（4）溫度補償：設備可根據現場實際環境溫度自動進行溫度補償，以滿足不同溫度環境下的測溫需求；
（5）數據管理：對現場所測溫度實時寫入數據庫，并自動生成報表與溫度曲線，調取歷史溫度信息和報警記錄，方便于出現問題后進行故障跟蹤及事故分析；
（6）報警日志：報警記錄與圖像同步存儲系統；
（7）實時顯示全輻射熱圖：值班人員可通過鼠標測溫查看畫面任意位置的瞬時溫度，對異常情況進行錄制、拍照、分析；
（8）多設備管理：可實時查看多個設備監控畫面，自定義多畫面查看設備/模塊監測狀況；
（9）高溫追蹤：自動對熱像圖整個畫面或特定區域進行溫升趨勢分析，提早發現隱患區域；
（10）自動診斷：設備具有網絡中斷自動檢測恢復功能，當設備因斷電或者斷網導致工作異常，待線路正常后可自行排查問題進行恢復；
（11）強大兼容功能：支持多平臺開放API接口對接，平臺可兼容其他監控檢測設備，如攝像機、溫度傳感器等，真正實現系統化管理；
（12）用戶權限管理：可針對不同用戶群體開放不同使用權限。
