背景
隨著社會的進步、科技的提高，鐵路在我國國民出行中扮演角色越來越重要，特別近些年來動車組、高鐵技術的愈加成熟，它們成為了越來越多人的出行選擇。現在大部分的客運鐵路均采用電能作為能源，使用電力機車牽引客運車廂。受電弓是電力牽引機車從接觸網取得電能的電氣設備，通常安裝在電力牽引機車的車頂上。受電弓的運行狀態關系到機車能否穩定、可靠地從接觸網取電，受電弓上的滑板長期與接觸網摩擦，其自身的磨損情況是一個重點，它運行時的溫度則是另一個判斷其是否正常工作的重要依據。
目標
列車運行時，受電弓的滑板會與接觸網直接接觸摩擦，也會有大電流通過，產生大量熱量，使滑板溫度上升。但是對于普通客運列車來說，溫度上升地不會很高，一旦監測到溫度上過限制值，那么就可能是受電弓或者那一段接觸網出現了故障。通過監測溫度便可以判斷受電弓或者線路有沒有出現故障。但是列車運行時速超過100km/h，用人力登上車頂檢測受電弓滑塊溫度的安全風險巨大，而且列車運行時接觸網與鐵軌間的電壓能達到25kV甚至更高，人員登頂檢測不現實；采用傳統點測溫的方式進行測溫可以規避列車運行中人員登頂產生的安全風險，但是測溫點移動困難，只能傳回受電弓滑塊上一個點的溫度信息，即使使用其他儀器實現了測溫點的移動，但是車頂情況復雜，移動困難，滑塊與接觸網直接接觸，稍有不慎測溫點便有可能擦碰到接觸網造成設備的損壞，甚至導致整個輸電線路的故障。選用紅外熱像儀對受電弓進行監測的話就避免了很多問題，紅外熱像儀采用的是非接觸式測溫，免去了人力登頂測溫；不受雨雪、大霧等惡劣天氣影響；工作人員可以通過軟件直接觀測到鏡頭范圍內所有物體的溫度信息，而非僅僅是某一點的溫度；測溫精度高，能達到±2℃或者2%；設備體積小，能耗低，不會影響其他部件的正常工作。
設計原理
受電弓主要由底架、阻尼器、升弓裝置、下臂、弓裝配、下導桿、上臂、上導桿、弓頭、滑板及升弓氣源控制閥板等機構組成。升弓裝置安裝在底架上，通過鋼絲繩作用于下臂。滑板中有氣腔，有壓縮空氣，如果滑板出現磨損到限或斷裂時，自動降弓裝置發生作用，受電弓會迅速自動降下。接觸網上的輸電線與鐵軌呈“之”字形架設，避免受電弓某處持續與高壓線摩擦造成單點溫度過高或者磨損不均。輪流摩擦可讓受電弓未摩擦部分散熱，從而磨損變得更均勻，使用壽命也更長。一旦受電弓上出現了故障，會使得某一點或一個區域持續摩擦通電，溫度上升超過警戒值，導致受電弓部分組件或接觸網電路出現故障。
需求分析
- 系統要求：監測系統要準確覆蓋受電弓的滑板，特別是在列車運行中，能夠持續準確觀測到滑塊的溫度，實現全天候、全方位、實時、非接觸、精準測溫要求，可以對感興趣點進行快速的監控數據獲取，要配備紅外熱像儀及其全套組件，系統各構件要達到相關參數要求。
- 數據要求：可以實時查看并且存儲溫度視頻數據，數據格式符合參數要求。
- 監控范圍：通過紅外熱成像監測系統，工作人員可在監視器上對受電弓滑板部分（2m×1.5m×2m）的溫度實現實時動態監測。
- 報警要求：在出現溫度超過報警值的時候，能夠第一時間發現并及時報警、存儲超溫區域的圖像，使工作人員盡早發現隱患、及時處理。
系統設計
根據受電弓滑板的位置及工作特點，我們考慮在車頂的受電弓前部設立監控點，與車廂內的主機采用網線連接，通過主機能夠對指定區域進行實時監測、圖像采集和溫度數據分析，實時對最高溫點進行搜索并進行溫度異常報警。實施調看各個監控點的紅外圖像和錄像資料。監控中心可自動或手動切換出各監控點的圖象。
系統設計由兩部分構成：監控前端（監控點）和監控中心（主機）。
系統暫設若干個監控前端（監控點）。在各監控點制高點架設紅外熱成像儀一臺，監控中心由監控工作站等設備組成，系統采用TCP/IP協議，采用模塊化結構，具有良好的可擴充性，可隨時增加撤減監控點。監控中心主要的功能就是：預警、顯示、控制、錄像和視頻數字化、網絡化。
