一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)及方法，它包括前端監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)控中心，前端監(jiān)測系統(tǒng)包括設置于熱力管線周圍的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻編碼器與視頻服務器，其中，紅外熱成像模塊通過視頻編碼器與視頻服務器相連，視頻服務器通過網(wǎng)絡實現(xiàn)與監(jiān)控中心的連接，溫度傳感模塊與監(jiān)控中心相連，用于測量蒸氣熱力管線測量點溫度；本發(fā)明中通過溫度傳感模塊采集測量點溫度，紅外熱成像模塊探測圖像數(shù)據(jù)，通過視頻編碼模塊對圖像信息進行視頻編碼，再運用視頻服務器將視頻信號傳送至監(jiān)控中心，實現(xiàn)對蒸氣熱力管線熱損失情況的檢測。本發(fā)明可以實現(xiàn)對蒸氣熱力管線的熱損失進行自動、實時的檢測與定位。
【專利說明】一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種利用紅外熱成像技術的一種 蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 目前煉油企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，煉油廠中蒸氣管網(wǎng)越來越復雜，蒸氣熱力 管線縱橫交錯，分布繁多，使得管理難度增大，同時隨著熱力管道的老化、破損，管線外壁保 溫材料會在生產(chǎn)過程中逐漸破損、掉落，管線外壁溫度隨之升高，造成大量熱損失，產(chǎn)生巨 大能源浪費，并且增加了企業(yè)的運行成本。
[0003] 隨著生產(chǎn)和經(jīng)濟的發(fā)展，節(jié)能觀念深入人心，同時節(jié)能也是企業(yè)的責任，也有利于 企業(yè)自身的發(fā)展。對蒸氣管道進行良好的保溫，減少其散熱損失，是提高煉油化工企業(yè)經(jīng)濟 效益的有效途徑。因此，準確、及時的給出現(xiàn)場熱力管線的熱損失情況，對于蒸氣管道的保 溫改造，減少損失有著極其重要的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可對蒸氣熱力管線熱損失情況 進行自動、實時的檢測與定位的一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)及方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的： 一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，包括前端監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)控中心，所述前端監(jiān)測系 統(tǒng)包括設置于熱力管線周圍的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻編碼器與視頻服 務器，其中，紅外熱成像模塊通過視頻編碼器與視頻服務器相連，視頻服務器通過網(wǎng)絡實現(xiàn) 與監(jiān)控中心的連接，溫度傳感模塊與監(jiān)控中心相連，用于測量蒸氣熱力管線測量點溫度。
[0006] 所述的紅外熱成像模塊包括探測器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲器，其 中，圖像處理芯片通過控制接口與讀出電路連接，外部存儲器通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與圖像處 理芯片連接，圖像處理芯片通過電源接口與供電系統(tǒng)連接，圖像處理芯片通過視頻接口與 視頻服務器連接，讀出電路與探測器相連。
[0007] 所述的探測器為紅外熱像探測儀。
[0008] 所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖 像細節(jié)增強模塊、偽彩變換模塊、模數(shù)轉換模塊、低噪聲電源模塊和接口時序控制模塊； 所述非均勻校正模塊，通過兩點法與二元非線性校正法對紅外熱圖像進行校正，得到 校正后的圖像； 所述盲元校正模塊，通過采用盲元補償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應相關 性對盲元位置的信息進行預測和替代； 所述圖像濾波去噪模塊，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對紅外熱圖像進行去 噪處理，得到去噪后的圖像； 所述圖像細節(jié)增強模塊，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算 法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現(xiàn)對圖像的增強功能； 所述模數(shù)轉換模塊，通過采用流水線ADC的設計架構，實現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模 數(shù)轉換； 所述低噪聲電源模塊，通過采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實 現(xiàn)紅外探測器的1?響應率； 所述接口時序控制模塊，通過采用計數(shù)分頻的方法正確產(chǎn)生三路時序信號。
[0009] 所述紅外熱成像模塊通過晶圓級多組件封裝技術進行封裝。
[0010] 一種蒸氣熱力管線熱損失檢測方法，包括如下步驟： 51. 將前端監(jiān)測系統(tǒng)中的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻編碼器與視頻服務 器分別安裝在熱力管線的各個測量點上； 52. 溫度傳感模塊對熱力管線測量點處溫度進行測量，紅外熱成像模塊對視野范圍內(nèi) 熱力管線探測成像并對圖像進行處理； 53. 溫度傳感模塊將溫度數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，紅外熱成像模塊將處理后的圖像信息 傳送至視頻編碼模塊； 54. 視頻編碼模塊對接收到的圖像信息進行視頻編碼，得到高質(zhì)量的視頻信號，通過標 準視頻接口輸出到視頻服務器上； 55. 視頻服務器通過通訊網(wǎng)絡將視頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
[0011] 所述紅外熱成像模塊對圖像進行處理的方法，包含如下步驟： 521. 圖像處理芯片為探測器提供所需要的各種控制時序信號、電源和偏壓； 522. 探測器對視野范圍內(nèi)的熱力管線探測成像，并將圖像數(shù)據(jù)傳給圖像處理芯片； 523. 圖像處理芯片對采集到的熱力管線的紅外熱圖像進行包括非均勻校正、盲元校 正、圖像濾波去噪、圖像細節(jié)增強、偽彩變換的功能處理； 524. 圖像處理芯片對處理后的紅熱外圖像數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉換； 525. 圖像處理芯片將處理后的圖像信息經(jīng)視頻接口傳送至視頻編碼模塊； 所述圖像處理芯片，通過采用計數(shù)分頻的方法實現(xiàn)正確產(chǎn)生三路時序信號，以及通過 采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現(xiàn)紅外探測器的高響應率； 所述非均勻校正，通過兩點法與二元非線性校正法實現(xiàn)對紅外熱圖像的校正，得到校 正后的圖像； 所述盲元校正，通過采用盲元補償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應相關性對 盲元位置的信息進行預測和替代； 所述圖像濾波去噪，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波實現(xiàn)對紅外熱圖像的去噪 處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細節(jié)增強，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對 原始圖像的直方圖進行處理，實現(xiàn)對圖像的增強功能； 所述圖像處理芯片，采用流水線ADC的設計架構，實現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模數(shù)轉 換。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：通過采集蒸氣熱力管線的紅外熱圖像，可以對管道進行快 速診斷，及時發(fā)現(xiàn)熱力管道的異常情況，精確定位，節(jié)省時間，靈敏度高，分辨率高，測量時 不需與熱力管道接觸，使用安全可靠，可在黑暗中工作，不受光源強弱影響，結構簡單，體積 小巧，功耗低，溫度穩(wěn)定性好，簡單易用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)的結構示意圖； 圖2為紅外熱成像模塊內(nèi)部結構示意圖； 圖3為本發(fā)明一種蒸氣熱力管線熱損失檢測流程圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于 以下所述。
[0015] 如圖1所示，一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，包括前端監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)控中心， 所述前端監(jiān)測系統(tǒng)包括設置于熱力管線周圍的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻 編碼器與視頻服務器，其中，紅外熱成像模塊通過視頻編碼器與視頻服務器相連，視頻服務 器通過網(wǎng)絡實現(xiàn)與監(jiān)控中心的連接，溫度傳感模塊與監(jiān)控中心相連，用于測量蒸氣熱力管 線測量點溫度。
[0016] 如圖2所示，紅外熱成像模塊包括探測器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲 器，其中，圖像處理芯片通過控制接口與讀出電路連接，外部存儲器通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與圖 像處理芯片連接，圖像處理芯片通過電源接口與供電系統(tǒng)連接，圖像處理芯片通過視頻接 口與視頻服務器連接，讀出電路與探測器相連； 所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細 節(jié)增強模塊、偽彩變換模塊、模數(shù)轉換模塊、低噪聲電源模塊和接口時序控制模塊；所述非 均勻校正模塊，通過兩點法與二元非線性校正法對紅外熱圖像進行校正，得到校正后的圖 像； 所述盲元校正模塊，通過采用盲元補償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應相關 性對盲元位置的信息進行預測和替代；所述圖像濾波去噪模塊，通過快速中值濾波和帶閾 值的均值濾波對紅外熱圖像進行去噪處理，得到去噪后圖像；所述圖像細節(jié)增強模塊，通過 采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對原始圖像的直方圖進行處理， 實現(xiàn)對圖像的增強功能；所述模數(shù)轉換模塊，通過采用流水線ADC的設計架構，實現(xiàn)大陣列 的模擬輸出高速模數(shù)轉換；所述低噪聲電源模塊，通過采用集成Boost控制電路，為探測器 提供較高偏置電壓，實現(xiàn)紅外探測器的高響應率；所述接口時序控制模塊，通過采用計數(shù)分 頻的方法正確廣生二路時序?目號。
[0017] 如圖3所示，一種蒸氣熱力管線熱損失檢測方法，包括如下步驟： 51. 將前端監(jiān)測系統(tǒng)中的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻編碼器與視頻服務 器分別安裝在熱力管線的各個測量點上； 52. 溫度傳感模塊對熱力管線測量點處溫度進行測量，紅外熱成像模塊對視野范圍內(nèi) 熱力管線探測成像并對圖像進行處理； 53. 溫度傳感模塊將溫度數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，紅外熱成像模塊將處理后的圖像信息 傳送至視頻編碼模塊； 54. 視頻編碼模塊對接收到的圖像信息進行視頻編碼，得到高質(zhì)量的視頻信號，通過標 準視頻接口輸出到視頻服務器上； S5.視頻服務器通過通訊網(wǎng)絡將視頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心； 所述紅外熱成像模塊對圖像進行處理的方法，包含如下步驟： 521. 圖像處理芯片為探測器提供所需要的各種控制時序信號、電源和偏壓； 522. 探測器對視野范圍內(nèi)的熱力管線探測成像，并將圖像數(shù)據(jù)傳給圖像處理芯片； 523. 圖像處理芯片對采集到的熱力管線的紅外熱圖像進行包括非均勻校正、盲元校 正、圖像濾波去噪、圖像細節(jié)增強、偽彩變換的功能處理； 524. 圖像處理芯片對處理后的紅熱外圖像數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉換； 525. 圖像處理芯片將處理后的圖像信息經(jīng)視頻接口傳送至視頻編碼模塊； 所述圖像處理芯片，通過采用計數(shù)分頻的方法實現(xiàn)正確產(chǎn)生三路時序信號，以及通過 采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現(xiàn)紅外探測器的高響應率；所 述非均勻校正，通過兩點法與二元非線性校正法實現(xiàn)對紅外熱圖像的校正，得到校正后的 圖像； 所述盲元校正，通過采用盲元補償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應相關性對 盲元位置的信息進行預測和替代；所述圖像濾波去噪，通過快速中值濾波和帶閾值的均值 濾波實現(xiàn)對紅外熱圖像的去噪處理，得到去噪后圖像；所述圖像細節(jié)增強，通過采用雙閾值 映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現(xiàn)對圖像 的增強功能；所述圖像處理芯片，采用流水線ADC的設計架構，實現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速 模數(shù)轉換。
[0018] 本實施例中，所述探測器為紅外熱像探測儀，所述紅外熱成像模塊通過晶圓級多 組件封裝技術進行封裝。
【權利要求】
1. 一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括前端監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)控中心， 所述前端監(jiān)測系統(tǒng)包括設置于熱力管線的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻編碼 器與視頻服務器，其中，紅外熱成像模塊通過視頻編碼器與視頻服務器相連，視頻服務器通 過網(wǎng)絡實現(xiàn)與監(jiān)控中心的連接，溫度傳感模塊與監(jiān)控中心相連，用于測量蒸氣熱力管線測 莖點溫度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的紅 外熱成像模塊包括探測器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲器；其中，圖像處理芯片通 過控制接口與讀出電路連接，外部存儲器通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與圖像處理芯片連接，圖像處 理芯片通過電源接口與供電系統(tǒng)連接，圖像處理芯片通過視頻接口與視頻服務器連接，讀 出電路與探測器相連。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的探 測器為紅外熱像探測儀。
4. 根據(jù)權利要求2所述的一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述圖像 處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細節(jié)增強模塊、 偽彩變換模塊、模數(shù)轉換模塊、低噪聲電源模塊和接口時序控制模塊； 所述非均勻校正模塊，通過兩點法與二元非線性校正法對紅外熱圖像進行校正，得到 校正后的圖像； 所述盲元校正模塊，通過采用盲元補償算法，根據(jù)相鄰像素、前后幀圖像的響應相關性 對盲元位置的信息進行預測和替代； 所述圖像濾波去噪模塊，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對紅外熱圖像進行去 噪處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細節(jié)增強模塊，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算 法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現(xiàn)對圖像的增強功能； 所述模數(shù)轉換模塊，通過采用流水線ADC的設計架構，實現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模 數(shù)轉換； 所述低噪聲電源模塊，通過采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實 現(xiàn)紅外探測器的1?響應率； 所述接口時序控制模塊，通過采用計數(shù)分頻的方法正確產(chǎn)生三路時序信號。
5. 根據(jù)權利要求2所述的一種蒸氣熱力管線熱損失檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述紅外 熱成像模塊通過晶圓級多組件封裝技術進行封裝。
6. -種蒸氣熱力管線熱損失檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：
51. 將前端監(jiān)測系統(tǒng)中的多個紅外熱成像模塊、溫度傳感模塊、視頻編碼器與視頻服務 器分別安裝在熱力管線的各個測量點上；
52. 溫度傳感模塊對熱力管線測量點處溫度進行測量，紅外熱成像模塊對視野范圍內(nèi) 熱力管線探測成像并對圖像進行處理；
53. 溫度傳感模塊將溫度數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，紅外熱成像模塊將處理后的圖像信息 傳送至視頻編碼模塊；
54. 視頻編碼模塊對接收到的圖像信息進行視頻編碼，得到高質(zhì)量的視頻信號，通過標 準視頻接口輸出到視頻服務器上； S5.視頻服務器通過通訊網(wǎng)絡將視頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種蒸氣熱力管線熱損失檢測方法，其特征在于：所述紅外 熱成像模塊對圖像進行處理的方法，包含如下步驟：
521. 圖像處理芯片為探測器提供所需要的各種控制時序信號、電源和偏壓；
522. 探測器對視野范圍內(nèi)的熱力管線探測成像，并將圖像數(shù)據(jù)傳給圖像處理芯片；
523. 圖像處理芯片對采集到的熱力管線的紅外熱圖像進行包括非均勻校正、盲元校 正、圖像濾波去噪、圖像細節(jié)增強、偽彩變換的功能處理；
524. 圖像處理芯片對處理后的紅熱外圖像數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉換；
525. 圖像處理芯片將處理后的圖像信息經(jīng)視頻接口傳送至視頻編碼模塊； 所述圖像處理芯片，通過采用計數(shù)分頻的方法實現(xiàn)正確產(chǎn)生三路時序信號，以及通過 采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現(xiàn)紅外探測器的高響應率； 所述非均勻校正，通過兩點法與二元非線性校正法實現(xiàn)對紅外熱圖像的校正，得到校 正后的圖像； 所述盲元校正，通過采用盲元補償算法，根據(jù)相鄰像素、前后幀圖像的響應相關性對盲 元位置的信息進行預測和替代； 所述圖像濾波去噪，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波實現(xiàn)對紅外熱圖像的去噪 處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細節(jié)增強，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對 原始圖像的直方圖進行處理，實現(xiàn)對圖像的增強功能； 所述圖像處理芯片，采用流水線ADC的設計架構，實現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模數(shù)轉 換。
【文檔編號】H04N7/18GK104093002SQ201410355003
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】曾衡東, 吳海寧, 殷剛 申請人:成都市晶林科技有限公司