第一篇：红外热象仪在铁路行业当中的应用

红外热像仪在铁路行业

当中的应用

北京国电能投科技发展有限公司

2010年5月

目录：

第一章：红外热象仪应用于铁路行业预测性维护

第二章：FLUKE红外热像仪在电力机车车头检测当中的应用

第三章：FLUKE红外热像仪在接触网检测当中的应用

第四章：FLUKE红外热像仪在机车轮轴温度检测当中的应用

附录：进行一次红外热成像测量维护项目

前言：

发热常常是设备损坏或功能故障的早期征兆，这使它成为在设备维护工作中所监视的一个关键性能参数。红外热像仪能够捕获物体所发射的、用其他方法所看不到的红外(IR)辐射热量。这些图像可显示出以颜色和色彩变化所表示的温度范围，可以监测物体的热分布和温度变化，观察人员可借此找到可能预示着电气、机械或流程问题的高温点（或低温点）。进行红外预测性维护的技术人员定期对关键设备的温度进行检查，从而可以随时间跟踪设备的运行状况，并快速发现异常读数以便进一步检查。通过监视设备性能并在需要时安排维护，可降低因设备故障而发生的非计划性停产的可能性，减少“反应性”维护费用和设备维修的成本，延长设备资产的寿命，并最大限度地提高系统的安全性和稳定性。

如今，红外热像仪已经广泛应用于铁路、石化、电力、建筑、医疗等领域内，特别在铁路电气设备和线网、电力机车车头检测及机车轮轴检测当中发挥着重大作用。

第一章：红外热象仪应用于铁路行业预测性维护

由一般的会计步骤确定的维护成本在多数国家的铁路系统中通常构成总运营成本的大部分。在美国，铁路行业传统的维护成本（即人力和材料）在过去 10 年内急剧上升。在 1981 年，美国的铁路系统花费在维护其关键系统上的成本超过了 200 亿美元。在 1991 年，这种成本已经升至 300 多亿美元，而在 2000 年更是破记录地达到 600 亿美元。数据表明，这些成本的三分之一到二分之一由于采用无效的维护管理方法而被浪费掉。美国铁路界再也无法容忍这种另人难以置信的无效率，于是他们将维护管理类型由“运转至出现故障再维修”改为“预防性维护”。

预测性维护(PdM)是一种提倡定期采集测量数据并随时间跟踪关键指标以预测关键设备何时需要维修从而避免发生故障的维护方法。因此，识别将要发生的设备故障并防止其发生，会带来较低的维护成本和较少的生产损失。预测性维护的目标是要将维护资源从紧急维修转移到对关键设备进行有计划的检查上面来。检查所花费的时间要少于维修，尤其是使用一台热成像仪时更是这样。热成像仪可进行非接触式红外温度测量，可以二维图像的形式来记录一个物体的温度状况。这与只能在单个点处获得温度读数的红外温度计不同，热成像仪可以捕获关键部件以及设备整体的温度。热成像仪还可以储存以前和当前的图像以进行比较，并可将图像上载到一个中心数据库中，从而来对关键工厂设备、机器和系统的工作状况进行监视。从红外热像仪获得的信息提供了有效管理维护操作的方法。至少，它们可以降低或消除不必要的维修、防止灾难性的故障发生并降低无效的维护操作对生产运营所造成的不利影响。当其功能被充分利用时，红外热像仪就提供了将设备和系统的总体性能、机器有用寿命以及设施及其资产的寿命循环成本实现最佳化的方法。基于计算机的维护管理系统可提供历史数据以及使用从预知性维护技术得到的数据的方法。

红外热成像仪是预测性维护计划中的第一道防线。技术人员可以迅速测量并比较检查路线上每台设备的热量特征，无需中断设备运行。如果温度与以前的读数有明显的不同，则可以使用其他维护技术（振动分析、电机电路分析、空气超声波分析以及润滑油分析等）来调查问题原因，并决定下一步的行动。为获得最佳结果，将您的所有维护技术集成到同一个计算机系统内，以便它们共享相同的设备列表、历史数据、报告和工作订单。中国的铁路系统是世界上最繁忙的铁路系统，每天输送着大量的乘客和物资，是关系国家经济建设的大动脉。铁路系统同时也是一个非常庞大复杂的系统，在全国范围内有着数不胜数的电力机车、配套电气设备、接触网线和信号系统，这些设备一旦出现故障势必会给铁路系统带来巨大的损失，如果由于设备故障而导致重大事故，后果则更加不堪设想。对铁路系统当中的这些重大装置设备采用有效的预测性维护的重要性和紧迫性不容忽视。

第二章：FLUKE红外热像仪在电力机车车头检测当中的应用

电力机车因其功率大、速度快、运载能力高等优点近年来在铁路运行系统中所占的比例越来越高，电力机车内部有大量的电力设备，其运行时会产生很大的热量，同时由于连接件松动、设备问题等原因将造成机车故障，严重时会导致事故的发生，红外热像仪可以在机车停车间隙进行巡检，及时发现机车内部的设备隐患，避免事故的发生。

电力机车概述

电力机车本身不带原动机，靠接受接触网送来的电流作为能源，由牵引电动机驱动机车的车轮。电力机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠等主要优点，而且不污染环境，故在铁路系统中得到迅速的发展，目前交通干线上进行客运及货运的机车基本都是电力机车，而传统的内燃型机车一般作为支线运输或备份机车进行使用。

为什么需要对电力机车进行温度检测？

电力机车内部有大量的电力设备及机械设备，如果发生过热导致设备故障将会使机车停运，严重时将引发行车事故，所以当机车完成运输任务后，均需要进行短暂的设备巡检，保证行车安全。

电力机车需要对哪些设备进行温度检测？

电力机车一般由下列部分构成：总成、车体、转向架、主变压器、网络控制、主变流器、驱动装置、牵引电机、制动系统等。因电力机车车型较多，现以韶山3型（SS3）电力机车为例，该型车内部涉及到红外热像仪检测的部件主要有：主变压器、调压开关、变流装置、牵引电动机、电子控制柜、制动电阻柜等。

牵引电动机轴温

典型客户

各铁路局机务段及检修车间。

红外热像仪机车温度检测的优势 红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，给电力机车设备状态监测提供了一种先进手段。Fluke已申请专利的IR－Fusion技术除了拍摄红外图像外，还同时捕获一幅数字照片，将其融合在一起，有助于识别和定位故障，从而能够在第一时间正确的修复故障。Fluke热像仪配备了功能强大的软件，用于存储和分析热图像并生成专业报告。通过该软件，可以对热像图中发射率、反射温度补偿以及调色板等关键参数进行调节，提高了检查的安全性和方便性。

主变压器大功率调压电阻

如何能做好电力机车的检测？

电力机车在运行时是不允许进行检测的，只有在进站后会有20至30分钟的检测时间，所以我们建议：

1、检测前做好检测目标的排序，尽量做到一条路线将所有的检测点都包含在内。

2、掌握主要设备正常运行时的温度范围，这样在遇到问题点时可以快速做出判断。

3、注意安全，虽然机车停止电动机运行，但有部分用电设备依旧带电，部分设备同时还有高温（如主变压器大功率调压电阻）。

4、部分接点因断电后温度下降，若与同类接点相比有温差，就算差异不是很大，也需要关注

5、机车内部分区域比较暗，最好请带上照明工具。

电子控制柜

第三章：FLUKE红外热像仪在接触网检测当中的应用

接触网是电气化铁路的重要组成部分，主要为电气化机车提供动力；接触网的连接件由 于受外界因素的影响容易发生过热，严重时会导致供电中断，引发列车停运事故；红外 热像仪可以在远距离对接触网进行温度检测，及时发现隐患，避免事故的发生。

什么是接触网？

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。简单接触悬挂（以下简称简单悬挂）系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内外对简单悬挂做了不少研究和改进。我国现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂系在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装8～16m长的弹性吊索，通过弹性吊索悬挂接触线，这就减少了悬挂点处产生的硬点，改善了取流条件。另外跨距适当缩小，增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索悬挂于支柱的支持装置上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，利用调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。

为什么需要对接触网进行温度检测？

接触网连接件容易受到外界因素的影响发生过热，严重时会造成供电中断，引发列车停运事故，接触网的连接件发生过热的主要原因有： 1 氧化腐蚀。由于外部热缺陷的导体接头部位长期裸露在大气中运行，长年受到日晒、雨淋、风尘结露及化学活性气体的侵蚀，造成连接件导体接触表面严重锈蚀或氧化，氧化层都会使金属接触面的电阻率增加几十倍甚至上百倍； 连接件接头松动。导体连接部位在长期遭受机械震动、抖动或在风力作用下摆动，使导体压接螺丝松动。

典型客户

各铁路局供电段。

红外热像仪检测接触网的优势

1、红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，给铁路系统接触网日常维护保养提供了一种先进手段。

2、Fluke已申请专利的IR－Fusion技术除了拍摄红外图像外，还同时捕获一幅数字照片，将其融合在一起，有助于识别和定位故障，从而能够在第一时间正确的修复故障。

3、Fluke热像仪配备了功能强大的软件，用于存储和分析热图像并生成专业报告。通过该软件，可以对热像图中发射率、反射温度补偿以及调色板等关键参数进行调节，提高了检查的安全性和方便性。

推荐热像仪型号

接触网输电线路电压为27.5KV，其输电线路距离地面一般不超过10米，推荐使用Ti10或Ti25进行检测。

如何能做好接触网的检测？

接触网安装于室外线路，其受外部环境干扰的因素也较多，我们建议：

1、检测时要注意尽量避免测量阳光直设，特别是避免正午进行拍摄。

2、若在自动模式下热图不清晰，可先使用自动模式测量接触网的温度范围；然后手动设置水平及跨度，将温度范围设置在最小，并包含有先前测量的温度范围（各款仪器最小温度范围不同）。

3、若现场有多个接触网连接件，请互相对比其温度，这样可及时发现接触网连接件的发热故障。

第四章：FLUKE红外热像仪在机车轮轴温度检测当中的应用

机车轮轴测温是铁路系统中规定必须进行温度检测的一个项目，当轮轴的温度高于环境 温度40℃以上的，就必须立即更换，否则会损害轴承强度及刹车片性能，红外热像仪可 以及时、准确地发现轮轴过热隐患，避免行车事故。

为什么需要对机车轮轴进行温度检测？

目前，随着我国经济的发展，铁路运输的紧张状况将愈来愈突出，为解决铁路运输紧张的局面，铁道部数次对列车进行提速；但随着车速的提高，轮轴温升的问题愈发重要。这就需要加强对轮轴温升的监控。火车轮轴测温是铁路系统中规定必须进行温度检测的一个项目，当轮轴的温度高于环境温度40℃以上的，就必须立即更换，否则会损害轴承强度及刹车片性能，导致事故，所以当列车进站后就需要进行轮轴的检测，每次发现的温度过高情况都需要进行记录并做标记（最高温度的轮轴的位置也需要记录）。

为什么热像仪能够对轮轴进行检测？ 火车的轮轴安装不当和超负荷运转时，与轴瓦摩擦会产生大量的热量，严重时会使整个车轴发热变红，最后发生车轴断裂，造成翻车事故，红外热像仪可以通过非接触测量来及时发现过热的轮轴，避免因轮轴温度过高发生行车事故。

典型客户

各铁路局车辆段。

热像仪检测独特优势

目前在车辆段通常使用的检测仪器是红外点温仪，这在铁路系统中使用非常广泛，但红外点温仪检测轮轴有3个主要缺点：

1、容易造成漏检。

红外点温仪只能显示一个区域范围的平均温度，不能反映整个轮轴的温度状态，测量时可能会造成漏检。

2、采样面积大，测量不够准确。

铁路系统用的红外点温仪光学系统较为简单，D∶S一般在6∶1至12∶1左右，在2米外的采样范围就要达到20cm至35cm，而检测的轮轴的部位没有那么大的范围，这样容易造成测量误差。

3、测量不方便。

为了解决红外点温仪采样面积大的问题，铁路车辆维护工人往往需要在距离轮轴非常近的位置检测，这样即不方便，又对安全造成隐患。在使用红外热像仪进行检测时，热像仪测温的方便快捷的特性非常突出，特别是红外-可见光融合功能，在检测时站在2米外就能准确测量轮轴温度，可以大大提高检测效率，同时避免在检测时列车启动造成事故的隐患。

轮轴 轮轴盖

如何能做好机车轮轴的红外热像检测？

1、先使用自动模式测量轮轴的温度范围；然后手动设置水平及跨度，将温度范围设置在最小，并包含有先前测量的温度范围（各款仪器最小温度范围不同）；

2、切换各调色板模式，使热像图显示效果达到最佳。

附录：进行一次红外热成像测量维护项目

一项成功的红外热成像计划包含计划和行动两个方面。购买 Fluke 热成像仪并获得一些基本培训仅仅是计划的第一步。下文概括了使热成像计划成为公司运行中的一个关键部分的步骤。

入门

  

 

 向管理层提交一份您在热成像培训中所学到的东西以及下一步行动想法的总结。以提供支持的方式传达您的想法，并找到测量热成像技术性能结果的方法。

在以后的 6 个月内，每个星期争取使用热成像仪 2-3 次以进行实际练习。从一开始就对您的工作进行计划，跟踪测量结果，并对结果进行记录。

定期与主管经理、生产线管理人员和其他同事面对面商谈解释热成像技术涉及的内容，演示仪器的使用，争取获得他们的支持，并建立一个供他们要求进行热成像调查的机制。建立一个热成像仪应用发现的奖励部门，以利于在全公司范围内传达您的计划。

与其他预测性维护方法相结合

热成像检查经常是较大规模预测性维护(PdM)计划的一部分。来自其他技术（如振动分析、电机电路分析、空气超声波分析以及润滑油分析等）的数据，都可用于研究机器设备的状况。理想情况下，这些技术都使用同一种计算机化维护管理系统(CMMS)，以访问设备清单、历史记录，并储存报告和管理工作订单。

制定书面检查步骤。书面检查步骤可促进提高所采集数据的质量，并确保检查安全完成。主要内容包括安全问题、所需条件和用于解释数据的指南。

设计一个检查计划

对于高成本的维护工作来说，没有什么容易的解决方案。需要花费大量的时间和精力来选择预知性维护方法，以便提供一种评估关键系统设备的运转状态、建立程序计划、创建一个可行的数据库和一个基准值的最为经济有效的措施。下面共有 10 个步骤可帮助您执行一个成功的总体工厂预知性维护计划： 1.确定现有维护成本

2.选择预知性系统和供应商 3． 培训要求和支持 4.获得管理支持 5.设计一个程序计划 6.设立专门的执行人员 7.建立会计核算

8.开发一个可行的数据库 9.维持计划 10.信息传达

虽然执行和维持系统总体预知性维护计划需要付出巨大的努力，但从计划获得利益也将是非常巨大的。作为系统总体运营管理计划一部分的预知性维护如果得到正确执行和维持，就可以降低维护工作对系统的安全性和可靠性，以及运营利润所造成的不利影响。预知性维护可以将维护操作从一种昂贵的支持功能转变为整个系统带来利润的一个重要成员。不要期待有什么简单而有快速的修复方法。与所有有价值的东西一样，要获得积极的结果，就要付出一定的努力。如果您按照这些步骤执行，您就会建立起一个可为您的系统提供最大利益的系统总体预知性维护计划。

创建合格报告

在任何行业中，将正常运行时间最佳化对于提高生产效率和竞争能力都是十分重要的。但是如何做到这一点呢？方法是通过预测性维护(PdM)来保证关键生产设备的可靠性并防止故障发生。典型的 PdM 计划提倡对关键资产进行定期检查，并对测量结果进行趋势分析以发现即将发生的故障。

由于温度的上升与几乎所有机械和电气故障有关，因此，热成像测量在 PdM 计划中有着广泛的应用。热成像仪通过红外技术来捕获可揭示出物体外表温度的两维图像。使用最新的手持仪器获取一个热图像只需要很短的时间。但在获取这些热图像后用它们来做些什么呢？至少，使用热成像仪的技术人员应将所采集的图像进行存储，以将它们用于下一次检查时的比较参考。他（或她）还应该注意到目标上的关键温度点，并对它们进行跟踪。但是，当一个图像指示出可能需要进行维修的一个状况时，应该生成一份报告，描述热图像中显示的内容，并建议可能采取的补救措施。随后，可将该报告分发给负责维护设备可靠性的人员，使其对问题进一步调查。

以下内容介绍了如何建立起一个可生成一份真实而有用的报告的热成像检查过程。

报告的准备-路线计划

首先，主要操作、维护和安全人员识别出关键设备。关键设备使指，如果它发生故障，就带来安全或健康危险，危机财产安全，或对生产效率或产品产生不利影响。然后，使用热成像仪随附的软件，将这些设备安排到一条或几条检查路线中。路线描述中包括每个检查位置以及需要在那里采集的热图像。随后，将这种信息装入热成像仪，以便在检查路线上为图像采集人员（技术人员）提供指南。

报告的准备图像采集

在路线建立过程中，维护经理还需要针对检查路线上的每个检查点获取初始热图像和数字图像。热图像既可用作进行比较的基准图像，又可用作在每个检查点需要“捕获”什么的例子。当一条检查路线经过很好构思并且提醒说明得到遵从时，技术人员就能够保证获得良好、可用的热图像。相应的数字照片也使对热图像的解释变得容易。

报告什么？

当技术人员完成了检查路线上的所有检查工作时，他（或她）返回维护部门，将采集到的图像下载到用于创建检查路线的计算机上。热量分析和报告软件可进行数据传输，并帮助维护人员将测量结果以报告的形式进行组织。创建的报告用于传达测量结果并采取行动，例如，发出维修订单或进行进一步监视。通常的报告内容是一些异常现象（温度高于正常情况的电机或绕组）或趋于报警状况的设备温度。

报告选项

通过分析和报告软件，技术人员可对图像进行增强处理以便在报告中更好地查看，对图像分析进行说明，对特殊位置处定点测量图像添加注释，并结合进测量路线中输入的备注。通常，一份报告包含热图像和数字图像。可以包括进日期、时间和设备名称，也可能包括进问题编号和 工作订单号。如果报告人员能够做出诊断判断，报告中还可以包含诊断备注。（有关报告中可能包含内容的详细列表，请参见 ASTM 标准（1934 年版）“使用红外热成像技术对电气和机械设备进行检查的标准指南”中的第 7 节“报告”。）通过福禄克手持式热成像仪随附的软件所创建的报告可被保存为 Microsoft® Word文件和 PDF 文件。这种功能可使报告人员打印出纸质报告，或作为电子邮件附件将它们分发给相应人员以采取行动。

第二篇：红外热成像仪在警用装备中的应用

红外热成像仪在警用装备中的应用

在介绍红外热成像仪在警用装备领域的应用之前，首先介绍一下什么是红外热成像仪？

红外热成像仪在军民领域都有应用，最开始起源于军用，逐渐转为民用。在民间一般叫热成像仪。红外热成像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏原件上，从而获得红外热像图，这种热像仪图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看红外热像图，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。现代热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射，并在辐射与表面温度之间建立相互联系。红外热线航意利用红外探测和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体的分布场相对应。

在警用装备领域为什么要采用红外热成像仪？

在夜间及恶劣气象条件下，采用红外热成像仪可以对各类目标，如人员、车辆等进行监控。夜间可见光器材（如望远镜等）已经不能正常工作，观察距离极短。如果采用人工照明（如手电筒等）可能会很容易暴露目标。如果采用微光夜视设备（如夜视仪等），它同样也需要辅助光才能看的稍远些。而红外热成像仪是被动接受目标的红外热辐射，与气候条件无关，无论白天夜晚均可正常工作，而且不容易暴露目标，有着得天独厚的优势，是其他设备所不能比拟的。因此，在警用装备等领域，应用红外热成像仪是最正确的选择。

在军用领域应用较多的品牌还是国际公认的几个大品牌—RNO、Perfect prime、Testo等。这两大品牌都是历史比较悠久的专业做红外热成像的公司。

一、RNO红外热成像仪

美国RNO公司作为红外热成像仪行业综合实力最强的公司，参加过多届展会。RNO公司于1940年成立于美国芝加哥，是全球历史最悠久的红外热成像仪生产企业，在二战中，RNO红外热成像仪曾广泛应用于美国军方。70年来，RNO一直致力于红外热成像技术的开发，而且RNO 在全球则拥有近50000名雇员，其授权分销商及服务分公司也遍布全球100多个国家。经过近80年的发展，RNO下设了美国RNO红外热像仪公司，美俄合资RNO夜视仪公司。RNO以生产中高端热像仪为主成为了全球最为专业的红外热成像仪公司。非常知名的HC系列双筒红外夜视热成像仪，美军采购量累计超过10万台，前期美国海豹突击队人手配备一台HC640。2010年，RNO与美军共同研发的TC系列高清夜视红外热成像仪的成功，RNO HC系列才得以成功从军用转为民用，也让更多户外爱好者有机会使用这款传奇的夜视红外热成像仪。备受好评的是RNO单筒观察式红外热成像仪MC640增强版。这款红外热像仪综合放大倍数高达12倍、物理口径为75mm，保证了足够宽的视野范围，是狩猎行业、警用装备领域不可错过的利器。

MC640增强版

二、perfect prime红外热成像仪

Perfect Prime是一家专注于消费电子、检测类仪器仪表（红外热成像仪等）和数字测量设备的电子商务公司。Perfect Prime公司为客户提供优质的设备，服务于生产生活的方方面面。Perfect Prime公司专注于创新、简单和高科技的产品，在产品介绍、客户服务和网站上强调这三个品质，使整个过程成为客户独特而难忘的体验。由于用户对Perfect Prime产品的体验非常好，从而使Perfect Prime产品销量倍增，并且使这些用户爱上了这项狩猎运动。同时，Perfect Prime产品在警用装备领域应用也非常广泛。

三、testo红外热成像仪

德国德图集团（Testo）是全球便携式及在线测量技术领域（如红外热成像仪等）的主要参与者之一，总部位于德国黑森林地区。在全球 32 个子公司，有 2800 名员工投入研发、生产和市场工作，并为空调通风、食品质量、建造技术、排放控制以及其他诸多领域寻找创新的测量方案而不懈努力。

德图仪器作为测量技术领域的创新者，每年为全球超过 30 万用户在测量数据管理方面提供可靠的测量仪器和创新方案。自从 1957 年成立以来，德图集团以平均每年高于10% 的速度增长，当前的销售额已超过 2.5 亿欧元，黑森林地区的宁静同高科技体系的美好结合令人印象深刻。高于平均水平的投入奠定了公司走向成功未来的基础，德图集团坚持将十分之一的销售额用于研发项目。同时是设施管理和工业维护部门的主要供应商，能够提供对维护至关重要的全套仪器。

那么在红外热成像仪在警用装备领域有哪些具体应用呢？

1、发现伪装及隐藏的犯罪分子

普通的伪装，在白天很容易被发现。但是在夜晚，要想发现目标却很难。一般犯罪分子夜晚作案时，通常隐蔽在草丛或树林中，由于野外环境极其复杂，人也容易产生错觉，很难找准目标。但是使用红外热成像仪后，这个问题就会迎刃而解。因为红外热成像仪是被动接受目标自身的热辐射，人体的温度热辐射比草木的温度热辐射大的多，因此，犯罪分子伪装的再好，也很容易被红外热成像仪发现。红外热成像仪在识别伪装及隐蔽犯罪分子方面效果显著。

2、监狱及重点部门的监控

由于红外热成像仪是根据物体温度热辐射而成像的，不受天气、环境等条件的制约，因此在夜间可以用来重点监控监狱及重点部门。由于红外热成像仪设备稳定可靠，可以大幅度减少误报率，减少不必要的出警。

3、红外热成像仪在巡逻等领域的应用

用红外热成像仪能够通宵巡逻，不受天气、环境等因素的影响。尤其是太阳眩光、夜间车灯眩光、雨、雪、雾、霾或潮湿地面反光的恶劣环境下，红外热成像仪能够体现出得天独厚的优势。

最早应用到军事领域的夜视设备是微光夜视仪，第一次世界大战时期德国首先使用的，现已逐步退役。在二战期间，RNO红外热成像仪曾广泛应用到美国军方。这是红外热成像设备最早在军方使用。近80年来，美国RNO公司一直致力于红外热成像技术的研发，现已成为最专业的红外热成像企业之一。形成了IR手持工业测温系列、MC单筒观察系列、HC双筒观察系列、EC机载车载系列等多系列产品共同发展的态势，广泛应用于生产生活的方方面面。现如今，RNO公司每年投入到研发领域的费用总额高到10亿美元。红外热成像仪是被动工作的，而且不需要借助于月光星光等，只依靠目标发出的红外热辐射能量，即可生成热图像，这样的话，人眼的视觉范围扩展到可以发现不可见光中波长在（3~5um和8~14um）的中长波红外。红外热成像仪能够在全天候工作，探测距离远，可穿透雾、霾、雨、雪、烟和草丛、树木遮挡等，然后精准发现目标。这极大地提高了现代战争的夜战能力。另外，红外热成像仪体积小巧、重量轻、分辨率高、识别能力强、抗电磁干扰能力强，很适合夜间作战的要求，是美国及其他发达国家重点扶持的领域。目前，美国在红外热成像仪的研发、生产和应用都是处在全球前列的。据统计，再过去几十年，美国国防部采购红外热成像设备高到200万台，目前美国三军采购红外热成像设备成逐年递增的态势。与发达国家相比，我国军队中红外热像仪应用的相对较少，但远景需求量可达200多亿元。我国红外热像仪在这些行业的应用还处于起步阶段，发展空间巨大。中国红外热成像领域的研究开发能力有了很大的提高。红外热像仪的研制与开发涉及到光学、电子、计算机、物理学、图像处理、新材料、机械等多个学科，研发的难度非常高。近年来，中国红外热成像行业良好的发展前景吸引了许多资本进入该行业，但大部分企业的研发实力弱，品牌影响力小，许多企业实际上是国外产品的代理商或者是组装商。红外热成像仪市场的需求将不断增加。目前，军用市场仍然是红外热成像产品的最大市场。在军用领域，可以将红外热成像仪应用到各个军种。但是，目前红外热成像仪市场实际年需求和潜在需求是存在较大差距的，造成这种差距的主要原因是：其一，红外热成像仪中的核心部件----探测器的成品率太低，从而造成红外热成像仪的成本居高不下，影响到了红外市场的潜在需求的开发。其二，产品质量参差不齐，一些劣质产品应用到军事领域，会产生致命影响，后果不堪设想。关键时刻掉链子的事情，在军事领域是不允许发生的。

第三篇：铁路行业无线应用

铁路行业无线应用

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发布者：admin 发布时间： 阅读：34次

铁路是中国国民经济的大动脉,铁路运输长期以来起着举足轻重的作用。为有效降低列车运行中治安事故和意外事故的发生率，必须采用先进的技术手段，建立铁路列车运行安全监控系统。

●列车车厢无线监控方案

一、系统设计要求

1、实现列车各个车厢的监控图像通过无线的方式传输到列车长和乘警办公室，集中监控。

2、当列车车厢重新编组时，系统能自动重新建立，无需人员调整每节车厢的无线设备参数。

3、列车行进中，系统能稳定工作。

4、设备架设方便，不会对列车的行进安全造成影响。

二、系统构成

1、系统示意图

2、系统构成说明

上图中，每个红点代表一套设备，包括摄像机、网络视频服务器和无线网桥。为适应多路图像传输对网络带宽的高要求，系统设计选择使用了54M的无线网桥。

在9号车厢（通常为列车长和乘警的办公车厢）安排了两台无线网桥，分别通过5类网线连接至交换机，并与监控用计算机相连。每个车厢的无线网桥配备有高增益的特制吸顶天线，经过低损耗高频馈线连接，固定在该车厢内适当位置。系统设计采用54M室外无线网桥，并根据铁路系统应用模式的需要特别定制了网桥的自动识别组网功能。当若干台无线网桥分别放置在相互的天馈系统覆盖范围之内时，具有相同SSID设置的无线网桥将自动判别并认证对端的无线设备，符合组网条件的无线网桥将自动连接成点对点或者点对多点的网络，而不必事先将对方设备的参数设置到本机。这样，完全可以满足列车车厢任意重新编组后，系统无需人工干预而自动重新建立的功能要求。

3、实际测试数据

按照前述设计，我们在各个车厢内分别放置成套无线监控设备，每套包括摄像机、网络视频服务器和无线网桥及配套天馈部件，测试系统中9车厢和17车厢无线设备--即最远的两台设备之间的无线传输带宽。实测得最远两台无线网桥的链路，其净数据带宽高达约14Mbps（理想条件下，去除无线传输协议占用的带宽后，54Mbps的无线网桥实际有效数据传输带宽可以到20Mbps以上）。完全满足系统传输多路图像的带宽要求。

启动全部车厢上的无线监控设备，到9号车厢上观察由各个车厢上传输来的图像画面，测试画面流畅，系统设计和测试取得圆满成功。

进一步，对列车运行中的起步、停车、转弯、通过桥梁和隧道等情况都做了测试。测试结果令人满意，完全适应列车运行环境下的系统使用要求。

经过理论设计和列车实际系统调试及测试，本方案设计和设备选型完全满足列车无线监控系统对于系统各项技术指标的要求，具有技术先进性和实用性，适合在铁路行业大面积推广。

●铁路车站/货场/道口无线监控系统

铁路系统部门众多、地点分散，现场环境复杂，在铁路系统内部建立远程无线宽带网络系统，不仅可以实现作业数据的实时传输，而且可以实现对全部重点区域现场，如当地的道口、货场、车站和铁路沿线环境的监控，便于及时发现危险隐患，保障生产安全。

系统设计方案：

1、建立无线宽带传输系统：本系统设计选用室外无线网桥，配合高增益定向天线，建立起监控中心与车站/货场/道口等作业现场的点对多点无线宽带传输系统。如果有特别的地方无法覆盖，再考虑使用中继方式，针对实际需求做到无线信号的全面覆盖。

2、监控点：各监控点采用一体化摄像机，通过一个视频服务器把模拟视频信号编码成符合TCP/IP协议的数字信号，利用无线局域网将监控数据传回监控中心。

3、监控中心：无线网络最终与监控中心内部的有线网络相结合，监控中心可以远程控制摄像机及其配套的云台设备。远端传回的数字图像信息，可以通过解码器还原成视频图像，通过计算机同时观看多路实时监控图像，或者投射到大屏幕或投影仪上，供多人观看和现场集中指挥等。根据需要，还可以通过数字硬盘录像机，将现场的图像录制下来，作为存档或回放资料。

系统建成后，实现了辖区昼间可视监控和重点地段夜间监控，监控中心可以远程控制各瞭望塔上摄像机焦距的调整和云台的运动，可同时观察多个监控点的现场实时图像，并实现图像资料的录制、存档和检索，保障了边情的及时发现、上报和处理，为边检部门掌握辖区动态，及时部署和调度边检力量，提供了强有力的技术支持。

第四篇：红外热成像技术在森林防火中的应用

红外热成像技术在森林防火中的应用

森林火灾具有突发性、随机性、破坏时间短等特点，因此一旦有火警发生，就必须速度采取扑救措施。而扑救是否及时，决策是否得当，最重要取决于对林火的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。传统火灾报警系统一般基于红外传感器和烟雾传感器，探测火灾发生时生成的烟、温度和光等参量，经信号处理、比较、判断后发出火灾报警信号；其缺点是无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息，难以满足早期探测并预报此类火灾的要求。

近年来，红外热成像检测和可见光图像检测在火焰检测中有一定程度的应用，但由于自身成像和检测原理，只是单一的检测模式极容易产生误报、漏报，影响用户使用，使得这一技术的推广受到了阻碍。基于这种现象，双光谱探测森林防火智能预警系统，采用两种光谱的图像智能检测技术最大程度发挥了各自优势，取长补短，能有效准确地检测出火焰，弥补传统火灾报警系统与单一检测模式所存在的不足，以达到森林防火智能预警的效果。

双光谱探测森林防火智能预警系统是基于当前林火监测技术的不足的基础上研发的成果，也是一套针对性很强的系统，其具有高精度、高可靠等特点，多种技术手段共同确保林火预警功能的实现。

国外森林防火技术发展

从19世纪90年代至20世纪50年代感温探测器一直占主导地位，火灾自动报警系统处于初级发展阶段;20世纪50年代初，瑞士物理学家埃斯特迈尔成功研制出离子型感烟探测器;到20世纪70年代末，光电元器件技术取得突破，光电感烟探测器应运而生;20世纪80年代初，日本开始研究实验模拟量火灾探测器，最为典型的是1991年日本学者提出神经网络用于火源探测的问题;1994年瑞士推出AlgoRex火灾探测系统，该系统采用了神经网络、模糊逻辑相结合，共同决策。

20世纪70年代末，我国的一些军工企业、部属企业开始研制火灾自动报警产品;进入80年代后为了缩短与国外同类产品的差距，满足国内市场需要，开始引进或仿制国外产品;90年代后，国外企业进入中国市场，带来了先进的技术，在一定程度上促进了市场的发展。

随着科学技术的进步和森林防火信息化需求的逐渐升级，新的火灾探测器也不断出现;但目前国内所有的火灾自动报警技术主要是基于传感器的检测，在现有的各种火灾报警和消防监控设备中，大多数场所的火灾检测，都采用常规的火灾探测的方法，其性能优劣直接会影响火灾自动报警的准确度和可靠性，例如感烟、感温、感光探测器，它们分别利用火焰的烟雾、温度、光的特性来对火灾进行探测。在大面积森林应用中，上述传感器由于空间距离大，信号变得十分微弱。大空间使得普通的感烟、感温火灾探测报警系统都无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息，即使是高精度的传感器也会由于种种噪声干扰而无法正常工作，导致火情误报或错报，无法满足森林火灾的及时检测需求。

目前世界森林面积达40亿公顷，其中我国森林面积是1.75亿公顷,各类自然保护区1551个，对森林防火智能预警系统有着不同程度的需求，防止森林火灾发生的最好办法就是预防。世界各国对火灾的预警检测越来越重视，2010年6月俄罗斯大火给各国敲响了森林防火的警钟，森林保护系统的缺失将导致森林火灾发生时要么束手无策，要么听之任之，因此，俄罗斯生态学家指出应尽快恢复国家森林保护系统，实用、快速、全面的预警系统尤为重要。

双光谱探测森林防火智能预警系统，采用双光谱探测方法，将先进的红外热成像仪图像采集和可见光图像探测通过智能分析算法结合应用，取长补短，最大限度发挥各自优势，再加上网络传输系统及显示系统组成数字化、网络化的智能森林防火指挥系统。与普通网络视频检测系统相比，双光谱探测森林防火智能预警系统是一种更高端、视频检测更智能、更准确可靠的防火检测系统，能够实现无人值守，自动对视频图像信息进行分析判断，及时发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，准确检测出火焰，以最快、最佳的方式告警并提供防火预警信息，达到早期预警的目的。能够有效的协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象;同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。

该系统可广泛应用于森林等户外火灾的预警监测中，同时结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立新一代森林防火智能分析监测系统，针对性地解决用户的各种个性化需求。通过红外热成像和可见光双光谱的检测，以及云台精确智能定位系统，获得林区的清晰图像，利用视频分析技术，根据火焰光谱特征判断是否产生火情，一旦发现疑似火情，立即触发报警，林区视频回传至监控中心，如果确认报警属实，摄像系统锁定目标，精确判断火点位置，并根据已建立的林业防火信息数据资源做出灭火方案。

解决方案

本系统是一种具有红外光、可见光双光谱探测的森林防火智能预警系统，系统集成了红外热成像仪系统、超温检测系统、可见光摄像机、火灾监测分析仪、云台精确定位系统、视频服务系统、监控主机等部分组成。可同时输出两路视频信号，具有红外热成像超温检测和可见光火灾检测功能，并根据置信度系数模型进行分析，自动给出报警信息，有效提高了报警的准确率。探测设备可根据用户在场景中画出的任意路径自动扫描，并可在运动扫描过程中进行快速烟火检测。通过网络传输并向远程监控主机发送报警机器ID、云台水平和俯仰角度、超温区域的坐标(左上角和右下角)等信息。远程监控主机根据回传信息，经过分析判断确认报警后产生报警信号、记录报警信息，并提供日志查询和录像等功能。

连续变焦红外热成像仪

连续变焦红外热像仪由324×256非制冷焦平面阵列探测器配合75-150mm连续变焦红外镜头制成，既能大范围搜索，又能识别远处目标。该产品克服了目前国内外固定焦距式或双视场式热成像仪的缺陷，在变焦的过程中成像清晰，功能强大，性能稳定。具有坚固且密封性能极好的外壳，内部充氮，不受雨雪、灰尘的破坏，能够在恶劣的环境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面红外探测器、最先进的电子和光学系统于一身的热成像仪，能够穿透灰尘、烟雾、雨雪和黑暗，最小温度分辨率达50mK，增加图像细节增强功能、输出热白/热黑/伪彩色图像。

热成像超温检测系统

在大面积的森林中，火灾往往是由隐火引发，这是毁灭性火灾的根源，而用现有的普通检测方法，很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围。

自然界中任何温度高于绝对零度的物体，都会不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，物体表面的温度越高，红外辐射能量就越多，因此可以利用红外辐射测量物体表面的热状态。

热像仪工作在8-14μm，属于远红外波段，正常森林的辐射波长范围为8.5-12.2μm，在热成像仪8-14μm的探测范围之内。目标温度越高，从热成像探测器组件输出的数字信号值越大,即数字图像的灰度值越大，根据此特点，超温检测工作过程如下：图像采集模块将探测器输出的高精度图像数据写入内存，图像处理模块运行超温检测算法，首先根据目标和背景的对比度计算出原始阈值，再结合用户设定的目标温度等级，计算出二值化阈值，将图像二值化后进行连通域检测，计算出目标区域面积和坐标，在画面上标识出超温区域并通过串口发出报警信息。

由于探测器接收到的红外辐射能量受监控距离和工作环境的影响，被检测目标的温度范围也各不相同，所以为了达到理想的报警效果，可以根据用户的具体使用环境设定被监控目标的温度等级，即目标与背景的温度差别等级。

可见光图像检测系统

由于红外热成像仪成像清晰度差，可能存在一定程度上的误报，因此系统又引入可见光图像检测，通过检测火焰的静态特征(颜色)和形态特征(闪烁性)两个特征进行检测。先利用静态特征从视频图像中提取出与火焰颜色相似的区域，再利用形态特征对上面提取出来的区域进行检测，通过视频图像分析算法，检测出火焰产生二级报警信号。可见光摄像机模拟视频信号接入到图像检测模块，通过图像采集单元的视频解码电路转换为数字信号后，被基于DSP的图像处理单元处理，根据火灾火焰的图像特性，探测出画面中出现的火焰，加入火焰识别标记后，再通过视频编码电路转换为模拟视频信号输出。由于监测场景不同，火焰所呈现的颜色、状态也会不同。因此，在监测时，可以根据环境要求，调整检测模块的工作状态，通过设置相应参数阈值，如颜色灵敏度、动态灵敏度等，使检测模块可以更准确及时地识别出火焰。

第五篇：红外热成像技术在安防中的具体应用

红外热成像技术在安防中的具体应用

由红外热成像技术的原理与特点可知，红外热成像技术能很好地应用于智能视频监控系统中，并且往往是普通摄像监控所不能完成的。其具体的应用如下。

能真正实现24h及恶劣气候条件下的全天候的智能视频监控

普通的视频监控很难做到全天候的监控，如银行的金库、机要室、军事要地、监狱以及核心办公室等重要的监控区域，不可能完全做到全天候的有可见光，而没有了可见光，普通视频监控也就失去了其监控功能。要想夜晚监控，只能用日夜转换摄像机加上红外灯。而红外热成像仪，是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜24小时均可以处于运行状态且正常工作，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出预/报警，并可以通过其他智能设备自动对有关情况进行处理与上报。

在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差。而工作在8—14μm波长的长波红外热成像仪，其穿透雨、雾的能力较高，从而仍可以正常地观测目标。因此在夜间以及恶劣气候条件下，采用红外热成像监控设备可以对各种目标，如人员、车辆等进行24h监控。在高速公路、铁路夜间安全保卫巡逻、夜晚城市交通管制等领域中，红外热成像装置也有着不可替代的作用。由于热成像系统在观察、识别目标方面有着众多的优点，因此在许多发达国家车载或直升飞机机载监控系统已经得到了广泛的应用。

能进行火灾的智能视频监控与识别

由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使 用外，还可以作为有效的防火报警设备。如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源，采用现有的普通监视系统，很难发现这 种隐性火灾苗头。然而采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，即可透过烟雾发现着火点，把火灾消灭在萌芽阶段。

如加拿大森林研究中心，利用直升飞机采用便携式热成像仪，在一个火灾季节中就发现了15次隐火。

在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，通过红外热成像仪探测的红外热图像，均能迅速及时监测到火灾源头，并进行预/报警，以便及时采取行动进行处理。

谷物粮仓往往会发生自燃现象，过去一般采用温度计测量其温度变化。而采用红外热像仪可以准确判定这些火灾的地点和范围，从而做到早知道早预防，早扑灭。

据美国保险公司的统计数据表明，在所有火灾中，有25%是电气设备隐患引发火灾的，即由于插头接触不良引发的。红外热像仪还可以用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面部件上的情况，来发现其热隐患。而利用红外热成像产品，可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。如我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热 为100处，做到及时处理，从少减少火灾事故的发生率。

此外，即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效的搜救工作。

能对伪装及隐蔽的目标进行视频监控与识别

普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。红外热成像装置是被 动接受目标自身的热辐射，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此不易伪装，也不容易产生错误判断。

能对边防、周界入侵进行远距离有效的监控与识别

我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别是在下雨、下雪、大雾、大风的日子，许多系统都不可能很好地担当起防范作用，更不用说通过智能分 析报警了。如果采用人员巡逻，利用望远镜进行观察，往往由于可见光波长短，使观察效果不理想，根本不可能做到全天候，这样难免不造成漏查、误查和失查的现象。

利用红外热成像仪，可以探测到不同物体的红外辐射，因而可以远距离地进行观察，尤其适用于风雨天气。如在边境地区放置红外热成像仪，就可成功地破获非法入境者案件，显然，其效率大大高于人工巡查。

目前在海边走私，常常利用“大飞”来进行，这些“大飞”无灯光，马力大，机动性强，往往容易摆脱缉私人员和边防人员的追踪。而有了红外热成像仪，就可以迅速地远距离跟踪这些“大飞”，其距离可达数公里。即使是在雷达的死角，这个系统也可以正常运行，特别是在黑夜和恶劣的天气下，均可以充分发挥其良好的特点。

此外，传统的视频监控技术只是对周围的现象进行实时的监控与记录，在非智能的状态下，无法完成有效的预/报警功能。而是传统的红外对射技术，虽然能够短距离地对入侵者进行实时预/报警却无法认识入侵对象。而利用红外热成像技术可远距离地对周边入侵进行监视，不仅能够实时预/报警，而且能够察看当时入侵者的红外监控图像，从而做出分析，达到一般监视系统不易达到的效果。

过境人员检验检疫人体温检测跟踪

出入境检验检疫局所管辖的机场等出入境口岸，人员流动量大、繁忙拥挤、情况复杂，与之对应的出入境旅客检验检疫工作任务十分繁重。同时，近年来，随着SARS、禽流感等传染病疫情的流行和肆虐，落后的传统检验检疫工作面临越来越严峻的挑战。为确保新形势下出入境旅客的安全顺畅通关，发扬与时具进的精神，采用创新思维、创新手段，建立一套技术先进、自动化程度高的红外体温监测系统，有效提高口岸出入境人员的传染病检测能力，树立检验检疫的良好社会形象。