автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Программно-аппаратные средства многоканального оптико-электронного прибора дистанционного контроля высоковольтного оборудования

На правах рукописи

двоэии» ^

Галеев Дамир Раисович

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА МНОГОКАНАЛЬНОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 ГТЧ 2011

Казань 2011

4855052

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный энергетический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Андреев Николай Кузьмич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ильин Герман Иванович (КГТУ им. А.Н.Туполева)

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Зуйков Владимир Александрович (Каз. НЦ РАН)

Ведущая организация:

ОАО «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики», г. Казань

Защита состоится 7 октября 2011 г. в 16 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.082.01 при Казанском государственном энергетическом университете по адресу: 420066, г. Казань, ул. Красносельская, д. 51, зал заседаний Ученого совета, тел./факс (843)562-43-30.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51, КГЭУ, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.082.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного энергетического университета, с авторефератом - на сайте http://www.kgeu.ru.

Автореферат разослан « Г » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.ф.-м.н.

Р.И.Калимуллин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В энергетике и электрическом транспорте в настоящее время эксплуатируется большое количество разнообразного высоковольтного электрооборудования (ВЭО), которое требует постоянного контроля технического состояния для обеспечения безаварийной эксплуатации. Дефекты ВЭО проявляются по значению избыточной температуры и интенсивности частичных электрических разрядов. В настоящее время находят распространение многоканальные приборы дистанционного контроля (МПК) технического состояния ВЭО, способные выявлять дефекты одновременно по наличию температурных аномалий и частичных электрических разрядов. Однако предложенные на рынке МПК обладают рядом недостатков: высокая стоимость, низкий уровень автоматизации, несоответствие отдельных технических характеристик приборов требованиям задач диагностики ВЭО. Кроме этого, сдерживающим фактором широкого внедрения МПК является несовершенство или отсутствие методического обеспечения диагностики.

В сложившейся ситуации представляется актуальной задача разработки МПК, обеспечивающего необходимую достоверность контроля объектов энергетики при снижении стоимости прибора. Решение задачи представляется возможным путем сочетания в приборе датчика электрических разрядов ультрафиолетового диапазона, высокочувствительной видеокамеры, инфракрасного модуля для регистрации теплового излучения, пространственно-временного накопления сигналов и программных способов обработки и представления многоканальной информации.

Существенной частью этой задачи является разработка программно-аппаратных средств (ПАС) МПК, обеспечивающих повышение качества отдельных, а также совмещенных тепло-телевизионных изображений.

Объект исследования - приборное обеспечение дистанционного контроля

ВЭО.

Предмет исследования - аппаратные и программные средства многоканального оптико-электронного прибора контроля ВЭО.

Цель работы:

Разработка программно-аппаратных средств для оптико-электронного многоканального прибора, расширяющего количество контролируемых признаков и позволяющего повысить вероятность обнаружения дефектов ВЭО.

Для реализации сформулированной цели необходимо решить следующие основные задачи исследования.

1. На основе анализа характеристик дефектов ВЭО разработать архитектуру автоматизированного многоканального прибора на базе тегаювизионного, высокочувствительного телевизионного (ТВ) и ультрафиолетового каналов, реализация которой обеспечивает стабильность выходных параметров, повышает быстродействие, надежность и гибкость системы.

2. Разработать алгоритмы и программно-техническое обеспечение процессов управления, обработки и накопления изображений для повышения информативности и достоверности контроля ВЭО.

3. Разработать способ совмещения тепловизионного и телевизионного каналов, повышающий точность совмещения изображений.

4. Провести лабораторные и натурные испытания экспериментального образца прибора.

Методы исследования: В работе использованы теория конструирования оптических приборов, теория информации, математические методы обработки информации и, в частности, корреляционный анализ. Исследования проводились с использованием среды моделирования МаМаЬ, лабораторных и натурных экспериментов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем.

1. Предложена и экспериментально обоснована концепция построения автономного автоматизированного прибора для задач контроля ВЭО, состоящего из высокочувствительного телевизионного, тепловизионного и ультрафиолетового каналов с программным совмещением и обработкой многоканальной информации, реализованной в приборе на базе встраиваемой операционной системы.

2. Разработан способ двухступенчатой коррекции параллакса многоканальной системы, включающий этапы совмещения изображений при фокусировке прибора на объект с последующей программной коррекцией на основе корреляционного анализа совмещаемых изображений.

3. Разработан алгоритм пространственно-временного накопления кадров видимого и тепловизионного каналов, позволяющий в условиях постоянных смещений поля зрения прибора при работе с рук снизить пространственные шумы, вызванные неоднородностью чувствительности элементов фотоприемника.

4. Осуществлена автоматизация процессов управления, обработки и накопления информативных сигналов, которая облегчает и ускоряет процессы обработки информации путем разделения осуществляемых функций между двумя процессорами, повышает гибкость системы, информационную и метрологическую надежность, в том числе с использованием самодиагностики.

На защиту выносятся.

1. Концепция построения автономного автоматизированного прибора для задач контроля ВЭО, состоящего из телевизионного, тепловизионного и ультрафиолетового каналов с программной обработкой многоканальной информации, реализованной на базе встраиваемой операционной системы.

2. Способ двухступенчатой коррекции параллакса многоканальной системы, включающий этапы совмещения изображений при фокусировке прибора на объект с последующей программной коррекцией на основе корреляционного анализа совмещаемых изображений.

3. Алгоритм пространственно-временного накопления кадров на основе анализа и накопления опорных фрагментов видимого и тепловизионного каналов, позволяющий в условиях постоянных смещений поля зрения прибора при работе

с рук снизить пространственные шумы, вызванные неоднородностью чувствительности элементов фотоприемника.

Практическая ценность. Предложенная концепция построения легла в основу разработки ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева» экспериментального образца прибора ТТП-1, о чем имеется акт внедрения. Проведены лабораторные и натурные испытания прибора, планируется его серийный выпуск. Испытания показали, что прибор может быть использован в качестве средства контроля технического состояния высоковольтного электрооборудования. Эффективность разработанного прибора контроля подтверждена практикой диагностики электрооборудования на участках Казанского отделения Горьковской железной дороги по согласованной программе, о чем имеется соответствующий акт.

Достоверность и обоснованность полученных результатов теоретических и практических исследований подтверждена согласием с результатами исследований других авторов, лабораторными и натурными экспериментами. Предложенный способ коррекции параллакса подтвердил свою работоспособность применительно к задаче пространственного совмещения тепловизионного и телевизионного каналов с более точными результатами по сравнению с аналогами.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в разработке концепции построения, разрабатывал электрические схемы, алгоритмы и программное обеспечения модуля управления прибором, настраивал экспериментальные образцы прибора, осуществлял внедрение и сопровождении на производстве экспериментального образца прибора, участвовал в лабораторных и натурных испытаниях на участках Казанского отделения Горьковской железной дороги.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

Третьей молодежной международной научной конференции «Тинчурин-ские чтения» (Казань, 2008), Международной научно-технической конференции «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы» (Казань, 2008), XXI всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ материалов и изделий» (Казань, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 патент на изобретение.

Соответствие диссертации научной специальности. Диссертация соответствует специальности 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий и затрагивает следующие области исследования.

Техническое решение, состоящее в создании программного обеспечения для обработки изображений (пространственно-временное накопление сигнала) в сочетании с высокочувствительной ТВ камерой, давшее возможность визуализации электрических разрядов с чувствительностью, сопоставимой с электронно-оптическими преобразователями, при более низкой стоимости, соответствует п. 1 «Научное обоснование новых и усовершенствование существующих методов

аналитического и неразрушающего контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» паспорта специальности.

Разработанный МПК энергетических объектов, прошедший испытания и внедрение в ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева», соответствует п. 3 «Разработка, внедрение и испытания приборов, средств и систем контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, имеющих лучшие характеристики по сравнению с прототипами» паспорта специальности.

Разработанные ПАС автоматизированного МПК энергетических объектов, его алгоритмы и компьютерные программы реализации, позволяющие представить совмещенное изображение каналов прибора, соответствует п. 6 «Разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки информативных сигналов и представление результатов в приборах и средствах контроля, автоматизация приборов контроля» паспорта специальности.

Концепция построения МПК, сочетающая в приборе три информативных канала, расширяющая количество контролируемых признаков и повышающая информативность и достоверность контроля, а также разделяющая функции обработки информации, управления и контроля между двумя раздельными процессорами с повышением быстродействия, надежности и гибкости системы, соответствует п. 7 «Методы повышения информационной и метрологической надежности приборов и средств контроля в процессе эксплуатации, диагностика приборов контроля» паспорта специальности.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и библиографии. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 14 таблиц; библиографический список включает 92 наименования.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы, сформулированы ее цели и задачи, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе анализа характерных дефектов ВЭО определена концепция построения МПК.

По материалам печати проведен анализ материалов, посвященных многоканальным дистанционным приборам контроля высоковольтного оборудования объектов энергетики, и выявлены их преимущества и недостатки.

Проведен анализ имеющихся способов совмещения видеоканалов разных спектральных диапазонов, заключающегося в коррекции параллакса. Параллакс -это несовпадение границ изображений предмета вследствие различия положений оптических осей каналов наблюдения. Отмечены преимущества и недостатки площадных и контурных методов совмещения изображений.

В общем случае дефекты ВЭО могут сопровождаются появлением токов утечки и возникновением разрядных процессов, являющихся источником электромагнитного излучения различных длин волн. Дефекты обнаруживаются путем

регистрации данного электромагнитного излучения. Тепловое излучение в области дефекта можно обнаружить в инфракрасном (ИК) диапазоне, а излучение электрических разрядов - в ультрафиолетовом (УФ) и видимом диапазонах спектра.

Деградация диэлектрических материалов в электрическом поле в большинстве случаев связана с выделением тепла. Процесс сопровождается возбуждением молекул внутри вещества, в результате чего возникают излучательные переходы электронов. Выделяющаяся энергия распространяется в окружающее пространство в виде теплового излучения.

Так как температура контролируемых объектов находится обычно в диапазоне Т = 250-300 К, то максимум спектральной плотности потока излучения приходится на ИК-диапазон 8-14 мкм. В силу того, что данный диапазон характеризуется хорошим пропусканием атмосферой и рекомендован нормами РД 34.4551.300-97, он подходит для использования его в целях тепловизионного контроля.

Высокое пространственное разрешение и низкий порог чувствительности (порядка 0,00004 лк) современных высокочувствительных телевизионных камер (ТВ) позволяют при соответствующей обработке изображения обеспечить обнаружение коронных и поверхностных частичных разрядов в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра (0,4 - 1,0 мкм).

Большинство фотонов, излучаемых электрическими разрядами, имеют энергии, соответствующие длинам волн в области УФ излучения. Следовательно, используя оборудование, чувствительное к УФ излучению, можно повысить вероятность обнаружения разрядов на ранней стадии развития дефекта. Для обеспечения помехозащищенности в дневных условиях в процессе регистрации электрических разрядов УФ каналом необходимо минимизировать влияние солнечного излучения.

Таким образом, совместное применение каналов различных спектральных диапазонов повышает вероятность обнаружения дефектов ВЭО.

В многоканальном приборе необходима оперативная коррекция параллакса изображений разных каналов, которая с приемлемой точностью совмещения изображения обеспечит надлежащее качество проводимого контроля.

Вторая глава посвящена концепции построения многоканального прибора дистанционного контроля ВЭО. Целевой установкой разрабатываемого прибора является возможность одновременной регистрации изображений в различных диапазонах спектра и алгоритмы обработки изображений, позволяющие улучшить качество, как отдельных изображений, так и мультиспектральную видеоинформацию. На основе анализа существующих аналогов в основу концепции заложены следующие пункты.

1. Расширение количества контролируемых признаков (тепловой нагрев, поверхностные частичные и коронный разряды) путем совместного использования независимых каналов наблюдения.

2. Использование высокочувствительного канала наблюдения в диапазоне 0,4-1,0 мкм с программными средствами обработки видеоинформации, которые позволяют обеспечить визуальное обнаружение электрического разряда в зоне объекта контроля.

3. Автоматизация процессов управления, обработки и накопления информативных сигналов, которые обеспечивают достоверность и стабильность выходных параметров, облегчают и ускоряют процессы обработки информации.

С целью оптимизации разработки, изготовления и обслуживания в основу концепции заложены следующие положения.

1.Модульность конструкции и легкость модернизации, которые снижают затраты на новую разработку, и одновременно повышают технологичность производства.

2.Портативное исполнение прибора и небольшая масса повышают мобильность использования прибора.

3. Возможность установки собственного программно-алгоритмического обеспечения и самой операционной системы МПК, отвечающей нуждам потребителя.

4.Периодическая самодиагностика МПК отдельных узлов прибора, благодаря чему выходные сигналы находятся в номинальных диапазонах, что повышает метрологическую надежность при эксплуатации прибора.

Разработанный прибор состоит из следующих модулей: телевизионного, чувствительного в спектральной области 0,4-1,0 мкм; тепловизионного (ТПВ), чувствительного в области 8-14 мкм и дополнительного УФ, чувствительного в области спектра 185-280 нм. Функциональная схема МПК представлена на рис. 1. Технические параметры МПК в сравнении с одним из лучших зарубежных приборов профессиональной категории представлены в таблице 1. Технико-экономические характеристики МПК соответствуют в целом мировому уровню, а по более низкой стоимости прибора - превосходят ближайшие аналоги.

Рис. 1. Функциональная схема МПК.

Управление и обработка информационных сигналов осуществляется двумя платами: системной платой, построенной на базе процессора Intel® Atom™ Z530 1.6 GHz и платой блока управления. Разделение осуществляемых функций позволяет повысить быстродействие и гибкость системы. Системная плата, работающая под управлением операционной системы GNU Debían Linux или Windows ХР Embedded, обеспечивает вывод совмещенного тепло-телевизионного изображения и выполнение заданных алгоритмов. Системная плата имеет выводы

интерфейсов: Ethernet, USB, PCI-104, RS-232/485, LVDS, PS/2, CompactFlash и оснащена оперативной памятью емкостью 1 ГБ.

Таблица 1. Сравнительная таблица технических параметров приборов

МПК MultiCAM (UVIRCO Technologies)

Наименование параметра ТПВ канал ТВ канал УФ канал ТПВ канал ТВ канал УФ канал

Количество фоточувствительных элементов, разрешение, ТВ линий 384x288 752 х 582 1 384x288 460

Рабочий спектральный диапазон, мкм ■ 8-14 0,4-1,0 0,185-0,260 8-12 0,240,28

Поле зрения,0 6,4 х 4,8 7,7 х 5,7 8x6 8 х 6 8x6

Элементарное поле зрения, мрад 0,26 х 0,29 0,18x0,17 0,36 х0,36

Минимальная обнаруживаемая разность температур при Ш=\!\, ° С; порог чувствительности, лк 0,19(без режима накопления) 0,00005 0,05 3

Каналы регистрации электрических разрядов 2 канала 1 канал

Режимы отображения Независимое, совмещенное, монохромное/цветное, позитив/негатив, функция электронного увеличения Независимое, совмещенное, монохромное/цветное, функция электронного увеличения

Коммуникационные порты Ethernet, USB, RS-232, LVDS Наушники, микроф. вход

Возможность постобработки информации и формирование отчетов Предусмотрена без использования внешнего ПК Предусмотрена с использованием внешнего ПК и ПО

Масса, кг 1,7 2,6

Габариты, мм 222 х 112 х 131 275 х 165 х 150

Время автоном. работы, мин 130 100

Диапазон рабочих температур, °С от-10 до+40 от -15 до +50

Цена на 2010 год, руб 350 000 2523000

Блок управления построен на базе 8-разрядного программируемого микроконтроллера АТте§а128 с Ш8С-архитектурой, которая обеспечивает быстродействие выполнения программы и обработки данных во много раз большее по сравнению с традиционной СI БС-архитектурой. Данная плата осуществляет управление тепловизионным модулем, контролирует уровень заряда аккумуляторных батарей, осуществляет автоматическую калибровку тепловизионного канала,

передает информационные данные по последовательному интерфейсу RS-232, контролирует температуру элементов прибора, считывает сигналы с датчиков Холла. Программа для микроконтроллера была написана автором на языке СИ, а её работоспособность проверена как на симуляторах AVR Studio и VMLAB, так и в действующем экспериментальном образце прибора.

В диссертации проведена теоретическая оценка эффективности обнаружения электрических разрядов (ЭР) телевизионным каналом. Рассматривались два режима работы ТВ модуля: обычный и режим интегрирования сигнала по смежным пикселям в пределах матрицы 3x4 элемента (табл. 2). Показано, что реализация режима накопления изображений дополнительно к программе обработки изображений позволяет существенно увеличить чувствительность ТВ канала.

Таблица 2. Результаты расчета пороговой чувствительности ТВ модуля

Дальность до ЭР, м Пороговый заряд ЭР, нКп, обычный режим Пороговый заряд ЭР, нКл, режим интегрирования

10 4,5 0,5

20 9 1

40 17 2,7

80 34 12

Таким образом, результаты предварительной оценки показывают, что помимо использования ТВ канала в целях определения месторасположения контролируемого объекта, совместное использование с программной обработкой позволяет его применять и в качестве средства обнаружения ЭР.

УФ модуль выполнен в виде отдельного блока, содержащего сферическое фокусирующее зеркало, фотоприемник с платой питания, плату управления, аккумуляторную батарею, органы управления и индикации. В качестве фотоприемника в УФ модуле использован датчик УФ излучения типа иУТЯОЫ фирмы НАМАМАТБи, чувствительный в спектральном диапазоне 185-280 нм. При наличии фокусирующей оптики чувствительность датчиков достаточна для регистрации электрических разрядов на изоляционных конструкциях высоковольтных линий с расстояний 15-20 м.

Проведен расчет пороговой чувствительности УФ модуля. Результаты расчета представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты расчета пороговой чувствительности УФ модуля

Дальность до ЭР, м Пороговый заряд ЭР, нКл

20 128

15 72

10 32

5 8

Работоспособность макетного образца с использованием ультрафиолетовых датчиков UV TRON R259-01 и UV TRON R9533 проверена путем лабораторных и натурных испытаний. Благодаря тому, что спектральный диапазон УФ датчика лежит в спектральном диапазоне 185-260 нм, влияние солнечных засветок не сказывается. Это позволяет осуществлять контроль ВЭО в дневное время суток. Испытания показали возможность использования данного макетного образца в качестве средства диагностики технического состояния изоляционных конструкций ВЭО.

Третья глава посвящена методам отображения и совместной обработки многоканальной видеоинформации. Данная задача связана с проблемой коррекции параллакса.

Предлагается метод двухступенчатой коррекции параллакса, обеспечивающий повышенную точность пространственного совмещения изображений. Первая ступень совмещения изображений реализуется в процессе ручной визуальной фокусировки. Производится фиксация углового положения фокусировоч-ного кольца тепловизионного объектива по сигналам датчиков Холла. По угловому положению кольца вычисляется расстояние до объекта. На второй ступени выполняется программная коррекция, основанная на анализе корреляции тепловизионного и телевизионного цифровых изображений. Значение коэффициента корреляции г между фрагментами совмещаемого и опорного изображений для текущего положения опорного фрагмента вычисляется по известной формуле:

TL(Amn-~A){Bmn-B) г = т п

1Е I ГЛи - УI I (Вт„ - 5/1

VVm л Am т )

где Атп и Вт„ - матрицы яркостей совмещаемого и опорного фрагментов изображений размерами т х п, а,В - средние арифметические значения яркостей матриц Лти иВтп.

Значения длительности времени вычисления корреляционной функции при моделировании в программе MATLAB представлены в табл. 4.

Таблица 4. Длительность времени вычисления корреляционной функции

Размеры области поиска экстремума корреляционной функции, пиксел \т х и) Длительность вычисления, с

640x480 от 1,92 до 2,17

21 х21 от 0,078 до 0,094

7x7 от 0,031 до 0,047

Смоделированные в программе МАТЬАВ результаты этапов совмещения ТВ и ТПВ изображений изолятора с дефектом до и после программной коррекции

остаточного параллакса при доле яркости тепловизионного изображения 100 % приведены на рис.2, а и рис.2, б соответственно. До программной коррекции имеется параллакс, после программной коррекции пространственные искажения отсутствуют.

Предложенный алгоритм совмещения тепловизионного и телевизионного изображений показал свою работоспособность. В настоящее время алгоритм и программа находятся на стадии внедрения в промышленный образец МПК.

а б

Рис. 2. Совмещенное изображение изолятора: а) до программной коррекции остаточного параллакса, б) после программной коррекции остаточного параллакса.

Один из важных параметров изображений является отношение сигнал/шум. С целью повышения отношения сигнал/шум в случае наблюдения слабоконтрастных аномалий на объектах предлагается алгоритм пространственно-временного накопления изображений, представленный на рис. 3. Алгоритм включает следующие операции.

1. Захват исходного файла изображения и нормирование динамического диапазона яркостей [0-255].

2. Вычитание фоновых неоднородностей. Определение координат верхней и нижней частей гирлянды.

3. Деформирование изображений с целью выравнивания наклона осевой линии гирлянды во всей серии изображений.

4. Наложение изображений друг на друга со сдвигом, обеспечивающим совмещение изображений гирлянды.

Результаты обработки тепловизионного изображения полимерного изолятора согласно изложенному алгоритму представлены на рис. 4.

Отношение сигнал/шум на рис. 4, а составило 5,36, а на рис. 4, в - 33,07. Применение алгоритма позволило отчетливо выявить малоразмерные тепловые аномалии, не обнаруживаемые на исходном изображении.

Применение того же алгоритма к обработке телевизионных изображений, формируемых телевизионным каналом МПК, позволило выявить зоны свечения электрических разрядов, показанные стрелками (рис. 5).

Телевизионный канал дает высококачественные изображения в дневных условиях. Использование телевизионного канала ночью совместно с предложен-

ным алгоритмом накопления кадров позволяет приблизить чувствительность к чувствительности приборов ночного видения с электронно-оптическими преобразователями поколений 1,2 и 2+.

Начало программы

7 Селекция фрагмент! Г ¡и А I теку цен кадре

быбор числа накаллибаемых изображений

прием изображений

( Норниробание динамического диапазона яркостей

2 5 5

В

В,

X

у Вычитание фанабых неаднооаднастед

X

6 Селекция

фрагмент} А к А аз аерВиго кадра

ш

ПаследаВательнасть питых кадра! с данника а координатах опорных фрагмент! Ьа А

\11

Компенсация ¡минных смешении и раз1арата! азадрахенаа

12 Буфер накатная а суперпозиции орлнык кадра!

л-1

1

М

зим"

Вы!ад цтога!аго изодранная на зкрт

1

Я Буфер накопления фрагмента! Ля Л

М1

М

) к > 1

9 Суперпозиция фрагмента! А а Л М=-{М\к-Ж+М1) к

Рис.3. Блок-схема алгоритма пространственно-временного накопления изображений.

Рис. 4. Результаты этапов обработки тепловизионного изображения: а) исходное изображение отдельного кадра, б) сумма совокупности 1012 входных изображений, в) сумма 1012 изображений с вычитанием неоднородностей фона.

Рис. 5. Телевизионные изображения гирлянды изоляторов на контактной сети железной дороги: а) входное изображение отдельного кадра, б) сумма совокупности 167 входных изображений с принудительно завышенной контрастностью.

Четвертая глава посвящена описанию результатов испытаний экспери-I ментального образца МПК в лабораторных и натурных условиях.

Целью лабораторных испытаний являлось определение возможностей тепловизионного канала для выявления дефектов полимерных изоляторов. Дефект в виде продольной трещины имитировался путем закорачивания четырех юбок в середине изолирующей части. А загрязнение и увлажнение имитировалось нанесением полос графитовым карандашом.

Было проведено экспериментальное сопоставление эффективности использования инфракрасного, видимого и ультрафиолетового каналов при диагностике полимерных изоляторов. В ходе экспериментов, помимо МПК, для дополнительного контроля использовался известный ультразвуковой дефектоскоп УД-8В. На изолятор подавалось напряжения переменного тока 50 Гц от 0 до 40 кВ с шагом 5 кВ. При каждом значении напряжения записывалось изображение в тепловизи- I онном и телевизионном каналах и фиксировалось наличие и интенсивность разрядов УФ модулем и прибором УД-8В. |

Анализ излучений показал, что температурные аномалии проявляются по значению избыточной температуры отдельного изолятора при меньших значениях подаваемого на изолятор напряжения, приводящего к возникновению разря-

дов. При дальнейшем повышении напряжения создаются условия для возникновения разрядов, обнаруживаемых сначала УЗ прибором, а затем УФ модулем и ТВ камерой. Дальнейшее повышение напряжения на изоляторе сопровождается увеличением УФ излучения и незначительным возрастанием акустических колебаний. И, наконец, при максимальном напряжении происходит электрический пробой воздушного промежутка между юбками изолятора, который зарегистрировал высокочувствительный ТВ канал прибора.

Из проведенных экспериментов следует, что тепловизионный контроль позволяет обнаружить потенциальный дефект на ранней стадии его развития, до появления разрядов. В то же время, при обнаружении одновременно тепловых аномалий в инфракрасном диапазоне и разрядов в видимом и УФ диапазонах можно говорить о развившемся дефекте.

Натурные испытания ТТП выполнялись на объектах Юдинской дистанции электроснабжения Горьковской железной дороги ОАО «Российские железные дороги» по согласованной программе.

В общей сложности на всех обследованных объектах было обнаружено 48 дефектов изоляторов разработанным прибором. Произведенные в ходе последующего ремонта изоляторов измерения полностью подтвердили результаты проведенных испытаний.

В целом, МПК обеспечивает достаточно высокую эффективность диагностики высоковольтного электрооборудования.

Разработанные программно-аппаратные средства легли в основу экспериментального образца МПК и реализованы в виде установочной партии из восьми образцов прибора.

В заключении приведены основные научные и практические результаты диссертационной работы.

1. Создан автоматизированный МПК с открытой программно-аппаратной архитектурой на базе тепловизионного, высокочувствительного телевизионного и ультрафиолетового каналов, обеспечивающий расширение количества контролируемых признаков объектов ВЭО, стабильность выходных параметров, повышение быстродействия путем разделения осуществляемых функций между двумя процессорами.

2. Разработан двухступенчатый способ коррекции параллакса каналов МПК, включающий механический и программный этапы и обеспечивающий по-пиксельную точность совмещения изображений высокого разрешения.

3. Разработан алгоритм обработки изображений на основе пространственно-временного накопления изображений телевизионного и тепловизионного каналов в условиях возможных смещений поля зрения прибора, позволяющий повысить достоверность и информативность контроля ВЭО.

4. Проведены лабораторные и натурные испытания разработанного экспериментального образца МПК на базе предложенных программно-аппаратных средств, подтверждающие эффективность предложенных технических решений.

Список основных публикаций, отражающих содержание диссертации:

1. Галеев Д.Р. Многоканальный прибор для дистанционной диагностики технического оборудования / Вельский А.Б., Зарипов Д.К., Бусарев A.B., Галеев Д.Р., Валеев И.М., Караев В.В. // Оптический журнал. - 2009. №8. С. 46-51.

2. Галеев Д.Р. Коррекция неоднородности фоточувствительных элементов для тепловизионного контроля энергетических объектов / Андреев Н.К., Галеев Д.Р. // Известия Высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2009. № 1-2. С. 113-117.

3. Галеев Д.Р. Многоканальный прибор для оперативной диагностики технического оборудования / А.Б. Вельский, A.B. Бусарев, Д.Р. Галеев, Д.К. Зарипов // Прикладная физика. - 2010. №5. С. 108-113.

4. Галеев Д.Р. Способ получения изображения с повышенным разрешением и оптико-электронная система для его осуществления: пат. 2408156 Рос. Федерация: МПК G06T 3/40 / Вельский А.Б., Бусарев A.B., Галеев Д.Р., Зарипов Д.К.; заявл. 23.04.2009. Опубл.: 27.12.2009 Бюл. №36.

5. Галеев Д.Р. Разработка широтно-импульсного усилителя мощности сканирующего устройства тепловизора / Андреев Н.К., Галеев Д.Р. II II молод, мевд. научн. конф. «Тинчуринские чтения»: Материалы докладов. Казань: КГЭУ, 2007. С. 33-34.

6. Галеев Д.Р. Широтно-импульсный усилитель сканирующего устройства тепловизора на базе микроконтроллера AVR / Галеев Д.Р. // XIX всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ материалов и изделий»: Материалы докладов. Казань: КВАКУ, 2007. С. 80-82.

7. Галеев Д.Р. Обзор средств поддержки разработки программного обеспечения для микроконтроллеров AVR. / Галеев Д.Р. // III молодежная межд. научн. конференция «Тинчуринские чтения»: Материалы докладов. Казань: КГЭУ, 2008. В 4 т.; Т. 3. С. 82-83.

8. Галеев Д.Р. Приборное обеспечение оперативной диагностики высоковольтного электрооборудования. / Зарипов Д.К., Бусарев A.B., Галеев Д.Р., Валеев И.М., Лопухова Т.В., Вельский А.Б. // Межд. научно-техн. конф. «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы»: Материалы докладов. Казань: КГЭУ, 2008. В 5 т.; Т. 2. С. 22-24.

9. Галеев Д.Р. Многоканальный оптический прибор дистанционной диагностики высоковольтного электрооборудования / Андреев Н.К., Галеев Д.Р., Зарипов Д.К. // XXI Всероссийская межвузовская научн-техн конф. «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ материалов и изделий»: Материалы докладов. Казань: КВАКУ, 2009. С. 268-267.

Подписано к печати 30.06.2011 г. Формат 60x84/16

Гарнитура «Times» Вид печати РОМ Бумага офсетная

Физ.печ.л. 1.0 Усл.печл. 0.94 Уч.-изд.л. 1.0

Тираж 100 Заказ № HUL

Типография КГЭУ 420066, Казань, Красносельская, 51

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ 14 ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ И ПРИНЦИПЫ СОВМЕЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.1 Дефекты высоковольтного оборудования и контроль 14 признаков технического состояния

1.2 Физико-технические характеристики оптико-электронных 20 приборов контроля

1.3 Современные многоканальные оптико-электронные приборы 22 контроля

1.4 Способы совмещения изображений

1.4.1 Этапы процесса совмещения видеоданных

1.4.2 Площадные методы совмещения изображений

1.4.3 Контурные методы совмещения изображений

1.4.4 Сравнительный анализ методов совмещения

1.5 Аппаратные способы совмещения изображений разных. спектральных каналов

1.6 Оценка эффективности использования разноканальной аппаратуры

ГЛАВА 2. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО 45 ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРА КОНТРОЛЯ

2.1. Технические требования к аппаратуре приборов контроля 45 высоковольтного оборудования

2.2. Концепция построения дистанционного 48 оптического прибора контроля

2.3. Структурное построение дистанционного 52 прибора контроля и общий принцип работы

2.4. Конструкция дистанционного прибора контроля

2.5. Блок управления. Алгоритм и программы управления

2.6. Технические параметры экспериментального образца

2.7. Программно—аппаратная платформа прибора

2.8. Каналы регистрации оптических сигналов

2.8.1 Тепловизионный канал

2.8.2 Телевизионный канал

2.8.3 Ультрафиолетовый канал

2.8.3.1. Оптическая схема УФ модуля

2.8.3.2. Конструкция УФ модуля

ГЛАВА 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ 82 ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ВИЗУАЛИЗИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

3.1. Программа совмещения изображений разных спектральных 82 диапазонов

3.2. Программа пространственно—временного накопления 103 изображений

ГЛАВА 4. ИСПЫТАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА

ДИСТАНЦИОННОГО ПРИБОРА КОНТРОЛЯ

4.1. Лабораторные испытания МПК тепловизионного канала

4.2. Натурные испытания тепловизионного канала

4.3. Сравнительные испытания инфракрасного, видимого и 130 ультрафиолетового каналов

Актуальность темы. В энергетике и электрическом транспорте в настоящее время эксплуатируется большое количество разнообразного высоковольтного электрооборудования (ВЭО), которое требует постоянного контроля технического состояния для обеспечения безаварийной эксплуатации. Дефекты ВЭО проявляются по значению избыточной температуры и интенсивности частичных электрических разрядов. В настоящее время находят распространение многоканальные* приборы дистанционного контроля (МПК) технического состояния ВЭО, способные выявлять дефекты одновременно по наличию температурных аномалий и частичных электрических разрядов. Однако» предложенные на1 рынке МПК обладают рядом недостатков: высокая стоимость, низкий уровень автоматизации, несоответствие отдельных технических характеристик приборов требованиям задач диагностики ВЭО. Кроме этого, сдерживающим фактором широкого внедрения МПК является* несовершенство или отсутствие методического обеспечения диагностики.

В сложившейся ситуации представляется» актуальной задача разработки МПК, обеспечивающего необходимую достоверность контроля объектов энергетики при снижении стоимости прибора. Решение задачи представляется возможным путем сочетания в приборе датчика электрических разрядов ультрафиолетового диапазона, высокочувствительной видеокамеры, инфракрасного модуля для регистрации теплового излучения, пространственно-временного накопления сигналов, программных способов обработки, и представления многоканальной информации.

Существенной частью этой задачи является разработка программно-аппаратных средств (ПАС) МПК, обеспечивающих повышение качества отдельных, а также совмещенных тепло-телевизионных изображений.

Объект исследования - приборное обеспечение дистанционного контроля ВЭО.

Предмет исследования - аппаратные и программные средства многоканального оптико-электронного прибора контроля ВЭО.

Цель работы:

Разработка программно-аппаратных средств для оптико-электронного многоканального прибора, расширяющего количество контролируемых признаков и позволяющего повысить вероятность обнаружения дефектов ВЭО.

Для реализации сформулированной цели необходимо решить следующие основные задачи исследования.

1. На основе анализа характеристик дефектов ВЭО разработать архитектуру автоматизированного многоканального прибора на базе тепловизионного, высокочувствительного телевизионного (ТВ) и ультрафиолетового каналов, реализация которой обеспечивает стабильность выходных параметров, повышает быстродействие, надежность и гибкость системы.

2. Разработать алгоритмы и программно-техническое обеспечение процессов управления, обработки и накопления изображений для повышения информативности и достоверности контроля ВЭО.

3. Разработать способ совмещения тепловизионного и телевизионного каналов, повышающий точность совмещения изображений.

4. Провести лабораторные и, натурные испытания экспериментального образца прибора.

Методы исследования: В работе использованы теория конструирования оптических приборов, теория информации, математические методы обработки информации и, в частности, корреляционный анализ. Исследования проводились с использованием среды моделирования МаЙаЬ, лабораторных и натурных экспериментов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем.

1. Предложена и экспериментально обоснована концепция построения автономного автоматизированного прибора для задач контроля ВЭО, состоящего из высокочувствительного телевизионного, тепловизионного и ультрафиолетового каналов с программным совмещением и обработкой многоканальной информации, реализованной в приборе на базе встраиваемой операционной системы.

2. Разработан способ двухступенчатой коррекции параллакса многоканальной системы, включающий этапы совмещения изображений при фокусировке прибора на объект с последующей программной коррекцией7 на* основе корреляционного анализа совмещаемых изображений.

3. Разработан алгоритм пространственно-временного накопления кадров видимого и тепловизионного каналов, позволяющий в условиях постоянных смещений поля^ зрения прибора при работе с рук снизить пространственные шумы, вызванные неоднородностью- чувствительности элементов фотоприемника.

4. Осуществлена автоматизация процессов управления, обработки и накопления информативных сигналов, которая облегчает и ускоряет процессы обработки информации , путем разделения осуществляемых функций между двумя процессорами, повышает гибкость системы, информационную и метрологическую надежность, в том числе с использованием, самодиагностики.

На защиту выносятся.

1. Концепция построения автономного- автоматизированного прибора для задач- контроля ВЭО, состоящего из телевизионного, тепловизионного и ультрафиолетового каналов с программной обработкой многоканальной информации, реализованной на базе встраиваемой операционной системы.

2. Способ двухступенчатой коррекции параллакса многоканальной системы, включающий этапы совмещения изображений при фокусировке прибора на объект с последующей программной коррекцией на основе корреляционного анализа совмещаемых изображений. и

3. Алгоритм пространственно-временного накопления кадров на основе анализа и накопления опорных фрагментов видимого и тепловизионного каналов, позволяющий в условиях постоянных смещений поля зрения прибора при работе с рук снизить пространственные шумы, вызванные неоднородностью чувствительности элементов фотоприемника.

Практическая ценность. Предложенная концепция' построения легла в основу разработки ОАО «Красногорский4 завод им. С.А. Зверева» экспериментального образца прибора ТТП-1, о чем имеется акт внедрения. Проведены лабораторные и натурные испытания^ прибора, планируется его серийный выпуск. Испытания.показали, что прибор может быть использован-в качестве средства контроля технического состояния высоковольтного электрооборудования. Эффективность разработанного прибора контроля подтверждена'' практикой! диагностики электрооборудования на участках Казанского отделения Горьковской железной дороги по согласованной программе, о чем имеется соответствующий акт.

Достоверность и обоснованность полученных результатов теоретических и практических исследований подтверждена согласием с результатами исследований» других авторов, лабораторными и натурными экспериментами. Предложенный способ коррекции параллакса подтвердил свою работоспособность применительно к задаче пространственного совмещения тепловизионного и телевизионного каналов с более точными результатами по сравнению с аналогами.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в разработке концепции построения; разрабатывал электрические схемы, алгоритмы и программное обеспечения модуля управления прибором, настраивал экспериментальные образцы прибора, осуществлял внедрение и сопровождение на производстве экспериментального образца прибора, участвовал в лабораторных и натурных испытаниях на участках Казанского отделения Горьковской железной дороги.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

Третьей молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2008), Международной научно-технической конференции «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы» (Казань, 2008), XXI всероссийской* межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в. энергетических установках, струйная акустика» и'диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ материалов и изделий» (Казань, 2009).

Публикации. По теме диссертации'опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 патент на изобретение.

Соответствие диссертации научной специальности. Диссертация соответствует специальности 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий' и затрагивает следующие области исследования.

Техническое решение, состоящее в создании программного обеспечения для обработки изображений (пространственно-временное накопление сигнала) в сочетании с высокочувствительной ТВ камерой, давшее возможность визуализации электрических разрядов с чувствительностью, сопоставимой5 с электронно-оптическими преобразователями, при более низкой стоимости, соответствует п. 1 «Научное обоснование новых и усовершенствование существующих методов аналитического и неразрушающего контроля^ природной среды, веществ, материалов и изделий» паспорта специальности.

Разработанный МПК энергетических объектов, прошедший испытания и внедрение в ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева», соответствует п. 3 «Разработка, внедрение и испытания приборов, средств и систем контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, имеющих лучшие характеристики по сравнению с прототипами» паспорта специальности.

Разработанные ПАС автоматизированного МПК энергетических объектов, его алгоритмы и компьютерные программы реализации, позволяющие представить совмещенное изображение каналов прибора, соответствуют п. 6 «Разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки информативных сигналов и представление результатов в приборах и средствах контроля, автоматизация приборов контроля» паспорта специальности.

Концепция построения МПК, сочетающая в приборе три информативных канала, расширяющая количество контролируемых признаков и повышающая информативность и достоверность контроля, а также разделяющая функции обработки информации, управления и контроля между двумя раздельными процессорами с повышением быстродействия, надежности и гибкости системы, соответствует п. 7 «Методы повышения информационной и метрологической надежности приборов и средств контроля в процессе эксплуатации, диагностика приборов контроля» паспорта специальности.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и библиографии. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 14 таблиц; библиографический список включает 92 наименования.

Выводы по главе 4

Как показали натурные испытания, в сравнении с аналогами, макет ТТП по чувствительности и пространственному разрешению соответствует требованиям, предъявляемым к приборам профессиональной категории.

Натурные испытания на участках Казанского отделения Горьковской железной дороги подтвердили эффективность прибора, по результатам которых были выявлено 48 дефектов оборудования.

Сравнительные испытания трех каналов показали, что тепловизионный контроль позволяет обнаружить потенциальный дефект на ранней стадии его развития, до появления разрядов. В то же время при обнаружении одновременно тепловых аномалий в ИК диапазоне и разрядов в видимом и УФ диапазонах можно выявлять развившийся дефект.

Таким образом, исследования показали, что разработанный прибор обладает достаточно высокими параметрами для его применения в целях контроля технического оборудования. Совместное применение каналов разных спектральных диапазонов создает преимущества при выявлении новых признаков наличия дефектов, повышает достоверность и информативность контроля.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе технических требований к аппаратуре приборов контроля высоковольтного оборудования предложены программно-аппаратные средства многоканального прибора контроля. Данные программно-аппаратные средства отличаются следующими особенностями:

1) Расширением количества контролируемых признаков, повышающие информативность и достоверность контроля, и включающие независимые оптические каналы наблюдения: высокочувствительный телевизионный, работающий в спектральной области 0,4— 1,0мкм; тепловизионный, чувствительный в области 8-14мкм, и дополнительный ультрафиолетовый канал, чувствительный в области спектра 185-260 нм.

2) Открытой архитектурой построения на базе встраиваемой операционной системы, обеспечивающей возможность легкой смены программного обеспечения, модульность конструкции, легкость модернизации и позволяющей легко адаптировать прибор под нужды потребителя.

3) Автоматизацией процессов обработки и накопления информативных сигналов, которые обеспечивают достоверность выходных параметров, облегчают и ускоряют процессы обработки информации.

Предложено доступное альтернативное решение для обнаружения и визуализации электрических разрядов, не требующее дорогостоящих элементов, на основе ультрафиолетового канала обнаружения и высокочувствительного телевизионного канала визуализации ЭР.

Оценка ультрафиолетового канала показала, что КР на элементах исправных конструкций ВЛ 150-300 кВ и на дефектах проводов изоляционных конструкций ВЛ 35 кВ с ЭР в диапазоне 100-1000 нКл, обнаруживаются УФ каналом путем измерения интенсивности излучения на расстоянии до 80 м.

После обнаружения УФ каналом пороговый заряд ЭР в 1 нКл может быть визуализирован телевизионным каналом в режиме интегрирования на расстоянии 20 метров.

Разработан блок управления, построенный на базе микроконтроллера ATmegal28 с RISC-архитектурой. В блоке управления реализованы решения, обеспечивающие автоматизацию обработки информативных сигналов, периодическую самодиагностику отдельных узлов прибора и стабилизацию выходных сигналов в номинальных диапазонах, что повышает метрологическую надежность прибора при эксплуатации.

Разработан алгоритм двухступенчатой коррекции параллакса при использовании каналов с высоким пространственным разрешением, включающий механический и программный этапы, и обеспечивающий попиксельную точность пространственного совмещения изображений при отношении S/N более 2,5. В отличие от ручной коррекции, представленный алгоритм обеспечивает независимость точности совмещения от влияния различных факторов, таких как погрешности в юстировке, изменение температуры и др., не возлагая жесткие требования к системным ресурсам.

Предложен алгоритм пространственно-временного интегрирования изображений, позволяющий повысить отношение S/N в заданное число раз, одновременно снижая пространственные шумы в условиях смещений поля зрения прибора в процессе наблюдения.

Для тепловизионного канала использование алгоритма пространственно-временного интегрирования снижает порог температурной чувствительности в регулируемое число раз. Для телевизионного канала использование алгоритма позволяет установить местонахождение зон свечения электрических разрядов, не обнаруживаемых обычным путем. Отличительной особенностью предложенного алгоритма заключается в том, что интегрирование видеоинформации осуществляется не только по времени, но и по пространству в процессе перемещения поля зрения прибора относительно объекта съемки.

Одновременное использование обоих алгоритмов и реализация их в диссертации в виде программ позволяет представлять видеоинформацию в виде единого двухспектрального, интегрированного изображения, которое по информативности превосходит каждое из отдельных каналов.

Разработанные программно-аппаратные средства легли в основу разработки ОАО «Красногорский завод им. С. А. Зверева» экспериментального образца прибора ТТП-1 в виде установочной партии из десяти образцов прибора. Как показали натурные испытания, в сравнении с аналогами макет ТТП по чувствительности и пространственному разрешению соответствует требованиям, предъявляемым к приборам профессиональной категории.

Сравнительные испытания трех каналов показали, что тепловизионный контроль позволяет обнаружить потенциальный дефект на ранней стадии его развития, до появления разрядов. В то же время при обнаружении одновременно тепловых аномалий в ИК диапазоне и электрических разрядов в видимом и УФ диапазонах можно выявлять развившийся дефект.

Таким образом, исследования показали, что разработанный прибор обладает достаточно высокими параметрами для его применения в целях контроля технического оборудования. Совместное применение каналов разных спектральных диапазонов создает преимущества при выявлении признаков наличия дефектов и повышает достоверность и информативность контроля. Использование трех каналов МПК позволяют по совокупности измеряемых характеристик принимать технические решения о поддержании эксплуатационной надежности оборудования, а также уменьшить издержки при ликвидации аварийных ситуаций.

138

1. Ackermann F. Digital image correlation: performance and potential application in photogrammetry 11 Photogrammetric Record.-1984,- Vol.l 1.- № 64.- P.429-439.

2. Adachi K, Nagura R. Improvement of the height measurement accuracy for the steroscopic images including random noise // International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing.-1998,-Vol.32, Pt 7, P.309-314.

3. Al-Rawi K.R., Casanova J.-L, Vasileisky A.S. A very quick neural network algorithm for cloud detection // Geocarto International.- 2001.- Vo.16.-№ 2.- P.53-57.

4. Barnea D.I., Silverman H.F. A class of algorithms for fast image registration. IEEE Trans. Comput. C.-1972, Vol.21, № 2, P.179-186.

5. Cigre Working Group 22.03 (convener С. de Tourreil). Review of 'in service diagnostic testing' of composite insulators // Electra. 1996, - No. 169. -P. 105-119.

6. Cideciyan A.V., Jacobson S.G., Kemp СМ., Knighton R.W., Nagel J.H. Registration of high-resolution images of the retina // Proceedings of the SPIE.-1992.-№ 1652.-P.310-322.

7. Denos M. A pyramidal scheme for stereo matching SIR-B imagery И Int J. Remote Sensing.-1992.-Vol.l3.-№2, P.387-392.

8. Ehlers M. Rectification and registration / Integration of geographic information systems and remote sensing / Eds. J.LStar, J.EEstes, KCMcGwire.-Cambridge University Press, 1997.-P. 13-36.

9. Flusser J., Suk T. A moment based approach to registration of images with affine geometric distortion // IEEE Trans, of Geoscience and Remote Sensing.-1994.- Vol.32.- № 2.- P.382-387.

10. Fonseca L.M.G., Manjunath B.S. Registration techniques for multisensor remotely sensed Imagery// Photogrammetric Engineering & Remote Sensing.-1996.-Vol.62.- № 9.- P. 1049-1056.

11. Goldberg M. Digital Image Processing.- Proc. NATO Advanced Study Inst, 1980.-D.Reidel Publish, 1981.

12. Gruen AW., Baltsavias EP. Geometrically constrained multiphoto matching // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing.-1988.-Vol.54.- № 5.-P.633-641

13. Holm M. Fast rectification of satellite images into a GIS / Remote sensing for monitoring the changing environment of Europe. Ed. P.Winkler Rotterdam: Balkema. 1993,-P. 147-154.

14. Kohei Arai. GCP acquisition using simulated SAR and evaluation of GCP matching accuracy with texture features// Int J. Remote Sensing.-1991.-Vol. 12, № 11.-P.2389-2397.

15. Krupnik A Using theoretical intensity values as unknowns in multiple-patch least-squares matching // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing.- 1996.-Vol.62.-№ 10- P.1151

16. Lindner. M., Elstein S., Lindner P., Topaz J. M., and Phillips A. J. Daylight corona discharge imager // 11th International Symposium on High Voltage Engineering, London, UK, August. 1999. - P. 349-352.

17. Martinez A., Abab F.J, Carcia-Consuegra J.D. Remote sensed image rectification in an automatic way / Remote Sensing in the 21-st Century: Economic and Environmental applications. Ed. J.-L.R.Casanova, Rotterdam: Baikema, 2000.- P.215-221. n

18. Rignot E.J.M., Kowk R., Curlander J.C., Pang S.S. Automated multisensor registration: requirements and techniques // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing.- 1991.- Vol.57.-№8.- P. 1029-1038.

19. Riichi Nagura, Nobuyuki Matsui, Teppei Ogiyama. Stereo matching algorithm using neural network based on Hopfild model // International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing.-1998.- Vol.32, Pt 7, P.23-30

20. Rosenfeld A. Image pattern recognition // ProclEEE.-1981.- Vol.69.-P.596-605.

21. Stockman G.C., Kopstein S., Benett S. Matching images to models for registration and object detection via clustering // IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.-1982.-Vol.4.- № 3.- P.229-241.

22. Strizke P., Sander I., Raether H. Spatial and temporal spectroscopy of streamer discharge in nitrogen // J. Ph. D: Applied Physics. 1977. -N 10. - C. 2285 -2300.

23. Ton J., Jain A.K. Registering Landsat images by point matching // IEEE Trans, of Geoscience and Remote Sensing.-1989.- Vol.27.- № 5.- P.642-65L

24. Vasileisky AS., Berger M. Automated Co-registration of Multi-sensor Images on the Basis of Linear Feature Recognition for Subsequent Data Fusion. Proceedings of the 'Fusion of Earth Data" conference, Sophia Antipolis, France, 1998.- P.59-66.

25. Venot A, Lebruchec J.F., Roucayrol J.C. A new class of similarity measures for robust image registration // Computer vision, graphics, and image processing.-1984.- Vot.28.- № 2.- P. 176-184.

26. Vosloo W. L., Stolper G. R., and P. Baker. Daylight corona discharge observation and recording system // 10th International Symposium on High Voltage Engineering, Montreal, Quebec, Canada, 25-29 August. 1997. - P. 161-164.

27. Wong R.Y., Hall E.L Sequential hierarchical scene matching // IEEE Trans.' Comput- 1978.-Vol.C-27.- P.359-366.

28. Алеев P.M., Овсянников B.A., Чепурский B.H. Воздушная тепловизионная аппаратура для контроля нефтепродуктоводов. М. Недра. 1995г.

29. Андреев Н.К. Методы и приборы низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии. Научное издание. Казань, Казан, гос. энерг. ун-т, 2003.

30. Андреев Н.К., Галеев Д.Р. Коррекция неоднородности фоточувствительных элементов для тепловизионного контроля энергетических объектов // Известия Высших учебных заведений. Проблемы энергетики. -2009. № 1-2. С. 113-117.

31. Арбузов Р. С. Исследования и совершенствование метода оптического контроля внешней изоляции электрооборудования высокого напряжения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Новосибирск, 2005 г.

32. Бажанов С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств: Библиотечка электротехника, Прилож. журн. «Энергетик», М.: НТФ "Энергопрогресс", "Энергетик", 2000.

33. Бажанов С.А. Перспективы использования инфракрасной диагностики в энергетике // Энергетик. 2001. - № 8.

34. Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров АУЯ: схемы, алгоритмы, программы. М.: Издательский дом «Додека-ХХ1», 2006.

35. Белозеров А.Ф., Иванов В.М. Зарубежные тепловизионные приборы.- М.: НТЦ «Информтехника», 2004.

36. Бельский А.Б., Бусарев A.B., Галеев Д.Р., Зарипов Д.К. Многоканальный прибор для оперативной диагностики технического оборудования // Прикладная физика. 2010. №5. С. 108-113.

37. Бельский А.Б., Зарипов Д.К., Бусарев A.B., Галеев Д.Р., Валеев И.М., Караев В.В. Многоканальный прибор для дистанционной диагностики технического оборудования // Оптический журнал. 2009. №8. С. 46-51.

38. Бугаенко А.Г., Макаров А.Н. Методы и аппаратура для измерений основных параметров и оценки качества изображения тепловизионных приборов: Аналитический обзор за 1982-87г.г.- М.: ЦНИИ и ТЭИ, 1988. -№ 4648.

39. Бугаенко А.Г., Иванов В.П., Омелаев А.И., Тевяшов В.И., Филиппов В,Л. Физические основы и техника измерений в тепловидении./ Под ред. В Л. Филиппова -Казань: Отечество, 2003.

40. Бююль А., Цёфель П. SPSS: Искусство обработки информации. М., 2002

41. Вагон-лаборатория нового поколения для испытаний контактной сети / В. П. Герасимов, А. В. Пешин, Ю. М. Федоришин, Н. А. Бондарев // Железные дороги мира. 1998. - № 12. - С. 22 - 28.

42. Василейский A.C. Исследование методов совмещения видеоданных дистанционного зондирования. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 2003.

43. Верденская Н.В. Сегментация изображений статистические модели и методы //Успехи современной радиоэлектроники. - 2002. - № 12.

44. Вдовиков В.П., Овсянников А.Г., Поспелов А.И. Диагностика электрической изоляции высоковольтного оборудования под рабочим напряжением // Энергетик. 1995. - № 10, С. 16-18.

45. Волков В.Г, Гейхман И.Л. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М.: Недра-Бизнесцентр, 1999.

46. Вораксо И.Х., Соболева Н.Ф. Измерение минимальной разрешающей разности температур тепловизионных приборов // Оптико-механическая промышленность, 1982, № 7, с. 57-58.

47. Галеев Д.Р. Обзор средств поддержки разработки программного обеспечения для микроконтроллеров AVR. // III молодежная межд. научн. конференция «Тинчуринские чтения»: Материалы докладов. Казань: КГЭУ, 2008. В 4 т.; Т. 3. С. 82-83.

48. ГОСТ 20074-83. Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов. — М.: Издательство стандартов, 1983.

49. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение (перевод с французского). М.: Мир, 1988. - 400 с.

50. Демидов В.М., Яковлев М.Б. Снижение уровня шума на видеоизображении путем цифровой обработки // в сб. «Оптико-электронные системы визуализации и обработки оптических изображений» вып. № 2, М.: ЦНИИ «Циклон», - 2007, с. 243 - 247.

51. Евстифеев A.B. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы «Atmel»-M. :Издательский дом «Додека-ХХ1», 2004.

52. Зарипов Д.К. Методы дистанционного контроля состояния многоэлементных изолирующих конструкций электрифицированных железных дорог. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Казань, 2006 г.

53. Иванов В.Б., Краюшкин B.JL, Лукина В.К.и др. Измерение температурного разрешения тепловизионных приборов / Измерительная техника, 1980, N" И. с. 36-37.

54. Инфракрасная термография в диагностике высоковольтного ЭО / Моисеев В.А., Лукичев А.Н. // Энергетик. 2003. - № 10.

55. Использование тепловизоров для контроля состояния электрооборудования в КОЛЭНЕРГО // Власов А.Б., Афанасьев Н.С., Джура A.B. // Электрические станции. 1994. - № 12. - С. 44-45.

56. Каневский 3. М. Флуктуационная помеха и обнаружение импульсных радиосигналов / 3. М. Каневский, М. И. Финкельштейн. М.: Л. : Госэнергоиздат, 1963.

57. Клюев В.В., Соснин Ф.Р. Филинов В.Н. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник, под ред. Клюева.- М.: Машиностроение, 1995.

58. Комплексный подход к дистанционной диагностике состояния подвесной изоляции / Алеев Р. М., Зарипов Д.К., Лопухова Т.В. // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2004. - № 3-4, - С. 78-86.

59. Ллойд Дж. Системы тепловидения: Пер. с англ. / Под ред. А.И. Горячева. М.: Мир, 1976.

60. Макаров A.C., Омелаев А.И., Филиппов В.Л. Введение в технику разработки и оценки сканирующих тепловизионных систем (под редакцией Филиппова В.Л.). Казань: Унипресс, 1998. - 320 с.

61. Марков М.Н. Приемники инфракрасного излучения. -М.: Наука, 1968.

62. Методы компьютерной обработки изображений / Под. ред. В.А. Сойфера. 2-е издание, испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 784 с.

63. Михляев C.B., Мухин Ю.Д., Нежевенко Е.С. Обработка спектральной информации в многоволновой пирометрии // Автометрия. -1988. -№1.

64. Новые возможности инфракрасного и ультрафиолетового контроля электроэнергетического оборудования / Милованов C.B. // Энергетик. — 2005.-С 39.

65. Объем и нормы испытаний электрооборудования, 6-е изд. Перераб. и доп.: РД 34.45 51.300 - 97. - М.: ЭНАС, 2001.

66. Овсянников А. Г. Разработка методов диагностики изоляции высоковольтного энергетического оборудования под рабочим напряжением на основе регистрации частичных разрядов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Новосибирск, 2001.

67. Овсянников В.А., Филиппов В.Л. Оценка предельно достижимой разности температур, эквивалентной шуму, и эффективного значения элементарного поля зрения тепловизионных приборов //Прикладная физика. -2005.

68. Омелаев А. И., Скворцов Ю. Е., Филиппов В. Л. Анализ факторов, влияющих на достоверность оценок эффективности тепловизионных приборов при испытаниях в натурных условиях В кн.: "40 лет НПО ГИПО" - Казань, Дом печати, 1997. -С. 662-697.

69. Опыт тепловизионного контроля ВЛ и трансформаторных подстанций / Вихров В.Н. // Энергетик. 1992. - С. 14.

70. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. РД 153-34.0-20.363-99. М.: СПО ОРГРЭС, 2001.

71. Павлов Н.И., Меденников П.А. Оценка эффективности алгоритмов цифровой обработки в задачах визуального анализа дискретных изображений //Оптический журнал. 1996, № 5.

72. Пантелеев Н.Л., Ларичев: В.Н., Никитин Ю.П. Энергетические и оптические параметры тепловизионных приборов. Методы и средства их контроля. Аналитический обзор за 1981-86 г.г. М.: ЦНИИ и ТЭИ, 1986. -№2360.

73. Перспективы создания компьютеризированной системы; диагностирования изоляторов контактной сети по УФ излучению / Ю.И. Плотников, Скороходов Д.А., Герасимов В.П:, Федоришин Ю.М., Грачев

74. B.Ф. // Железные дороги мира. 2004. - №7.- С. 50-53.

75. Проектирование оптико-электронных приборов / Ю.Б. Парвулюсин,

76. C.А. Родионов, В.П. Солдатов и др.; Под ред. ЮГ. Якушенкова. М.: Логос, 2000

77. Принципы построения многоспектральных комплексированных оптико-электронных систем / В.А. Моисеев, Е.А Терешин, Э.А. Демьянов и др. // Известия вузов. Приборостроение. 2004. Т. 47. №9.

78. Рожков: И.А., Ряхин А.Д. Критерии качества изображений и формирующих их систем. Обзор 5067.-ЦНИИ информации, 1991.

79. Сибиряков В.Г. Разработка методики и аппаратуры дЛЯ дистанционного оптического контроля высоковольтной изоляции В Л и ОРУ. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. -Новосибирск, 1985. 207 с.

80. Смирнов А.Я; Критерии качества дискретизированных изображений //Труды ГОИ. 1984. - ВЫП. 191.

81. Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Ломаев М.И., Сорокин Д.А., Шутько Ю.В. О формировании искрового разряда при пробое азота и воздуха в неоднородном электрическом поле //Журнал технической физики- Вып. 6, 2010 т. 80. - с. 151-154

82. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения. 2007.

83. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Многоспектральные оптико-электронные системы // Спец. техника. 2002. № 4. С. 56-62.

84. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего типа. М.: Логос, 2004.

85. Тепловизионный контроль при организации ремонтов электротехнического оборудования по его состоянию /Обложин В.А. // Электрические станции. — 2000. № 6. - С. 58-63.

86. Узэрелл У. Оценка качества изображения / В кн. "Проектирование оптических систем" (Под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайанта). М.: Мир, 1983. С. 178-332.

87. Шмидт Р. Преимущества технологии И^-Рившп. Прибор-эксперт. -2008.-№ 1.-С. 50-54.1 1 g 4 V. t Л 1 g § S ч s a? 1 § § I 4 Îï 1 g 1 1 1 §1 s * vif Q « ?4¡ S ÎT1 fNj «V. « Я 1 3 - ■Ni >1 - Ш