CN116092260A - 一种基于图像采集的电气火灾监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于图像采集的电气火灾监控方法及系统，本系统的测温单元采用可逆感温贴片，监测单元可根据测温单元的颜色变化进行分析，判断电气开关柜工作状态是否正常。同时，可根据用户要求设置警戒温度，当可逆感温贴片颜色显示电气开关柜温度高过警戒温度时利用声光报警单元进行警报，将出现问题的电气开关柜及时预警，并可通过电脑显示器可视化告知供电运维人员问题电气开关柜的所在位置，以便及时排除故障、消除危险，同时设计开关柜发生电气火灾后详细的处理方法，并快速地定位并处理故障开关柜。本发明的方法简单易行，测量精度高，可在线监测电气开关柜内部及关键部件的温度实时变化，并可精确定位出现问题的电气开关柜。

Description

一种基于图像采集的电气火灾监控方法及系统

技术领域

本发明属于火灾监控技术领域，尤其涉及基于图像采集的电气火灾监控系统一种基于图像采集的电气火灾监控方法及系统。

背景技术

传统的火灾报警系统是通过前端增设传感器，采集感应到温度、烟雾等信息后进行报警的，而且需要人工盯屏才能发现火情，无法有效避免了传统的工业视频人工巡检工作的疏漏和延迟应急等问题，同时，现开关柜采用的光纤测温比较贵，测量点设置比较少。

电气开关柜经过很多年发展，现在已经和我们的用电生活息息相关。越来越多的电气开关柜开始采用电气火灾监控系统来进行直接电气火灾的监控。电气火灾监控系统由一台主控机和若干个剩余电流式火灾报警装置、总线隔离器经双总线连接而成。当被保护线路中的剩余电流式火灾报警装置探测的接地故障电流超过预设值时，经过分析、确认，发出声、光报警信号和控制信号，同时把接地故障信号通过总线在数秒钟之内传递给主控机，主控机发出声、光报警信号和控制信号，显示屏显示报警地址，记录并保存报警和控制信息。由于电气开关柜在制造、运输和使用过程中可能会存在设备接线不牢，谐波三相不平衡导致的附加损耗，电缆接头预制不达标等现象，导致开关柜存在热失控和起火的风险。为了监控电气开关柜出现热失控和起火的风险，因此需要通过对电气开关柜内部主要部件温度在线监测，获得电气开关柜工作状态的实时信息，从而避免因风险失控导致损失。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种基于图像采集的电气火灾监控系统简单易用、高可靠的基于图像采集的新型电气火灾监控方法及系统，对电气开关柜出现热失控和起火的风险进行监控，以解决现有技术中电气开关柜因风险失控导致损失的问题。

本发明的具体技术方案：本发明提供一种基于图像采集的电气火灾监控系统，包括：

测温单元：用于展示电气开关柜的内部温度，所述测温单元并不直接与监测单元进行电连接；

监测单元：用于监测开关柜内所有的测温单元的温度变化；

控制单元：用于处理监测单元获取的监测信号，处理完成的数据根据要求输出到远程通信单元和声光报警单元；

远程通信单元：用于电气开关柜内部的监测数据传输；

声光报警单元：用于将电气开关柜内部的监测数据在本地以声光形式进行报警；

供电单元：用于为所述监测单元、控制单元、远程通信单元和声光报警单元提供电源，其中，所述测温单元无需电源。

优选的，所述测温单元为温贴片，通过将温度变色涂料混合在耐高温造纸材料中制成。

优选的，所述测温单元的测温范围为50℃-150℃，所述测温单元具有的变色示温、反光显示及温度记录功能。当接触温度超过所述测温单元的变色温度时，所述测温单元的颜色或图案将会发生变化。一旦监温部位温度达到或超过测温贴片的额定温度，变色测温贴片立即变色，并在测温贴片上显示该处超温的数字，尤其是在夜间，该测温贴片具有反光显示功能。无论是白天还是夜间，都很容易被人在巡视中发现监温部位温度升高的状况，从而找出故障隐患，防止事故的发生。若监温部位因温度过高造成测温贴片超温变色，冷却下来后测温贴片可恢复原来的白色，属于可逆感温贴片。

优选的，所述监测单元采用低成本的图像传感器，检测采集电气开关柜视野内的示温贴片图像，并利用图像处理与识别技术，判别其是否已经超温变色，即可实现非接触式的多点测温预警。换一句话就是，监测单元通过可逆感温贴片对电气开关柜进行安全监控，并将信号传输给控制单元。

优选的，所述控制单元由控制模块、数据分析模块、存储服务模块和监控显示大屏组成，所述数据分析模块通过获得所述监测单元传输的数据，并对所述测温单元的颜色变化进行分析，判断电气开关柜工作状态是否正常；所述存储服务模块对所述监测单元传输的数据进行存储；当所述监测单元的温度数据超过设定值时，所述控制模块发信号给所述声光报警单元，同时将出现问题的电气开关柜及时断电，并派单运维，所述监控显示大屏用于显示所述监测单元传输的数据、报警信息及运维信息。

优选的，所述声光报警单元配套有显示器，通过显示器可视化显示问题电气开关柜的所在位置，以便及时排除故障、消除危险。

本申请的另一种技术方案：一种基于图像采集的电气火灾监控方法，包括如下步骤：

（1）开始；

（2）布置好测量单元和监测单元；

（3）接通电源，完成系统的自检；

（4）启动装置电气火灾对开关柜进行监测，初始化参数设置，所述参数设置包括温度预警和监控部位点数；

（5）判断灯光蜂鸣器是否启动；若未启动，进入步骤（6）；否则反之，则开关柜发生电气火灾，进入步骤（7）；

（6）继续监测所述测量单元的颜色变化；

（7）确定故障开关柜的双重编号；值班人员进入开关室，根据放电声音及烟火现象确定准故障开关柜的双重编号；

（8）拉开故障开关柜的断路器；立即遥控拉开故障开关柜断路器，如果遥控失灵，立即手动拉开故障开关柜断路器；

（9）判断放电声音是否消失，若放电声音未消失，进入步骤（10）；若放电声音消失，进入步骤（12）；

（10）分别拉开所述故障开关柜两侧相邻的开关柜；

（11）再次判断放电声音是否消失；若放电声音消失，进入步骤（12）；若放电声音未消失，按先退负荷线路，再退出母联的顺序进行拉路，直到某台断路器拉开后，放电声音停止，则判断此开关柜为故障开关柜，进入步骤（12）；

（12）拉开故障开关柜的隔离刀；

（13）验电后，打开故障开关柜后盖，用CO₂或干粉灭火器对着火处进行灭火，向领导、调度汇报故障情况；

（14）结束。

优选的，步骤（2）中， 所述测温单元为具有的变色示温、反光显示及温度记录功能的温贴片，所述监测单元为图像传感器，检测采集电气开关柜视野内的示温贴片图像，并利用图像处理与识别技术，判别其是否已经超温变色，即可实现非接触式的多点测温预警。

优选的，步骤（7）中，值班人员确定准故障开关柜的双重编号期间需穿好绝缘靴、戴好绝缘手套，保持足够安全距离。

本发明的有益效果为：本系统的测温单元采用可逆感温贴片，监测单元可根据测温单元的颜色变化进行分析，判断电气开关柜工作状态是否正常。同时，可根据用户要求设置警戒温度，当可逆感温贴片颜色显示电气开关柜温度高过警戒温度时利用声光报警单元进行警报，将出现问题的电气开关柜及时预警，并可通过电脑显示器可视化告知供电运维人员问题电气开关柜的所在位置，以便及时排除故障、消除危险，同时设计开关柜发生电气火灾后详细的处理方法，并快速地定位并处理故障开关柜。本发明的方法简单易行，测量精度高，可在线监测电气开关柜内部及关键部件的温度实时变化，并可精确定位出现问题的电气开关柜。

附图说明

图1是本发明基于图像采集的电气火灾监控系统框图；

图2是本发明基于图像采集的电气火灾监控方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例

为了解决现有技术中电气开关柜因风险失控导致损失的问题，提出如图1所示的一种基于图像采集的电气火灾监控系统，包括：测温单元、监测单元、控制单元、远程通信单元、声光报警单元和供电单元。

所述测温单元用于展示电气开关柜的内部温度，所述测温单元并不直接与监测单元进行电连接。

所述监测单元用于监测开关柜内所有的测温单元的温度变化。

所述控制单元用于处理监测单元获取的监测信号，处理完成的数据根据要求输出到远程通信单元和声光报警单元。

所述远程通信单元用于电气开关柜内部的监测数据传输。主要为无线网络传输。

所述声光报警单元用于将电气开关柜内部的监测数据在本地以声光形式进行报警。

所述供电单元用于为所述监测单元、控制单元、远程通信单元和声光报警单元提供电源，其中，所述测温单元无需电源。

进一步，所述测温单元采用低成本型测温手段，如示温贴片，通过将温度变色涂料混合在耐高温造纸材料中制成，其测温范围可从50℃至150℃。当接触温度超过其变色温度时，示温贴片的颜色或图案将会发生变化。具有的变色示温、反光显示及温度记录功能，自身带有压敏胶，应用于变电所母线的连接部位，也可贴在母线与设备接线端子的连接处及隔离开关的触头上，还可贴在变压器、电容器、电机等电气设备的外壳上，用来监视母线连接处及电气设备外壳的温度。一旦监温部位温度达到或超过测温贴片的额定温度，变色测温贴片立即变色，并在测温贴片上显示该处超温的数字，尤其是在夜间，该测温贴片具有反光显示功能。无论是白天还是夜间，都很容易被人在巡视中发现监温部位温度升高的状况，从而找出故障隐患，防止事故的发生。若监温部位因温度过高造成测温贴片超温变色，冷却下来后测温贴片可恢复原来的白色，属于可逆感温贴片。低成本测温手段可由贴在电气开关柜内部主要关键部件上的多个可逆感温贴片组成，本发明一般在电气开关柜等设备内部不少于32触点电温度实时监控，实现电气开关柜等设备低成本的温度监控，这样可以更加全面保护电气开关柜的安全运行。

进一步，所述监测单元设计一般采用低成本的图像传感器，检测采集电气开关柜视野内的示温贴片图像，并利用图像处理与识别技术，判别其是否已经超温变色，即可实现非接触式的多点测温预警。换一句话就是，监测单元通过可逆感温贴片对电气开关柜进行安全监控，并将信号传输给控制单元。

进一步，所述控制单元由控制、数据分析及存储服务器和监控显示大屏组成，该服务器通过获得监测单元传输的数据，对可逆感温贴片颜色变化进行分析，判断电气开关柜工作状态是否正常。由控制单元进行分析判断，当温度超过设定值时，可逆感温贴片随着温度变化会发生颜色变化，监测单元将变色信号传送给控制单元，由控制单元控制、执行报警、派单运维措施。

进一步，所述远程通信单元通过有线或无线传输连接进行数据和指令的传输，目前大部分系统采用物联网架构设计，基本上已放弃有线传输连接方案。

进一步，所述声光报警单元是在电气开关柜本地利用可逆感温贴片颜色显示模组温度高过警戒温度时利用报警装置进行警报，同时将出现问题的电气开关柜及时断电，并通过显示器可视化告知供电公司运维人员问题电气开关柜的所在位置，以便及时排除故障、消除危险。开关柜一点发生电气火灾，要求现场处理工作人员须掌握正确的处理流程。

进一步，所述供电单元就是为整个装置提供工作所需的电源，主要是12/24V两种直流电源。

结合图2，上述基于图像采集的电气火灾监控系统的工作流程如下：

（1）开始。

（2）布置好测量单元和监测单元。

（3）接通电源，完成系统的自检。

（4）启动装置电气火灾对开关柜进行监测，初始化参数设置，所述参数设置包括温度预警和监控部位点数。

（5）判断灯光蜂鸣器是否启动；若未启动，进入步骤（6）；否则反之，则开关柜发生电气火灾，进入步骤（7）。

（6）继续监测所述测量单元的颜色变化。

（7）确定故障开关柜的双重编号；值班人员进入开关室，根据放电声音及烟火现象确定准故障开关柜的双重编号；值班人员确定准故障开关柜的双重编号期间需穿好绝缘靴、戴好绝缘手套，保持足够安全距离。

（8）拉开故障开关柜的断路器；立即遥控拉开故障开关柜断路器，如果遥控失灵，立即手动拉开故障开关柜断路器。

（9）判断放电声音是否消失，若放电声音未消失，进入步骤（10）；若放电声音消失，进入步骤（12）。

（10）分别拉开所述故障开关柜两侧相邻的开关柜。

（11）再次判断放电声音是否消失；若放电声音消失，进入步骤（12）；若放电声音未消失，按先退负荷线路，再退出母联的顺序进行拉路，直到某台断路器拉开后，放电声音停止，则判断此开关柜为故障开关柜，进入步骤（12）。

（12）拉开故障开关柜的隔离刀。

（13）验电后，打开故障开关柜后盖，用CO₂或干粉灭火器对着火处进行灭火，向领导、调度汇报故障情况。

（14）结束。

综上，本系统的测温单元采用可逆感温贴片，监测单元可根据测温单元的颜色变化进行分析，判断电气开关柜工作状态是否正常。同时，可根据用户要求设置警戒温度，当可逆感温贴片颜色显示电气开关柜温度高过警戒温度时利用声光报警单元进行警报，将出现问题的电气开关柜及时预警，并可通过电脑显示器可视化告知供电运维人员问题电气开关柜的所在位置，以便及时排除故障、消除危险，同时设计开关柜发生电气火灾后详细的处理方法，并快速地定位并处理故障开关柜。本发明的方法简单易行，测量精度高，可在线监测电气开关柜内部及关键部件的温度实时变化，并可精确定位出现问题的电气开关柜。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，包括：

测温单元：用于展示电气开关柜的内部温度，所述测温单元并不直接与监测单元进行电连接；

监测单元：用于监测开关柜内所有的测温单元的温度变化；

控制单元：用于处理监测单元获取的监测信号，处理完成的数据根据要求输出到远程通信单元和声光报警单元；

远程通信单元：用于电气开关柜内部的监测数据传输；

声光报警单元：用于将电气开关柜内部的监测数据在本地以声光形式进行报警；

供电单元：用于为所述监测单元、控制单元、远程通信单元和声光报警单元提供电源，其中，所述测温单元无需电源。

2.根据权利要求1所述基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，所述测温单元为温贴片，通过将温度变色涂料混合在耐高温造纸材料中制成。

3.根据权利要求1所述基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，所述测温单元的测温范围为50℃-150℃，所述测温单元具有的变色示温、反光显示及温度记录功能。

4.根据权利要求1所述基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，所述测温单元设于变电所母线的连接部位、母线与设备接线端子的连接处、隔离开关的触头上，或者在电气设备的外壳上。

5.根据权利要求1所述基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，所述监测单元采用低成本的图像传感器，检测采集电气开关柜视野内的示温贴片图像，并利用图像处理与识别技术，判别其是否已经超温变色，即可实现非接触式的多点测温预警。

6.根据权利要求1所述基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，所述控制单元由控制模块、数据分析模块、存储服务模块和监控显示大屏组成，所述数据分析模块通过获得所述监测单元传输的数据，并对所述测温单元的颜色变化进行分析，判断电气开关柜工作状态是否正常；所述存储服务模块对所述监测单元传输的数据进行存储；当所述监测单元的温度数据超过设定值时，所述控制模块发信号给所述声光报警单元，同时将出现问题的电气开关柜及时断电，并派单运维，所述监控显示大屏用于显示所述监测单元传输的数据、报警信息及运维信息。

7.根据权利要求1所述基于图像采集的电气火灾监控系统，其特征在于，所述声光报警单元配套有显示器，通过显示器可视化显示问题电气开关柜的所在位置。

8.一种基于图像采集的电气火灾监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）开始；

（2）布置好测量单元和监测单元；

（3）接通电源，完成系统的自检；

（4）启动装置电气火灾对开关柜进行监测，初始化参数设置，所述参数设置包括温度预警和监控部位点数；

（5）判断灯光蜂鸣器是否启动；若未启动，进入步骤（6）；否则反之，则开关柜发生电气火灾，进入步骤（7）；

（6）继续监测所述测量单元的颜色变化；

（7）确定故障开关柜的双重编号；值班人员进入开关室，根据放电声音及烟火现象确定准故障开关柜的双重编号；

（8）拉开故障开关柜的断路器；立即遥控拉开故障开关柜断路器，如果遥控失灵，立即手动拉开故障开关柜断路器；

（9）判断放电声音是否消失，若放电声音未消失，进入步骤（10）；若放电声音消失，进入步骤（12）；

（10）分别拉开所述故障开关柜两侧相邻的开关柜；

（11）再次判断放电声音是否消失；若放电声音消失，进入步骤（12）；若放电声音未消失，按先退负荷线路，再退出母联的顺序进行拉路，直到某台断路器拉开后，放电声音停止，则判断此开关柜为故障开关柜，进入步骤（12）；

（12）拉开故障开关柜的隔离刀；

（13）验电后，打开故障开关柜后盖，用CO₂或干粉灭火器对着火处进行灭火，向领导、调度汇报故障情况；

结束。

9.根据权利要求8所述基于图像采集的电气火灾监控方法，其特征在于，步骤（2）中，所述测温单元为具有的变色示温、反光显示及温度记录功能的温贴片，所述监测单元为图像传感器，检测采集电气开关柜视野内的示温贴片图像，并利用图像处理与识别技术，判别其是否已经超温变色，即可实现非接触式的多点测温预警。

10.根据权利要求8所述基于图像采集的电气火灾监控方法，其特征在于， 步骤（7）中，值班人员确定准故障开关柜的双重编号期间需穿好绝缘靴、戴好绝缘手套，保持足够安全距离。

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