铁路受电弓智能监测红外热像应用

一、项目背景

受电弓/接触网关系是高速电气化铁路安全运行的三大核心关系之一，弓网系统良好的服役性能是保障高速列车可靠、安全运行的基本条件。

二、方案需求

为了实现铁路管理信息化、智能化的目标，我们提出了铁路受电弓智能检测监测红外热像应用解决方案。

该方案采用安装在电力机车上的网络型在线式红外热成像仪，在电力机车运行时对接触网电气设备关键节点进行连续不间断的温度状态监测，并将监测数据实时记录在存储器中，通过对实时监测到的目标温度数据进行分析处理，生成数据报告，有效定位接触网电气设备的故障点。实际运行情况表明，系统输出的温度异常信息可以为预先排除接触网电气设备故障隐患提供有力依据，实现了接触网检测电气设备管理从维护运行到状态运行的重大提升。

智能监测方案要达到的目标

将目前的计划修+故障修的模式逐步向状态修模式的转变，以大数据技术与智能图像识别分析技术+热成像技术结合。

红外热成像温测技术通过在车辆运行过程中，24小时实时观测受电弓表面热状态分布，每秒钟可采集高达百幅的红外热图，定位和诊断受电弓异常，具有不停运、不接触、快速、直观的特点，配合后端的智能分析算法，实时监控受电弓的当前工作状态，通过对电气设备表面的热像图分析，判断和诊断设备状态及其隐患和缺陷并对潜在的故障和发热进行提前报警，这对于及时发现、处理、避免潜在事故的发生起到关键而有效的作用。

方案产品选型要求

1.检测效率高：采用在线测温检测方式，检测效率高;选型红外热像仪能做到测温速度快、准确、日夜监控、安全、方便的测温。

2.自动化程度高：检测过程和监控录像自动执行

3.具有视频采集、离线拉弧检测、高温异常点检测、受电弓电流实时采集、数据分析与报警功能，报警界面

4.全天候检测：无论雨、雪等恶劣天气均可检测，不受气候条件影响；技术先进、可靠:采用非接触的图像测量技术在体现技术先进的同时，极大地提高了系统的可靠性。大屏幕显示技术，实现了受电弓车顶状况的室内可视化观测。

三、红外应用

1.红外应用特性分析

红外智能在线实时监测系统是集可见光、红外热成像和嵌入式处理技术于一体的实时监控、监测系统，系统可对受电弓进行自动巡检、实时监测、自动预警、实时获取设备故障状态的热信息，并融入大数据技术与智能图像识别分析技术，具有不停电、远距离、安全可靠、检测精度高等特点，实现在线监测和设备状态检修非常有效的方法。

2.优势分析

1）内置视频分析器，具备识别计算能力

2）精度高、测温快速、精确，均匀性好，不会因为场景的变化而产生测温的差异

3）校正测温功能适用于火灾探测、安全监控和设备热温监控

4）多种告警通知选择，包括电子邮件、数字输出或VMS报警

5）具有良好的标准性、开放性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性

6）可通过web或手机应用配置热像仪

7）宽动态范围热成像，适用于业界领先的威胁侦测

8）实时在线监测，全实时图像，图像无延时现象

3.方案特性应用

采用在线测温功能的红外热成像仪，可实现在线监测+智能分析两个功能。

在线监测

只有在系统还未出现故障时就要把故障检测出来，并采取有效应对措施，实现提前预判决故障至关重要。预防检测就成了一个重要的手段，电力系统故障最初表现就是发热，不正常的发热现象就是故障的直接表现。通过高速红外热像仪实时进行观测，每秒钟可采集高达百幅的红外热图，再配合后端的智能分析算法，就能实时监控受电弓的当前工作状态，对潜在的故障和发热进行提前报警，从而有效的避免了潜在事故的发生。红外热成像仪不受光线影响的特点，更加适合在隧道等光线不足的情况下使用，采用红外热成像仪，对受电弓与接触网之间的接触不良所产生火花、电弧，接触网故障、电弓损坏故障等，都能了如指掌，真正让故障点、高温点无所遁形，保证列车的安全平稳运行。

4.系统检测包括以下几个方面

• 高架接触网悬链检测
• 碳滑块磨耗检测
• 碳滑块断裂监测
• 受电弓部件缺失监测
• 偏移量异常监测(弓网关系)
• 倾斜度异常监测(弓网关系)
• 高架接触网悬链检测

5.接触网连接件发生过热的主要原因

1）氧化腐蚀

长年受到日晒、雨淋、风尘结露及化学活性气体的侵蚀。

2）连接件接头松动

导体连接部位在长期遭受机械振动、抖动或在风力作用下摆动，使导体压接螺丝松动。

弓网监测

可将红外热成像设备安装于车顶，对受电弓和接触网的连接处进行温度探测，实时监测接触网故障点，如果在列车行进中发现故障点，将产生瞬间高温，热像仪可以记录该时刻高温值和故障点位置，以便检修人员及时进行修复。

四、案例分析

智能监测应用

通过红外热像仪24小时实时进行观测，每秒钟可采集高达百幅的红外热图，再配合后端的智能分析算法，能实时监控受电弓的当前工作状态，对潜在的故障和发热进行提前报警，从而有效的避免了潜在事故的发生。

智能监控方案优势分析

1.设备自动识别管理

采用专利算法对与系统采集的热图进行自动识别，通过图像配准的方法识别出该热图有效的设备目标，保证温度检测的有效性。

2.防误报识别系统

对于外界的干扰热源自动剔除，有效杜绝误报警的产生

3.自动预警

发现目标设备温度异常自动报警

4.自动生成报表

系统可自动记录每次测温时的温度值，并生成温度报表

5.数据具有可对比性

系统可以给出所有处于巡检策略的设备在一段时间内每天同一时间的温度变化趋势

6.自动位置校准功能

采用图象识别技术，自动对运行误差进行校正，保证能采集到正确的设备部件温度状态

红外热像智能监测方案分析

用户可通过监控室的电脑终端查看过车后碳滑板表面及弓槽高清图像。

装置检测数据通过无线方式进行传输，装置终端软件实现对图像等数据的综合管理，支持图片局部放大、图像质量增强以供用户进去缺陷确认。

红外热成像，智能分析，接触网动态几何参数：如接触线高度、拉出值，接触线相互位置等，测量弓网燃弧次数、燃弧时间和燃弧率。

远程监测原理

配专业管理软件

人工智能分析

在大数据时代，融入高效快速的人工智能解决方案是行业发展趋势，尤其红外热成像技术结合深度学习分析，智能感知监控领域的应用。

在线监测系统与人工智能分析的结合

海量数据实现精细分析

前景

目前，铁路检测部门根据专业技术科公布的季度巡检计划，对全段管内铁路、城际、普铁八条线，以季度为单位进行加密周期上线检测，对每个跨距的接触网接触悬挂、附加悬挂等设备进行全面“体检”，实现了海量数据采集、精细化分析。

适用机型：