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        機(jī)車熱成像超溫檢測系統(tǒng)

        2023-02-14 09:31:02大連科技學(xué)院交通運(yùn)輸學(xué)院陳瑞雪章加煒
        內(nèi)江科技 2023年1期
        關(guān)鍵詞:端子機(jī)車報(bào)警

        ◇大連科技學(xué)院交通運(yùn)輸學(xué)院 陳瑞雪 毛 俊 劉 柏 章加煒

        近些年來,我國軌道交通發(fā)展迅速,列車行駛安全成為重點(diǎn)關(guān)注問題。為確保列車安全行駛,降低機(jī)車存在的電氣火災(zāi)隱患,監(jiān)控機(jī)車行駛時(shí)車內(nèi)的發(fā)熱部位,解決端子虛壓、虛接產(chǎn)生的異常發(fā)熱等問題,本文使用探測器通過紅外線差就可以得到紅外線圖,通過表面的溫度分布實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)距離物體的測溫和熱狀態(tài)圖像成像。紅外線成像技術(shù)以判別被測物體的溫度和熱分布為基礎(chǔ),通過探測器信號(hào)的轉(zhuǎn)換模擬出物體表面的溫度分布,形成熱圖像。熱成像技術(shù)具有遠(yuǎn)距離作用可以成像,信號(hào)隱蔽性強(qiáng)和穿透能力強(qiáng)等優(yōu)勢,對列車安全做出了巨大的保障。

        鐵路行車高速化發(fā)展趨勢是我國發(fā)展方向,目前在這方面我國已經(jīng)大規(guī)模實(shí)施中,隨著鐵路運(yùn)行的列車速度的提高,列車運(yùn)行的安全問題已經(jīng)成為備受矚目的首要任務(wù),為防止列車的速度過快而不能對列車運(yùn)行時(shí)車內(nèi)的發(fā)熱部位進(jìn)行有效監(jiān)控,端子虛壓、虛接產(chǎn)生的異常發(fā)熱,端子虛接造成的引發(fā)火災(zāi)和行車事故,機(jī)車熱成像超溫監(jiān)測系統(tǒng)在監(jiān)控列車安全運(yùn)行中發(fā)揮著不可或缺的作用。熱成像技術(shù)通過探測器檢測目標(biāo)物體表面的溫度熱分布,形成熱圖像,模擬出物體的空間分布,具有全天候工作的能力,能夠識(shí)別隱秘的目標(biāo),通過應(yīng)用紅外熱成像儀監(jiān)測物體表面溫度,進(jìn)行防火監(jiān)控,極大的提高了列車的行駛安全。

        1 應(yīng)用背景介紹

        熱成像技術(shù)利用紅外探測儀器和光學(xué)成像物鏡接收被測物體表面的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。物體的熱圖像不同于可見光的圖像,它不是人的肉眼所能看見的圖像,而是被測物體表面溫度分布的圖像,熱成像技術(shù)就是將物體發(fā)出的不可見的能量轉(zhuǎn)變成為可以監(jiān)測的熱圖像,熱圖像上不同的顏色代表被測物體表面的不同溫度。

        熱成像技術(shù)基于所有物體的溫度都比絕對零度高的原理來實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測,機(jī)車熱成像超溫監(jiān)測系統(tǒng)適用于電力、內(nèi)燃機(jī)車在線路運(yùn)行時(shí)或負(fù)載試驗(yàn)時(shí),對車內(nèi)發(fā)熱部位的在線監(jiān)測,能通過對端子虛壓、虛接產(chǎn)生的異常發(fā)熱進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)對端子虛接造成的火災(zāi)進(jìn)行有效的預(yù)防。系統(tǒng)由:監(jiān)控平臺(tái)、WIFI 網(wǎng)關(guān)、紅外熱成像探頭、充電線、移動(dòng)電源、安裝底座組成,安裝在防風(fēng)、沙、雪、雨直接侵襲的電器柜內(nèi)。機(jī)車熱成像超溫監(jiān)測系統(tǒng)要求在海拔小于1400m,工作溫度在-10℃~+60℃,存儲(chǔ)溫度在-40℃~+85℃的環(huán)境內(nèi)使用。

        機(jī)車熱成像超溫監(jiān)測系統(tǒng)是一種無損檢測方式,因?yàn)榻柚鸁岢上窦夹g(shù)能夠觀測熱量,而不是光,因此全天24小時(shí)皆可使用,抗強(qiáng)光的干擾。一般的火災(zāi)都是由不明顯的隱火引發(fā)的,用現(xiàn)有方法,很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭,而機(jī)車熱成像超溫檢測系統(tǒng)可以對車內(nèi)的異常發(fā)熱進(jìn)行監(jiān)測控制,預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生,具有準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速等優(yōu)點(diǎn)。熱成像超溫檢測是一種迅速的、靈敏的檢測方法,它成為了一種重要的監(jiān)測手段,在理論上和實(shí)際運(yùn)用中顯示出了巨大的生命力。

        2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

        2.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

        在線熱成像檢測系統(tǒng)由監(jiān)控平臺(tái)、WIFI網(wǎng)關(guān)、紅外熱成像探頭組成。熱成像檢測裝置采集的紅外圖像和可見光圖像,經(jīng)過雙光融合算法后,通過WIFI模塊輸出。然后多個(gè)熱成像裝置的WIFI信號(hào)進(jìn)行信號(hào)匯集后由WIFI中繼輸出至平臺(tái)設(shè)備。整個(gè)檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

        圖1 熱成像檢測系統(tǒng)框圖

        該系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),可以在遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)對儀器的設(shè)置、超溫自動(dòng)報(bào)警等日常自動(dòng)檢查功能。前端采用了自主研發(fā)的測溫監(jiān)控?cái)z像頭,該攝像頭采用了紅外線技術(shù),內(nèi)部采用高速數(shù)字處理電路,可實(shí)時(shí)對大范文目標(biāo)進(jìn)行成像溫度檢測,輸出熱分布圖像和溫度信息,可以進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

        2.2 系統(tǒng)功能介設(shè)計(jì)

        a、軟件顯示界面。

        界面主要有五個(gè)部分組成:①圖像的顯示區(qū)域;②溫度色板設(shè)置區(qū)域;③操作控制區(qū)域;④溫度顯示區(qū)域;⑤報(bào)警控制區(qū)域。

        (1)圖像的顯示區(qū)域。這個(gè)部分主要顯示被測區(qū)域的熱溫度圖像,具體如圖2所示。

        圖2 顯示區(qū)域效果

        (2)溫度色板設(shè)置區(qū)域。通過調(diào)節(jié)溫度色板上的最大溫度和最小溫度,實(shí)現(xiàn)更好的顯示效果。

        (3)操作控制區(qū)域。控制系統(tǒng)與終端的連接。

        (4)溫度顯示區(qū)域。實(shí)時(shí)顯示不同終端監(jiān)視區(qū)域的最高溫度。

        (5)報(bào)警控制區(qū)域。設(shè)定報(bào)警閥值、設(shè)定報(bào)警后聲音消除、啟動(dòng)報(bào)警記錄查詢界面。

        b、監(jiān)測系統(tǒng)界面。

        (1)自動(dòng)檢測。系統(tǒng)具備預(yù)置行程,利用了自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來運(yùn)行,不需要人看管,自動(dòng)檢測。

        (2)自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)監(jiān)測到異常狀態(tài)時(shí),就會(huì)自動(dòng)的產(chǎn)生故障預(yù)告信息,當(dāng)檢測到系統(tǒng)本身出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生錯(cuò)誤預(yù)告信息,并自動(dòng)通知管理人員和值班人員。

        (3)智能分析。當(dāng)檢測到設(shè)備溫度異常時(shí),可以調(diào)出設(shè)備正常時(shí)的熱圖譜以及運(yùn)行參數(shù),與異常時(shí)的熱圖譜和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比,可以準(zhǔn)確的分析。

        (4)融合模式。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對可見光和紅外熱像圖的融合分析,實(shí)現(xiàn)持續(xù)融合、閥值以上融合、閥值以下融合和指定溫度區(qū)間內(nèi)融合的功能。綜合運(yùn)用紅外和可見光的識(shí)別優(yōu)勢,根據(jù)需要隨時(shí)選擇合適的融合方式。

        c、熱成像監(jiān)控系統(tǒng)安裝及設(shè)計(jì)。

        (1)將監(jiān)控平臺(tái)、WIFI網(wǎng)關(guān)布置在司機(jī)室操縱臺(tái)上,開機(jī)上電。電腦連接無線網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)名為“TP-LINK_123”。

        (2)右鍵我的電腦-選設(shè)置-選服務(wù)。啟動(dòng)MYSQL服務(wù)。按柜門上粘貼指示,插入鑰匙,按順序解除門鎖限制,打開變流柜柜門如圖3所示。

        圖3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

        (3)將支架安裝到柜體右下部,保證安裝牢固可靠。同時(shí)將攝像頭固定到底座上。移動(dòng)電源放置在機(jī)械間走廊地板上,電源線順地板縫穿入變流柜內(nèi),接入攝像頭插口。

        (4)在電腦中打開監(jiān)控軟件。①設(shè)置區(qū)域2的上下限溫度顯示,上限設(shè)置70,下限設(shè)置20。該設(shè)置反映顯示圖像的色調(diào),對最終測試結(jié)果和報(bào)警無影響。②設(shè)置區(qū)域5的報(bào)警上限70,既被測溫度達(dá)到70℃是開始報(bào)警。一般接線部位正常溫度為環(huán)境溫度+20℃,可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。③點(diǎn)擊啟動(dòng),既能顯示被測部位圖像。如果無視頻畫面,需要進(jìn)行如下步驟:a、攝像頭斷電再充電(插拔兩個(gè)引出在變流柜外側(cè)的充電寶);b、重啟筆記本電腦中插件MYSQL;c、重啟路由器(插拔路由器電源);d、重啟監(jiān)控軟件并點(diǎn)擊啟動(dòng)。

        (5)系統(tǒng)設(shè)置為開機(jī)時(shí)抓拍,之后每3分鐘自動(dòng)抓拍,以及高溫報(bào)警時(shí)自動(dòng)抓怕。如需查看,可點(diǎn)區(qū)域5報(bào)警記錄中查看。

        (6)根據(jù)屏幕顯示畫面,旋轉(zhuǎn)安裝底座以選取做最適位置??赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)攝像頭邊的小孔調(diào)整畫面清晰度。

        (7)安裝設(shè)置過程完成后,關(guān)閉柜門,按順序恢復(fù)門鎖限制,拔出鑰匙。之后便可以通過監(jiān)控軟件的監(jiān)測畫面持續(xù)觀測匯流流端子臺(tái)發(fā)熱狀態(tài)。

        3 現(xiàn)狀分析

        隨著平安中國、智慧城市等的建設(shè),“一帶一路”政策的鼓勵(lì)和國防現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)一步推進(jìn),我國安防行業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展,全天候夜視監(jiān)控已經(jīng)成為檢測視頻監(jiān)控系統(tǒng)是否完善、是否具有先進(jìn)性的潛在衡量標(biāo)準(zhǔn),因此機(jī)車熱成像技術(shù)前景顯著增大,短短幾年時(shí)間迅速涌向各行業(yè)領(lǐng)域。

        機(jī)車熱成像超溫監(jiān)測系統(tǒng)適用于電力、內(nèi)燃機(jī)車在線路運(yùn)行時(shí)或負(fù)載試驗(yàn)時(shí),對車內(nèi)發(fā)熱部位的在線監(jiān)測,能通過對端子虛壓、虛接產(chǎn)生的異常發(fā)熱進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)對端子虛接造成的火災(zāi)進(jìn)行有效的預(yù)防。

        4 結(jié)束語

        本文采用機(jī)車熱成像超溫檢測系統(tǒng),為溫度檢測帶來了新的突破,解決了機(jī)車設(shè)備運(yùn)行中的大量熱性故障問題?;跓岢上窦夹g(shù)上的設(shè)計(jì),對車內(nèi)發(fā)熱部位進(jìn)行在線監(jiān)測,通過監(jiān)測端子虛接產(chǎn)生的異常發(fā)熱來預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。該技術(shù)是對設(shè)備表面輻射的紅外光像進(jìn)行非接觸、遠(yuǎn)距離熱成像檢測,不受電場干擾,因此具有直觀、準(zhǔn)確、靈敏度高、快速、安全、應(yīng)用范圍廣,廣泛應(yīng)用值高等特點(diǎn)。

        紅外熱成像檢測技術(shù)已被證實(shí)是檢測和診斷電力及相關(guān)設(shè)備故障的有效手段,其便捷、精確、安全的特點(diǎn)決定了其在機(jī)車檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。該監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用可以保證鐵路機(jī)車設(shè)備正常運(yùn)行,為鐵路行車安全增加可靠性。

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