CN106404837A - 基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法 - Google Patents

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Abstract

基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法属于电力、红外检测技术领域；该基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法的区别技术特征在于，从中环形圈上的六个摄像头得到系列灰度数据，再将相邻两个摄像头灰度数据做差，得到六组差数据，最后通过从这些差中选择相邻或相隔的两个差的最大值，直接确定老化横向位置；与发明专利《一种电力线老化红外检测装置与检测方法》相比，本发明基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法明显简化了系列灰度数据的计算比较判断步骤，而且由于在中环形圈上均匀设置六个摄像头，每个摄像头仅需要覆盖六分之一的区域即可，因此老化横向位置能够确定在六分之一圆周范围内，检测精度提高了一倍。

Description

基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法
技术领域
基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法属于电力、红外检测技术领域。
背景技术
电缆通常是由两根或多根导线绞合而成，每组导线之间相互绝缘，外面包有绝缘的覆盖层。电缆具有内通电，外绝缘的特征。
这种结构，有利于保护电缆，延长其使用寿命，但是仍然不能彻底避免电缆中导线发生氧化等老化问题。一旦电缆中的导线发生氧化等老化问题，将会影响线路的传输功能，严重时将造成电缆失效。
针对电缆中导线氧化等老化问题，对电缆制定了使用寿命，在达到使用寿命后，就会将电缆进行整体更换。然而，如果电缆在仍然具有良好性能的情况下进行整体更换，势必会提高成本。解决这个问题的方法就是对电缆进行定期检查，查找电缆中导线发生老化的位置，再对电缆进行更换。
发明专利《一种电力线老化红外检测装置与检测方法》，发现了电缆中的导线在老化后会使电缆的导热性能会发生改变的特性，即电缆在老化后，轴向和横向两个方向的热传递速度均不同，利用此特性，发明了一种基于导热性能检测的电缆老化位置红外检测装置与检测方法，为电缆老化位置检测提供了新的检测手段。然而，该发明具有以下缺点：
第一、所公开的装置需要具有旋转功能，且设置有九个红外摄像头，增加了装置成本；
第二、所公开的方法步骤复杂，具有操作复杂的缺点；
第三、由于每个红外图像传感器只能覆盖三分之一圆周范围内，因此所得到的老化横向位置也只能限定在三分之一圆周范围内，因此具有精度低的缺点。
发明内容
本发明的目的就是针对发明专利《一种电力线老化红外检测装置与检测方法》中装置结构复杂成本高、方法步骤多操作复杂、老化横向位置精度低的问题，设计一种改进的电缆老化位置红外检测方法。
为了实现上述目的，本发明公开了一种基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，不仅能够简化发明专利《一种电力线老化红外检测装置与检测方法》中装置的复杂性，而且能够省略检测步骤，同时还能提高检测精度。
本发明的目的是这样实现的：
基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置，包括从上到下依次设置不具有旋转功能的上环形圈，中环形圈和下环形圈，所述中环形圈位于上环形圈和下环形圈的中间位置，电缆从上环形圈，中环形圈和下环形圈中穿过；上环形圈上均匀设置有多个温度传感器；中环形圈的内部设置有起加热功能的电阻丝，外部均匀设置有第一红外摄像头，第二红外摄像头，第三红外摄像头，第四红外摄像头，第五红外摄像头和第六红外摄像头；下环形圈上均匀设置有多个温度传感器；第一红外摄像头，第二红外摄像头，第三红外摄像头，第四红外摄像头，第五红外摄像头，第六红外摄像头和所有温度传感器的输出传递给信号处理器。
一种在上述基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置上实现的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，包括以下步骤：
步骤a、用中环形圈给电缆加热；
步骤b、让电缆自然冷却，冷却温度高于加热前温度；
步骤c、确定老化横向位置；
步骤d、确定老化轴向位置；
步骤e、根据老化横向位置和轴向位置，确定空间位置。
上述基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，所述步骤c包括以下步骤：
步骤c1、得到系列灰度数据
第一红外摄像头得到灰度数据k1，第二红外摄像头得到灰度数据k2，第三红外摄像头得到灰度数据k3，第四红外摄像头得到灰度数据k4，第五红外摄像头得到灰度数据k5，第六红外摄像头得到灰度数据k6；
步骤c2、从中环形圈所在水平面得到老化横向位置
判断|k1-k2|，|k2-k3|，|k3-k4|，|k4-k5|，|k5-k6|和|k6-k1|中相邻或相隔的两个最大值，如果：
|k1-k2|和|k2-k3|为相邻的两个最大值，老化位置位于第二红外摄像头所覆盖的区域；
|k2-k3|和|k3-k4|为相邻的两个最大值，老化位置位于第三红外摄像头所覆盖的区域；
|k3-k4|和|k4-k5|为相邻的两个最大值，老化位置位于第四红外摄像头所覆盖的区域；
|k4-k5|和|k5-k6|为相邻的两个最大值，老化位置位于第五红外摄像头所覆盖的区域；
|k5-k6|和|k6-k1|为相邻的两个最大值，老化位置位于第六红外摄像头所覆盖的区域；
|k6-k1|和|k1-k2|为相邻的两个最大值，老化位置位于第一红外摄像头所覆盖的区域；
|k1-k2|和|k3-k4|为相隔的两个最大值，老化位置位于第二红外摄像头和第三红外摄像头的交界；
|k2-k3|和|k4-k5|为相隔的两个最大值，老化位置位于第三红外摄像头和第四红外摄像头的交界；
|k3-k4|和|k5-k6|为相隔的两个最大值，老化位置位于第四红外摄像头和第五红外摄像头的交界；
|k4-k5|和|k6-k1|为相隔的两个最大值，老化位置位于第五红外摄像头和第六红外摄像头的交界；
|k5-k6|和|k1-k2|为相隔的两个最大值，老化位置位于第六红外摄像头和第一红外摄像头的交界；
|k6-k1|和|k2-k3|为相隔的两个最大值，老化位置位于第一红外摄像头和第二红外摄像头的交界。
上述基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，所述步骤d包括以下步骤：
步骤d1、用中环形圈给电缆加热；
步骤d2、在规定的时间t内，分别计算：
上环形圈的多个温度传感器采集到的温度数据
下环形圈的多个温度传感器采集到的温度数据
式中，tem_1i为上环形圈第i个温度传感器采集到的温度数据，tem_2i为下环形圈第i个温度传感器采集到的温度数据，n1为上环形圈中温度传感器的数量；n2为下环形圈中温度传感器的数量；
步骤d3、绘制t1(t)和t3(t)随时间变化的曲线，如果：
t1(t)在t3(t)上方，将基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置向下移动，重复步骤b1；
t1(t)在t3(t)下方，将基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置向上移动，重复步骤b1；
t1(t)和t3(t)重合，老化轴向位置位于中环形圈所在平面。
有益效果：
第一、与发明专利《一种电力线老化红外检测装置与检测方法》相比，本发明基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置的区别技术特征在于，上环形圈，中环形圈和下环形圈均不具有旋转功能，而且只在中环形圈上设置有六个红外摄像头，在上环形圈和下环形圈上设置各有多个温度传感器，这种结构下，由于节省了上环形圈，中环形圈和下环形圈的旋转功能，并且由九个红外摄像头减少为六个红外摄像头，节省的三个摄像头成本远高于多个温度传感器的成本，因此不仅能够降低装置的复杂性，而且能够降低装置成本；
第二、与发明专利《一种电力线老化红外检测装置与检测方法》相比，本发明基于导热性能检测的电缆老化位置红外检测方法的区别技术特征在于，从中环形圈上的六个摄像头得到得到系列灰度数据，再将相邻两个摄像头灰度数据做差，得到六组差数据，最后通过从这些差中选择相邻或相隔的两个差的最大值，直接确定老化横向位置；这种方法，明显简化了系列灰度数据的计算比较判断步骤，而且由于在中环形圈上均匀设置六个摄像头，每个摄像头仅需要覆盖六分之一的区域即可，因此老化横向位置能够确定在六分之一圆周范围内，检测精度提高了一倍。
附图说明
图1是本发明基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置的结构示意图。
图中：1上环形圈、2中环形圈、21第一红外摄像头、22第二红外摄像头、23第三红外摄像头、24第四红外摄像头、25第五红外摄像头、26第六红外摄像头、3下环形圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施例一
本实施例是基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置实施例。
本实施例的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置，结构示意图如图1所示，该基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置包括从上到下依次设置不具有旋转功能的上环形圈1，中环形圈2和下环形圈3，所述中环形圈2位于上环形圈1和下环形圈3的中间位置，电缆从上环形圈1，中环形圈2和下环形圈3中穿过；上环形圈1上均匀设置有多个温度传感器；中环形圈2的内部设置有起加热功能的电阻丝，外部均匀设置有第一红外摄像头21，第二红外摄像头22，第三红外摄像头23，第四红外摄像头24，第五红外摄像头25和第六红外摄像头26；下环形圈3上均匀设置有多个温度传感器；第一红外摄像头21，第二红外摄像头22，第三红外摄像头23，第四红外摄像头24，第五红外摄像头25，第六红外摄像头26和所有温度传感器的输出传递给信号处理器。
具体实施例二
本实施例是基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法实施例。
本实施例的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，在具体实施例一所述的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置上实现，该方法包括以下步骤：
步骤a、用中环形圈2给电缆加热；
步骤b、让电缆自然冷却，冷却温度高于加热前温度；
步骤c、确定老化横向位置；
步骤d、确定老化轴向位置；
步骤e、根据老化横向位置和轴向位置，确定空间位置。
具体实施例三
本实施例是基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法实施例。
本实施例的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述步骤c包括以下步骤：
步骤c1、得到系列灰度数据
第一红外摄像头21得到灰度数据k1，第二红外摄像头22得到灰度数据k2，第三红外摄像头23得到灰度数据k3，第四红外摄像头24得到灰度数据k4，第五红外摄像头25得到灰度数据k5，第六红外摄像头26得到灰度数据k6；
步骤c2、从中环形圈所在水平面得到老化横向位置
判断|k1-k2|，|k2-k3|，|k3-k4|，|k4-k5|，|k5-k6|和|k6-k1|中相邻或相隔的两个最大值，如果：
|k1-k2|和|k2-k3|为相邻的两个最大值，老化位置位于第二红外摄像头22所覆盖的区域；
|k2-k3|和|k3-k4|为相邻的两个最大值，老化位置位于第三红外摄像头23所覆盖的区域；
|k3-k4|和|k4-k5|为相邻的两个最大值，老化位置位于第四红外摄像头24所覆盖的区域；
|k4-k5|和|k5-k6|为相邻的两个最大值，老化位置位于第五红外摄像头25所覆盖的区域；
|k5-k6|和|k6-k1|为相邻的两个最大值，老化位置位于第六红外摄像头26所覆盖的区域；
|k6-k1|和|k1-k2|为相邻的两个最大值，老化位置位于第一红外摄像头21所覆盖的区域；
|k1-k2|和|k3-k4|为相隔的两个最大值，老化位置位于第二红外摄像头22和第三红外摄像头23的交界；
|k2-k3|和|k4-k5|为相隔的两个最大值，老化位置位于第三红外摄像头23和第四红外摄像头24的交界；
|k3-k4|和|k5-k6|为相隔的两个最大值，老化位置位于第四红外摄像头24和第五红外摄像头25的交界；
|k4-k5|和|k6-k1|为相隔的两个最大值，老化位置位于第五红外摄像头25和第六红外摄像头26的交界；
|k5-k6|和|k1-k2|为相隔的两个最大值，老化位置位于第六红外摄像头26和第一红外摄像头21的交界；
|k6-k1|和|k2-k3|为相隔的两个最大值，老化位置位于第一红外摄像头21和第二红外摄像头22的交界。
具体实施例四
本实施例是基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法实施例。
本实施例的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述步骤d包括以下步骤：
步骤d1、用中环形圈2给电缆加热；
步骤d2、在规定的时间t内，分别计算：
上环形圈1的多个温度传感器采集到的温度数据
下环形圈3的多个温度传感器采集到的温度数据
式中，tem_1i为上环形圈1第i个温度传感器采集到的温度数据，tem_2i为下环形圈3第i个温度传感器采集到的温度数据，n1为上环形圈1中温度传感器的数量；n2为下环形圈1中温度传感器的数量；
步骤d3、绘制t1(t)和t3(t)随时间变化的曲线，如果：
t1(t)在t3(t)上方，将基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置向下移动，重复步骤b1；
t1(t)在t3(t)下方，将基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置向上移动，重复步骤b1；
t1(t)和t3(t)重合，老化轴向位置位于中环形圈2所在平面。

Claims (3)

1.基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、用中环形圈(2)给电缆加热；
步骤b、让电缆自然冷却，冷却温度高于加热前温度；
步骤c、确定老化横向位置；
步骤d、确定老化轴向位置；
步骤e、根据老化横向位置和轴向位置，确定空间位置。
2.根据权利要求1所述的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，其特征在于，所述步骤c包括以下步骤：
步骤c1、得到系列灰度数据
第一红外摄像头(21)得到灰度数据k1，第二红外摄像头(22)得到灰度数据k2，第三红外摄像头(23)得到灰度数据k3，第四红外摄像头(24)得到灰度数据k4，第五红外摄像头(25)得到灰度数据k5，第六红外摄像头(26)得到灰度数据k6；
步骤c2、从中环形圈所在水平面得到老化横向位置
判断|k1-k2|，|k2-k3|，|k3-k4|，|k4-k5|，|k5-k6|和|k6-k1|中相邻或相隔的两个最大值，如果：
|k1-k2|和|k2-k3|为相邻的两个最大值，老化位置位于第二红外摄像头(22)所覆盖的区域；
|k2-k3|和|k3-k4|为相邻的两个最大值，老化位置位于第三红外摄像头(23)所覆盖的区域；
|k3-k4|和|k4-k5|为相邻的两个最大值，老化位置位于第四红外摄像头(24)所覆盖的区域；
|k4-k5|和|k5-k6|为相邻的两个最大值，老化位置位于第五红外摄像头(25)所覆盖的区域；
|k5-k6|和|k6-k1|为相邻的两个最大值，老化位置位于第六红外摄像头(26)所覆盖的区域；
|k6-k1|和|k1-k2|为相邻的两个最大值，老化位置位于第一红外摄像头(21)所覆盖的区域；
|k1-k2|和|k3-k4|为相隔的两个最大值，老化位置位于第二红外摄像头(22)和第三红外摄像头(23)的交界；
|k2-k3|和|k4-k5|为相隔的两个最大值，老化位置位于第三红外摄像头(23)和第四红外摄像头(24)的交界；
|k3-k4|和|k5-k6|为相隔的两个最大值，老化位置位于第四红外摄像头(24)和第五红外摄像头(25)的交界；
|k4-k5|和|k6-k1|为相隔的两个最大值，老化位置位于第五红外摄像头(25)和第六红外摄像头(26)的交界；
|k5-k6|和|k1-k2|为相隔的两个最大值，老化位置位于第六红外摄像头(26)和第一红外摄像头(21)的交界；
|k6-k1|和|k2-k3|为相隔的两个最大值，老化位置位于第一红外摄像头(21)和第二红外摄像头(22)的交界。
3.根据权利要求1所述的基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测方法，其特征在于，所述步骤d包括以下步骤：
步骤d1、用中环形圈(2)给电缆加热；
步骤d2、在规定的时间t内，分别计算：
上环形圈(1)的多个温度传感器采集到的温度数据
t 1 ( t ) = ∫ 0 t Σ i = 1 n 1 t e m _ 1 i d t
下环形圈(3)的多个温度传感器采集到的温度数据
t 1 ( t ) = ∫ 0 t Σ i = 1 n 2 t e m _ 2 i d t
式中，tem_1i为上环形圈(1)第i个温度传感器采集到的温度数据，tem_2i为下环形圈(3)第i个温度传感器采集到的温度数据，n1为上环形圈(1)中温度传感器的数量；n2为下环形圈(1)中温度传感器的数量；
步骤d3、绘制t1(t)和t3(t)随时间变化的曲线，如果：
t1(t)在t3(t)上方，将基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置向下移动，重复步骤b1；
t1(t)在t3(t)下方，将基于红外成像和温度检测的电缆老化位置检测装置向上移动，重复步骤b1；
t1(t)和t3(t)重合，老化轴向位置位于中环形圈(2)所在平面。
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