基于GPRS傳輸?shù)妮旊娋€路紅外測(cè)溫系統(tǒng)

摘要：針對(duì)當(dāng)前輸電線路溫度檢測(cè)的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了一種新型基于GPRS傳輸的輸電線路紅外熱像檢測(cè)的設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)闡述了該系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及各部分組成，主要包括硬件和軟件方面設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)選用紅外攝像檢測(cè)技術(shù)獲得紅外攝像圖，并結(jié)合GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路溫度實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的重要部位實(shí)時(shí)或定時(shí)的紅外熱圖像故障檢測(cè)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：GPRS；輸電線路；紅外熱像；監(jiān)測(cè)

0 引言
近年來，供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨科學(xué)化，國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性、安全性的問題日益突出。紅外熱像測(cè)溫技術(shù)在電力工業(yè)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域得到了越來越寬泛的應(yīng)用。但紅外熱像圖數(shù)據(jù)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(fā)展到目前中國(guó)移動(dòng)強(qiáng)大的GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)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(cè)溫是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。
目前，輸電線路監(jiān)測(cè)已經(jīng)有所發(fā)展，并且日趨完善。在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中用到紅外測(cè)溫診斷技術(shù)是一種先進(jìn)的故障檢測(cè)手段，具有遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不解體等特點(diǎn)。系統(tǒng)中重要的前端紅外設(shè)備為紅外熱像儀。紅外熱像儀通過檢測(cè)被診斷物體的紅外輻射信號(hào)獲得熱狀態(tài)特征，并根據(jù)這種熱狀態(tài)特征及適當(dāng)?shù)呐袚?jù)，做出有無故障及故障屬性、出現(xiàn)位置和嚴(yán)重程度等判別。單有紅外熱像儀都無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無線檢測(cè)，如果利用已有的GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)熱像圖數(shù)據(jù)的傳輸，具有覆蓋面廣，無需增加傳輸設(shè)備和線路的特點(diǎn)，特別適用于無法架設(shè)線路的偏遠(yuǎn)地域的輸電線路場(chǎng)合。

1 系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
1．1 系統(tǒng)的工作原理
輸電線路現(xiàn)場(chǎng)的采集終端設(shè)計(jì)安裝了高精度紅外熱像儀，對(duì)準(zhǔn)需要進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備。前端系統(tǒng)定時(shí)的采集到各種重要電氣設(shè)備有關(guān)溫度分布的熱像圖后將數(shù)據(jù)傳送給電路系統(tǒng)，電路系統(tǒng)經(jīng)過分析處理后將熱像圖進(jìn)行壓縮和打包處理，然后通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送到監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)器上。數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝相應(yīng)的應(yīng)用軟件程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)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(shè)備的溫度分布情況直觀地顯示在客戶端，不同溫度以不同顏色顯示。系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)和各種修正理論模型分析各種電氣設(shè)備存在的熱缺陷和故障狀態(tài)，及時(shí)給出診斷信息，有效預(yù)防輸電線路高溫?zé)峁收系陌l(fā)生。系統(tǒng)集成了輸電線路溫度分布的在線紅外熱像監(jiān)測(cè)的各種功能模塊，并借助GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路溫度狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
1．2 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要分為監(jiān)測(cè)前端、無線通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心三部分。監(jiān)測(cè)前端硬件主要由主控制模塊、圖像采集模塊、圖像壓縮模塊以及紅外報(bào)警模塊五部分組成。
監(jiān)測(cè)前端的圖像采集與壓縮模塊是系統(tǒng)的基礎(chǔ)與前提，其結(jié)構(gòu)和性能直接決定了整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。圖像采集與壓縮終端包括以圖像采集芯片處理器為核心的圖像采集與JPEG壓縮部分以及紅外報(bào)警部分。主要實(shí)現(xiàn)輸電線路現(xiàn)場(chǎng)原始圖像的采集和壓縮，這些功能都由相應(yīng)的軟件支持系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。圖像采集部分由視頻A／D芯片實(shí)現(xiàn)模擬圖像的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，使用專用芯片實(shí)現(xiàn)JPEG圖像壓縮編碼。紅外報(bào)警部分實(shí)現(xiàn)輸電線路溫度出現(xiàn)異常狀況的報(bào)警功能。
無線通信網(wǎng)絡(luò)部分由專用GPRS模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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)。