一种蒸气热力管线热损失检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种蒸气热力管线热损失检测系统及方法，它包括前端监测系统和监控中心，前端监测系统包括设置于热力管线周围的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频编码器与视频服务器，其中，红外热成像模块通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通过网络实现与监控中心的连接，温度传感模块与监控中心相连，用于测量蒸气热力管线测量点温度；本发明中通过温度传感模块采集测量点温度，红外热成像模块探测图像数据，通过视频编码模块对图像信息进行视频编码，再运用视频服务器将视频信号传送至监控中心，实现对蒸气热力管线热损失情况的检测。本发明可以实现对蒸气热力管线的热损失进行自动、实时的检测与定位。
【专利说明】一种蒸气热力管线热损失检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热力管线热损失检测系统，尤其涉及一种利用红外热成像技术的一种 蒸气热力管线热损失检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 目前炼油企业生产规模不断发展壮大，炼油厂中蒸气管网越来越复杂，蒸气热力 管线纵横交错，分布繁多，使得管理难度增大，同时随着热力管道的老化、破损，管线外壁保 温材料会在生产过程中逐渐破损、掉落，管线外壁温度随之升高，造成大量热损失，产生巨 大能源浪费，并且增加了企业的运行成本。
[0003] 随着生产和经济的发展，节能观念深入人心，同时节能也是企业的责任，也有利于 企业自身的发展。对蒸气管道进行良好的保温，减少其散热损失，是提高炼油化工企业经济 效益的有效途径。因此，准确、及时的给出现场热力管线的热损失情况，对于蒸气管道的保 温改造，减少损失有着极其重要的作用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可对蒸气热力管线热损失情况 进行自动、实时的检测与定位的一种蒸气热力管线热损失检测系统及方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 一种蒸气热力管线热损失检测系统，包括前端监测系统和监控中心，所述前端监测系 统包括设置于热力管线周围的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频编码器与视频服 务器，其中，红外热成像模块通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通过网络实现 与监控中心的连接，温度传感模块与监控中心相连，用于测量蒸气热力管线测量点温度。
[0006] 所述的红外热成像模块包括探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器，其 中，图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处 理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与 视频服务器连接，读出电路与探测器相连。
[0007] 所述的探测器为红外热像探测仪。
[0008] 所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图 像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块； 所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到 校正后的图像； 所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关 性对盲元位置的信息进行预测和替代； 所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去 噪处理，得到去噪后的图像； 所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算 法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能； 所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模 数转换； 所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实 现红外探测器的1?响应率； 所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。
[0009] 所述红外热成像模块通过晶圆级多组件封装技术进行封装。
[0010] 一种蒸气热力管线热损失检测方法，包括如下步骤： 51. 将前端监测系统中的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频编码器与视频服务 器分别安装在热力管线的各个测量点上； 52. 温度传感模块对热力管线测量点处温度进行测量，红外热成像模块对视野范围内 热力管线探测成像并对图像进行处理； 53. 温度传感模块将温度数据传送至监控中心，红外热成像模块将处理后的图像信息 传送至视频编码模块； 54. 视频编码模块对接收到的图像信息进行视频编码，得到高质量的视频信号，通过标 准视频接口输出到视频服务器上； 55. 视频服务器通过通讯网络将视频信号传输到监控中心。
[0011] 所述红外热成像模块对图像进行处理的方法，包含如下步骤： 521. 图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压； 522. 探测器对视野范围内的热力管线探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片； 523. 图像处理芯片对采集到的热力管线的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校 正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理； 524. 图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换； 525. 图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块； 所述图像处理芯片，通过采用计数分频的方法实现正确产生三路时序信号，以及通过 采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 所述非均匀校正，通过两点法与二元非线性校正法实现对红外热图像的校正，得到校 正后的图像； 所述盲元校正，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对 盲元位置的信息进行预测和替代； 所述图像滤波去噪，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波实现对红外热图像的去噪 处理，得到去噪后图像； 所述图像细节增强，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对 原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能； 所述图像处理芯片，采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转 换。
[0012] 本发明的有益效果是：通过采集蒸气热力管线的红外热图像，可以对管道进行快 速诊断，及时发现热力管道的异常情况，精确定位，节省时间，灵敏度高，分辨率高，测量时 不需与热力管道接触，使用安全可靠，可在黑暗中工作，不受光源强弱影响，结构简单，体积 小巧，功耗低，温度稳定性好，简单易用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明一种蒸气热力管线热损失检测系统的结构示意图； 图2为红外热成像模块内部结构示意图； 图3为本发明一种蒸气热力管线热损失检测流程图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于 以下所述。
[0015] 如图1所示，一种蒸气热力管线热损失检测系统，包括前端监测系统和监控中心， 所述前端监测系统包括设置于热力管线周围的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频 编码器与视频服务器，其中，红外热成像模块通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务 器通过网络实现与监控中心的连接，温度传感模块与监控中心相连，用于测量蒸气热力管 线测量点温度。
[0016] 如图2所示，红外热成像模块包括探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储 器，其中，图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图 像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接 口与视频服务器连接，读出电路与探测器相连； 所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细 节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；所述非 均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图 像； 所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关 性对盲元位置的信息进行预测和替代；所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈 值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后图像；所述图像细节增强模块，通过 采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理， 实现对图像的增强功能；所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列 的模拟输出高速模数转换；所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器 提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率；所述接口时序控制模块，通过采用计数分 频的方法正确广生二路时序?目号。
[0017] 如图3所示，一种蒸气热力管线热损失检测方法，包括如下步骤： 51. 将前端监测系统中的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频编码器与视频服务 器分别安装在热力管线的各个测量点上； 52. 温度传感模块对热力管线测量点处温度进行测量，红外热成像模块对视野范围内 热力管线探测成像并对图像进行处理； 53. 温度传感模块将温度数据传送至监控中心，红外热成像模块将处理后的图像信息 传送至视频编码模块； 54. 视频编码模块对接收到的图像信息进行视频编码，得到高质量的视频信号，通过标 准视频接口输出到视频服务器上； S5.视频服务器通过通讯网络将视频信号传输到监控中心； 所述红外热成像模块对图像进行处理的方法，包含如下步骤： 521. 图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压； 522. 探测器对视野范围内的热力管线探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片； 523. 图像处理芯片对采集到的热力管线的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校 正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理； 524. 图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换； 525. 图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块； 所述图像处理芯片，通过采用计数分频的方法实现正确产生三路时序信号，以及通过 采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率；所 述非均匀校正，通过两点法与二元非线性校正法实现对红外热图像的校正，得到校正后的 图像； 所述盲元校正，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对 盲元位置的信息进行预测和替代；所述图像滤波去噪，通过快速中值滤波和带阈值的均值 滤波实现对红外热图像的去噪处理，得到去噪后图像；所述图像细节增强，通过采用双阈值 映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像 的增强功能；所述图像处理芯片，采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速 模数转换。
[0018] 本实施例中，所述探测器为红外热像探测仪，所述红外热成像模块通过晶圆级多 组件封装技术进行封装。
【权利要求】
1. 一种蒸气热力管线热损失检测系统，其特征在于：包括前端监测系统和监控中心， 所述前端监测系统包括设置于热力管线的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频编码 器与视频服务器，其中，红外热成像模块通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通 过网络实现与监控中心的连接，温度传感模块与监控中心相连，用于测量蒸气热力管线测 莖点温度。
2. 根据权利要求1所述的一种蒸气热力管线热损失检测系统，其特征在于：所述的红 外热成像模块包括探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器；其中，图像处理芯片通 过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处 理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与视频服务器连接，读 出电路与探测器相连。
3. 根据权利要求2所述的一种蒸气热力管线热损失检测系统，其特征在于：所述的探 测器为红外热像探测仪。
4. 根据权利要求2所述的一种蒸气热力管线热损失检测系统，其特征在于：所述图像 处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、 伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块； 所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到 校正后的图像； 所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素、前后帧图像的响应相关性 对盲元位置的信息进行预测和替代； 所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去 噪处理，得到去噪后图像； 所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算 法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能； 所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模 数转换； 所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实 现红外探测器的1?响应率； 所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。
5. 根据权利要求2所述的一种蒸气热力管线热损失检测系统，其特征在于：所述红外 热成像模块通过晶圆级多组件封装技术进行封装。
6. -种蒸气热力管线热损失检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
51. 将前端监测系统中的多个红外热成像模块、温度传感模块、视频编码器与视频服务 器分别安装在热力管线的各个测量点上；
52. 温度传感模块对热力管线测量点处温度进行测量，红外热成像模块对视野范围内 热力管线探测成像并对图像进行处理；
53. 温度传感模块将温度数据传送至监控中心，红外热成像模块将处理后的图像信息 传送至视频编码模块；
54. 视频编码模块对接收到的图像信息进行视频编码，得到高质量的视频信号，通过标 准视频接口输出到视频服务器上； S5.视频服务器通过通讯网络将视频信号传输到监控中心。
7.根据权利要求6所述的一种蒸气热力管线热损失检测方法，其特征在于：所述红外 热成像模块对图像进行处理的方法，包含如下步骤：
521. 图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；
522. 探测器对视野范围内的热力管线探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；
523. 图像处理芯片对采集到的热力管线的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校 正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；
524. 图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；
525. 图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块； 所述图像处理芯片，通过采用计数分频的方法实现正确产生三路时序信号，以及通过 采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 所述非均匀校正，通过两点法与二元非线性校正法实现对红外热图像的校正，得到校 正后的图像； 所述盲元校正，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素、前后帧图像的响应相关性对盲 元位置的信息进行预测和替代； 所述图像滤波去噪，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波实现对红外热图像的去噪 处理，得到去噪后图像； 所述图像细节增强，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对 原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能； 所述图像处理芯片，采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转 换。
【文档编号】H04N7/18GK104093002SQ201410355003
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】曾衡东, 吴海宁, 殷刚 申请人:成都市晶林科技有限公司