0 引 言

　　在供電網絡發展極為迅速和網架結構日趨合理化的今天，國家對電力系統供電可靠性的要求越來越高。紅外熱像測溫技術在電力工業設備狀態檢測領域得到了廣泛的應用。但紅外熱像圖數據的大容量與傳輸方式有限性之間的矛盾也越來越突出，而發展到目前，中國移動強大的GPRS無線通信網絡為這一問題提供了很好的解決方案。因此，研究輸電線路紅外熱像在線測溫是一項迫切而艱巨的任務。

　　輸電線路紅外熱像在線測溫系統運用先進的紅外熱像技術，對輸電線路運行溫度進行狀態在線監測；利用已有的GPRS無線通信網絡實現熱像圖數據的傳輸，具有覆蓋面廣，無需增加傳輸設備和線路的特點，特別適用于無法架設線路的偏遠地域的輸電線路場合。系統圖像采集與傳輸終端由紅外熱像圖采集模塊、圖像數據壓縮模塊、GPRS網絡通信模塊、圖像數據傳輸模塊和太陽能供電裝置等組成，其中圖像數據壓縮模塊采用JPEG硬件壓縮編碼技術，對靜態圖像進行壓縮編碼，最大限度地減少了網絡傳輸的數據量，節省了網絡資源，提高了圖片的傳輸速度。為了解決設計中的高速率圖像采集、壓縮控制與數據傳輸速度相對較慢帶來的變速率采樣問題，系統硬件結構采用微控制器加可編程邏輯控制芯片(MCU+CPLD)的方案，各項子功能由標準通用模塊完成，降低了系統復雜度，提高了系統整體性能，用戶可以利用PC機通過Internet上實現熱像圖的遠端采集與現場監控。

　　1 紅外熱像技術在輸電線路溫度監測中的應用模型

　　1．1 紅外熱像技術簡介

　　紅外熱像技術是探測輸電線路中各種電氣設備表面輻射的不為人眼所見的紅外線的技術。它反映設備表面的紅外輻射場，即溫度場。并根據設備表面的溫度場，測量設備某一部分的平均溫度。是一種被動的、非接觸式的檢測手段。紅外熱像儀就是利用該技術制作而成的檢測設備，目前已在電力設備故障診斷領域得到廣泛應用。其簡單工作示意圖如圖1所示。

　　1．2 紅外熱像技術在輸電線路溫度監測中的應用

　　輸電線路的溫度信息可以通過紅外圖像進行有效反映。紅外成像是惟一一種可以將熱信息瞬間可視化，并加以驗證的診斷技術。紅外熱像儀可揭示熱故障，并通過非接觸溫度測量加以定性分析，在專業的紅外分析軟件的幫助下，數秒內便可自動完成分析報告。

　　所有利用或者發射能量的設備在發生故障前都會產生發熱現象。保證電氣設備運行可靠性的關鍵便是對能源的有效管理，而紅外熱像技術已成為預防性維護領域最有效的檢測工具，它能夠在設備發生故障之前，快速、準確、安全地發現故障。在電氣接點發生故障之前及時發現并進行維修，可以避免輸電線路因高溫熱故障造成斷電掉電所帶來的高昂代價。

　　[$page]　　紅外熱像儀能夠正確引導預防性維護專家對電氣設備的運行情況進行準確判斷。可以將測量溫度值與歷史溫度進行比較，或者與相同時間同類設備的溫度讀數進行比較，以準確判斷是否發生了顯著的溫升，是否會導致部件失效，帶來生產隱患。主要用于電力預防性維護等用途。特別是用于輸電線路預防性維護、檢測方面，具有很大的優越性。

　　2 輸電線路紅外熱像在線測溫系統的實現方案

　　2．1 系統的工作原理

　　安裝在輸電線路現場的前端采集終端利用高精度數字式溫度傳感器對環境溫度參數值進行采集；利用高精度紅外熱像儀對準需要進行溫度監測的電氣設備。前端系統定時地采集到各種電氣設備有關溫度分布的熱像圖后，將數據傳送給電路系統，電路系統經過分析處理后將熱像圖進行壓縮和打包處理，然后通過GPRS無線網絡的方式發送到監控中心的計算機數據服務器上。數據服務器安裝相應的應用軟件程序進行數據的自動處理，主要完成熱像圖的接收與解壓還原，之后以圖像和圖形的形式將各種電氣設備的溫度分布情況直觀的顯示在客戶端，不同溫度以不同顏色顯示。系統結合數據軟件系統和各種修正理論模型分析各種電氣設備存在的熱缺陷和故障狀態，及時給出診斷信息，有效預防輸電線路高溫熱故障的發生。系統集成了環境溫度在線監測和輸電線路溫度分布的在線紅外熱像監測等，并借助現有中國移動強大的GPRS無線通信網絡進行實時數據傳輸，實現了對輸電線路溫度狀態的監測。

　　2．2 系統的結構

　　整個監控系統主要分為兩個部分：圖像采集與傳輸終端(前端)；監控中心計算機數據服務器(中心端)。在系統構成上可分為上位機(監控中心計算機數據服務器)和下位機(圖像采集與傳輸終端)兩大部分。計算機數據服務器負責對圖像采集與傳輸終端進行管理和控制，處于管理層次的上層，因此稱為上位機。圖像采集與傳輸終端處在數據中心的控制下，負責對數據進行采集和傳輸，處于管理層次的下層，因此稱為下位機。系統結構如圖2所示。

　　圖像采集與傳輸終端包括以圖像采集芯片處理器為核心的圖像采集與JPEG壓縮部分和GPRS網絡傳輸部分以及紅外報警部分。圖像采集部分由視頻A／D芯片實現模擬圖像的數字化轉換，使用專用芯片實現JPEG圖像壓縮編碼。GPRS無線網絡傳輸部分由專用GPRS模塊實現網絡傳輸功能，它與圖像采集部分的接口是通用異步串行接口(UART)。紅外報警部分實現輸電線路溫度出現異常狀況的報警功能。下位機主要實現輸電線路現場原始圖像的采集和壓縮以及壓縮圖像數據的GPRS無線信道傳輸，這些功能都由相應的軟件支持系統實現。

　　[$page]　　服務器包括硬件和軟件，硬件為具有公網IP地址的計算機，軟件即為服務器程序，由服務器程序實現GPRS網絡傳輸模塊和中心間的命令傳遞和數據傳輸。監控中心計算機數據服務器也包括硬件和軟件部分。硬件為一臺能接入Internet的計算機，軟件為監控程序，電腦的網絡狀態為公網、動態IP。在這里特別指出，因為監控中心端滿足服務器的網絡要求，所以該系統將服務器和監控中心端放到一臺計算機上，以節約硬件和網絡資源。上位機主要實現壓縮圖像數據的接收及解碼和接收圖像數據的數據庫保存和處理。

　　2．3 系統的功能描述

　　2．3．1 上位機(監控中心計算機數據服務器)