CN211783867U - 基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***。所述电缆在线测温***包括红外测温热成像仪、智能巡检机器人、后台工作站和手机APP；所述智能巡检机器人装有红外测温热成像仪和日夜型一体化网络高清摄像机，用以对隧道内的监控场景进行高清图像采集以及进行框测温或点测温，然后将所述红外图像数据和可见光图像数据通过隧道内通信网络传输给后台工作站，所述后台工作站对所述图像信息实时显示、操作与温度数据分析并将实时数据和历史数据传输到手机APP中。所述***具备视频和红外信号一体化监测、移动式监测、红外热诊断、故障隐患分析与预警等功能，以实现电缆精益化管理，减少巡检成本。

Description

基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***

技术领域

本发明涉及电缆在线测温***，尤其涉及基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***。

背景技术

随着城市化建设快速发展，电网电缆化程度迅速提高，地下电缆已经成为城市电力网架的主要组成部分。传统的人工巡检投入成本高，数据量少，难以形成有效的分析和管理，很多线路带病运行，造成突发故障。电力隧道中电缆、接地线等温度异常主要体现在电流致热型，对设备的准确测温具有至关重要的作用。

已有的技术方案包括：热电偶传感器属于自发电式传感器中的一种，在使用它进行测量的时候，我们不用外加电源，因为它会把直接将被测量转化成电势的输出。因此，使用热电偶传感器是非常方便的，广泛用于测量炉子、液体的温度、管道内的气体以及固体的表面温度。而热电偶传感器测温范围是-270℃到2500℃之间。因此，热电偶传感器的优点是：方便制造、简单的结构、很高的精确度、测量的范围非常大、惯性小、可以远传输出信号。热电偶传感器的灵敏度非常低，而且外部环境的信号很容易对热电偶传感器产生干扰。除此之外，热电偶传感器也非常容易地被前置放大器温漂所影响，因此热电偶传感器不适宜用于测量很微小的温度变化。热电偶传感器的灵敏度和材料粗细没有必要的联系，很细的材料也可以制造热电偶传感器。因为热电偶传感器的金属材料的延展性很好，所以有着很高的响应速度。但一般的工业应用总是把它装进厚厚的护套里中，因为这样子可以保护感温元件，避免腐蚀以及磨损。但是这样子会使得热电偶传感器显得笨重，对温度的反应也会变得更加迟缓。在用热电偶时，要注意环境温度的影响。可以将它的自由端放置于不变的温度的环境中，也可以通过冷端补偿消除。而当测量点离仪表很远的时候，我们还要用补偿导线。这种传感器只能实现单点测量，只能测量小部分区域内的温度状态，不满足对电缆线路温度场的空间分布状态进行准确测量和实时监控的要求。

分布式光纤测温***DTS的原理主要依据是光时域反射(OTDR)原理以及光纤的后向拉曼散射光(Raman scattering)温度效应。当一个光脉冲从光纤的一端射人光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传输，传输过程中因分子振动而产生散射，其中后向拉曼散射光的强度可以反映出散射点的温度；而利用散射光返回入射端的回波时间则可以确定位置信息。对于分布式光纤测温***DTS，属于连续分布式测量，没有测量盲区，目前可最长可实现10公里以上的探测距离；另外，光纤本身就是传感器，安装简单，维护工作量少，可靠性高。但是背向散射信号极其微弱，因此需要多次累加平均以提高信噪比，测量时间相对较长，典型测温精度±0.5℃。分布式光纤测温可以测量光纤沿线的温度，但电力隧道内电缆数量很多，测温光纤安装数量巨大，反复施工。且需要额外配置一回测温光纤来测量电缆隧道内环境温度。

本发明所采用的红外测温热成像仪采用了红外测温传感器，它可以通过非接触的方式快速便捷的测量物体表面温度，有以下优点：非接触测量：不需要接触到被测温度场的内部或表面，因此，不会干扰被测温度场的状态，测温仪本身也不受温度场的损伤；测量范围广：因其是非接触测温，所以测温仪并不处在较高或较低的温度场中，而是工作在正常温度或测温仪允许的条件下。一般情况下可测量负几十度到三千多度；测温速度快：即响应时问快，只要接收到目标的红外辐射就在短时间内定温；准确度高：红外测温不会与接触式测温一样破坏物体本身温度分布，因此测量精度高；灵敏度高：只要物体温度有微小变化，辐射能量就有较大改变，易于测出。可进行微小温度场的温度测量和温度分布测量，以及运动物体或转动物体的温度测量，使用安全及使用寿命长。

本发明采用的机器人装备有红外测温热成像仪，可以采集电力隧道内任意位置的温度，通过WIFI无线信号上传温度数据，智能判断电缆线路目前的运行状态，提供故障隐患分析与预警功能，以实现电缆精益化管理，减少巡检成本。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***，实现巡检机器人在巡检时能实时上传电缆状态、隧道状态信息；对数据进行对比和分析，提前发现电缆故障并进行预警提示，预防事故发生；根据温度确定电缆的负荷变化，合理配置运行负荷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***，所述***包括：红外测温热成像仪，所述红外测温热成像仪放置在所述智能巡检机器人中并用于对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温，所述测量得到的红外图像数据通过电力隧道内的通信网络传输给后台工作站；智能巡检机器人，智能巡检机器人内置有日夜型一体化网络高清摄像机，用于在移动巡检的过程中对隧道内的监控场景进行高清图像采集和识别并将所述可见光图像数据通过电力隧道内的通信网络传输给后台工作站；后台工作站，所述后台工作站采集所述红外图像数据和可见光图像数据，实时显示所述数据并处理分析；手机APP，所述手机APP可以查询智能巡检机器人实时监测数据和历史监测数据。

优选方式下，后台工作站主要包括服务器、磁盘阵列、防火墙、显示器、***软件等软硬件设备；服务器主要处理采集的红外以及可见光图像数据，磁盘阵列主要存储采集的红外以及可见光图像数据，防火墙主要用于所述数据的穿越，显示器用于数据的可视化展示，***软件主要将所述采集的红外以及可见光图像数据进行数据分析。

优选方式下，红外以及可见光图像由隧道内智能巡检机器人通过隧道内网络传输至后台工作站，管理人员可以通过同一后台工作站的多台显示器对所述红外以及可见光图像进行实时显示、操作与温度数据分析，后台显示器可以同时远程操作电力隧道内所有智能巡检机器人。

优选方式下，对于电缆隧道中的电缆线路易发热的关键输电设备，在后台工作站的显示器中设置智能巡检机器人巡检路线及巡检周期，并通过智能巡检机器人对所述关键输电设备进行精确测温与监控，并在后台工作站中的电缆精益化平台***软件的红外热诊断数据库中对巡检周期内监测温度变化数据进行长时间的记录，并生成温度变化曲线进行存储记录。

优选方式下，后台工作站电缆精益化软件建立数据分析模型及类比算法；通过所述数据分析模型和类比算法对建立的红外热诊断数据库进行数据分析，减少在故障分析阶段人工参与的程度，通过历史数据和现有数据的分析对比，智能判断电缆线路目前的运行状态，提供电缆线路的故障隐患分析与预警功能；当智能巡检机器人配置的红外测温热成像仪监测到瞬时温度增高或降低超过预警值，累计温度数值变化超过预警值时，后台工作站的显示器弹出告警信息提示值班人员，另外以短信形式发送给相关值班人员及其他管理人员，提前告知预警信息。

本发明的有益效果是：本发明采用的智能巡检机器人装备有红外测温热成像仪，可以测量出整个电力隧道内温度场的空间分布状态，避免了原有测温方式反复多次施工的问题，并有助实现电缆精益化管理；通过电缆内通讯线路上传输温度数据，智能判断电缆线路目前的运行状态，提供故障隐患分析与预警功能，以实现电缆精益化管理，减少巡检成本；同时建设PC客户端和手机APP客户端，管理人员可以在客户端中随时查看电缆隧道实时图像与电缆线路温度数据，降低了人工巡检的工作量，提高了巡查效率及质量。

附图说明

图1为本发明基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***的结构示意图；

图2为本发明电缆精益化软件实时温度曲线展示界面；

图3为本发明电缆精益化软件历史温度曲线展示界面；

图4为本发明双光谱同屏显示界面截图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***，包括：红外测温热成像仪，所述红外测温热成像仪放置在所述智能巡检机器人中并用于对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温，比如监测电缆温度和电缆接头温度，所述测量得到的红外图像数据通过电力隧道内的通信网络传输给后台工作站；智能巡检机器人，智能巡检机器人内置有日夜型一体化网络高清摄像机，用于在移动巡检的过程中对隧道内的监控场景进行高清图像采集和识别并将所述可见光图像数据通过电力隧道内的通信网络传输给后台工作站；后台工作站，所述后台工作站采集所述红外图像数据和可见光图像数据，实时显示所述数据并处理分析；手机APP，所述手机APP可以查询智能巡检机器人实时监测数据和历史监测数据。所述***具备视频和红外信号一体化监测、移动式监测、红外热诊断、故障隐患分析与预警等功能。

所述智能巡检机器人携带的的日夜型一体化网络高清摄像机分辨率高，可以对监控场景进行高清图像采集和辨识。智能巡检机器人自身携带的红外测温热成像仪在智能巡检机器人移动巡检时进行监测区域框测温，即监测一个窗口面，重点区域及温度瞬态值变化幅度变化大时对监测区域点测温，测温精度高达1℃，测温误差控制在±2℃之内，智能巡检机器人支持256个预置点，其中100个预置点可以用来配置测温。

在一台后台工作站的显示器上能实时同时显示红外以及可见光图像，并且不改变图像的原始分辨率，红外以及可见光图像由隧道内智能巡检机器人通过隧道内网络传输至后台工作站，后台工作站主要包括服务器、磁盘阵列、防火墙、显示器、***软件等软硬件设备；服务器主要处理采集的红外以及可见光图像数据，磁盘阵列主要存储采集的红外以及可见光图像数据，防火墙主要用于所述数据的穿越，显示器用于数据的可视化展示，***软件主要将所述采集的红外以及可见光图像数据进行数据分析。

智能巡检机器人通常配置有1个可见光摄像机、1台红外测温热成像仪。如图4所示，管理人员可以通过同一后台工作站的两台显示器对所述红外以及可见光图像进行实时显示、操作与温度数据分析，后台显示器可以同时远程操作电力隧道内所有智能巡检机器人，也可分开展示及控制，即在一台显示器上显示监控画面，同时在另一台显示器上分析指定的图像与温度数据，并与现有的视频监控***融合，集中存储记录。

对于电缆隧道中的电缆线路易发热的关键输电设备，在后台工作站的显示器中设置智能巡检机器人巡检路线及巡检周期，并通过智能巡检机器人对所述关键输电设备进行精确测温与监控，并在后台工作站中的电缆精益化平台***软件的红外热诊断数据库中对巡检周期内监测温度变化数据进行长时间的记录，并生成温度变化曲线进行存储记录。如图2、图3所示，当有需要时，可从数据库中读取某指定设备在不同时间段的各条温度变化曲线，自动组合成一个完整的曲线。数据库中监测温度实时反映隧道高压电缆本体及电缆接头的温度变化，通过温度变化反映高压电缆及接头的运行状况。

后台工作站电缆精益化软件建立数据分析模型及类比算法；通过所述数据分析模型和类比算法对建立的红外热诊断数据库进行数据分析，减少在故障分析阶段人工参与的程度，通过历史数据和现有数据的分析对比，智能判断电缆线路目前的运行状态，提供电缆线路的故障隐患分析与预警功能；当智能巡检机器人配置的红外测温热成像仪监测到瞬时温度增高或降低超过预警值，累计温度数值变化超过预警值时，后台工作站的显示器弹出告警信息提示值班人员，另外以短信形式发送给相关值班人员及其他管理人员，提前告知预警信息。

隧道内人工巡检可通过手机APP查询智能巡检机器人当前监测及历史数据，可现场配置及智能巡检机器人移动巡检，提前了解隧道及电缆本体运行状况，对有数据变化区域重点人工检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***，其特征在于，包括：红外测温热成像仪，所述红外测温热成像仪放置在智能巡检机器人中并用于对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温，测量得到的红外图像数据通过电力隧道内的通信网络传输给后台工作站；智能巡检机器人，智能巡检机器人内置有日夜型一体化网络高清摄像机，用于在移动巡检的过程中对隧道内的监控场景进行高清图像采集和识别并将可见光图像数据通过电力隧道内的通信网络传输给后台工作站；后台工作站，所述后台工作站采集所述红外图像数据和可见光图像数据，实时显示所述数据并处理分析；手机APP，所述手机APP可以查询智能巡检机器人实时监测数据和历史监测数据。

2.根据权利要求1所述基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***，其特征在于，后台工作站主要包括服务器、磁盘阵列、防火墙、显示器、***软件软硬件设备；服务器处理采集的红外以及可见光图像数据，磁盘阵列存储采集的红外以及可见光图像数据，防火墙用于所述数据的穿越，显示器用于数据的可视化展示，***软件主要将所述采集的红外以及可见光图像数据进行数据分析。

3.根据权利要求1所述基于电力隧道巡检机器人的电缆在线测温***，其特征在于，红外以及可见光图像由隧道内智能巡检机器人通过隧道内网络传输至后台工作站，管理人员可以通过同一后台工作站的多台显示器对所述红外以及可见光图像进行实时显示、操作与温度数据分析，后台显示器可以同时远程操作电力隧道内所有智能巡检机器人。

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