基于红外热成像技术的输电线路关键部位温度在线监测系统

论文摘要

输电线路中各种电气设备故障与其发热有着极其密切的关系,电力设备的温度在线监测对于提高电力系统的稳定性,降低维修成本,保证电能质量与供电可靠性,有极其重要的意义。传统的输电线路关键部位温度监测方法中:贴温度标签或示温腊片时,需要停电后安放,且测温范围狭窄,不适用高压环境,无法实现在线监测;激光测温枪测温时需瞄准测温部位,无人值守时无法监测舞动的输电线路;测温球安装麻烦,监测点固定而有限,且容易损坏。而利用红外热成像测温则有非接触、不停电、不取样、监测范围广的优点,已成为未来输电线路关键部位温度在线监测的主要发展方向。本文结合山西省电力公司相关项目的研究,针对目前野外输电线路关键部位温度在线监测的薄弱环节,设计了一套以红外热成像技术为基础、GPRS无线通信技术和ARM技术为桥梁的输电线路关键部位温度在线监测系统。本课题所作工作如下:(1)对现有输电线路关键部位温度监测的各种方法的优缺点进行了比较和分析,对本课题研究的必要性作了说明并分析讨论了国内外红外测温系统的发展。(2)提出了“基于红外热成像技术的输电线路关键部位温度在线监测系统”的设计方案。(3)设计了监测终端的硬件电路:包括各部分元件的选择以及无线通信、图像采集、存储、系统时钟、看门狗及复位、JTAG接口、电源管理等模块的电路设计,为控制软件的运行提供了可靠的硬件平台。(4)完成了监测终端软件的设计。对监测中心端软件的特点、功能做了详尽介绍。(5)对本系统各功能模块进行了单独调试,在各功能模块调试成功的基础上进行了系统联调。并提出系统今后的发展目标和改进措施。本系统经过电力部门输电线路监控现场运行与测试,各项技术性能指标已达到设计目标要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 课题相关技术发展动态
• 1.2.1 红外热像技术的发展
• 1.2.2 单片机技术的发展
• 1.3 本课题所做的主要工作
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 系统总体结构及工作原理
• 2.2 系统总体硬件结构
• 2.3 系统总体软件结构
• 第三章 系统监测终端的硬件设计
• 3.1 系统监测终端硬件整体设计
• 3.2 微控制器MCU 的选择及性能介绍
• 3.3 图像采集电路的设计
• 3.3.1 红外热像仪的选择及性能简介
• 3.3.2 视频采集卡的选择及电路设计
• 3.4 无线通信电路设计
• 3.4.1 GPRS 无线网络传输技术
• 3.4.1.1 GPRS 概述
• 3.4.1.2 GPRS 数据业务的应用
• 3.4.1.3 GPRS 在电力监测领域中的应用模式
• 3.4.2 无线通信模块的选择
• 3.4.3 MC55 性能简介
• 3.4.4 MC55 的启动和关闭
• 3.4.5 SIM 卡电路
• 3.4.6 MC55 与微控制器的通信
• 3.4.7 状态指示
• 3.5 存储电路设计
• 3.5.1 铁电存储
• 3.5.2 串行 NOR Flash 存储
• 3.6 系统时钟电路设计
• 3.7 看门狗及复位电路
• 3.8 JTAG 调试接口
• 3.9 电源
• 3.9.1 监测终端供电单元组成
• 3.9.2 监测终端内部器件供电电路设计
• 3.10 低功耗设计
• 3.11 抗干扰设计
• 3.12 小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 监测终端软件的设计
• 4.1.1 微控制器主程序的设计
• 4.1.2 图像采集子程序
• 4.1.2.1 热像仪PTZ 控制程序
• 4.1.2.2 视频模块控制程序
• 4.1.3 数据传输子程序
• 4.1.3.1 通信协议的制定
• 4.1.3.2 通信模块程序
• 4.2 监测中心端软件的设计
• 4.2.1 图像传输功能的实现过程
• 4.2.2 监测中心端软件的功能模块
• 4.2.3 监测中心端通信方式的介绍
• 4.2.4 监测中心端软件的特点、功能和界面
• 4.2.4.1 应用软件的特点
• 4.2.4.2 应用软件的界面和功能
• 4.3 小结
• 第五章 调试与展望
• 5.1 调试
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文