1 方案设计
1.1红外热成像技术分析
红外热像仪通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。其相较于传统监测手段有如下优势及特点：
- 通过红外热成像，无视环境光线，无需专门补光，及时漆黑一片也能清晰成像
- 全像素点测温，其160*120分辨率可以实时探测画面上所有的19200个像素点温度，实现画面内全区域测温。
- 远距离非接触测温，无需贴近被测温物体，测温精度可达到2℃或2%。
- 通过DDE技术，可以对原始目标信息实时分析，得到层次细节丰富的图像，更清晰的反馈出目标温度细节。
- 软件可以自定义测温区域，可以实现点、线、面测温，其中面测温可以定义复杂轮廓区域，可以实时反馈区域测温最高温、最低温及平均温。
- 软件可以自定义屏蔽区域，屏蔽区域内温度超限无法触发报警。
- 软件可以实时追踪最高温、最低温，可以显示温度曲线。
- 软件可以录制图像或者视频，用于追溯、分析。
1.2现场需求分析
某油田，现有机房高压电柜环境中，需要一套能对配电柜内关键元器件进行实时、精准的点、面测温，对测温结果实时分析、展示、上报的红外检测系统。
1.2.1高压电柜正面位置检测需求
- 23面33kV中压开关柜加装红外热成像仪，位置见设备布置图（29面开关柜中的23面，6面备用柜不需要），开关柜柜内结构图见附件，需母线隔室，电缆隔室，断路器隔室都被监测到
- 母线桥内 三相各一台摄像机检测
- 主机一台，预留100%摄像机接入，为以后11kV开关柜加装红外摄像头预留。
高压电柜热成像
1.2.2软件功能需求
- 系统能够提供长波红外频段温度场监控。
- 系统能够实时监控高压电柜内零部件表面温度场分布情况，可直接测量出图像中任意一点的温度，可自动显示温度图像中的最高温度值，以可视的方式初步了解到元器件运行情况。
- 高温追踪，实时显示指定区域内最热点位置及其温度数据。
- 能够显示实时温度曲线及趋势，辅助相关人员更容易了解到一段时间内元器件的运行状态。
- 以硬盘存储的方式储存任意时刻或时段的温度图像，保证历史资料的完整性和可追溯性。
- 能够根据用户提供的温度阈值输出预警信号，能够依据用户要求分区域监控及预警。
2高压电柜监测系统设计
2.1设计原则
随着行业的不断完善、更新，整个工艺体系将会持续新增其它信息化、智能化设备用以辅助生产流程，达到提高生产效率、保障生产安全的目的。格物优信红外监测系统始终以“服务生产”为目标，让员工投身生产现场实地调研，立足于不同场景下的客户需求，为每一个行业用户提出的愿景进行“量身定制”，设计的方案遵循以下原则：
- 先进性：采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的温度监测综合系统。
- 可靠性：系统硬件采用专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。
- 实用性：系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。
- 标准性：系统设备选型符合国内外相关标准，保证设备应用的兼容性，采用标准接口，实现信息资源共享。
- 经济性：系统整体配置性能高，价格合理，建设成本和投入较低。
- 扩展性：系统采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。系统支持能力的对外输出。
- 安全性：综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。采取可靠手段杜绝对系统的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式。
2.2设计依据
《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-92
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
《无损检测 红外热成像 第1部分:系统和设备的特性》 ISO 18251-1:2017
《红外探测器参数测试方法》 GB/T 13584-2011
《非结构化数据管理系统技术要求》 GB/T 32630-2016
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50150
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-92
《通用性应用电视设备可靠性试验方法》GB 12322-90
《电工电子产品应用环境条件无气侯防护场所使用》GB 4798.4-90
《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T 17963）
《计算机信息系统安全》（GA 216.1－1999）
《计算机软件开发规范》（GB8566-88）
《综合布线系统工程施工及验收规范》（GB/T50312-2016）
2.3系统拓扑图
2.4系统设计分析
2.4.1数据采集基础硬件
根据要求，母线隔室，电缆隔室，断路器隔室 需要全面做监测，单台开关柜预计安装3台红外热像仪，具体安装位置和安装视角根据现场情况确定
2.4.2数据处理分析软硬件
现场提供3台主机，用于部署《红外成像测温系统软件》，软件负责处理红外热像仪回传的温度流数据，生成红外画面用于监视监看，实时分析温度数据、产生通知提醒生产人员并自动记录到数据库。
2.5系统特点
武汉格物优信科技有限公司是一家致力于研发和推广红外热成像测温技术及其产业化的高新技术企业，结合自有的红外热成像测温技术，以热像仪硬件为基础，软件、平台及独特的红外算法为扩展，为客户设计了一套功能丰富、强大且适配的红外测温监测分析系统及平台。
- 针对现场特殊的环境情况，选用合适现场温度范围的红外热像仪，设备内部探测器采用具有国际先进技术水平的非制冷式焦平面红外探测器，在可以实现19200个像素点温度的实时探测的同时，可充分保证设备运行的稳定性。
- 后端算法对图像采用无损压缩的方式，实时传输温度流数据，画面更加流畅的同时可以获取到任意位置的温度数据，提高系统的灵敏性和报警精准度。
- 系统采用红外数字图像细节增强（DDE）技术，用高速处理器先对原始目标信息进行分析，提取出有用灰度信息分布和无用灰度信息分布，然后大比例压缩无用信息灰度，小比例压缩甚至拉伸有用信息灰度，得到接近实际层次丰富的图像。
- 设备整机在+70℃的高低温试验箱内进行老化试验及标定过程。通过现场实地勘察充分了解设备防范需求及环境情况。根据现场环境实际特点选配相应护罩，可满足恶劣环境下的运行要求，以此保证设备的耐久实。
- 温度在线监控系统设计之初便留有丰富的接口，便于后期硬件和软件的更新以及升级工作。为此，设备采用模块化结构，可通过相关接口接入其他硬件。后台监控管理平台采用模块化算法，可通过网络升级或者本地固件升级等方式，以此提高系统的可塑性及多样性。
如上设计需求，系统按需选用如下软硬件，具体如下：
3关键产品信息
3.1热成像双光谱卡片式摄像机
热成像双光谱卡片式摄像机集红外、可见光及智能算法于一体，体积小，性价比高。产品适用于需要实时预览、自动报警、数据存储与分析等功能的重要安全场合，例如发电厂监控、配电柜监控、仓储监控等。
| 特点/性能 | DS-CT160 | ||
| 红外热成像参数 | |||
| 分辨率 | 160×120 | ||
| 热灵敏度 | ≤40mk@30℃ | ||
| 帧频 | 25Hz | ||
| 响应波段 | 8-14um | ||
| 视场角 | 1.8mm：86°x65° | ||
| 测温范围 | -20℃～150℃ | ||
| 测温精度 | ±2℃或±2%读数范围，取大值 | ||
| 测温模式 | 16个可移动区域测温，区域内有最高温度、最低温度和平均温度，可以与其他测温点或测温区域的最高温度、最低温度、平均温度作比较 | ||
| 调焦 | 手动 | ||
| 调色板 | 白热，黑热，铁红，彩虹等多种调色板 | ||
| 视频输出 | 100M以太网，带测温区域显示 | ||
| 可见光参数 | |||
| 图像分辨率 | 1920×1080 | ||
| 分辨率 | 500万像素 | ||
| 视场角 | 70° | ||
| LED补光灯 | 内置LED补光灯 | ||
| 电气接口 | |||
| 电源 | DC9～15V | ||
| 以太网 | 100M以太网，支持TCP/IP、ONVIF等协议 | ||
| 一般规范 | |||
| 尺寸 | 104mm×57mm×30mm（L×W×H） | ||
| 防护等级 | IP65 | ||
| 工作温度 | -10℃～50℃ | ||
| 储存温度 | -40℃~70℃ | ||
| 湿度 | ≤95%，非冷凝 | ||
| 抗冲击性 | 25G | ||
| 抗振性 | 2G | ||
3.1 产品外观及尺寸图
4红外在线温度监测系统平台软件
4.1平台介绍
客户端软件采用C/S模式与B/S模式相结合的开发模式，包括实时、数据两大常用功能模块和测温对象、设备、用户管理、告警、云台、录制管理六大相关基础管理模块。与此同时，提供组件化、标准化的Web API开放平台接口供其他系统使用，为客户提供强大且灵活的业务集成和数据集成能力。客户端软件的红外实时画面监测采用了业内领先的红外图像处理算法，使得设备展示出的红外画面具有更好的细节增强效果和更高的画面可调节精准性。
4.1 软件截图
4.2平台功能介绍
具体功能与技术目标如下：
（1）在线测温功能：所有视频图像可全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放；
（2）风险预警：实时全景监控与高灵敏度特点，发现异常高温时可实现毫秒级报警；
（3）报警类型：分为高温报警和温升报警。高温报警即被测区域超过预设值时报警，温升报警即被测区域温度在某一时间段内出现异常温升时报警，具体数值可根据实际情况设定；
（4）温度补偿：设备可根据现场实际环境温度自动进行温度补偿，以满足不同温度环境下的测温需求；
（5）数据管理：对现场所测温度实时写入数据库，并自动生成报表与温度曲线，调取历史温度信息和报警记录，方便于出现问题后进行故障跟踪及事故分析；
（6）报警日志：报警记录与图像同步存储系统；
（7）实时显示全辐射热图：值班人员可通过鼠标测温查看画面任意位置的瞬时温度，对异常情况进行录制、拍照、分析；
（8）多设备管理：可实时查看多个设备监控画面，自定义多画面查看设备/模块监测状况；
（9）高温追踪：自动对热像图整个画面或特定区域进行温升趋势分析，提早发现隐患区域；
（10）自动诊断：设备具有网络中断自动检测恢复功能，当设备因断电或者断网导致工作异常，待线路正常后可自行排查问题进行恢复；
（11）强大兼容功能：支持多平台开放API接口对接，平台可兼容其他监控检测设备，如摄像机、温度传感器等，真正实现系统化管理；
（12）用户权限管理：可针对不同用户群体开放不同使用权限。
