CN105241552A - 基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，包括可穿戴计算机终端设备，以及与可穿戴计算机终端设备无线通信、安装在伸缩绝缘杆顶部活动关节上的前端监测装置；前端监测装置，采用绝缘外壳，内部包括控制单元以及均与控制单元连接的可见光摄像机、红外测温仪、激光指示器、LED补光灯、无线数据传输单元、移动电源。本发明还公开了一种带电设备红外温度监测方法。本发明能同时进行视频、图像、温度监测，体积轻巧，操作方便；能实现在安全距离外操作，接近被测高压设备，并能对带电设备内部进行检测；不存在绝缘隐患，高压环境下操作安全性高；采用可穿戴计算机终端设备，解放了双手方便同时进行其他操作；不存在监测死角。

Description

基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置和监测方法

技术领域

本发明涉及工业数据采集技术领域，特别是涉及一种基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置和监测方法。

背景技术

电力设备的外部运维或检修往往需要登高检查，不便接近，带电设备内部设备检查则需要克服高电压、低照度、设备密集、空间狭小弯曲的环境，需要使用专用设备进行无损检测，观察不能直视的内、外部位，检查视觉缺陷和热缺陷。

现有仪器设备，如手持式测温仪、热象仪、以及装在伸缩绝缘杆上的视频检查仪、光学内窥镜等设备都存在一定的功能上的不足，难以更好地满足高压带电设备检查的特殊需求，例如，当前主流的伸缩杆式检查仪都是采用可见光视频监控模式，只能检查视觉可见的缺陷，对热缺陷检查不能兼顾。同样，工业内窥镜也存在同样的问题，同时，内窥镜软管大多采用传输纤维束外覆金属蛇形管或金属编织管，管内有转向钢丝和金属电源导线，因此绝缘性较差，不能直接应用于高压带电设备内部检测。

现有的在线式测温仪和视频监控设备，则存在着位置固定，难以对所有设备表面和内部进行局部检查和监测，存在监测死角。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种操作方便、安全性高的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置和监测方法，可通过近距离移动监测，同时进行可见光图像检查和红外测温，适合于高压带电设备的内外部检查。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，包括可穿戴计算机终端设备，以及与可穿戴计算机终端设备无线通信、安装在伸缩绝缘杆顶部活动关节上的前端监测装置；所述前端监测装置，采用绝缘外壳，内部包括控制单元以及均与控制单元连接的可见光摄像机、红外测温仪、激光指示器、LED补光灯、无线数据传输单元、移动电源；其中：

可见光摄像机，用于与激光指示器配合，对目标进行视频观察、录像和图像拍摄；

激光指示器，用于射出激光指示光束，与可见光摄像机配合，进行观瞄；

LED补光灯，用于对被测带电目标进行照明，满足可见光摄像机的光照要求；

红外测温仪，用于对带电设备进行红外测温；

无线数据传输单元，用于与可穿戴计算机终端设备之间的视频、数据和控制信号的传输；

移动电源，为整个前端监测装置供电；

控制单元，用于控制和协调可见光摄像机、激光指示器、LED补光灯、红外测温仪、无线数据传输单元，以及进行电源管理；

可穿戴计算机终端设备，用于控制前端监测装置进行图像拍照、字识别、温度采集、摄像、现场回放，以及视频图像和温度数据的时间同步，并进行视频图像和温度数据的叠加显示。

所述可穿戴计算机终端设备，可戴于上臂或前臂，包括平板电脑、用于固定平板电脑的底座、设置在底座上的防水臂带。

所述可穿戴计算机终端设备还包括安装在底座上的可折叠遮阳罩结构，所述可折叠阳罩结构包括遮阳罩本体以及通过转轴与底座两侧活动连接的活动框，所述遮阳罩本体采用超细纤维皮革，安装在活动框的边框与底座之间。

红外测温仪、激光指示器、摄像机均同向固定安装在经平行度校准的精密机加工安装座上，且中心轴平行。

伸缩绝缘杆顶部的活动关节采用绝缘万向节，前端监测装置安装在绝缘万向节上。

可见光摄像机采用具有USB接口的数字摄像机，与控制单元连接。

红外测温仪采用具有RS232通讯接口的工业级在线式红外测温探头，与控制单元连接。

移动电源包括聚合物锂离子电池和控制电路。

无线数据传输单元采用IEEE802.1n标准。

一种带电设备红外温度监测方法，包括以下步骤：

步骤1：将前端监测装置安装在伸缩绝缘杆顶部的活动关节上，开启前端监测设备和与其无线通信的可穿戴计算机终端设备，将前端监测设备接近被测带电设备；

步骤2：通过前端监测装置的可见光摄像机拍摄目标视频，并通过无线数据传输单元向可穿戴计算机终端设备上传图像；

步骤3：通过可穿戴计算机终端设备监控被测带电目标的视频图像，并进行录像、拍照、保存；

步骤4：通过可见光摄像机观察激光指示器发出的激光斑点，调整伸缩绝缘杆的长度和活动关节，使激光斑点落在被测带电目标上；

步骤5：通过红外测温仪采集被测带电目标的温度数据并保存到可穿戴计算机终端设备；

步骤6：可穿戴计算机终端设备对前端监测设备上传的视频图像和温度数据进行时间同步，并进行视频图像和温度数据的叠加显示。

本发明的有益效果：1、能同时进行视频、图像、温度监测，克服手持式测温仪、热像仪以及视频检查仪、工业内窥镜等功能单一，不能兼顾视频检查和温度数据采集的不足，具有体积轻巧，操作方便的特点，大大提高了电力设备检测的安全性和操作简易性；2、采用伸缩绝缘杆以及在伸缩绝缘杆顶部通过万向关节连接前端监测设备，可灵活改变前端监测设备指向，从而实现在安全距离外操作监测前端接近被测高压设备，克服了其他手持监测设备不能直接应用于带电设备内部检测的问题，保证高电压环境下操作的安全性；3、采用移动电源与前端检测装置合为一体，以及前端监测装置和可穿戴计算机终端设备进行无线数据交互，完全避免了使用金属导线，克服了其他设备存在的绝缘隐患，进一步提高了高电压环境下操作的安全性；4、视频图像和温度显示、管理、存储采用可穿戴计算机终端设备，从而解放了双手方便同时进行其他操作；5、采用灵活机动的近距离、移动监测方式，克服了固定式在线视频监控和温度监测装置存在监测死角、不能全方位覆盖的问题。

附图说明

图1为本发明安装在伸缩绝缘杆顶部活动关节上的前端监测装置的结构示意图。

图2为本发明臂式可穿戴计算机终端设备示意图。

图3为本发明前端监测装置的原理框图。

图4为本发明精密机加工安装座的示意图。

图5为本发明伸缩绝缘杆的结构示意图。

图6为本发明臂式可穿戴计算机终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，包括可穿戴计算机终端设备1，以及与可穿戴计算机终端设备1无线通信、安装在伸缩绝缘杆2顶部活动关节上的前端监测装置3；前端监测装置3，采用绝缘外壳4，内部包括控制单元5以及均与控制单元5连接的可见光摄像机6、红外测温仪7、激光指示器8、LED补光灯9、无线数据传输单元10、移动电源11；其中：

可穿戴计算机终端设备1，用于控制前端监测装置3进行图像拍照、字识别、温度采集、摄像、现场回放，以及视频图像和温度数据的时间同步，并进行视频图像和温度数据的叠加显示；可穿戴计算机终端设备1，为臂式可穿戴计算机终端设备，包括平板电脑12、用于固定平板电脑的底座13、可穿戴附件21，其中可穿戴附件21包括设置在底座上的防水臂带14和安装在底座13上的可折叠遮阳罩结构；防水臂带14带有松紧搭扣，可将平板电脑12戴于上臂或前臂，腾出手来进行其他操作，为测量工作带来极大方便；可折叠遮阳罩结构包括遮阳罩本体15以及通过转轴16与底座13两侧活动连接的活动框17，遮阳罩本体15采用超细纤维皮革，可防止因户外强烈阳光照射而看不清屏幕，遮阳罩本体15安装在活动框17的边框与底座13之间，活动框17可沿转轴16转动，以便拉起遮阳罩本体15。

绝缘外壳4，为一体化绝缘外壳，采用防水和防尘封装设计，提高前端监测装置3的整体绝缘性能和工业防护性能，采用铸塑技术，采用聚氨酯（PU）加工，舱盖采用防水密封设计，保证可在雨雪、风沙等室外环境下使用。

伸缩绝缘杆2，为可伸缩式且顶部安装有活动关节18，活动关节可以采用绝缘万向节，万向节兼顾绝缘性和坚固性用于承载并连接前端监测装置3，灵活调整指向被测带电目标；伸缩绝缘杆2上还设置有防雨裙19和硅胶护套20，保证高电压环境下操作的安全性。在人员难以接近或进入不在人眼直视范围内的高压带电设备，将红外测温仪精确指向被测带电目标有困难的工况下，需要进行温度和图像采集和监测时，可通过调整伸缩绝缘杆2的长度和旋转万向节，使前端监测装置3进入到适合的位置，实现温度和图像的监测。

可见光摄像机6，采用具有USB接口的数字摄像机，无需采集卡，无需电源，直接连接控制单元USB口；用于与激光指示器8配合，对目标进行视频观察、录像和图像拍摄。

激光指示器8，用于射出激光指示光束，与可见光摄像机6配合，进行辅助观瞄。

LED补光灯9，用于对被测带电目标进行照明，满足可见光摄像机6的光照要求。

红外测温仪7，采用具有RS232通讯接口的工业级在线式红外测温探头，由不锈钢外壳、光阑、硅透镜和专用集成电路（ASIC）等组成，采用全数字化设计，采用MCU进行环境温度补偿和传感器的线性校正；用于对被测带电设备进行红外测温。采用激光指示器8与LED补光灯9、可见光摄像机6配合进行实时观察瞄准，通过调整伸缩绝缘杆2，使激光斑落在被测带电目标上，从而使在线式红外测温仪精确指向目标，连续采集目标温度数据，最终实现温度监测和图像采集的同时进行。

上述红外测温仪7、激光指示器8、可见光摄像机6同向平行固定安装在经平行度校准的精密机加工安装座22上，以保证红外测温仪的中心轴23、激光指示器的中心轴24、可见光摄像机的中心轴25平行，提高测量准确性。精密机加工安装座固定安装在一体化绝缘外壳4上。

无线数据传输单元10，采用IEEE802.1n标准；用于与可穿戴计算机终端设备1之间的视频、数据和控制信号的传输。采用无线数据传输单元10进行无线数据传输，避免使用了前端监测装置3和可穿戴计算机终端设备1之间的信号线，从根本上提高了监测过程的绝缘性。

移动电源11，包括聚合物锂离子电池和控制电路，为整个前端监测装置3供电。将移动电源11与前端监测装置3合为一体，不需要外接电源，避免使用了为前端监测装置3供电的电源线，提高了监测过程的绝缘性。

控制单元5，用于控制和协调可见光摄像机6、激光指示器8、LED补光灯9、红外测温仪7、无线数据传输单元10，以及对移动电源11进行电源管理；提供USB、RS232、I/O控制接口。

本装置方便携带和使用，不需要外接电源，可对难以接近的、无光照的、人眼无法直接观察到的被测目标进行不间断监测，有利于减轻工作强度，避免伤害事故的发生。

本发明还提供一种带电设备红外温度监测方法，包括以下步骤：

步骤1：将前端监测装置3安装在伸缩绝缘杆2顶部的万向节上，开启前端监测设备3和与其无线通信的可穿戴计算机终端设备1，将前端监测设备3接近被测带电设备；

步骤2：通过前端监测装置3的可见光摄像机6拍摄目标视频，并通过无线数据传输单元10向可穿戴计算机终端设备1上传图像；

步骤3：通过可穿戴计算机终端设备1监控被测带电目标的视频图像，并进行录像、拍照、保存；

步骤4：通过可见光摄像机6观察激光指示器8发出的激光斑点，调整伸缩绝缘杆2的长度和活动关节，使激光斑点落在被测带电目标上；

步骤5：通过红外测温仪7采集被测带电目标的温度数据并保存到可穿戴计算机终端设备1；

步骤6：可穿戴计算机终端设备1对前端监测装置3上传的视频图像和温度数据进行时间同步，并进行视频图像和温度数据的叠加显示。

Claims (10)

1.基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：包括可穿戴计算机终端设备，以及与可穿戴计算机终端设备无线通信、安装在伸缩绝缘杆顶部活动关节上的前端监测装置；所述前端监测装置，采用绝缘外壳，内部包括控制单元以及均与控制单元连接的可见光摄像机、红外测温仪、激光指示器、LED补光灯、无线数据传输单元、移动电源；其中：

可见光摄像机，用于与激光指示器配合，对目标进行视频观察、录像和图像拍摄；

激光指示器，用于射出激光指示光束，与可见光摄像机配合，进行观瞄；

LED补光灯，用于对被测带电目标进行照明，满足可见光摄像机的光照要求；

红外测温仪，用于对带电设备进行红外测温；

无线数据传输单元，用于与可穿戴计算机终端设备之间的视频、数据和控制信号的传输；

移动电源，为整个前端监测装置供电；

控制单元，用于控制和协调可见光摄像机、激光指示器、LED补光灯、红外测温仪、无线数据传输单元，以及进行电源管理；

可穿戴计算机终端设备，用于控制前端监测装置进行图像拍照、字识别、温度采集、摄像、现场回放，以及视频图像和温度数据的时间同步，并进行视频图像和温度数据的叠加显示。

2.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：所述可穿戴计算机终端设备，可戴于上臂或前臂，包括平板电脑、用于固定平板电脑的底座、设置在底座上的防水臂带。

3.根据权利要求2所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：所述可穿戴计算机终端设备还包括安装在底座上的可折叠遮阳罩结构，所述可折叠阳罩结构包括遮阳罩本体以及通过转轴与底座两侧活动连接的活动框，所述遮阳罩本体采用超细纤维皮革，安装在活动框的边框与底座之间。

4.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：红外测温仪、激光指示器、摄像机均同向固定安装在经平行度校准的精密机加工安装座上，且中心轴平行。

5.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：伸缩绝缘杆顶部的活动关节采用绝缘万向节，前端监测装置安装在绝缘万向节上。

6.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：可见光摄像机采用具有USB接口的数字摄像机，与控制单元连接。

7.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：红外测温仪采用具有RS232通讯接口的工业级在线式红外测温探头，与控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：移动电源包括聚合物锂离子电池和控制电路。

9.根据权利要求1所述的基于摄像机观瞄的带电设备红外温度监测装置，其特征在于：无线数据传输单元采用IEEE802.1n标准。

10.一种带电设备红外温度监测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将前端监测装置安装在伸缩绝缘杆顶部的活动关节上，开启前端监测设备和与其无线通信的可穿戴计算机终端设备，将前端监测设备接近被测带电设备；

步骤2：通过前端监测装置的可见光摄像机拍摄目标视频，并通过无线数据传输单元向可穿戴计算机终端设备上传图像；

步骤3：通过可穿戴计算机终端设备监控被测带电目标的视频图像，并进行录像、拍照、保存；

步骤4：通过可见光摄像机观察激光指示器发出的激光斑点，调整伸缩绝缘杆的长度和活动关节，使激光斑点落在被测带电目标上；

步骤5：通过红外测温仪采集被测带电目标的温度数据并保存到可穿戴计算机终端设备；

步骤6：可穿戴计算机终端设备对前端监测设备上传的视频图像和温度数据进行时间同步，并进行视频图像和温度数据的叠加显示。