水电站冷却水泄漏智能检测方法
阅读说明：本技术 水电站冷却水泄漏智能检测方法 (Intelligent detection method for cooling water leakage of hydropower station ) 是由 李利华 杨黎明 徐云龙 尹春元 王贵和 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：一种水电站冷却水泄漏智能检测方法,在移动巡检机器人上设置旋转摄像头和红外成像仪,利用运行过程中设备与循环水的温度差确立漏水要素,事先对存在的漏水区域的流水必经点进行测温点标示,在非接触的情况下,采用两种不同的算法分别判断整体区域漏水和局部漏水,不仅提高了水冷却系统漏水的准确率和巡检效率,还具备实时性好,安全可靠的特点,还减小了常规巡检劳动强度高的问题,巡检过程中水流流量和压力对巡检无影响,无需其它辅助线路。(The intelligent detection method for cooling water leakage of the hydropower station is characterized in that a rotary camera and an infrared imager are arranged on a mobile inspection robot, a water leakage element is determined by utilizing the temperature difference between equipment and circulating water in the operation process, temperature measuring points are required to mark flowing water in the existing water leakage area in advance, and under the non-contact condition, the whole area water leakage and the local water leakage are respectively judged by adopting two different algorithms, so that the water leakage accuracy and the inspection efficiency of a water cooling system are improved, the intelligent detection method has the characteristics of good real-time performance, safety and reliability, the problem of high labor intensity of conventional inspection is solved, and the flow and the pressure of water flow in the inspection process have no influence on inspection without other auxiliary lines.)
技术领域
本发明属于安全检测技术领域，涉及一种水电站冷却水泄漏智能检测方法。
背景技术
水电站在运行过程中，涉及到多种大型设备的温度控制，避免温度过高对设备运行产生影响导致停机事故发生，其中发电机组和变压器本体设备庞大，通常采用水作为冷却介质对其关键部位进行降温处理，运行过程中，冷却水循环流动，带走发热部件的热量，由于冷却水在流动过程中具备一定的流速和压力，其泄露是水循环系统中经常出现的现象之一，水循环系统管路较长，需要越过多种不同的电气设备或线路，在水循环系统发生泄露时，泄露的冷却水会危及到电气设备或线路短路，导致设备停运或损坏。
上述问题通常采用如下几种方法进行检测：
a)传统人工巡检法。即通过人员现场查看是否有泄漏。
b)压力和流量传感器判断法。漏水时，管道或冷却器里的水流从泄漏点分离出一部分，引起管道或冷却器的冷却水压力和流量变化。通过对管道和冷却器等过水设备上的冷却水压力、流量传感器测量数据的变化进行分析，以判断是否有泄漏。
c)布设线式漏水感应线法。漏水感应绳（又称水浸检测绳、水浸感应电缆等）基于液体导电原理检测漏水是否发生，线缆需与漏水控制器配合使用。当感应绳任何位置接触到水时，2根感应线便会发生短路，漏水控制器根据检测绳电阻的变化判断出漏水情况，并发出报警信号。在水管道或冷却器等可能出现冷却水泄漏的设备下方布设线式漏水感应线,当有水流到漏水感应绳上时，装置发出漏水信号。
以上检测方法存在的缺点是：
a)人工巡检方法,对人员的巡检频率有较高的要求，人员劳动强度大，人力资源费用高。
b)压力和流量传感器判断法灵敏性较低。由于水取自上游水库或下游尾水，在漏水程度不严重的情况下，管道或冷却器中的冷却水流量、压力数据变化可能较小。而且，正常无泄漏情况下，管道或冷却器中的冷却水流量、压力本身也会有一定的波动。所以这种方法的灵敏性较低，只能反应严重泄漏情况(严重影响供水负荷的情况）。
c)漏水感应线法有两个缺点。一是漏水感应线需要布满管道和冷却设备下方，电缆长度较长，维护量大，而且电缆影响设备外观。二是只能感应流到其电缆上面的漏水现象，无法感应喷到其它方位的泄漏情况，例如，管道侧面有泄漏孔，管内的水从侧面喷走，可能不会流到管道下方的感应线上，导致装置无法感应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水电站冷却水泄漏智能检测方法, 基于非接触红外测温原理，使用移动巡检机器人系统智能检测水电站冷却水泄漏故障。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水电站冷却水泄漏智能检测方法，它包括如下步骤：
步骤1，安装，将红外成像仪安装于移动巡检机器人的旋转摄像头上，红外成像仪与巡检机器人的控制器连接，控制器与后台控制系统连接；
步骤2，设定测温区，确定水循环系统在发生泄露后流经的发热设备区域，将该区域作为域面测温区；
步骤3，设定测温点，对域面测温区进行多点标识，以环形圈作为标识点，也即是测温点；
步骤4，录制测温区，在水循环系统正常运行的情况下，启动移动巡检机器人，使其按照事先规划的路线行走，并对路线中的测温区进行拍照，同时启动红外成像仪对测温点进行成像，获取测温点的温度值；
步骤5，成像处理，后台控制系统接收到成像图后，对测温点标序，测温点标序与所测温度值一一对应，将该所测温度值作为预设温度值；预设温度值为同一测温点多次测值中的最低温度值；
步骤6，巡检，移动巡检机器人按照规划线路巡视域面测温区，同时扫描域面测温区内的测温点；当测温点的实测温度值低于预设温度值时，则该域面测温区存在漏水，后台控制系统发出漏水预警信号，并显示对应的测温点标序。
在步骤5中，测温点依次按1、2、……、n进行标序，预设温度值依次为T1min、T2min、T3min、……、Tnmin；在步骤6中，测温点的实测温度值依次为T1、T2、……、Tn。
在步骤6中，当水循环系统存在漏水时，Tm＜Tmmin-ΔTm，式中，Tm——机器人巡检时测得测温点m的温度值，1≦m≦n；Tmmin——正常情况下测温点m的最低温度值；ΔTm——测温点m的误差整定值，ΔTm取值大于等于0。
在步骤6中，根据T1min、T2min、T3min、……、Tnmin综合设定一个域面测温区温度最低定值Tmin-ΔT，当移动巡检机器人巡检时测得上述任一点m的温度Tm低于域面测温区温度最低定值Tmin-ΔT时，即Tm＜Tmin-ΔT，则有冷却水流到该测点位置，式中，Tm——机器人巡检时测得测点m的温度值，1≦m≦n；Tmin-ΔT——域面测温区温度最低定值。
本发明的有益效果在于：
由于设备和水循环系统在运行过程中处于相对固定状态，设备工作时表面温度高于循环水温度，利用这一特性作为判断漏水的要素，节省大量检测设备所需的附件。
使用移动巡检机器人智能检测冷却设备漏水故障，巡检频率高，时效性强，不影响现场设备布置及运行。
检测漏水故障准确率高，采用算法对比图像中的预设温度值和实际温度值，准确率大大高于仅仅采用图像前后对比的泄漏识别方法。
采用将水循环系统可能存在的漏水区域设定为域面测温区，在域面测温区内设置多个测温点，采用两种不同的算法分别判断整体区域漏水和局部漏水。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明算法的逻辑图。
图2为本发明另一种算法的逻辑图。
图3为本发明摄像头拍摄的域面测温区可见光图。
图4为本发明红外成像仪对域面测温区的红外成像图。
具体实施方式
如图1~图4中，一种水电站冷却水泄漏智能检测方法，它包括如下步骤：
步骤1，安装，将红外成像仪安装于移动巡检机器人的旋转摄像头上，红外成像仪与巡检机器人的控制器连接，控制器与后台控制系统连接；该步骤的目的在于，采用移动巡检机器人携带旋转摄像头和红外成像仪，实现非接触式巡检，避免人为巡检存在短路导致伤及巡检人员，提高巡检时的安全性能。
优选地，移动巡检机器人通过无线连接方式与后台控制系统建立信号连接。
步骤2，设定测温区，确定水循环系统在发生泄露后流经的发热设备区域，将该区域作为域面测温区；该步骤的目的在于，有针对性地对根据水循环系统可能存在漏水的位置，再结合该位置附近的设备，利用运行期间设备发热时，循环水温低于设备表面温度这一特性，确定巡检判断漏水的要素。
步骤3，设定测温点，对域面测温区进行多点标识，以环形圈作为标识点，也即是测温点；该步骤的目的在于，有利于多点巡检温度，避免漏检；同时，还在于巡检过程中，便于对单个测温点进行重点或单独巡检，以此判断局部漏水情况。
步骤4，录制测温区，在水循环系统正常运行的情况下，启动移动巡检机器人，使其按照事先规划的路线行走，并对路线中的测温区进行拍照，同时启动红外成像仪对测温点进行成像，获取测温点的温度值；该步骤目的在于，通过将正常运行情况下的域面测温区拍照作为参考基础数据录入后台控制系统中，一方面便于规划移动巡检机器人的巡检路线，给予移动巡检机器人移动过程中停顿的参照，另一方面，将红外成像仪的成像与域面测温区照进行对比，由于两种设备的成像原理不同，图像较为容易区分，有利于后台控制系统进行一一编号；其次，红外成像仪的成像很容易区别温度，有利于分辨同一区域内的不同温差。
步骤5，成像处理，后台控制系统接收到成像图后，对测温点标序，测温点标序与所测温度值一一对应，将该所测温度值作为预设温度值；预设温度值为同一测温点多次测值中的最低温度值；该步骤的目的在于，后台控制系统对正常情况下获取的红外成像，提取标识点中的所测温度值作为预设温度值，以此预设温度值作为判断是否存在漏水的基础数据。该步骤中，通过多次测值的目的是为了减小预设温度值的误差，避免因环境温度变化导致预设温度值波动过大。
步骤6，巡检，移动巡检机器人按照规划线路巡视域面测温区，同时扫描域面测温区内的测温点；当测温点的实测温度值低于预设温度值时，则该域面测温区存在漏水，后台控制系统发出漏水预警信号，并显示对应的测温点标序。该步骤的目的在于，巡检过程中，以实测温度值和预设温度值进行对比，判别水循环系统是否漏水，以及漏水时的准确区域或具体测温点。该步骤中，任意测值低于预设温度值即输出漏水报警信号，是为了提高报警的灵敏性、时效性。因预设温度值的产生已考虑到环境的影响，所以该方法不容易会产生误报警。
优选的方案中，在步骤5中，测温点依次按1、2、……、n进行标序，预设温度值依次为T1min、T2min、T3min、……、Tnmin；在步骤6中，测温点的实测温度值依次为T1、T2、……、Tn。该步骤的目的在于，便于计算单个域面测温区内预设温度值的平均值及实测温度值的平均值，使得计算数据更为精准，有利于提高巡检时的准确率。
优选的方案中，在步骤6中，当水循环系统存在漏水时，Tm＜Tmmin-ΔTm，式中，Tm——机器人巡检时测得测温点m的温度值，1≦m≦n；Tmmin——正常情况下测温点m的最低温度值；ΔTm——测温点m的误差整定值，ΔTm取值大于等于0。该步骤的目的在于，判断单个域面测温区整体是否存在漏水。
优选的方案中，在步骤6中，根据T1min、T2min、T3min、……、Tnmin综合设定一个域面测温区温度最低定值Tmin-ΔT，当移动巡检机器人巡检时测得上述任一点m的温度Tm低于域面测温区温度最低定值Tmin-ΔT时，即Tm＜Tmin-ΔT，则有冷却水流到该测点位置，式中，Tm——机器人巡检时测得测点m的温度值，1≦m≦n；Tmin-ΔT——域面测温区温度最低定值。该步骤的目的在于，判断域面测温区内具体测温点是否存在漏水。
优选地，移动巡检机器人的路线规划根据巡检过程中设备运行的具体情况，在后台控制系统中进行实时修改，即屏蔽路线中某一巡检节点后，则移动巡检机器人不再对该节点进行巡检，而是直接通过，进入下一巡检节点。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
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