紅外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺的研制

張舒怡

（國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361006）

1 課題提出

二次設(shè)備紅外熱像檢測是變電運維負(fù)責(zé)的帶電檢測項目之一，紅外熱成像檢測需2名運維人員（一人監(jiān)護一人操作）同時進行，開展一次全站紅外測溫流程長、工序復(fù)雜，一次紅外精確測溫需要進行如下工作：工具及材料準(zhǔn)備、紅外圖譜照片拍攝、現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄、紅外圖譜分析和處理、精確測溫報告編制、數(shù)據(jù)上傳PMS這6部分組成。目前紅外圖譜檢測模式存在很多弊端：（1）現(xiàn)場檢測流程煩瑣，主要因為變電站設(shè)備多，拍攝順序很容易弄混亂，并且紅外測溫過程中需要手工記錄數(shù)據(jù)，很難確保數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性，并且記錄數(shù)據(jù)也需要耗費很多時間；（2）圖譜處理過程復(fù)雜，檢測數(shù)據(jù)需要手工從檢測設(shè)備中導(dǎo)出并進行人工命名，耗時長，此外不同測溫儀器的圖譜分析軟件不同，運維人員須精通各種處理軟件，對運維人員的專業(yè)要求很高，而在實際工作過程中運維人員常常由于對分析軟件不熟悉造成圖譜分析時間的增加；（3）圖譜數(shù)據(jù)歸檔耗時長，主要原因在于圖譜分析后運維人員需要讀取每張圖譜上的溫度、風(fēng)速、輻射率等參數(shù)，形成紅外測溫檢查報告，之后再將檢測報告和紅外譜圖數(shù)據(jù)打包上傳PMS系統(tǒng)，可見整個數(shù)據(jù)歸檔過程耗時長、程序復(fù)雜，數(shù)據(jù)的時效性也不足[1]。由此可見現(xiàn)有的精確測溫模式給運維人員增加了很多工作量，圖譜從拍攝到上傳到PMS經(jīng)歷了很多程序，圖譜數(shù)據(jù)的時效性也不夠，不利于運維人員對設(shè)備運行狀態(tài)進行動態(tài)感知。

針對所提出的問題，QC小組統(tǒng)計了所轄30個變電站全站紅外測溫特巡流程中各步驟的耗時，如圖1所示。

從圖中可以直觀看出，變電站精確紅外測溫特巡全過程平均用時達到130.21 min，紅外圖譜拍攝、紅外圖譜分析和處理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄、測溫報告編制、數(shù)據(jù)上傳PMS、發(fā)熱缺陷登記時間占比96.7%，為主要耗時點。紅外圖譜拍攝階段進行分析，該階段耗時最長，占比達到32.4%，分析后得出該階段除了常規(guī)拍攝照片所需要的時間外，小組成員發(fā)現(xiàn)由于變電站現(xiàn)場設(shè)備多，運維人員拍攝線路未固定，運維人員在拍攝過程中經(jīng)常東奔西走浪費了很多時間；其次紅外圖譜分析和處理耗時占比達到26%，其耗時長主要原因是由于圖譜須從紅外測溫儀導(dǎo)入到內(nèi)網(wǎng)電腦，并且還要人工一張一張地對拍攝圖譜進行命名；測溫現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄時間占比為16.3%，主要是因為現(xiàn)場拍攝時需要人工記錄拍攝設(shè)備的雙重名稱、圖譜編號、測量時間、現(xiàn)場溫濕度、風(fēng)速等信息，記錄耗時長；測溫報告編制耗時占比13.4%，主要是編制報告過程中需要人為在檢查報告上輸入每張圖譜拍攝對象的設(shè)備雙重名稱、圖譜上溫度及環(huán)境參數(shù)等，工作量大；數(shù)據(jù)上傳PMS歸檔耗時占比8.6%，主要是需要將處理后的圖譜和測溫報告打包好上傳PMS，數(shù)據(jù)打包和上傳時間長。如果能研制一套數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)淖冸娬炯t外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺，能解決目前的需求問題，通過設(shè)計實現(xiàn)：

（1）紅外測溫儀具備導(dǎo)航功能，減少人員無效走動；

（2）實現(xiàn)圖譜自動命名；

（3）實現(xiàn)圖譜數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)自動上傳PMS存檔；

（4）實現(xiàn)檢測報告自動生成，檢測報告能讀取圖譜命名、圖譜溫度和環(huán)境參數(shù)等信息。

這樣可以節(jié)省整個紅外圖譜拍攝過程所花的時間，提高數(shù)據(jù)的實時性，有效解決目前的需求問題。

2 方案選擇

根據(jù)以上分析，QC小組認(rèn)為要提升精確測溫的效率和準(zhǔn)確性，在頭腦風(fēng)暴下討論得到2種解決思路。解決思路一：基于紅外成像儀數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺。該系統(tǒng)由可數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外測溫儀及數(shù)據(jù)管理后臺組成。主要做法是改造各個廠家的紅外測溫儀，實現(xiàn)紅外成像儀數(shù)據(jù)上傳、自動命名、導(dǎo)航等功能，利用數(shù)據(jù)管理后臺對紅外成像儀上傳圖譜進行歸檔、數(shù)據(jù)分析并一鍵形成檢測報告。解決思路二：基于移動終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺。該系統(tǒng)由裝設(shè)帶有無線傳輸功能SD卡的紅外成像儀、移動終端和數(shù)據(jù)管理后臺組成。以移動終端作為媒介，紅外成像儀實現(xiàn)與移動終端的數(shù)據(jù)交互，移動終端能將圖譜數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)管理平臺，并利用數(shù)據(jù)管理后臺對紅外成像儀上傳圖譜進行歸檔、數(shù)據(jù)分析并一鍵形成檢測報告。2種解決思路的選擇對比，如表1所示，設(shè)想方案如圖2所示。

表1 2種方案比較

圖2 數(shù)據(jù)管理平臺設(shè)想方案對比

2個方案進行比較。第一，方案一需要對不同廠家的紅外成像儀進行改造，改造成本高、耗時長，相比較下方案二無須對紅外測溫儀進行改造，只要在紅外測溫儀加裝一個帶有無線傳輸功能的SD卡即可和移動終端完成數(shù)據(jù)傳輸，工程成本小很多。第二，方案一中不同紅外測溫儀與數(shù)據(jù)管理后臺進行數(shù)據(jù)交互都需要一個單獨的數(shù)據(jù)接口，而方案二只需一個數(shù)據(jù)接口就實現(xiàn)移動終端和數(shù)據(jù)管理后臺的數(shù)據(jù)交互，成本更小。綜上所述，QC小組選擇方案二，研制基于移動終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺。

3 目標(biāo)制定

本QC小組目標(biāo)是研制變電站的紅外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺，該系統(tǒng)由可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募t外測像儀、移動終端以及數(shù)據(jù)管理后臺3部分組成。該系統(tǒng)以移動終端作為媒介，紅外成像儀實現(xiàn)與移動終端的數(shù)據(jù)交互，移動終端能將圖譜數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)管理后臺，并利用數(shù)據(jù)管理后臺對紅外成像儀上傳圖譜進行歸檔、數(shù)據(jù)分析并一鍵形成檢測報告。

量化目標(biāo)：在保證作業(yè)質(zhì)量及人身、設(shè)備安全的情況下，使用紅外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺對缺陷設(shè)備進行精確測溫時間從現(xiàn)有的130 min降低至90 min。

4 方案設(shè)計

根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，研制的系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)管理后臺、移動終端、紅外成像儀3個部分進行設(shè)計。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理后臺能實現(xiàn)紅外圖譜接收、報告一鍵自動生成、缺陷登記、數(shù)據(jù)歸檔等功能。該后臺采用64位1.4 GHz四核CPU為處理器的主機，在性能上能滿足紅外熱成像數(shù)據(jù)處理的要求。該主機輸入電源方式靈活，提供普通市電及太陽能板供電2種方式，且主機采用靜音散熱片，滿足散熱需求。此外，為防止斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率振蕩、電壓突變、脈沖干擾等問題對主機造成影響，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理后臺需配置UPS電源，即不間斷電源，通過逆變器等模塊將直流電轉(zhuǎn)換為市電。如圖3所示本系統(tǒng)采用后備式UPS，平時處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出。在后臺軟件開發(fā)方面，本系統(tǒng)在PMS基礎(chǔ)上構(gòu)建應(yīng)用程序，無須另外開發(fā)，與內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫兼容性強，能夠?qū)崿F(xiàn)自動升級，操作簡單[2]。

圖3 系統(tǒng)總體設(shè)計框架

如圖4所示，移動終端主要實現(xiàn)圖譜接收、圖譜上送、歷史數(shù)據(jù)回溯、實時數(shù)據(jù)查看等功能。移動端在數(shù)據(jù)傳輸方式上采用無線傳輸?shù)姆绞?，無線傳輸是通過Wi-Fi連接，手機能與紅外測溫儀通過Wi-Fi實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接。無線傳輸?shù)膬?yōu)點在于傳輸速度與傳輸距離上，其最大傳輸距離可達300 m，最大傳輸速度可達300 Mbit/s。由于本系統(tǒng)要實現(xiàn)圖譜數(shù)據(jù)的實時傳輸，圖片相對于文本來說占用的存儲空間更多，用藍牙來傳輸圖片數(shù)據(jù)速度較慢；并且對于變電站來說，變電站整個面積很大，藍牙信號很難覆蓋全設(shè)備，因此移動端選用無線方式來進行數(shù)據(jù)傳輸。另外移動端App基于i國網(wǎng)平臺二次開發(fā)，無須開發(fā)專用App，開發(fā)成本低，與內(nèi)網(wǎng)各系統(tǒng)兼容性強，如圖5所示。

圖4 數(shù)據(jù)管理后臺

圖5 移動終端App

紅外測溫儀應(yīng)具備數(shù)據(jù)無線傳輸功能，并且儀器內(nèi)嵌定位模塊，能實現(xiàn)拍攝導(dǎo)航與自動命名功能。未實現(xiàn)儀器無線傳輸功能，紅外測溫儀帶Wi-Fi功能的SD卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，紅外圖譜拍攝后，保存在卡中的圖譜照片就可以實時通過存儲卡上的Wi-Fi功能上傳至移動終端[3]。另外，QC小組根據(jù)平時對變電站的精確測溫路線建立拍攝導(dǎo)航包，該導(dǎo)航包與PMS設(shè)備臺賬相關(guān)聯(lián)，運維人員依次根據(jù)導(dǎo)航包的設(shè)備臺賬順序進行測溫，圖譜與設(shè)備臺賬能夠直接關(guān)聯(lián)，并將臺賬名稱直接給賦予圖譜進行自動命名，如圖6所示。

圖6 紅外測溫儀使用界面

5 效果檢查

5.1 技術(shù)效果

QC小組使用對紅外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺對所轄30個變電站進行全站紅外精確測溫并進行數(shù)據(jù)歸檔，紅外測溫全過程平均用時縮短為67 min，用時達到了活動指定的目標(biāo)值。

5.2 經(jīng)濟效益

活動前紅外測溫作業(yè)平均用時為130 min，活動后平均用時為67 min，縮短了約63 min。依每次作業(yè)時間減少63 min計算，班組一年電氣設(shè)備紅外全巡100次，可減少作業(yè)時間約105 h，以每人次50元/h計算，2人操作可節(jié)省10 500元。

5.3 社會效益

由于使用變電站的紅外精確測溫數(shù)據(jù)管理后臺后可以減少停電時間，解放出來的人力可以用于其他工作，可提高人員勞動效率，減少工作成本，提高了現(xiàn)場工作安全性、供電可靠性，切實保證現(xiàn)場工作安全可靠，提升供電服務(wù)質(zhì)量和公司形象，具有良好的社會效益。