红外监控

红外监控（精选六篇）

红外监控篇1

1 基本设计

我们探讨的监控系统主要应用场合是对室外或大范围室内空间内多个设备提供红外及可视安保监控, 并可根据现场需要增加红外体温判断或者远程红外温度功能。其基本原理是利用红外摄像机及可见光摄像机拍摄监控视场图像, 然后利用数字处理电路完成红外成像, 最后利用DVR记录视频信息, 供给监控计算机使用。该系统主要由红外及可见光探测器、承载云台、DVR、通信网络及控制计算机等组件组成。

该监控系统降低建设成本的原理, 主要是利用高精度云台和视频信号处理, 将多个被监控设备, 放在一个探测器的同一探测视场中, 然后利用监控计算机及处理软件, 对视场中不同区域温度进行分别监控, 从而实现一套监控器材探测多个地点, 多个不同温度报警设备或监控场合的监控。同时通过设计信号处理电路和改进算法, 保证不同监控对象的监控精度。通过该设计可以显著减少探测器的数量, 节约设备投资及网络建设工作量, 也降低后期维护成本。

该系统中通信网络、可见光探测器及控制计算机等组件在现行监控领域相当成熟, 可以直接使用成品, 而对红外监控系统来说最为重要的就是红外探测器的选择。目前, 我们对于实际物体的红外辐射, 都是利用红外探测元件对物体表面发射的红外辐射进行感应。红外探测元件的感应方式、精度决定了探测物体温度的准确性。目前常用的红外探测器可分为致冷和非致冷两类。致冷型的红外探测器多为光子探测器, 该探测器必须还具备致冷降温设备, 致冷系统极大地增加了整套设备的体积, 重量和功耗。非致冷红外探测器多为微测辐射热计和热释电探测器, 探测单元可以在常温下工作, 无需致冷, 所以, 设备的体积、重量、功耗都大为降低, 因此适合用于小型和便携式红外夜视仪。同时由于非致冷红外探测器成本较低, 所以其被广泛应用于民用领域, 如安保夜视、医疗探测等。现在国际上生产非致冷红外探测器的厂家很多, 美国FLIR公司、法国ULIS公司, 美国FLUKE公司等都是世界知名的探测器生产厂商。其中美国FLIR公司生产的氧化钒红外探测器占据了全世界60%以上的市场份额。综合性能和可靠性, 我们可以选择美国FLIR公司生产的氧化钒材料的红外探测器作为系统红外探测元件。

2 系统特点

系统主要特点为使用高精度云台和DVR构建监控系统。基于成本的考虑, 该系统在规划时尽可能使用单个探测器监控多个对象。但同一视场内不同设备, 温度特性和告警温度界限并不完全相同。在实际应用中, 可以利用屏幕分区域处理的方法, 对探测信号中来自不同区域的红外监控数据采用不同的数字信号处理过程, 以完成不同的温度告警及监控。例如假设某一区域有三个不同监控对象, 当云台转到预设位时, 每个目标都在视场中的固定位置, 记下它们分别在视场中的坐标, 对窗口进行分割, 分割成三个区域, 这样每个设备都被包含到对应的区域中了。分割后将坐标记录, 以后每次云台转到这个位置就从监控数据库中取出设备对应区域的数据, 加以解算, 从而测得设备的当前温度。

采用该技术的前提, 保证每次监控中, 探测器精确停留在同一位置。为确保长期监控的稳定性, 本设计中采用高精度云台作为检测器材的承载平台。同时在每次循环中设置一个归零监测点, 每次检测完毕后回到归零点, 然后以归零点为基准重新进行偏转, 从而避免在运行中累积循环误差。

监控器材获得的视频信号通过数字视频录像机进行存储。该设备是数字视频录像机, 一种数字化的视频处理记录设备 (Digital Video Recorder) , 相对于传统的模拟视频录像机, 采用硬盘录像, 故常常被称为硬盘录像机, 也被简称为DVR。同时硬盘录像机还利用软件提供图像分割、云台输出控制、多路备份等功能。DVR能取代了传统模拟监控中使用的录像设备、画面分割器等模拟视频处理设备, 一台设备集中原来若干台设备才具有的功能。同时设备还集成视频转换、云台等设备控制模块, 能简化监控系统, 降低成本。本设计采用低功耗、基于嵌入式系统的DVR成品, 完成视频存储等操作。

基于DVR监控系统作为基本设计方案, 并利用可见光摄像机与红外探测器共同拍摄来实现可见光/红外共同监控。同时通过高精度云台完成远距离多点监控功能。在DVR通过DVR完成数字视频格式的转换, 通过计算机网络完成向监控计算机由监控系统内的计算机提供实时录像和回放功能, 并可支持有限IP网络访问, 支持系统内利用计算机网络完成信息交换和控制。第二代DVR系统的基本系统性能已经达到使用要求, 而且DVR技术相对比较成熟, 各部件采购方便, 系统总体成本不高。

3 系统总结

本系统可以满足以下使用条件的应用需求:室内外设备的远程红外监控功能, 满足一般变电站及类似高能耗设备的监控需求, 如果设备内热辐射异常将及时报警, 及早发现因故障或设备老化而发热异常的接头、线缆、变压器, 杜绝事故隐患;同时设备也提供可视视频监控, 配合红外探测器也能满足一般全天候安保的需求。本系统今后的主要改进方向为解决低成本下监控系统性能制约问题。在本系统中, 由于监控摄像机的数量比一般系统要少, 所以监控实时性、监控精度等性能相对较低。未来随着云台性能提高, 红外探测设备精度提升, 数字处理算法及芯片的改进, 可以通过部件升级的措施来改进低成本限制下的监控系统性能。

摘要：随着红外探测技术的发展, 各行业对设备远程温度监控、远程红外安保等红外监控设施需求将更加强烈。在一定成本限制下, 构建可视及红外视频监控系统, 完成安保监控及远程温度监控等功能, 将有广泛应用前景。探讨利用非致冷红外探测器、高精度云台及DVR等成品设备构建红外探测硬件系统, 同时利用数字信号处理完成红外视频信号的辨识及温度控制, 从而建立低成本的红外监控系统。

关键词：红外感温,远程监控,DVR,云台,非致冷红外探测器

参考文献

[1]王小丽, 王君, 严志勇.影响红外测温精度原因分析[J].中国电力教育, 2010, (S1) .

[2]李云红, 孙晓刚, 原桂彬.红外热像仪精确测温技术[J].光学精密工程, 2007, 15 (9) .

[3]向桂山, 王宣银, 刘西亮.大距离系数红外测温仪的关键技术研究[J].浙江大学学报 (工学版) , 2006, (12) .

[4]邱巍巍.红外测温技术应用于变电站图像监控系统的研究[D].保定:华北电力大学, 2005.

红外激光监控装置的技术篇2

可旋转摄像机设于云台上，该处理器与感光元件、激光红外灯、存储器相连;可旋转摄像机包括镜头和摄像机机身，该系统还包括视频编码器、红外感应器;编码器、红外感应器分别与处理器相连;视频编码器还与可旋转摄像机相连，该智能监控装置在无人员流动时处于停止工作状态，节约了电能、减少了存储空间，还可以实现在无人参与的情况下对可疑人物的跟踪监控。

[关键词]红外激光光传感器

1、前言

随着科技的发展，人们对于安全的要求也越来越高，安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的.安防技术就显得更为重要。

视频监控系统是安防领域中的重要组成部分，是安全系统中最关键的子系统。

随着社会的进步和经济的发展，对安全的要求也变为更加苛刻，因此要求视频监控系统能在各种恶劣的环境下进行全天候的实现实时监控[1]。

不但要求在白天能够进行监控，还要求在晚上也能进行监控，并要求画面清析，这样就要求晚上也要有照明，为了使照明的效果更好，出现了激光红外灯，提供摄像机在夜晚的照明，但该照明为24小时工作，浪费电能，缩短了摄像机的使用寿命。

为了解决上述问题，出现了一种安装了光传感器的监控装置，通过该光传感器来感应外界光照的强弱，从而控制激光红外灯的开启与关闭，一定程度上节少了电能，但该监控装置的摄像机在24小时都始终处于开启状态，且要人员参与的情况下才能进行监控，浪费了电能，且不能在无人的情况下对可疑人物进行监控。

为了克服现有技术的不足，本文介绍一种可节约电能，且在无人参与的情况下自动进行对可疑人物进行跟踪的智能监控装置。

2、智能监控装置的结构及实施过程

传统的红外监控系统包括：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源;摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值(通光量)，F值越小，夜视效果越好。

红外摄像机的好与坏，关系到各部分的选用以及合理配合的问题[2]。

由于普通LED灯在照射距离、亮度、散热、寿命等方面存在诸多局限，已满足不了目前夜视监控领域的需求，虽然现在有的是为了增加监控距离及亮度，增加了LED灯的数量和功率，但是却牺牲了散热和寿命[2]。

针对目前不能在无人参与的情况下对可可疑人物进行监控，需要进行技术改进。

如图1所示，智能监控装置包括可旋转摄像机2、处理器3、红外激光灯4、存储器1、传输线缆、显示器、云台、感光元件5、视频编码器6、红外感应器7。

可旋转摄像机设于云台上，包括镜头和摄像机机身，其外壳为铝合金材料，外形小巧，镜头还加防护罩，隐蔽性好，防水、防暴、抗腐蚀、抗冲击能力强;处理器与感光元件、激光红外灯、存储器相连，感光元件可以是光敏电阻，电敏电阻其电阻值随着光照的强弱而改变，当入射光强时，电阻减小，入射光弱时，电阻增大，感光元件也可以是光照传感器。

红外激光灯有2个，分别设于可旋转摄像机的左右两侧，也可以设于摄像机的上下两侧，红外激光灯的前端设有镜片，镜片为单个镜片，也可以由多个透镜组成，红外激光灯使用远红外作为发射源，利用透镜散射的原理使激光红外由集中的直线光束改变成一定角度的散射光束，增大了照射面积，通过改变透镜的组合方式或调整透镜距离可使激光红外照射面积发生改变。

云台为电动云台，具备水平旋转和垂直旋转的功能，该电动云台可在水平方向上0-360°内回转，还可以在垂直方向上0-90°内回转，该设置使用单一摄像机能够大范围进行监控，利于节约成本，且监控范围更大。

当有人处于红外感应器所能感应的监测区域时，其体内发出的热源被红外感应器所捕捉，红外感应器将信息传输到处理器，处理器接收到信息后立即启动可旋转摄像机进行录像，并通过红外感应器对热源进行跟踪，并不断地将热源的移动信号传达给处理器，处理器对热源的移动路径进行分析，并判断热源的行为是否符合智能监控装置里所设定的警戒条件，当符合时，处理器将根据红外感应器传来的移动路径信息，控制可旋转摄像机的镜头按照移动路径对热源进行跟踪拍摄，并将信息保存到存储器中;当热源离开红外感应器所能感应的监测区域时，处理器接收不到红外感应器传来的信息，将自动停止可旋转摄像机的拍摄工作。

3、结束语

综上所述，该智能监控装置采用红外激光技术，通过光传感器感应外界光照的强弱来控制戏外激光灯的开启与关闭，还提供了夜间监控照明，实现在无人员流动时处于停止工作状态，节约了电能、减少了存储空间，实现在无人参与的情况下对可疑人物进行跟踪监控拍摄。

不但外形小巧、隐蔽性好、防水防暴、抗腐蚀，抗冲击能力强，且安装方便。

参考文献

[1] 邹国霞、唐建清，基于嵌入式计算机的红外监控系统的设计及应用，《仪表技术》，8期.

[2] 戴捷，红外激光球形摄像机的关键技术研究，机械电子工程，浙江大学学位年度.

红外热成像技术及其在智能视频监控中的应用【3】

摘要：红外热成像技术是根据自然界一切温度高于绝对零度(-273 ℃)物体能够每时每刻反射载有物体特征信息的红外线的特性而研发的一种被动红外夜视成像技术，被广泛运用于智能视频监测领域。

我国变电站的红外线测温工作基本上采用传统的红外测温仪配合巡检人进行，这种传统变电站监控方式方式效率低、工作量大，不符合当前变电站的发展要求。

随着社会经济发展和科学技术进步，变电站逐渐发展为无人值守的智能化集成化监控，文章以云南电网公司文山供电局开发智能红外热成像无人监控系统为例，阐述红外热成像智能视频监控系统开发的技术要点。

关键词：红外热成像技术;智能视频监控;变电站

电力系统作为国民经济运行中至关重要的组成部分，其性能的好坏决定了市场经济发展以及人们生产生活的顺利进行。

随着改革开放的不断深入，我国的市场经济发展迅速，因此对电力系统的安全可靠性要求越来越严格。

而变电站电力设备监控在确保电力系统运行安全方面具有重要作用。

现阶段电力设备监控基本上采用人员定期巡检的方式，缺乏智能化监控手段，在预防电力设备故障方面不够严谨。

目前文山供电局变电站普遍采用了热红外成像智能视频监控管理技术，本文将探讨该智能视频监控系统的具体开发与运行。

1 智能红外热像无人监控系统开发背景与可行性研究

1.1 系统开发背景及意义

20世纪90年代末，美国大部分变电站广泛运用了智能红外线热成像视频监控技术，该技术根据自然界一切温度高于绝对零度(-273 ℃)物体能够每时每刻反射载有物体特征信息的红外线的特性，从而设计出一种能够判别被侧目标温度高低和热分布场的技术，而利用光电红外探测器将物体的发热部位发射出的热辐射功率信号转换成电信号后，再通过成像装置将物体表面的空间温度分布精确的模拟出来，最终形成影像。

我国对于热红外城乡技术研究和运用起步较晚，主要以制冷式红外成像设备为主，但是由于该设备使用环境和自身条件的限制，制冷式红外成像技术应用面较窄。

近年来，随着社会经济发展和科学技术进步，我国变电站逐渐发展为无人值守的智能化集成化监控。

而智能红外热成像无人监控系统开发与实施有利于弥补当前采用容值测量和局部放电难以全面排查缺陷设备的技术空缺，能够减少现场事故，提高电网运行的安全性。

1.2 系统开发可行性与必要性

红外热成像智能视频监控系统的可行性主要表现在以下两个方面：一是项目负责人均为电力系统自动化专业，拥有从事该压试验和一次设备技术监督和管理工作经验，理论知识扎实，实践经验丰富。

二是实验条件。

文山供电局均配置有红外测温仪，并积累了丰富的历史数据，在建设红外热成像智能监控系统时，可以与之前人工测温所得数据进行比较分析，从而改进设计路线和构思，优化系统构建方案，完善电气设备温度数据库。

2 智能红外热像无人监控系统开发系统结构及创新点

2.1 系统结构

项目研究成果主要由现场单仓云台与红外热像仪监控设备、变电站智能红外热像无人监控系统、终端电脑三部分组成。

2.2 研究创新点

具备国内首创的一线通特点，可以通过光纤通讯接口实时传输包含全部温度数据的红外视频信号，真正做到温度图像的实时性;同时还可以对云台和传感器焦距进行远程实时控制，真正做到了接线更少，安装更简便。

研究成果在输出容量、输出频率以及选择频率自动测试的领域比同类装置有明显创新，由于其他同类设备没有针对电容器测试的技术配套参数，且测试频率不可调整，测试时间长达数小时。

本项目提出的创新技术路线，采用频率可调整的方法，对于电容器而言一般只需要1～30 k范围的快速测试，几分钟即可完成。

同时如果需要对绝缘材料的老化进行深入研究，该装置也可选择超低频段，或者全覆盖频率的测试。

3 红外热成像智能视频监控技术要点分析

3.1 在线红外监测方式及拓扑结构

该系统的在线红外监测方式采用三组红外云台监控前端设备，分别安装与位置优越的建筑物楼顶，通过光纤进入网络主控室，实现对设备的控制机红外图像采集。

3.2 红外图像实时分析与处理

系统通过广电红外探测器将物体发热部位的辐射功率信号转换成电信号后，成像装置便能够一一对应地模拟被测物体表面温度的空间分布，最后经过LX60TM系统软件平台进行处理后，采用测控与分析一体化模式，即同时承担硬件控制，形成热图像视频信号，传送至显示屏幕上，经过数据读取分析与可视化处理后，得出与物体表面热分布相对应的热成像图。

红外热像仪可控制热像仪的聚焦、放大缩小、色板、温度范围、目标参数等设置。

分析功能实时监测设备的温度变化：点、线、区域测温设置，自动追踪某一区域内的温度最高点，设定等温线显示高温区域;定时、定位自动对红外热图像存储、分析，发现异常情况，自动报警，分析故障设备温度变化的历史曲线。

3.3 监控系统接入内网安全性

本次研究的智能红外线视频监控系统应用了网络层监控技术、应用层监控技术、外设监控技术以及系统监控技术。

网络层监控技术规范了系统IP地址访问权限和端口访问权限，对异常故障有实时报警功能。

报警条件有高于、低于、区间之内、区间之外4种方式供选择，可通过电网公司短信平台对故障设备进行短信报警。

3.4 云台控制技术

云台控制技术支持远程聚焦、变倍、光圈调整，能够对八个方向进行智能控制。

同时云台控制装置能够设置80个以上的预置位，并且对预置位有添加、修改、删除、清空等操作功能。

每一组云台对多个点位也就是预置位进行循环监控，并根据每一个预置位的巡航设置信息与报警设置信息进行数据实时处理。

3.5 图像智能识别技术

该系统中利用计算机对显示图像具有分析和解析的功能，将物体中以热辐射为信号的图像进行智能分析和处理，抓住物体图像的特点，支持温标、等温线红外图像分析功能等温线即在某个设定的温度范围内的所有温度点都以同一种颜色进行显示，从而突出被关注的区域。

4 系统试运行与验收测试

通过本项目的实施，改变了我局没有智能红外热像无人监控的局面，11月我们在220 kV文山变电站进行了测试，测试前由南京蓝芯电力技术有限公司技术人员进行了试验培训，红外热成像双视在线监控预警系统硬件(监控主机、交换机、光纤转换器、云台、摄像头、温湿度传感器、交流电压变送器等)、软件设备功能(自动巡检控制功能、报警功能、设备温湿度显示准确率、温度报警显示正确率等)试运行检查结果正常，整个系统运行、使用情况良好。

5 结语

变电站红外热成像智能视频监控技术实现了变电站内关键设备温度在线实时监测，提前发现安全隐患，为电力系统安全正常运行提供科学参考数据。

此外该技术攻克了变电站电气设备运行维护难度大的难题，节省了大量的成本投入，其经济效益显著。

变电站采用红外热成像实现在线智能视频监控，有效提高了用电管理水平，降低服务成本，提高了供电质量，帮助电力企业树立安全可靠、值得信赖的企业形象。

参考文献：

[1] 郑裕林.红外视频监控技术在城市监控报警联网系统的应用[J].警察技术，，(7).

[2] 吕立波.红外热成像技术及其在安防领域中的应用[J].中国公共安全(综合版)，，(7).

红外监控篇3

【关键词】热成像技术；高速公路；视频监控；全天候

1、高速公路视频监控的发展及存在问题

高速公路与一般公路相比，具有封闭性高、交通流量大、设计时速快等特点，为保安全畅通，高速公路运营管理单位要求对高速公路进行视频监控，掌握高速公路运营情况。目前视频监控技术还是要依赖自然光。光照条件良好条件下，监控质量可以保证，而在光照条件恶劣的夜间情况下、雾霾天气下却成了睁眼瞎，无法获得有效的监控图像。

针对夜间监控的要求，发展出了红外LED补光摄像技术、激光夜视技术。但是目前这两种技术应用到高速公路干线全程监控上均有一定缺陷。LED补光可以满足近距离监控要求，但受限于大功率LED技术限制，百米外监控效果较差。如果片面追求远距离监控效果，就要减小LED发射角，在大场景监控时，LED补光区域只是一个亮斑，形成手电筒效应不能满足监控要求。激光夜视系统由激光辅助照明、可变焦镜头、彩转黑低照度摄像机组合而成，配备复杂的激光变焦系统，对激光的发射角进行调节，实现照明区域可变。但是激光变焦系统很难与摄像机的可变焦镜头同步，调节繁琐。

针对这些问题，红外热成像技术这种被动成像系统就显示出他的优势。

2、红外热成像技术的原理及发展

在自然界中，一切物体都会辐射红外光，如果我们能利用仪器检测出目标物像与背景的红外光差别，就可以得到红外光图，从而对目标物进行监测。这解决了夜间监控问题。

红外线在大气中传输会受大气中二氧化碳、水分、灰尘等成分影响而衰减，但在3～5微米和8～14微米这两个波段衰减较小，这两个波段也被称为红外大气窗口。利用红外线传播的这个特性，可以解决在雨雪、雾霾天气条件下的视频监控问题。

目前发展较成熟的非致冷焦平面红外热成像系统的工作原理是：光学系统接收目标物的辐射，经过光谱滤波，将目标范围内的红外辐射投射到红外探测成像模块中，红外模块经过对焦平面信息收集，A/D变换，积分，获得红外面阵信号。因信号较弱，且缺乏可见光图像的层次和立体感，经视频信号处理单元进行滤波、放大、整形、伪彩填充等处理，生成视频信号，输出供监视器显示或传输设备向调度中心传输。

3、红外热成像技术在高速公路中的应用

因高速公路难以做到全路段人工辅助照明，普通视频监控技术无法在黑夜达到良好的监控效果，LED和激光补光又有距离和手电筒效应的问题且不能解决雨雪雾霾对监控的影响。而红外热成像摄像机可以被动接收高速公路上车辆、物体的红外辐射，无论白天、黑夜都可以实现24小时监控。在雨雪雾霾天气下，由于可见光波穿透大气中障碍物的能力差，影响监控的效果，而红外光的大气窗口特性使得红外热成像摄像机可以克服雨雪、雾霾天气的影响，从而实现全天候的实时监控。

近年，我国已经能生产出符合高速公路实际应用要求的红外热成像摄像机。这种摄像机内部采用高清镜头配合200万可见光高清彩转黑摄像机与640X480大口径非制冷热成像摄像机自动切换工作，摄像机在光照条件好时间采用可变可见光镜头，配合高清CCD摄像机，可观察2km-10km距离内车辆细节。在夜间采用105mm/155mm光学变焦红外热成像，生成640X480分辨率红外图像，可发现2km-10km零照度夜间目标轮廓。热成像温度探测灵敏度可达35mk，灵敏度高，画面细腻，受雾雨雪天气影响小。摄像机集成度高，可以方便的升级替换现有的视频监控摄像机。

经过实际测试表明：红外热成像摄像机可以分辨高速公路上行驶的车辆类型，基本外观，能及时发现夜间交通异常问题，可彻底改变夜间睁眼瞎的状况，大大提升高速公路管理單位的管理水平。

4、红外热成像技术的缺点

（1）视频对比度差、分辨低。由于红外热成像靠目标物体的表面温度差成像，而普通物体的表面温度差别并不显著，造成图像对比度差。另外，由于红外检测元件的限制，图像分辨率还在D1格式附近，与目前新兴的720P、1080P高清差距甚远。

（2）图像无色彩，观感差

因红外热成像系统只检测设定频段内的红外线，图像没有颜色信息，通常以灰度图像显示。即使添加伪彩，也不可能再现车辆表面颜色。

（3）不能穿透车窗观测驾驶人员信息

因红外热成像系统由红外温感成像，像车窗玻璃这种透明物体对温度来说却是障碍物，红外热成像摄像机不能捕捉车窗后面的信息，也就丧失了对驾乘人员的观测、判别能力。

（4）造价昂贵

由于非致冷焦平面红外控测元件主导权仍在国外，红外热成像摄像机造价昂贵，短期内还无法解决成本障碍。但我们相伴随着新技术的突破、应用，红外热成像摄像机必将降价普及。

结束语

红外监控篇4

1 红外线成像技术在变电设备温度监控中的运用

变电设备在电力运行过程中发挥着十分重要的作用, 温度是变电设备在运行过程中需要重视的一个非常关键的参数, 而红外线检测的方法可以很好的实现对设备的远距离监控, 如果变电设备在运行的过程中出现了一些异常的现象, 就可以最为及时的采取有效的对策对其进行处理, 当前四遥技术已经逐渐的成熟起来, 丢案例系统自动化水平已经有了十分明显的改进, 在电力系统运行的过程中, 电力系统的综合性也已经到达了一个新的水平, 这项技术也成为电力系统综合自动化发展的一座标杆。

红外线成像技术是一种十分有效的变电设备运行状态监控的手段, 在应用的过程中它主要是运用温度变化和红外线之间存在的关系来对变电设备的运行状态进行监控的, 如果设备发生了异常, 设备向外辐射的热能就会产生一定的变化, 而这种变化在设备运行的过程中会转化成热能和温度信息, 借助互联网就可以将这些信息准确的显示出来, 所以这项技术在应用的过程中主要是借助温度的变化来对设备的运行状态做出判断。

2 红外成像的特点

2.1 红外成像技术的优势

红外成像技术在实际的应用中采用了已经创新的变电设备运行监控的方法, 这种手段使得远程的在线监控不再成为难题, 而和传统的监控方式相比, 这种监控方式有着非常大的优势, 首先, 它可以有效的避免其和变电设备发生直接的接触, 被测的变电设备只要照射到元件上就可以完成, 这样一来既有效的避免了感热元件的损伤, 同时也大大的减少了工作人员所面临的安全风险, 这样也充分的保证了操作人员自身的安全。另外, 这种技术在成像速度上也有着非常大的优势, 图像是动态的形式, 所以也更加的清晰, 为工作人员及时的发现故障和异常现象提供了便利, 同时这种技术在使用的过程中并不是非常的死板, 可以适应多种情况, 同时也给工作人员的操作提供了诸多的便利, 这也是传统技术所不具备的。

2.2 红外线成像存在的问题

在电力系统运行的过程中, 红外线成像已经得到了十分广泛的应用, 而我国科学技术的发展和进步也使得我国的红外成像越来越成熟。但是不能否认的是, 这项技术还存在着一定的不足, 在使用该技术进行测温的过程中经常会出现信号微弱的状况, 同时信号也非常容易受到阳光和大风的影响, 所以在使用的过程中也会出现一定的差错。变电设备在小区域内的温度变化异常现象是非常难以发现的。另外在实际应用的过程中监测的温度如果没有达到1000度, 就会产生非常明显的误差, 这样检测结果的准确性就会受到极其明显的负面影响, 红外线成像技术在应用的过程中虽然对很多设备故障的排查都是有效的, 但是如果设备内部出现了较为严重的故障, 该技术还是不能予以判断和排查, 所以该技术还需要进一步的深化和发展。

目前, 为了减少红外成像的判断误差, 首先在安装检测时要充分考虑周边环境的影响, 避免非待测物体的辐射能进入测试角。其次在监控变电设备周围设置屏蔽物, 最大可能的排除外界干扰。在室外环境下监控时要考虑多云天气和晴朗天气等因素对测试温度的影响。再次, 对于发光率低的监控物体, 采用涂抹发射率高的涂料等方式来提高物体的发射率, 增加红外成像的准确性。随着科技的发展, 红外成像技术的运用会越来越成熟、越来越精确。

3 变电设备的远程在线监控

变电设备的远程在线监控主要是通过红外成像来实现的。通过这种先进的技术, 可以实现变电设备在不停电、不接触、远距离的情况下进行设备运行状况的检测、监控, 可以实现对设备存在的缺陷及隐患的早发现、早处理。首先对红外热像仪进行初始设置, 电网系统将自动控制红外热像仪的运作, 对监控的变电设备进行拍摄, 采集红外成像信息, 并对设备的运行进行初步的分析、诊断。其次, 与其他智能设备的组合运用, 使电力系统的自动化得到提升。如与智能报警系统的组合应用。在对设备运行的实时状态进行监控中, 如发现温度图像异常时, 会自动发出声、光报警信号, 引起操作人员的警觉, 对存在的问题及隐患及时作出应对。第三, 定时、定点对变电设备预设测量点, 再对红外热像仪进行初始设置后, 就能实现它对变电设备的自动巡航和自动拍摄功能。操作人员不但能直观、清晰的对采集到的已转化为温度表示形式的热能信息进行监控, 而且还可根据需要对历史数据进行调取、查询和分析, 方便了对变电设备运行的研究。第四, 智能的报警平台还可以以短信的形式给相关操作人员发出警报, 提高了电力系统综合自动化的智能性, 为无人值守创造了条件。第五, 强大的数据库功能, 收集了红外成像的所有监控信息。一方面可以对红外成像的视频进行条件查询, 对当时的视频录像进行回放, 对相似情况进行分析、比较。另一方面可对红外成像视频的历史数据进行智能管理, 方便了相关数据的查询, 使操作人员对变电设备的运行趋向能做出更正确、更准确的判断, 有效的防范了变电设备运行中的错误。

变电设备是电力系统中电能变送的关键, 影响着电能传输的效益和质量, 关系着电能变输的安全可靠。电力设备的工作性质, 决定了它需要在高电压、大电流的环境中长期的、持续的运行, 出现难以预测的问题是不可避免的, 变电设备的热故障就是比较常见的问题之一。

4 结论

电力系统自动化发展的过程中, 红外成像技术是一个不容忽视的环节, 它能够广泛的应用在变电设备检测领域, 这项技术可以通过温度的变化和分布判断出设备哦是否处于正常的运行状态当中, 同时它也可以为电力系统的正常运行提供保障, 但是其在应用中还存在着一定的不足, 需要进一步的加强和改进。

摘要：我国的自动化水平较前几年有了非常明显的提升。电力自动化系统在运行过程中的稳定性和安全性也越来越受到了人们的关注和重视, 电力自动化的水平越来越高, 在无人值守的变电站或者是少人值守的变电站中, 红外成像的变电设备温度远程控制就是电力系统改进中的一个非常重要的突破, 主要分析了基于红外成像的变电设备温度远程在线监控, 以供参考和借鉴。

关键词：红外成像,变电设备,在线监控,自动化

参考文献

[1]俞睿默.在线测温检测技术在无人值班变电站应用的可行性探讨[J].华东电力, 2009 (7) .

红外监控篇5

1 温度监控整体方案

温度监控整体方案基于温差无线红外温度传感器,利用电力设备发热故障点的温度与自然界的温度差进行温差发电,给测温模块和红外LED提供电源。利用红外技术将测温信号传送给红外监控系统,用空间域低通滤波、频率域低通滤波、中值滤波、邻域平均和多帧平均等方法对红外热图像去噪处理,利用红外理论构建热图像的测温模型。结合图像识别技术,解决高温高压恶劣环境条件下的温度检测、报警问题。

本监控系统分测温现场、监控现场和监控室三大部分,如图1所示,结点1~N+5代表测温场中的测温模块,其中测温现场每个结点模块组成框图如图2所示。

2 测温模块DS18B20

DS18B20[3]是单线可组网数字温度传感器芯片,主要应用于小空间的设备仪器数字测温和控制,它具有体积小、耗能少、耐碰、耐磨、抗干扰、封套形式多样等优点。DS18B20的内部结构如图3所示,其测温工作原理如图4所示。

本方案选用的智能化温度传感器DS18B20有以下特点:

a.支持“一线总线”接口,经济性更好;

b.现场温度测量以数字方式传输,抗干扰性能更强;

c.支持3~5.5 V的电压范围,使设计灵活、方便;

d.测量温度范围为-55~125℃,精度更高,可达0.5℃。

3 温差无线红外温度传感器

3.1 温差模块(STM)

由于在高压变电站中不能布线,因此难以从外界取得稳定的电源,测温及数据传输模块只能自带电源。如果使用锂电池供电,一般使用寿命有限,且更换有困难。太阳能电池供电是利用光伏效应并将光能转换成电能的器件。但是太阳能供电目前也存在一定的问题,如电源的输出不稳定、转化效率低等。本方案考虑变电站设备本身产生的温度,采用温差模块供电解决电源问题[4,5]。半导体温差模块的发电原理是赛贝克效应[6,7],将多个同样的PN结串联起来就可得到足够大的电压,成为一个温差发电机。图5为温差模块电路图,图6为半导体温差发电机理论模型的结构图。

本方案中温差模块采用的外形尺寸为40 mm×40 mm×5 mm,共126对PN结,并有一定耐高温特性,其热能转化为电能的效率为4.7%。测得的温差模块输出开路电压随温差变化关系如图7所示。根据图7曲线可以看出,在一定的温度段,温差与一定负载电压之间的关系基本呈线性。这就保证了模块在一定温差工作时能够具有较为稳定的输出。

利用发热设备与外界的温度差产生电压,经过电压提升和整流滤波可以为温度测量和红外LED提供所需的稳定电压。由于提供的电源不稳定,所以还需要加一个超级电容来储存电能。在有温差的情况下,温差模块对超级电容充电,同时又给后面的负载供电;在无温差或温差较小的情况下,由超级电容对后面的负载供电。超级电容相比锂电池有4个优点:

a.充放电次数可达到100 000次;

b.可提供持续很高的放电电流;

c.可快速充电;

d.维护工作量少,且在-40℃的环境中也可以使用。

3.2 温差无线红外温度传感器

温差无线红外温度传感器[8]无需外供电源,是以无线光波形式(红外)传输信号的测温装置,可在高压、高温、高湿度等恶劣环境中长期稳定工作。其组成结构剖视图如图8所示,工作原理如图9所示。

本方案把传感器的底部与被测高温体相连接,将高温体的热能有效地传送给温差发电模块的热端和DS18B20测温模块,温差发电模块的冷端散热器进行自然冷却,利用温度差来实现温差发电。温差发电产生的电动势,一方面给DS18B20测温模块供电,另一方面给超级电容充电,将测温模块测得的温度值送给PIC10F206单片机,PIC10F206单片机的输出信号为数字信号,用D/A转换器转化为电流信号驱动LED发出红外光线。温度越高所转化的电流越大,通过调整电流即可调整发光强度,通过监控现场的红外摄像机接收,可达到测量温度的目的。并给出设限报警和温度等级显示,保护热电阻的作用是将红外管的工作电压箝制在上限值以下。

4 红外摄像机的选择和图像接收处理

4.1 红外信号接收模块

红外摄像机是红外信号接收模块,红外监测技术的关键要得到准确、可靠的监测数据,但是对电力设备进行现场监测时,由于现场各种条件的影响,可能导致测量结果与实际温度相差很大。为了得到准确的监测结果,必须了解、分析、比较造成干扰的因素。对监测结果有影响的因素有很多,如电力设备本身发射率的影响、设备热辐射的影响、太阳光产生辐射的影响、环境温度的影响、大气衰减的影响和风力的影响。本方案选择的红外摄像机[9,10]主要考虑分辨率、成像灵敏度、光谱响应等主要特性。

4.2 图像处理及管理监控模块

4.2.1 图像处理

红外二极管[11,12]中发光强度与电流有关,二极管中电流越大,发光越强,则对应红外摄像机测得灰度图的灰度值越大。下面实验测定了红外二极管中电流与对应灰度图的灰度值之间对应关系。实验采用3V电源和电位计对红外二级管持续供电,用改装过的测试摄像机接收红外管发出的信号,并使用编写的软件对测试点的灰度值进行读取。图10~12是实验中取不同电流对应的红外图像。由图可见,不同电流对应的红外图像中光点亮度不同,进行相关灰度处理后,采用灰度值对图像亮度进行分析对比,可更加有效地确定不同灰度值对应的电流,进一步还可计算出对应温度值。

4.2.2 图像软件界面实现

本系统以NI的Lab VIEW及NI-DAQmx开发系统为基础来实现软件功能。利用Lab VIEW软件[13,14,15]编写了软件界面,本系统用测温现场的照片为背景图,在图上标出每一个测温点的具体位置和编号,把每一点红外图像的信息通过图像处理技术得到相应点的温度值,并在背景图的相应编号上实时显示。可以通过在数据库内预先设置报警温度值,当对应位置的温度和温升高于预设值时,报警灯将闪烁并报警,将报警记录自动存储,可以选取相应点调用数据库进行详细查询。并可以与监控现场的视频图像兼容,实现红外图像和视频图像的切换,真正实现了“所见即所测”。

5 结论

本方案用红外摄像机代替了昂贵的红外热像仪对电力设备进行实时非精确的温度监控,用电力设备本身的高温进行温差发电,解决了变电站内无电源、难布线等问题,并开发了软件界面进行实时监控,实现了各被测点温度、湿度、风速的实时显示。本方案是用变电站的实拍照片作为背景在其上面显示各个测量点的温度信息。如果能在红外信号显示的同时,以现场视频信号作为背景,使红外温度信号与视频信号融合,将会得到更加生动、直观的信息。

摘要：针对变电站各发热点温度测量和监控问题,提出利用红外技术对现场设备进行温度监控的设计方案。该方案利用电力设备本身的高温与自然环境的温度差进行温差发电,为安装在现场的测温传感器供电;发射端把测温传感器测得的温度量转化为红外信号并发射;接收端的红外监控摄像机对传感器扫描接收;监控中心对提取的红外图像处理、分析后,给出温度指示和异常报警信号。LabVIEW编写的软件界面进行实时监控,做到各被测点的温度实时显示。用红外摄像机代替昂贵的红外热像仪,通过实际检验,所设计的方案获得满意的效果。

红外监控篇6

关键词：计算机技术,AJAX,红外报警,视频监控

0 引言

近年来,物流行业取得了很大的进步,物流设备设施也向着自动化、信息化方向发展,不断更新换代。由此产生的物流安全问题,正日益受到人们的重视。另一方面,随着物联网的高速发展,以物联网为代表的新兴产业受到市场青睐,红外传感、视频监控等安防工具也得到了较为广泛的应用。

采用了红外报警与视频监控结合的物流监控系统,集合了红外报警设备和视频监控设备的优点,实现对物流防区进行实时、高效以及快速定位响应的报警监控,是解决物流设备设施安全问题的重要手段。

传统监控系统无论是基于C/S(客户端/服务器)构架还是基于传统的B/S(浏览器/服务器)构架,都无法克服架构本身的一些缺陷。本文提出的基于AJAX的物流红外报警视频监控系统,采用B/S(浏览器/服务器)构架,利用AJAX技术在浏览器与Web服务器之间使用异步数据传输而实现页面无刷新无等待的特点,实现对防区安全的高效快速实时报警监控,从而避免了传统架构的缺陷,优化了监控的实现效果。

1 AJAX技术

AJAX是Asynchronous JavaScript+XML的简写,AJAX实际上不是一种技术,而是由JavaScript、XHTML和CSS、DOM、XML和XSTL、XML2HttpRequest以优雅的方式结合而成的,采用AJAX技术必须使用基于XHTML和标准CSS的表示层[1]。

与传统的Web应用不同,AJAX采用异步交互过程,如图1所示。AJAX的工作原理就是相当于在浏览器和服务器之间加了一个中间层,使用户操作与服务器响应异步化。而这一中间层所要做的工作都是由AJAX引擎(AJAX engine)来完成的。实际上,AJAX引擎就是一些复杂的Javascript程序,这些程序通过调用XMLHttpRequest对象的属性和方法来与服务器端进行数据交互,然后再通过DOM来解析处理XML文档和部分更新HTML页面的内容[2]。

2 系统设计与实现

2.1 系统概述与框架设计

2.1.1 系统概述。

在物流防区中,各重要节点安装成套的红外报警设备和网络视频摄像头,每个节点的摄像头负责该节点红外报警设备监控区域的视频监控。红外报警设备和网络摄像头记录的报警记录和监控视频信息由各自的硬件程序实时写入服务器端的数据库,客户端电脑通过B/S监控系统进行实时监控。系统物理模型如图2。

2.1.2 系统框架设计。

物流红外报警视频监控系统,服务器采用RedHat Enterprise 5.4操作系统,后台数据库使用Oracle 10g,Web服务器开发使用Tomcat。客户端操作系统采用Microsoft Windows XP操作系统,浏览器为Internet Explorer 6.0。开发工具使用My Eclipse,B/S系统采用Appfuse框架,集成了Struts、Hibernate和Spring框架技术,前端使用jsp+jQuery框架。

2.2 系统功能。

B/S系统以物流防区的平面区为主功能操作区,在平面图上用相应图标标注出各红外报警设备和视频摄像头的实际位置,提供对视频摄像头实时监控视频的观看功能,并实时显示红外设备报警情况。

当出现红外报警时,主功能操作区将出现醒目报警提示,并定位到正在报警的红外设备,可即时查看负责该红外设备报警区域的摄像头监控录像,从而对报警情况作及时处理。

B/S系统还有辅助功能菜单区,提供报警历史记录查询、报警录像查询、摄像头设备管理和红外设备管理等辅助功能。

系统结构功能图如图3。

2.3 系统实现。

通过浏览器登录红外报警视频监控系统,作为视图层的主功能区使用HTML显示并基于JavaScript的事件驱动,响应用户的各种输入,检测用户是否有效并及时反馈,并采用定时器对有效请求通过AJAX与服务器异步通信来发送给业务逻辑层,通过j Query框架可以支持跨浏览器平台,具有很强的动态性和交互性,并减少数据传输量,反应速度快。

Web服务器端业务逻辑层使用JSP处理用户请求和Struts处理业务逻辑,通过Hibernate访问数据层处理设备数据并返回给客户端,业务逻辑层主要处理报警情况显示等。

2.3.1 封装AJAX方法。

使用AJAX发送请求是通过XMLHttprequest对象来实现。使用之前,要先实例化,并跨浏览器运行,指定回调函数。然后通过Open方法建立对服务器的调用,send方法向服务器发送请求。为了实现AJAX方法调用的高效性和可重复性,本系统对AJAX方法进行了封装,将请求的url和回调函数作为参数传入。代码如下:

2.3.2 红外报警记录自动提示。

本系统最核心的功能是要实现红外报警记录自动提示,这要借助使用javaScript定时器和AJAX技术,定时扫描数据库中有无新的红外报警记录。

B/S系统通过使用JavaScript中的setInterval定时器,利用AJAX技术,定时返回数据库中最新红外报警记录表,在主功能区域上局部刷新显示相关信息,来实现防区红外报警记录自动提示。

首先,B/S系统主功能区页面加载时,设置setInterval函数,设定时间间隔,定时调用AJAX方法,创建XMLHttprequest对象,创建回调函数并发送请求,服务器接收请求,返回从数据库中获取的最新红外报警记录。浏览器客户端接收数据,调用回调函数,创建html对象,利用css绝对定位,在主功能区域页面内显示报警图标及相应功能操作。

2.3.3 界面实现。

Web系统功能页面主要分为2个部分:左侧和主体。左侧部分用于功能的选择,主体部分用于用户操作以及显示操作结果。系统主体界面实现如图4。

3 结束语

本文介绍了基于AJAX的物流红外报警视频监控系统的框架与结构、开发模式以及实现的关键技术。实践证明基于AJAX的Web系统应用更加灵活、易于扩展和维护,能够提高对物流防区报警情况的响应能力,对防区进行高效实时的监控,有一定的通用性和推广价值。

参考文献

[1]程建军.基于AJAX技术的研究生教育管理系统设计与实现[J].计算机技术与发展,2008,18(12):207-209.

[2]陈鹏翔,盛建东,武红旗,等.AJAX技术及其在农业WebGIS中的应用[J].测绘科学,2010,35(6):257-258.

[3]柯昌正,黄厚宽.AJAX技术的原理与应用[J].铁路计算机应用,2007,16(1):123-124.

[4]张臣雄.基于IP网络的远程安防图像监控系统[J].中国公共安全,2003(13):98-101.

[5]姜敏,施健.基于嵌入式WEB服务器的远程视频监控技术[J].计算机时代,2001(7):112-114.

[6]陶维.基于SSH多架构Web系统设计及其应用[J].科技和产业,2009(3):101-104.

[7]束超,翟玉庆.基于AJAX和JSON的高校成绩管理系统设计与实现[J].计算机与现代化,2009(1):134-136.