張舒怡

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361006）

1 課題提出

二次設(shè)備紅外熱像檢測(cè)是變電運(yùn)維負(fù)責(zé)的帶電檢測(cè)項(xiàng)目之一，紅外熱成像檢測(cè)需2名運(yùn)維人員（一人監(jiān)護(hù)一人操作）同時(shí)進(jìn)行，開展一次全站紅外測(cè)溫流程長(zhǎng)、工序復(fù)雜，一次紅外精確測(cè)溫需要進(jìn)行如下工作：工具及材料準(zhǔn)備、紅外圖譜照片拍攝、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄、紅外圖譜分析和處理、精確測(cè)溫報(bào)告編制、數(shù)據(jù)上傳PMS這6部分組成。目前紅外圖譜檢測(cè)模式存在很多弊端：（1）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)流程煩瑣，主要因?yàn)樽冸娬驹O(shè)備多，拍攝順序很容易弄混亂，并且紅外測(cè)溫過程中需要手工記錄數(shù)據(jù)，很難確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，并且記錄數(shù)據(jù)也需要耗費(fèi)很多時(shí)間；（2）圖譜處理過程復(fù)雜，檢測(cè)數(shù)據(jù)需要手工從檢測(cè)設(shè)備中導(dǎo)出并進(jìn)行人工命名，耗時(shí)長(zhǎng)，此外不同測(cè)溫儀器的圖譜分析軟件不同，運(yùn)維人員須精通各種處理軟件，對(duì)運(yùn)維人員的專業(yè)要求很高，而在實(shí)際工作過程中運(yùn)維人員常常由于對(duì)分析軟件不熟悉造成圖譜分析時(shí)間的增加；（3）圖譜數(shù)據(jù)歸檔耗時(shí)長(zhǎng)，主要原因在于圖譜分析后運(yùn)維人員需要讀取每張圖譜上的溫度、風(fēng)速、輻射率等參數(shù)，形成紅外測(cè)溫檢查報(bào)告，之后再將檢測(cè)報(bào)告和紅外譜圖數(shù)據(jù)打包上傳PMS系統(tǒng)，可見整個(gè)數(shù)據(jù)歸檔過程耗時(shí)長(zhǎng)、程序復(fù)雜，數(shù)據(jù)的時(shí)效性也不足[1]。由此可見現(xiàn)有的精確測(cè)溫模式給運(yùn)維人員增加了很多工作量，圖譜從拍攝到上傳到PMS經(jīng)歷了很多程序，圖譜數(shù)據(jù)的時(shí)效性也不夠，不利于運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)感知。

針對(duì)所提出的問題，QC小組統(tǒng)計(jì)了所轄30個(gè)變電站全站紅外測(cè)溫特巡流程中各步驟的耗時(shí)，如圖1所示。

從圖中可以直觀看出，變電站精確紅外測(cè)溫特巡全過程平均用時(shí)達(dá)到130.21 min，紅外圖譜拍攝、紅外圖譜分析和處理、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄、測(cè)溫報(bào)告編制、數(shù)據(jù)上傳PMS、發(fā)熱缺陷登記時(shí)間占比96.7%，為主要耗時(shí)點(diǎn)。紅外圖譜拍攝階段進(jìn)行分析，該階段耗時(shí)最長(zhǎng)，占比達(dá)到32.4%，分析后得出該階段除了常規(guī)拍攝照片所需要的時(shí)間外，小組成員發(fā)現(xiàn)由于變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多，運(yùn)維人員拍攝線路未固定，運(yùn)維人員在拍攝過程中經(jīng)常東奔西走浪費(fèi)了很多時(shí)間；其次紅外圖譜分析和處理耗時(shí)占比達(dá)到26%，其耗時(shí)長(zhǎng)主要原因是由于圖譜須從紅外測(cè)溫儀導(dǎo)入到內(nèi)網(wǎng)電腦，并且還要人工一張一張地對(duì)拍攝圖譜進(jìn)行命名；測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄時(shí)間占比為16.3%，主要是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)拍攝時(shí)需要人工記錄拍攝設(shè)備的雙重名稱、圖譜編號(hào)、測(cè)量時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)溫濕度、風(fēng)速等信息，記錄耗時(shí)長(zhǎng)；測(cè)溫報(bào)告編制耗時(shí)占比13.4%，主要是編制報(bào)告過程中需要人為在檢查報(bào)告上輸入每張圖譜拍攝對(duì)象的設(shè)備雙重名稱、圖譜上溫度及環(huán)境參數(shù)等，工作量大；數(shù)據(jù)上傳PMS歸檔耗時(shí)占比8.6%，主要是需要將處理后的圖譜和測(cè)溫報(bào)告打包好上傳PMS，數(shù)據(jù)打包和上傳時(shí)間長(zhǎng)。如果能研制一套數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)淖冸娬炯t外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)，能解決目前的需求問題，通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：

（1）紅外測(cè)溫儀具備導(dǎo)航功能，減少人員無(wú)效走動(dòng)；

（2）實(shí)現(xiàn)圖譜自動(dòng)命名；

（3）實(shí)現(xiàn)圖譜數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)自動(dòng)上傳PMS存檔；

（4）實(shí)現(xiàn)檢測(cè)報(bào)告自動(dòng)生成，檢測(cè)報(bào)告能讀取圖譜命名、圖譜溫度和環(huán)境參數(shù)等信息。

這樣可以節(jié)省整個(gè)紅外圖譜拍攝過程所花的時(shí)間，提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，有效解決目前的需求問題。

2 方案選擇

根據(jù)以上分析，QC小組認(rèn)為要提升精確測(cè)溫的效率和準(zhǔn)確性，在頭腦風(fēng)暴下討論得到2種解決思路。解決思路一：基于紅外成像儀數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)。該系統(tǒng)由可數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外測(cè)溫儀及數(shù)據(jù)管理后臺(tái)組成。主要做法是改造各個(gè)廠家的紅外測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)紅外成像儀數(shù)據(jù)上傳、自動(dòng)命名、導(dǎo)航等功能，利用數(shù)據(jù)管理后臺(tái)對(duì)紅外成像儀上傳圖譜進(jìn)行歸檔、數(shù)據(jù)分析并一鍵形成檢測(cè)報(bào)告。解決思路二：基于移動(dòng)終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)。該系統(tǒng)由裝設(shè)帶有無(wú)線傳輸功能SD卡的紅外成像儀、移動(dòng)終端和數(shù)據(jù)管理后臺(tái)組成。以移動(dòng)終端作為媒介，紅外成像儀實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)交互，移動(dòng)終端能將圖譜數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，并利用數(shù)據(jù)管理后臺(tái)對(duì)紅外成像儀上傳圖譜進(jìn)行歸檔、數(shù)據(jù)分析并一鍵形成檢測(cè)報(bào)告。2種解決思路的選擇對(duì)比，如表1所示，設(shè)想方案如圖2所示。

表1 2種方案比較

圖2 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)設(shè)想方案對(duì)比

2個(gè)方案進(jìn)行比較。第一，方案一需要對(duì)不同廠家的紅外成像儀進(jìn)行改造，改造成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，相比較下方案二無(wú)須對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行改造，只要在紅外測(cè)溫儀加裝一個(gè)帶有無(wú)線傳輸功能的SD卡即可和移動(dòng)終端完成數(shù)據(jù)傳輸，工程成本小很多。第二，方案一中不同紅外測(cè)溫儀與數(shù)據(jù)管理后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互都需要一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)接口，而方案二只需一個(gè)數(shù)據(jù)接口就實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端和數(shù)據(jù)管理后臺(tái)的數(shù)據(jù)交互，成本更小。綜上所述，QC小組選擇方案二，研制基于移動(dòng)終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)。

3 目標(biāo)制定

本QC小組目標(biāo)是研制變電站的紅外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)，該系統(tǒng)由可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外測(cè)像儀、移動(dòng)終端以及數(shù)據(jù)管理后臺(tái)3部分組成。該系統(tǒng)以移動(dòng)終端作為媒介，紅外成像儀實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)交互，移動(dòng)終端能將圖譜數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)管理后臺(tái)，并利用數(shù)據(jù)管理后臺(tái)對(duì)紅外成像儀上傳圖譜進(jìn)行歸檔、數(shù)據(jù)分析并一鍵形成檢測(cè)報(bào)告。

量化目標(biāo)：在保證作業(yè)質(zhì)量及人身、設(shè)備安全的情況下，使用紅外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)對(duì)缺陷設(shè)備進(jìn)行精確測(cè)溫時(shí)間從現(xiàn)有的130 min降低至90 min。

4 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，研制的系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)管理后臺(tái)、移動(dòng)終端、紅外成像儀3個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理后臺(tái)能實(shí)現(xiàn)紅外圖譜接收、報(bào)告一鍵自動(dòng)生成、缺陷登記、數(shù)據(jù)歸檔等功能。該后臺(tái)采用64位1.4 GHz四核CPU為處理器的主機(jī)，在性能上能滿足紅外熱成像數(shù)據(jù)處理的要求。該主機(jī)輸入電源方式靈活，提供普通市電及太陽(yáng)能板供電2種方式，且主機(jī)采用靜音散熱片，滿足散熱需求。此外，為防止斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率振蕩、電壓突變、脈沖干擾等問題對(duì)主機(jī)造成影響，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理后臺(tái)需配置UPS電源，即不間斷電源，通過逆變器等模塊將直流電轉(zhuǎn)換為市電。如圖3所示本系統(tǒng)采用后備式UPS，平時(shí)處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出。在后臺(tái)軟件開發(fā)方面，本系統(tǒng)在PMS基礎(chǔ)上構(gòu)建應(yīng)用程序，無(wú)須另外開發(fā)，與內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)兼容性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)升級(jí)，操作簡(jiǎn)單[2]。

圖3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架

如圖4所示，移動(dòng)終端主要實(shí)現(xiàn)圖譜接收、圖譜上送、歷史數(shù)據(jù)回溯、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看等功能。移動(dòng)端在數(shù)據(jù)傳輸方式上采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，無(wú)線傳輸是通過Wi-Fi連接，手機(jī)能與紅外測(cè)溫儀通過Wi-Fi實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接。無(wú)線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于傳輸速度與傳輸距離上，其最大傳輸距離可達(dá)300 m，最大傳輸速度可達(dá)300 Mbit/s。由于本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)圖譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，圖片相對(duì)于文本來(lái)說(shuō)占用的存儲(chǔ)空間更多，用藍(lán)牙來(lái)傳輸圖片數(shù)據(jù)速度較慢；并且對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)，變電站整個(gè)面積很大，藍(lán)牙信號(hào)很難覆蓋全設(shè)備，因此移動(dòng)端選用無(wú)線方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。另外移動(dòng)端App基于i國(guó)網(wǎng)平臺(tái)二次開發(fā)，無(wú)須開發(fā)專用App，開發(fā)成本低，與內(nèi)網(wǎng)各系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，如圖5所示。

圖4 數(shù)據(jù)管理后臺(tái)

圖5 移動(dòng)終端App

紅外測(cè)溫儀應(yīng)具備數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸功能，并且儀器內(nèi)嵌定位模塊，能實(shí)現(xiàn)拍攝導(dǎo)航與自動(dòng)命名功能。未實(shí)現(xiàn)儀器無(wú)線傳輸功能，紅外測(cè)溫儀帶Wi-Fi功能的SD卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，紅外圖譜拍攝后，保存在卡中的圖譜照片就可以實(shí)時(shí)通過存儲(chǔ)卡上的Wi-Fi功能上傳至移動(dòng)終端[3]。另外，QC小組根據(jù)平時(shí)對(duì)變電站的精確測(cè)溫路線建立拍攝導(dǎo)航包，該導(dǎo)航包與PMS設(shè)備臺(tái)賬相關(guān)聯(lián)，運(yùn)維人員依次根據(jù)導(dǎo)航包的設(shè)備臺(tái)賬順序進(jìn)行測(cè)溫，圖譜與設(shè)備臺(tái)賬能夠直接關(guān)聯(lián)，并將臺(tái)賬名稱直接給賦予圖譜進(jìn)行自動(dòng)命名，如圖6所示。

圖6 紅外測(cè)溫儀使用界面

5 效果檢查

5.1 技術(shù)效果

QC小組使用對(duì)紅外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)對(duì)所轄30個(gè)變電站進(jìn)行全站紅外精確測(cè)溫并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔，紅外測(cè)溫全過程平均用時(shí)縮短為67 min，用時(shí)達(dá)到了活動(dòng)指定的目標(biāo)值。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

活動(dòng)前紅外測(cè)溫作業(yè)平均用時(shí)為130 min，活動(dòng)后平均用時(shí)為67 min，縮短了約63 min。依每次作業(yè)時(shí)間減少63 min計(jì)算，班組一年電氣設(shè)備紅外全巡100次，可減少作業(yè)時(shí)間約105 h，以每人次50元/h計(jì)算，2人操作可節(jié)省10 500元。

5.3 社會(huì)效益

由于使用變電站的紅外精確測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)管理后臺(tái)后可以減少停電時(shí)間，解放出來(lái)的人力可以用于其他工作，可提高人員勞動(dòng)效率，減少工作成本，提高了現(xiàn)場(chǎng)工作安全性、供電可靠性，切實(shí)保證現(xiàn)場(chǎng)工作安全可靠，提升供電服務(wù)質(zhì)量和公司形象，具有良好的社會(huì)效益。