摘要：随着人们的生活进入了电的时代，各种用电设备在生活中被普遍使用，人们在加大供电需求的同时，也给整个电力系统带来了严峻的挑战，电力系统中的电力设备能否安全运行决定着整个系统的稳定性，而随着用电量的加大，电力设备在长时间使用下的发热情况越来越严重，这对电力系统的正常运行产生了极大的影响，所以现在人们越来越致力于对电气设备的在线监测系统进行研究与开发。
关键词：电力设备；在线监测；红外测温
1 引言
红外测温技术在当今社会的各种监测设备中都会被普遍涉及到，因为它主要通过红外探测头感应外界的温度变化，而生活中几乎任何一个物体都会向外辐射红外线，红外测温主要利用辐射热量与温度之间的模数转换来进行温度测量，它可以进行远距离温度测量，灵敏度高，操作方便。随着红外热像技术的不断完善与发展，现在电力系统中也常设计红外测温系统来对电力设备进行温度检测，从而监测电力系统的正常运行。
2 电力设备在线红外测温系统简介
电力设备的故障检测在现如今的电力系统中是至关重要的，但对于庞大复杂的电力系统，做到全方位故障监测就要求有一套与之匹配的远程监测系统，能通过一个远程终端模拟系统，监测各种电气设备。该检测系统的的创新之处在于，打破了区域空间的限制，可以有效避免恶劣天气等的影响，提高了监控的效率，降低了管理成本，还能保证系统的稳定运行。
本次设计的温度监测系统主要以红外热像仪设计核心，除了能进行远程监控外，还能对设备的稳升趋势做系统的数据分析，并对故障情况进行及时的报警，因此整个系统还包含了需要进行数据分析处理的计算机软件，能够对红外图像和监测温度进行后期处理与管理。现场温度、图像的采集主要通过单片机和红外热像仪实现，而对于图像的处理，使用的是ARM+DSP方式，其中DSP作为最主要的算法形式，除此之外，数据的分析、存储以及图像的的实时处理都在子服务器中进行。
3系统的硬件结构
电力设备在线红外测温系统的硬件结构使用的是分层设计思想，最基础的过程层中方还要巡检器和红外摄像机，用于对电力设备的信息进行采集和A/D转换的实现；主要网络层中通过串口服务器以及485网络总线将过程层和站级层进行相互连接，组成串口网络，网络总线可以根据所需设备的具体情况进行扩容，增加了整个系统的灵活性；站集层中主要使用计算机作为工控机，进行终端的数据处理，记录以及数据的储存等，还可以将分析的情况反馈到集控站，进行必要的报警处理等操作。在线红外测温系统的的硬件结构图如下所示：
4系统的软件设计与实现
4.1 红外测温系统软件的总体设计
红外测温单元主要以单片机为核心，并配备了适当的接口电路，总体软件设计采用模块化的设计思想，以单片机作为主控制器，外接红外测温模块，声光报警模块液晶显示模块，无线传输模块以及键盘扫描模块，通过按键的按下下和开启可以控制其他驱动电路的工作状态；而从控制器电路部分主要是由组态王通讯软件和无线传输结合构成，其次还要搭配工控机作为数据展示和系统设置的管理平台。整个模块化设计中，红外测温模块的作用是获取温度信息；液晶显示模块接收单片机传出的温度数据，并以直观的形式进行显示；无线传输模块主要实现与控制器之间的无线连接，以便及时将数据送到管理平台处理；系统设置以用户需求为核心进行数据参数的合理化设置。总体设计的可视化框图如下。
4.2 主控制器模块程序设计
主控制器中使用无线接收等方式进行数据信息的传输，首先要对系统进行初始化操作，该操作可利用电路的复位按键执行，然后通过单片机对键盘模块进行扫描，判断是否有键按下以及是哪一个按键被按下，主控制器模块中，主要设置三个并列按键，分别用于测量目标温度、周围的环境温度以及执行数据的无线传输，整个程序使用循环操作，如果对目标温度进行测量时，检测到温度达到预设上限，则会通过声光报警装置发出报警信号，通过第三个按键可以执行无线传输操作将检测到的温度值传输到管理平台进行后台分析处理。主控制器程序流程图如下图所示。
4.3 红外测温程序模块
红外测温模块的输入输出口主要与单片机的P2.4以及P2.5口连接，而对于温度的监测端口接入P2.3口。队脉冲信号进行接收处理时，一个一个信号依次进行分析，然后单片机会发出执行操作指令，红外热温仪开始进行对电力设备的温度采集，并在下一个脉冲信号到达时输出信息。红外测温模块依然使用循环操作，当完成5个字节的数据读取后，返回读取数据端，重新进行第1个字节的分析，判断其是否为0x4c或0x66，且第5个字节要满足为0x0d；如果符合要求则对温度进行计算值并存入，否则继续读取数据。红外测温模块流程图如下图所示。
4.4 上位机综合管理模块
综合管理平台的组态王软件开发语言选用C语言，C语言环境适应性强，可以方便实现代码的编译、算法的调试和运行等。该模块实现的主要是对数据的集中管理，可以实现管理平台后台的温度分析和显示。综合管理平台利用Zigbee无线通讯传输技术，一方面对红外测控的温度进行接收，另一方面导入到数据库并记录存储温度数据。除此之外该系统还设置了温度越限报警装置，以保证及时监测到电力设备热故障并作出相应处理。
4.5 数据显示模块
数据显示是基于组态王软件的，在电脑终端安装WEB软件并导入数据库，通过无线传输模块就可以以实时获取过程层和网络层监测的设备的运行温度情况并储存记录到数据库中。后台管理人员登录到系统中时就可以直接调出数据进行分析，从而了解电力设备的实时运行状况，而且通过系统参数设置可以设置不同的温度上下限，及时保障故障的报警执行动作。除此之外，为了方便工作交流，其他部门的人员也可以访问此计算机，实现运程操作、监控与管理。
5 结束语
在当前的电力环境下，为了保障利利设备的正常运行主要是对高压的电力设备进行实时监控，本文的电力设备故障监测系统采用的核心技术是非接触式红外测温。经过前期大量的实验测试，该系统具有测量数据准确、可靠性强、性价比高、维护方便等特点，非常适合我国当前的电网发展和电力运行的实际情况，随着我国电力事业的进一步发展，该系统的应用前景十分广阔，从而提高整个电力系统的稳定性。
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论文作者:张彦淘
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：测温论文; 温度论文; 在线论文; 电力设备论文; 系统论文; 数据论文; 模块论文; 《电力设备》2018年第14期论文;