CN112858855A - 多光谱温度异常局放电故障综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，包括壳体，壳体内设有图像采集部件、紫外成像部件、红外热成像部件、控制主板、电源模块、存储模块、操作按键和显示部件，图像采集部件、紫外成像成像部件、红外热成像部件、存储模块、操作按键、显示部件分别与控制主板信号相连，电源模块与控制主板电连接，紫外成像部件用于采集电力设备的紫外图像，红外热成像部件用于采集电力设备的热成像图像，控制主板用于对局部放电图像、热成像图像进行分析处理。本装置可帮助工作人员在巡检过程中实现同时对设备进行温度检测、局部放电现象捕捉以及设备故障定位等，增加检测手段，提高工作效率。

Description

多光谱温度异常局放电故障综合测试装置

技术领域

本发明涉及局部放电故障测试装置技术领域，尤其涉及一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置。

背景技术

在电力系统中，变电设备、架空输电线路等电力设备随着运行时间的增加，可能会因为氧化腐蚀、长期运行、安装质量差等原因发生局部放电现象，局部放电即在高压设备电气放电时，其周围空气发生电离，在电离过程中，空气分子中的电子不断从电场中获得能量，当电子从激励态轨道返回原来的稳态电子能轨道时就会以电晕、闪络或火花放电等形式释放能量，并伴随有紫外辐射产生。电力设备故障的判断是一个综合判断的过程，设备发热现象以及局部放电现象是设备故障的表现形式，对设备温度的检测以及对放电现场的判断是工作人员在日常巡检过程中很重要的工作之一，在实际巡检过程中，部分设备虽然存在放电现象但是温度还未体现异常，如果单纯检测温度判断设备缺陷会出现遗漏现象，反之部分设备虽然存在温度异常，但是未出现局部放电现象，如果单纯检测放电判断设备缺陷也会出现遗漏现场。如果能够在一次巡检过程中能够同时对同一设备进行设备温度以及放电现象进行检测，便可以大大提高工作效率和容错率。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，以克服或至少部分解决现有技术所存在的上述问题。

一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，包括壳体，所述壳体内设有图像采集部件、紫外成像部件、红外热成像部件、控制主板、电源模块、存储模块、操作按键和显示部件，所述图像采集部件、紫外成像成像部件、红外热成像部件、存储模块、操作按键、显示部件分别与控制主板信号相连，所述电源模块与控制主板电连接，所述紫外成像部件用于采集电力设备的紫外图像，所述红外热成像部件用于采集电力设备的热成像图像，所述控制主板用于对局部放电图像、热成像图像进行分析处理。

进一步的，所述壳体包括第一壳体，所述图像采集部件、紫外成像部件、红外热成像部件设置于第一壳体中，所述操作按键设置于第一壳体背面，所述第一壳体底部设有握持部，所述电源模块设置于握持部中，所述第一壳体侧面设有第二壳体，所述存储模块、显示部件、控制主板设置于第二壳体中。

进一步的，所述第一壳体上设置有铰接部，所述铰接部与第一壳体转动连接，所述第二壳体与铰接部铰连接。

进一步的，所述控制主板包括可视化界面模块、文件模块、测温模块、图像模块和设置模块，

所述可视化界面模块用于基于操作按键所接收指令对显示部件所显示人机交互界面进行管理；

所述文件模块用于对图像文件进行管理；

所述测温模块用于在不同测温模式下对热成像图像进行处理；

所述图像模块用于对图像分析参数进行设置；

所述设置模块用于对装置基本运行参数进行设置。

进一步的，所述壳体内还设置有ToF传感器，所述ToF传感器与控制主板电连接，所述控制主板还包括手势指令识别模块，所述手势指令识别模块用于获取ToF传感器采集的范围图，基于预设深度学习算法对范围图进行识别分析，获取范围图对应的手势指令并执行。

进一步的，所述壳体内还设置有语音播放部件、语音采集部件和无线充电线圈，所述语音播放部件、语音采集部件与控制主板信号相连，所述无线充电线圈与电源模块电连接。

进一步的，所述装置还包括一腔体，所述腔体背面设置有肩带，腔体中设置有单片机、加速度传感器和电池，所述腔体顶部设置有动态平衡支撑机构，所述壳体与动态平衡支撑机构可拆卸连接，腔体顶部设有充电线缆和数据线缆，所述充电线缆用于实现电源模块与电池的电连接，所述数据线缆用于实现单片机与控制主板的通信连接，所述加速度传感器与单片机信号相连。

进一步的，所述动态平衡支撑机构包括水平电动转台和垂直电动转台，所述水平电动转台端面上设置有支撑杆，所述垂直电动转台设置于支撑杆侧面，垂直电动转台端面上设置有夹持部，所述夹持部用于夹持壳体，所述水平电动转台、垂直电动转台分别与单片机信号相连。

进一步的，所述腔体中还设置有电子标签读写装置和定位装置，所述电子标签读写装置、定位装置分别与单片机信号相连，所述单片机包括动平衡模块和自动巡检模块，

所述电子标签读写模块用于读取周围的电力设备电子标签信息，所述电子标签信息包括对应电力设备的型号、位置、架设高度；

所述定位装置用于获取当前实时位置信息；

所述动平衡模块用于基于加速度传感器所获取加速度信息，控制动态平衡支撑机构保持壳体平衡；

所述自动巡检模块用于基于电力设备电子标签信息和实时位置信息，分析获得壳体相对于电力设备的位置信息和角度信息，控制动态平衡支撑机构转动壳体至相应角度，向控制主板发送触发信号进行图像采集。

进一步的，所述腔体侧面设有插袋，所述插袋内放置有触控屏，所述触控屏与单片机通过线缆相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，基于多光谱成像原理，不同的波段光谱在检测功能上有不同的作用，红外热成像部件可以接收红外光谱实现红外热成像测温功能，紫外成像部件可以实现对放电电弧所散发出的紫外光进行捕捉，结合可见光成像和热成像可以实现对设备异常的精确定位，通过本装置可以帮助工作人员在日常巡检过程中实现同时对设备进行设备温度检测、局部放电现象捕捉以及设备故障定位等，增加检测手段，提高工作效率。解决检测过程中漏检、漏测以及无法对电力设备故障判断等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的多光谱温度异常局放电故障综合测试装置电路原理示意图。

图2是本发明一实施例提供的壳体侧面结构示意图。

图3是本发明一实施例提供的壳体背面结构示意图。

图4是本发明一实施例提供的控制主板原理框图。

图5是本发明一实施例提供的腔体结构示意图。

图中，1壳体，101第一壳体，1011铰接部，102握持部，103第二壳体，2图像采集部件，3紫外成像部件，4红外热成像部件，5控制主板，51可视化界面模块，52文件模块，53测温模块，54图像模块，55设置模块，6电源模块，61无线充电线圈，7存储模块，8操作按键，9显示部件，10语音播放部件，11语音采集部件，12腔体，13肩带，14单片机，15加速度传感器，16电池，17充电线缆，18数据线缆，19水平电动转台，20垂直电动转台，21支撑杆，22夹持部，23插袋，24触控屏，25电子标签读写装置，26定位装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1，本发明实施例提供一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，所述装置包括壳体1，所述壳体1内设有图像采集部件2、紫外成像部件3、红外热成像部件4、控制主板5、电源模块6、存储模块7、操作按键8和显示部件9。所述图像采集部件2、紫外成像成像部件3、红外热成像部件4、存储模块7、操作按键8、显示部件9分别与控制主板5信号相连，所述电源模块6与控制主板电连接，所述紫外成像部件3用于采集电力设备的局部放电图像，所述红外热成像部件4用于采集电力设备的热成像图像，所述控制主板5用于对局部放电图像、热成像图像进行分析处理。

示例性地，所述图像采集部件2可以采用摄像头，以采集电力设备图像。紫外成像部件3可以采用日盲紫外探测器，以通过紫外捕捉高压设备等的微弱放电。所述红外热成像部件4可以采用非制冷红外平面探测器，以采集电力设备的红外热谱图。所述控制主板5上集成有处理器、内存等元器件，以实现对不同光谱图像数据的处理和传输。所述电源模块6可以采用锂电池。所述存储模块7可以采用存储卡。所述显示部件9可以采用LCD屏。

本实施例所提供的多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，基于多光谱成像原理，不同的波段光谱在检测功能上有不同的作用，红外光谱可以实现红外热成像测温功能，紫外成像可以实现对放电电弧所散发的紫外光进行捕捉，结合可见光成像和热成像可以实现对设备异常的精确定位。通过对红外、紫外、可见光的技术集成和整合，可以实现同时对设备进行设备温度检测、局部放电现象捕捉以及设备故障定位等。所述装置可以帮助工作人员在日常巡检过程中实现同时对设备进行设备温度检测、局部放电现象捕捉以及设备故障定位等，增加检测手段，提高工作效率。解决检测过程中漏检、漏测以及无法对电力设备故障判断等问题。为间隔棒放电、线夹放电、绝缘子末端放电、断路器接线位置等故障检测提供新的手段和技术。

作为本实施例的一种可选实施方式，参照图2、图3，所述壳体1包括第一壳体101，所述图像采集部件2、紫外成像部件3、红外热成像部件4设置于第一壳体101中；所述操作按键8设置于第一壳体101背面。所述第一壳体101底部设有握持部102，所述电源模块6设置于握持部102中，所述第一壳体101侧面设有第二壳体103，所述存储模块7、显示部件9、控制主板5设置于第二壳体103中。

示例性地，用户在使用所述装置时可以握住握持部102，将图像采集部件2、紫外成像部件3、红外热成像部件4对准待测电力设备。所述第一壳体101上设置有铰接部1011，所述铰接部1011与第一壳体101转动连接，所述第二壳体13与铰接部1011铰连接，使得用户在使用时可以转动第二壳体103将显示部件9调整至更好的可视角度，在不使用时也可以转动第二壳体103至平行于第一壳体侧面，从而起到减小体积和保护显示部件9的效果。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述壳体1内还设置有语音播放部件10、语音采集部件11和无线充电线圈61，所述语音播放部件10、语音采集部件11与控制主板5信号相连，所述无线充电线圈61与电源模块6电连接，无线充电线圈61用于接收无线充电发射线圈发射的电磁波，并转换为电流存储到电源模块6中，使所述装置具备无线充电功能。

作为本实施例的一种可选实施方式，参照图4，所述控制主板5包括可视化界面模块51、文件模块52、测温模块53、图像模块54和设置模块55。

其中，所述可视化界面模块51用于基于操作按键所接收指令控制显示部件所显示人机交互界面内容。

示例性地，所述可视化界面模块51在控制显示部件9显示正常图像、热成像图像外，还可以在上述图像上叠加显示点测温光标、与点测温光标位置对应的测温点温度值、水平测温线、温度分布曲线、区域测温温度值(可选最高温度、最低温度或平均温度)、色标条、电池状态、温度单位、辐射率、紫外界面。所述紫外界面为当紫外成像部件捕捉到紫外信号时，显示区域将出现警示光标。

所述文件模块52用于对图像文件进行管理。

示例性地，所述对图像文件进行管理具体为对存储图像文件进行预览、测温分析、添加语音注释、删除、格式化磁盘等操作。所述添加语音注释具体为对所存储的图像文件添加通过语音采集部件录入的语音注释，以便工作人员后期了解图像所对应故障。

所述测温模块53用于在不同测温模式下对热成像图像进行处理。

示例性地，所述测温模式包括点测温、线测温、区域测温、测温参数、测温存储。在点测温模式下，用户可以通过操作按键8在图像上选择多个测温点，以查看测温点对应的温度。线测温模式下，包括水平线测温和垂直线测温，水平线直线时为温度采样线，曲线时为采样线的温度分布曲线，同时界面上还会在垂直方向显示一条光标虚线，并同时显示光标虚线和水平温度采样线交叉点的温度值。垂直线直线时为温度采样线，曲线时为采样线的温度分布曲线，同时界面上还会在水平方向显示一条光标虚线，并同时显示光标虚线和垂直温度采样线交叉点的温度值。区域测温模式下，用户可以通过操作按键8在图像上选择多个测温区域，当装置进行区域测温时，显示部件9会显示测温区域的温度值，该温度值为对应测温区域内的采样点温度。在测温参数模式下，用户可以通过操作按键8对测温相关参数进行设置，所述相关参数包括辐射率、距离、湿度、修正温度等，所述距离为目标电力设备与装置之间的距离，湿度为装置使用环境的相对湿度，修正温度为在特殊情况下对装置的测温数值进行修正的温度值。

所述图像模块54用于对图像分析参数进行设置。

示例性地，所述对图像分析参数进行设置具体包括图像设置、分析设置、图像反相、清除屏幕、图像手动/自动切换等。所述图像设置具体包括温度报警功能开关、报警温度、报警色、等温色、等温温度、等温高度、融合类型、画中画等进行设置。当控制主板5根据热成像图像判断温度超过设定的报警温度时，图像上超过报警温度的区域会变为报警色显示。通过设置等温色，可以将一定温度范围内的图像用特定的相同颜色来显示，以达到突出显示的目的。等温温度为等温色对应的温度值，等温高度为等温区域的大小。通过设置融合类型可将部分可见光图像显示为红外图像，使识别和解读红外图像变得更加简便。画中画功能可以在可见光图像上显示可调整大小的红外图像区域。

所述设置模块55用于对装置基本运行参数进行设置。

示例性地，所述对装置基本运行参数进行设置，具体包括对测温温度范围、镜头焦距、温度单位、环境温度、参考测温、参考温度等进行设置。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述壳体内还设置有ToF传感器(即飞行时间传感器)，所述ToF传感器与控制主板电连接，ToF传感器使用光检测和测距技术，通过用红外光照射来测量图像中各个点的深度。所述控制主板还包括手势指令识别模块，所述手势指令识别模块用于获取ToF传感器采集的范围图，基于预设深度学习算法对范围图进行识别分析，获取范围图对应的手势指令并执行。

本实施例所提供的综合测试装置具备隔空操作功能，用户可以通过在装置前做出不同的手势来输入指令，具体的，ToF传感器首先用激光照射用户手掌，然后用扫描仪测量反射光，然后使用光速推算出与手掌间的距离，从而精确地计算出行进的距离。此外，然后使用激光返回时间和波长的差异来进行手掌的精确数字3D表示和表面特征，并在视觉上绘制出其各个特征，生成范围图并传输至控制主板，手势指令识别模块对范围图进行分析识别，获取对应的手势指令内容并执行。

作为本实施例的一种可选实施方式，参照图5，所述装置还包括一腔体12，所述腔体12背面设置有肩带13，用于用户将腔体12背在身上。腔体12中设置有单片机14、加速度传感器15和电池16。所述腔体12顶部设置有动态平衡支撑机构，所述壳体1与动态平衡支撑机构可拆卸连接，腔体12顶部设有充电线缆17和数据线缆18，所述充电线缆17用于实现电源模块与电池的电连接；所述数据线缆18用于实现单片机与控制主板的通信连接。所述加速度传感器15与单片机14信号相连。本实施例中壳体1上还设有用于连接充电线缆17、数据线缆18的多个接口，所述接口分别与电源模块或控制主板相连接。

具体的，所述动态平衡支撑机构包括水平电动转台19和垂直电动转台20。所述水平电动转台19端面上设置有支撑杆21，所述垂直电动转台20设置于支撑杆21侧面，垂直电动转台20端面上设置有夹持部22，所述夹持部22用于夹持壳体1，所述水平电动转台19、垂直电动转台20分别与单片机14信号相连。

同时，所述腔体12侧面设有插袋23，所述插袋内放置有触控屏24，所述触控屏24与单片机14通过线缆相连接。

本实施例所提供的多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，当用户需要在户外进行大范围巡检时，长时间手持所述装置对电力设备进行巡检容易导致用户手臂疲劳，此时用户可以将所述腔体12背在身上，并将壳体1安装在动态平衡支撑机构上，加速度传感器15会采集用户移动过程中产生的加速度数据，单片机对加速度数据进行分析后，控制水平电动转台19和垂直电动转台20协调运动对壳体1施加一个相反的加速度，使其保持动态平衡。同时控制主板5通过数据线缆18将图像传输至单片机14，单片机14控制触控屏24实现显示部件9所实现功能，用户可以将触控屏24取出以查看图像，并可以通过触控屏24输入控制指令，控制指令将通过数据线缆18传输至控制主板5，从而使得用户无需时刻手持壳体1也能对电力设备进行巡检，提高了用户的使用体验。此过程中，还可以通过充电线缆17连接电源模块和电池，从而通过电池为电源模块充电，提高其续航性能。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述腔体12中还设置有电子标签读写装置25和定位装置26。所述电子标签读写装置25、定位装置26分别与单片机14信号相连，所述单片机14包括动平衡模块和自动巡检模块。

其中，所述电子标签读写模块25用于读取周围的电力设备电子标签信息，所述电子标签信息包括对应电力设备的型号、位置、架设高度。

所述定位装置26用于获取当前实时位置信息，可以采用GPS或北斗定位装置。

所述动平衡模块用于基于加速度传感器所获取加速度信息，控制动态平衡支撑机构保持壳体平衡。

所述自动巡检模块用于基于电力设备电子标签信息和实时位置信息，分析获得壳体相对于电力设备的位置信息和角度信息，控制动态平衡支撑机构转动壳体至相应角度，向控制主板发送触发信号进行图像采集。

示例性地，本实施例中在电力设备上均设置有电子标签，所述电子标签中预先存储有对应电力设备的型号、位置、架设高度等信息。本实施例所提供的多光谱温度异常局放电故障综合测试装置具备自动巡检功能，当用户通过触控屏24启动自动巡检功能时，电子标签读写模块25读取用户周围电力设备的电子标签信息，同时定位装置26获取用户的实时定位信息，单片机根据电子标签信息确定待巡检电力设备的位置、架设高度等信息，并基于用户的位置信息确定壳体1相对于待巡检电力设备的距离、电力设备需检测部位位置与镜头的夹角等信息，再控制水平电动转台19和垂直电动转台20协同运动调整壳体1的角度，向控制主板5发送触发信号，使得所述装置可以自动采集电力设备图像，而无需用户手动控制。在恶劣天气或地形下，用户可以专注于行进，由所述装置自动完成电力设备关键部位的测温和放电检测等巡检工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述装置包括壳体，所述壳体内设有图像采集部件、紫外成像部件、红外热成像部件、控制主板、电源模块、存储模块、操作按键和显示部件，所述图像采集部件、紫外成像成像部件、红外热成像部件、存储模块、操作按键、显示部件分别与控制主板信号相连，所述电源模块与控制主板电连接，所述紫外成像部件用于采集电力设备的紫外图像，所述红外热成像部件用于采集电力设备的热成像图像，所述控制主板用于对局部放电图像、热成像图像进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体，所述图像采集部件、紫外成像部件、红外热成像部件设置于第一壳体中，所述操作按键设置于第一壳体背面，所述第一壳体底部设有握持部，所述电源模块设置于握持部中，所述第一壳体侧面设有第二壳体，所述存储模块、显示部件、控制主板设置于第二壳体中。

3.根据权利要求2所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述第一壳体上设置有铰接部，所述铰接部与第一壳体转动连接，所述第二壳体与铰接部铰连接。

4.根据权利要求1所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述控制主板包括可视化界面模块、文件模块、测温模块、图像模块和设置模块，

所述可视化界面模块用于基于操作按键所接收指令对显示部件所显示人机交互界面进行管理；

所述文件模块用于对图像文件进行管理；

所述测温模块用于在不同测温模式下对热成像图像进行处理；

所述图像模块用于对图像分析参数进行设置；

所述设置模块用于对装置基本运行参数进行设置。

5.根据权利要求4所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述壳体内还设置有ToF传感器，所述ToF传感器与控制主板电连接，所述控制主板还包括手势指令识别模块，所述手势指令识别模块用于获取ToF传感器采集的范围图，基于预设深度学习算法对范围图进行识别分析，获取范围图对应的手势指令并执行。

6.根据权利要求1所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述壳体内还设置有语音播放部件、语音采集部件和无线充电线圈，所述语音播放部件、语音采集部件与控制主板信号相连，所述无线充电线圈与电源模块电连接。

7.根据权利要求2所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述装置还包括一腔体，所述腔体背面设置有肩带，腔体中设置有单片机、加速度传感器和电池，所述腔体顶部设置有动态平衡支撑机构，所述壳体与动态平衡支撑机构可拆卸连接，腔体顶部设有充电线缆和数据线缆，所述充电线缆用于实现电源模块与电池的电连接，所述数据线缆用于实现单片机与控制主板的通信连接，所述加速度传感器与单片机信号相连。

8.根据权利要求7所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述动态平衡支撑机构包括水平电动转台和垂直电动转台，所述水平电动转台端面上设置有支撑杆，所述垂直电动转台设置于支撑杆侧面，垂直电动转台端面上设置有夹持部，所述夹持部用于夹持壳体，所述水平电动转台、垂直电动转台分别与单片机信号相连。

9.根据权利要求8所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述腔体中还设置有电子标签读写装置和定位装置，所述电子标签读写装置、定位装置分别与单片机信号相连，所述单片机包括动平衡模块和自动巡检模块，

所述电子标签读写模块用于读取周围的电力设备电子标签信息，所述电子标签信息包括对应电力设备的型号、位置、架设高度；

所述定位装置用于获取当前实时位置信息；

所述动平衡模块用于基于加速度传感器所获取加速度信息，控制动态平衡支撑机构保持壳体平衡；

所述自动巡检模块用于基于电力设备电子标签信息和实时位置信息，分析获得壳体相对于电力设备的位置信息和角度信息，控制动态平衡支撑机构转动壳体至相应角度，向控制主板发送触发信号进行图像采集。

10.根据权利要求7所述的一种多光谱温度异常局放电故障综合测试装置，其特征在于，所述腔体侧面设有插袋，所述插袋内放置有触控屏，所述触控屏与单片机通过线缆相连接。

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