(完整版)3D在線式紅外成像測溫預(yù)警系統(tǒng).doc

1、最新資料推薦3D在線式紅外成像測溫預(yù)警系統(tǒng)3D 在線式紅外成像測溫預(yù)警系統(tǒng)中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任9 / 16公司科技項目申請書及可行性研究報告申請單位:海南電網(wǎng)公司信息通信分公司起止時間：2019年 1 月至 2019 年 12 月項目負(fù)責(zé)人：聯(lián)系電話：申請日期：2019年7月 1 填寫說明 一、請嚴(yán)格按照要求填寫各項。二、專業(yè)類別根據(jù)項目所屬專業(yè)種類從發(fā)電（能源）、輸電、 變電一次、配電一次、電力建設(shè)、系統(tǒng)運(yùn)行、繼保自動化、電網(wǎng)規(guī)劃 設(shè)計技術(shù)、通信及信息技術(shù)、計量營銷、智能電網(wǎng)新技術(shù)、綜合研究共12類技術(shù)中選擇。三、項目摘要應(yīng)簡要說明項目研究內(nèi)容和預(yù)期成果，字?jǐn)?shù)要求500字以內(nèi)。四、項目申請單

2、位指提出項目建議與申請的單位或部門，如總部各部門、直屬機(jī)構(gòu)、各分子公司及其所屬基層單位等。五、項目分工應(yīng)主要描述項目申請單位與協(xié)作單位的任務(wù)劃 分，項目計劃進(jìn)度安排應(yīng)按時間段列出研究推進(jìn)計劃， 并明確各階段交付物及標(biāo)志性里程。六、科技經(jīng)費(fèi)預(yù)算支出科目具體解釋見附件 1。編寫要求:1. 列出分時間段計劃研究內(nèi)容；2 .分時間段提供成果的內(nèi)容和形式，要求具有可檢查性。目的和意義變電站設(shè)施在電力系統(tǒng)中有著極其重要的地位，一旦出現(xiàn)故障，就會影響供電的質(zhì)量和穩(wěn)定性，會 造成巨大財產(chǎn)損失及不良社會影響等嚴(yán)重后果。但過流、過載、老化、接觸不良、漏電、設(shè)備內(nèi)部缺陷或其他內(nèi)部 異常導(dǎo)致的發(fā)熱等故障現(xiàn)象并不能通過

3、簡單的人工觀察就能發(fā)現(xiàn)。實踐表明，通過對被測目標(biāo)的紅外溫度測量，能夠?qū)δ繕?biāo)的工作狀 態(tài)、有無故障隱患等進(jìn)行監(jiān)控，并且通過特定的算法就可以對設(shè)備的 健康與否進(jìn)行預(yù)警。紅外測溫具有快捷、方便、靈敏度高、非接觸性遠(yuǎn)距離測量、無需 使被測設(shè)備停運(yùn)或解體等優(yōu)點，因此，紅外測溫技術(shù)在電力系統(tǒng)中有 著廣泛的應(yīng)用，能為故障診斷、設(shè)備檢修等提供理論依據(jù)，使缺陷處理 更具針對性，為開展設(shè)備狀態(tài)維修創(chuàng)造條件，有效地預(yù)防一些事故的 發(fā)生，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。變電站對電力設(shè)施溫度的監(jiān)測方式目前是安排工作人員定期使用 手持式紅外測溫儀對電力設(shè)備進(jìn)行巡檢。該方式下，工作人員須在規(guī)定的距離內(nèi)將紅外測溫儀對準(zhǔn)被測節(jié) 點，

4、調(diào)整焦距，進(jìn)而測得目標(biāo)的溫度值，在完成上一個節(jié)點測量后再進(jìn)行下一個節(jié)點的測量。人工巡檢測溫方式存在以下問題：人工操作，浪費(fèi)人力并且溫度測量準(zhǔn)確度人為因素影響較大； 單點測溫，測溫點多時操作時間過長；6人工巡查,不能自動報警,可靠性差;數(shù)據(jù)只能存儲在紅外測溫儀的存儲卡中，安全性差；存儲的數(shù)據(jù)量有限，不利于工作人員做報表；安全漏洞大，兩次巡檢周期之間存在較大故障 隱患。7二、項目研究的背景 1. 項目國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢紅外技術(shù)應(yīng)用于非接觸測溫已經(jīng)得到大量的推廣，目前國外 從事紅外熱像儀研制和生產(chǎn)的公司主要有美國的FLIR和FLUKE,這兩 個公司的紅外熱像儀主要瞄準(zhǔn)的是通用紅外熱像儀市場，以手持式測

5、溫 儀為主，尚未進(jìn)入在線式紅外測溫領(lǐng)域。國內(nèi)開發(fā)紅外的公司主要有武漢高德、廣州颯特、浙江大立、深圳鍵橋，其中前三家公司的產(chǎn)品也以手持式紅外熱像儀為主，而深圳鍵 橋通訊技術(shù)股份有限公司主要瞄準(zhǔn)的是變電站在線式紅外測溫領(lǐng)域，在這個細(xì)分領(lǐng)域有豐富的工程和理論經(jīng)驗。手持式紅外熱像儀的測試結(jié)果依賴于操作者的經(jīng)驗，測試結(jié) 果因此有很大偏差，未來紅外熱像儀的發(fā)展趨勢是專用化、自動化、智 能化。專用化指的是機(jī)器的用途相對專用，而不是一款通用化的儀器，它的特點與應(yīng)用場合的需求相似。自動化指的是使用操作基本是自動的，無需人工干預(yù)。智能化則是指測試結(jié)果的判斷具有較強(qiáng)的智能判斷標(biāo)準(zhǔn)。2. 海南電網(wǎng)在線式紅外測溫應(yīng)用場

6、景海南地處我國最南邊，全年平均氣溫較高，因此變電設(shè)施的熱工作環(huán)境更加惡劣，傳統(tǒng)的人工巡檢工作量更大，盡管有完善的巡檢流程，但巡檢周期之 間的監(jiān)管空擋還是無法規(guī)避。同時為了建設(shè)智能化電網(wǎng)的目標(biāo)，海南電網(wǎng)迫切需要在變電站實時在線溫度監(jiān)測方面結(jié)合自己的環(huán)境特點進(jìn)行項目研究， 以制定一套 符合海南電網(wǎng)的實時在線紅外監(jiān)測檢修流程，從而進(jìn)行全省電網(wǎng)推廣 應(yīng)用，提高變電站在線監(jiān)測智能化水平。3. 傳統(tǒng)測溫技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展8常規(guī)的測溫手段主要包括以下幾種：3.1 接觸式測溫：采用傳統(tǒng)的溫度傳感器，與被測設(shè)備進(jìn)行直接接觸來進(jìn)行測 溫。此方式由于是直接接觸的，每個測溫點均需要安裝一個測溫裝置， 盡管每個測溫點的測

7、溫裝置價格僅為2019元左右，但對于每個變電站 都有上百個測溫點的電力應(yīng)用場合，每個變電站的投資大約需要20多萬，因此經(jīng)濟(jì)成本很高，而且由于可操作性差，因此在電力測溫中已基本不采用；3.2瞄準(zhǔn)型紅外點溫儀測溫：工作人員操作紅外點溫儀，在規(guī)定的距離內(nèi)將紅外點溫儀對準(zhǔn)被測溫點，調(diào)整焦距，使目標(biāo)充滿紅外點溫儀中的熱傳感平面，然 后需要根據(jù)被測目標(biāo)的材料設(shè)定合適的熱輻射率，才能得到目標(biāo)的溫度。完成一個測溫點后再進(jìn)行下一個測溫點的測量，這是目前最常用 的工業(yè)測溫方式，但在電力系統(tǒng)已基本被淘汰，它的缺點非常明顯： 測試結(jié)果不具備可視化。3.3非接觸式紅外成像測溫：這是目前電力系統(tǒng)常見的測溫方法，通過使用紅

8、外熱像儀， 不僅能夠?qū)Ρ粶y溫點紅外成像，而且能夠得到紅外熱像圖中的被測溫 點的準(zhǔn)確溫度，目前此類進(jìn)口高檔紅外熱成像儀的價格大約在3 0-40萬元左右，國產(chǎn)的價格在20萬左右，使用時無論是進(jìn)口的還是 國產(chǎn)的，所有熱紅外成像儀只能對成像視角內(nèi)的幾個點進(jìn)行測溫，無 法滿足大數(shù)量的測溫點測溫。目前此方案的測溫實施方法是：工作人員手持紅外成像儀對被測溫點對行拍攝，然后將存儲在熱成像儀中的圖片導(dǎo)入到計算機(jī)中,然后分析出所有測溫點的溫度,做成報表。94.研究的技術(shù)關(guān)鍵與難點在線式紅外成像測溫系統(tǒng)作為一種智能輔助決策系統(tǒng)， 有效性是第一位考慮的，既不能虛報、也不能漏報，為了達(dá)成這個目標(biāo)，必須對下列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行

9、重點研究：4.1目標(biāo)距離的自適應(yīng)技術(shù)影響紅外測溫準(zhǔn)確度的重要因素是目標(biāo)距離。對于手持式紅外熱像儀而言，目標(biāo)距離是要人工輸入的，但對于在線式紅外來說，目標(biāo)分布在 5-100米的距離范圍內(nèi)，如何對目標(biāo) 進(jìn)行距離自適應(yīng)是測溫準(zhǔn)確的關(guān)鍵。本項目計劃采用具有俯仰、水平角度回傳的高精度數(shù)字云臺來作 為伺服系統(tǒng)，在知道紅外設(shè)備與目標(biāo)之間的俯仰夾角的情況下，只要知道設(shè)備的安裝高度就可以通過幾何公式來獲取目標(biāo)的距離：S=H/SIN 0 S ：目標(biāo)距禺；H：紅外終端安裝高度；0：紅外終端的俯仰夾角4.2目標(biāo)報警決策實施策略變電站設(shè)施的發(fā)熱原因各不相同，有電壓致熱和電流致熱之分，而且還跟 每種設(shè)備的材質(zhì)有很大相關(guān)，

10、因此必須為每種設(shè)備研究一套報警決策 策略。項目研究擬將報警分為絕對值報警、前后溫差報警、相間溫差報 警三種，同時，每種報警又細(xì)分為一般告警、較重告警、嚴(yán)重告警三 種告警級別，以供決策者采取不同的檢修方案及應(yīng)對措施。4.3 測溫目標(biāo)的智能識別與動態(tài)捕捉為了準(zhǔn)確生成數(shù)據(jù)報表，操作者首先需要將變電站內(nèi)的需要監(jiān)測的設(shè)備作10 為興趣點輸入到數(shù)據(jù)庫，并在視頻上進(jìn)行標(biāo)識，雖然高精度云臺能夠保 證準(zhǔn)確定位，但由于熱脹冷縮等其他原因造成目標(biāo)設(shè)備偏離原有預(yù)設(shè)最新資料推薦位置時，測溫就會測到別的物體上。為了防止出現(xiàn)這種情況，系統(tǒng)必須開發(fā)智能識別與動態(tài)捕捉技術(shù)， 該技術(shù)需要對原有預(yù)設(shè)設(shè)備的外形進(jìn)行記憶識別，并在一定

11、偏移范圍 內(nèi)能對該設(shè)施進(jìn)行捕捉和重定位，以確保測試結(jié)果是目標(biāo)的真實溫度 數(shù)據(jù)。4.4 3D場景與實時視頻數(shù)據(jù)的匹配由于紅外鏡頭的視場角有限，需要云臺的轉(zhuǎn)動來完成對整個變電場地的覆蓋，這樣的圖 片具有離散性，不利于操作者對間隔設(shè)備的識別，因此需要將獨立測 試的溫度全部導(dǎo)入到一個根據(jù)變電站實際布置的3D場景圖中，并與各 個目標(biāo)進(jìn)行溫度匹配，操作者在瀏覽3D場景圖時就能獲得目標(biāo)的實際 溫度。4.5 與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口開發(fā)與紅外成像測溫系統(tǒng)需要對接的其他系統(tǒng)有：PMS系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。通過與這些系統(tǒng)的對接，來達(dá)到測溫數(shù)據(jù)與實際線路負(fù)載、環(huán)境 溫度等匹配，并為統(tǒng)一監(jiān)控提供必要的數(shù)據(jù)接口

12、， 因此必須開發(fā)統(tǒng)一 的測溫數(shù)據(jù)接口、統(tǒng)一的視頻圖片接口。別的系統(tǒng)調(diào)用紅外的數(shù)據(jù)及圖片，只需要簡單的使用開發(fā)的OCX插件就可完成。三、項目申請單位具備的研究基礎(chǔ)和條件11 編寫要求：1. 項目負(fù)責(zé)人的情況介紹，專業(yè)、特長、工作量和在本項目中的作用；2.項目申請單位在相關(guān)研究領(lǐng)域曾開展的工作、曾取得的科研成果、曾獲得的榮譽(yù)；3.項目申請單位在相關(guān)研究領(lǐng)域 已有的軟硬件平臺、理論研究環(huán)境、實驗室條件等。12四、項目研究內(nèi)容、技術(shù)路線與實施方案 1.項目研究內(nèi)容的詳細(xì)說明 1314152.技術(shù)路線：2.1 系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計在線式紅外成像測溫系統(tǒng)采取下圖的組網(wǎng)拓?fù)洌?6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變電站內(nèi)配置一臺站端服務(wù)器，

13、負(fù)責(zé)采集紅外終端的紅外圖像與可見光圖像，按照既定的報警檢測規(guī)范對 數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。同時還將數(shù)據(jù)分發(fā)到分發(fā)列表里的正在訪問該終端的客戶端。變電站內(nèi)的通信采用100M網(wǎng)絡(luò)，對于超過100米距離的則采用光 纖收發(fā)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)延伸。變電站與地區(qū)內(nèi)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬使用8M帶寬，或使用4*2M的電 路捆綁。地區(qū)內(nèi)網(wǎng)與省局內(nèi)網(wǎng)之間需24M帶寬，滿足3-5個變電站數(shù)據(jù)的同 時上傳。變電站端服務(wù)器與紅外成像測溫終端組建一個私有局域網(wǎng)，紅外成像測溫終端采用私有IP地址，站端服務(wù)器配置雙網(wǎng)卡，其中一個網(wǎng)卡17與紅外成像測溫終端連接，使用私有 IP地址。另一張網(wǎng)卡使用局內(nèi)分配的內(nèi)網(wǎng)IP地址，與電力局域網(wǎng)連接， 通過傳輸網(wǎng)

14、絡(luò)與各客戶端通訊。這樣的結(jié)構(gòu)可以減少內(nèi)網(wǎng)IP地址的占用，方便分布式客戶端的訪問。所有客戶端的認(rèn)證均由局端的認(rèn)證服務(wù)器完成。所有的圖像數(shù)據(jù)存放在變電站端服務(wù)器內(nèi)，客戶端經(jīng)過訪問認(rèn)證后直接調(diào)看紅外終端的數(shù)據(jù)。2.2 網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)與使用單位分開在線式紅外成像測溫系統(tǒng)是一種集計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息處理、通信、數(shù)據(jù)庫為一體的集 成系統(tǒng)，建設(shè)、維護(hù)都需要專業(yè)的人員來操作。但變電站內(nèi)使用者一般由變電工區(qū)工作人員來完成，因此，為了 本項目的完美實施，建議網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、管理、與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互等 由信通公司組織專門隊伍來負(fù)責(zé)，而具體的使用由變電工區(qū)的工作人 員負(fù)責(zé)。2.3 項目實施方案 2.3.1設(shè)備安裝示意圖18以

15、上圖所示的變電站平面圖為例說明設(shè)備安裝選址及覆蓋范圍 3臺紅外攝像頭的安裝位置分別為主控樓靠近220KV變電區(qū)樓頂、10KV高壓室1、10KV高壓室2。主控樓房頂墻體靠近220KV變電區(qū)位置安裝紅外測溫攝像機(jī) 一個，支架固定在房頂墻上，用于集中監(jiān)測220KV高壓線區(qū)及主變壓 器1區(qū)域，如上圖橙色所示的區(qū)域1所示。此處墻體寬度測量寬度為13CM,墻體距離房頂樓板之間距離為20CM,依據(jù)要求定制支架高度為1M,攝像頭固定在支架頂部。紅外攝像頭供電要求為 AC220V,電源線直接從房頂引到主控機(jī)房 取電。10KV 高壓室1和高壓室2分別安裝紅外攝像頭1臺，安 裝位置距離主控室機(jī)19房距離超過100M

16、,需在主控樓及10KV高壓室分別安裝光纖收發(fā)器1個。監(jiān)控區(qū)域分別為淺藍(lán)色區(qū)域2和淺綠色區(qū)域3。電源線，以太網(wǎng)線，光纖等線纜穿入PVC管內(nèi)，房頂與地面之間的 走線一般在墻角等不易發(fā)覺的地方走線，主控樓與10KV高壓室之間 的走線從地下走線。此處墻體寬度為33CM,依據(jù)要求定制支架高度為100CM,攝像頭固 定在支架頂部。紅外攝像頭供電要求為AC220V,電源線從房頂引到高壓室取電。2.3.2項目實施計劃依據(jù)本系統(tǒng)工程的施工特點，施工程序可分為施工準(zhǔn)備階段，施工安裝階段，施工測試階段，系統(tǒng)竣 工驗收階段。施工準(zhǔn)備階段：這一階段主要做各種施工準(zhǔn)備工作，通過充分細(xì)致的準(zhǔn)備工 作，可為工程的施工創(chuàng)造良好

17、的物質(zhì)和技術(shù)條件，是施工順利進(jìn)行的 必要保證，運(yùn)城供電分公司將從技術(shù)、物資、勞動組織、施工現(xiàn)場和 施工場外等各方面作好充分準(zhǔn)備。15/16內(nèi)容主要包括：對圖紙的深化設(shè)計、熟悉施工現(xiàn)場，編制工程實施總體方案，其中含有：各子系統(tǒng)相應(yīng)的施工進(jìn)度計劃、工程勞動力需要量計劃、設(shè)備材 料進(jìn)出場計劃等，并采購材料，安排勞動力進(jìn)場，實施培訓(xùn)。為下一步工程實施做好人力、物力、資料等各方面的準(zhǔn)備工作。施工準(zhǔn)備階段還包括將施工方案、施工進(jìn)度等內(nèi)容提交現(xiàn)場變電站運(yùn)行人員進(jìn)行審核，確定工作安排不會影響到變電站其它正在進(jìn) 行的工作。施工安裝階段：系統(tǒng)施工工作鋪開。施工進(jìn)場人員辦理好相關(guān)工作許可單后，施工人員、機(jī)具、材料進(jìn)

18、場，工作應(yīng)按運(yùn)行單位工作票制度要求進(jìn)行安全技術(shù)交底、安全措施 實施和工作許可、終結(jié)。在各方面的措施都能滿足施工要求，現(xiàn)場方面環(huán)境、交叉施工過20程中要在規(guī)范化管理的基礎(chǔ)上采用總體項目并行施工，各子系統(tǒng)流水作業(yè)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，最大限度地合理利用勞動力資源。施工過程中，按變電站內(nèi)工作要求穿戴個人安全防護(hù)器具，服從 現(xiàn)場運(yùn)行人員安全提示和指揮，確保工作中的人身、設(shè)備安全。施工測試階段：根據(jù)要求進(jìn)行系統(tǒng)布線測試的工作，并做好測試記錄。保證將來有據(jù)可查。為一次驗收合格、創(chuàng)優(yōu)良工程創(chuàng)造條件。在安裝和測試工作階段，及時向現(xiàn)場運(yùn)行人員進(jìn)行本系統(tǒng)各設(shè)備、部件以及運(yùn)用方面的技術(shù)培訓(xùn)并提供紙質(zhì)或電子版本的培訓(xùn)材

19、料。系統(tǒng)竣工驗收階段：經(jīng)自檢合格后，整理好工程竣工驗收資料，報甲方、驗收。驗收完畢后，做好工程竣工資料的制作，將完整的竣工資料交付 使用。五、預(yù)期目標(biāo)和成果形式1.項目研究預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；21 22 23 2.提供研究成果的形式 六、配套科技應(yīng)用示范項目落實情況編寫要求：如研究工作需開展配套科技應(yīng)用示范項目工程建設(shè)，需說明工程選24 點、配套工程實施條件是否具備或條件落實情況，需 跨部門或跨單位實施的應(yīng)用示范項目，需出具工程依托單位（部門）承諾提供相關(guān)條件的證明文件。25七、項目經(jīng)費(fèi)預(yù)算單位:萬元 2627八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算詳細(xì)說明編寫要求:1.按項目經(jīng)費(fèi)預(yù)算表分項詳細(xì)說明預(yù)算形成的依

20、據(jù);分項1：人工費(fèi)（詳見附表5）分項2：材料費(fèi)分項信息3：差旅費(fèi) 分項4:會議費(fèi) 分項5:出版印刷/文獻(xiàn)/ 傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)28分項6 ：技術(shù)培訓(xùn)費(fèi) 分項7：勞務(wù)費(fèi)（詳見附表5 ）分項8:專家咨詢費(fèi) 最新資料推薦分項9:管理費(fèi)292.應(yīng)詳細(xì)列明項目研發(fā)預(yù)備購置的主要設(shè)備、儀器、軟件；（詳見附表1 ）3.未能對所需資金進(jìn)行有效說明的，原則上不予以批復(fù)。九、有關(guān)證明文件編寫要求:1.科技應(yīng)用示范項目依托工程單位對項目的意見及蓋章;21 / 162.申請單位已有工作基礎(chǔ)證明材料（參與項目結(jié)題證明，榮譽(yù)證書、軟硬件平臺照片）;30附表1儀器、設(shè)備購置預(yù)算明細(xì)表（平臺支撐軟件預(yù)算）單位:萬元附表2儀

21、器、設(shè)備試制預(yù)算明細(xì)表（變電站端預(yù)算）單位:萬元31附表3現(xiàn)有儀器設(shè)備使用明細(xì)表（單價5 萬元以上）單位:萬元附表4軟件購置預(yù)算明細(xì)表 （單價2萬元以上）單位:萬元32附表5外委費(fèi)預(yù)算明細(xì)表單位:萬元33附件1科技項目經(jīng)費(fèi)預(yù)算支出科目技項目經(jīng)費(fèi)預(yù)算的組成包括研發(fā)費(fèi)用與資本性支出兩個部分。研發(fā)費(fèi)用主要包括人工費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、材料費(fèi)、測試化驗加工費(fèi)、燃料動力費(fèi)、差旅費(fèi)、會議費(fèi)、國家合作與交流費(fèi)、出版印刷/文獻(xiàn)/ 信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)、技術(shù)培訓(xùn)費(fèi)、勞務(wù)費(fèi)、專家咨詢費(fèi)、管 理費(fèi)。具體說明如下:a) 人工費(fèi)：是指直接從事項目研發(fā)活動的外協(xié)單位人員費(fèi)用。b) 設(shè)備費(fèi)：是指在項目研究開發(fā)階段購置、試制的專用儀器設(shè)備或軟件，對現(xiàn)有儀器設(shè)備進(jìn)行升級改造而發(fā)生的費(fèi)用以及現(xiàn)有儀器設(shè)備的維修、折舊等使用費(fèi)。單價超過30萬元的儀器和設(shè)備購置費(fèi)應(yīng)列入資本性支出。c) 材料費(fèi)：是指在項