热成像无人机使用FLIR T640bx红外热像仪获取航空记录

在过去的几十年里，红外热成像成为工业和建筑领域的重要话题。这方面的新发展之一是从空中进行红外热成像检测。红外热像仪与无人机相结合对检测光伏系统尤其有用。红外热像仪无人机也可用于对难以接近的建筑或电力线路进行红外热成像检测，以及用于消防和执法工作。这项技术还可用于其它工业应用、研发、尖端航空考古学、观察大自然和动物等。

使用无人机之前，大型光伏系统只能从一个较高的位置或建筑物，通过高空作业者或是升高的摄影三脚架进行整体红外热成像检测，这需要花费很大的力气，并且非常不灵活。来自瑞士emitec Messtechnik AG公司的Beni Riedi对此很不满意，因此萌生出使用红外热像仪无人机检测光伏系统和大型建筑的想法。

emitec的测量与测试解决方案

emitec设有三个部门——emitec数据通讯部（负责测量、记录、分析、优化、测试、管理网络和应用），emitec工业部（负责EMC测量技术、HF、红外热成像、输出、信号分析、数据记录和实验室）和mesomatic光纤技术部（负责光纤测量与接合技术，光纤组件和有线电视(CATV)），为客户提供来自单一供应商的全面商业测试解决方案。该公司同50多家国际知名制造商合作，其中就有全球红外热像仪佼佼者FLIR公司提供的解决方案。

从构思到雏形

考虑到使用红外热成像，Beni Riedi接触了各种高端红外热像仪。Beni Riedi解释道：“由于距离较远，我们意识到应使用热分辨率高的高端红外热像仪。飞行解决方案也要同样可靠。”因此，他需要一个有能力的无人机合作伙伴，它便是快速简单空中记录领域的专家Helipro股份有限公司。Helipro公司的Marc Baumann解释道：“我们的无人机使用电机驱动，由于重量较轻，因此具备蜂鸟一样的飞行性能。如此一来，它就可以在高150m的高空从全新的角度获取空中记录。”

高清视频向地传输

无人机使用高清视频向地传输系统将实时热图像传输到一个或多个监控器上（例如传输到热像师使用的监控器上，同时传输到无人机操纵者的平板电脑上）。为实现该功能，Emitec和Helipro提供的整体解决方案使用红外热像仪的HDMI接口和自带的高清视频向地传输系统连续传输具有高清质量的飞行全程非辐射热视频，必要时还可加入多波段动态成像（MSX）。他完全有理由为此感到骄傲，“如此高清的图像质量无与伦比。”emitec和Helipro提供的整体解决方案还使用了一套自主研发的红外热像仪控制系统，可以在拍摄辐射热图像的同时进行可见光视频录制。

空中红外热成像服务

emitec和Helipro联合研发的红外热成像无人机的第一位客户是来自瑞士Krüger + Co. AG公司的Rolf Rutzer，他希望籍此将自己定位为技术先驱，并扩展其服务组合。Krüger + Co. AG公司最初成立时是一家小型工程技术公司，现在已经成为拥有超过250名员工的制造商和服务提供商，专营建筑采暖/干燥，水渍，泄露检测，建筑物理性质和空气调节等业务。Rolf Rutzer解释道：“使用红外热成像无人机，可以为客户提供大型建筑和光纤系统的检测服务，这在以前是不可能的，红外热成像无人机能够为质量控制，维护检查和其它基本事项提供宝贵的检测结果，是扩展客户价值链的重要因素，同时可以提高生态和经济可持续性。”

维护不容忽视

每个中型或大型的光伏系统需要至少每年检测一次，这样才能在安装时发现缺陷模块，及时寻求保修服务。这些问题可能包括制造缺陷或是运输过程中造成的损坏。 同时，确保系统运行时整个系统的高效性，以及更换缺陷模块也十分重要。如此一来，任何缺陷或是气候原因导致的损坏都能及时得到补救。可登录www.getflir.com/green-guidebook，免费查看FLIR《建筑和可再生能源应用手册》中的常见问题概览

无人机非常高效，尤其是对含有较多模块的大面积进行检测的时候。例如，如果仓库屋顶的太阳能面板出现了问题，用仪表对模块进行逐个测量会很费力气。红外热成像便是这种情况下的有效工具，因为光伏模块的问题通常会伴有相对较高的10-20°K (=°C)的温差。

高端红外热像仪

为实现远距离检测，Beni Riedi需要一台绝对高质量、高分辨率的红外热像仪。因此Emitec选择了FLIR T640bx红外热像仪。它的分辨率为640×480像素，不仅能够提供清晰图像，还能呈现高精度细节。这款红外热像仪具备永久连续自动对焦功能，这对于获取清晰的热图像视频流而言非常重要，因为无人机的飞行高度是不断变化的。其它功能还包括取景器，集成GPS、罗盘、实时线温分布、图像绘制（热图像和可见光图像）、MPEG4、WLAN、Meterlink、热叠加、画中画及MSX图像增强功能，可以通过整合热图像和可见光图像，呈现精确的未知细节。

包括无人机、红外热像仪、镜头、软件和培训在内的全套服务

红外热成像无人机提供包括飞行器和FLIR T640bx红外热像仪在内的全套服务。不仅提供25°的标准镜头，可以从空中捕获清晰影像，同时带有45°广角镜头，可用来捕获更大的热视场。一旦发现问题区域，无人机会使用15°变焦镜头从高处进行细节记录。 变焦镜头还非常适合用来检测电力线路，因为问题一般出现在较小的区域内，飞行器需要保持一定的距离。

包括软件和培训服务

整体解决方案还包括分析软件和为期三天的培训课程。培训的前两天，Helipro公司的Marc Baumann会解释无人机技术和控制的理论和实践知识，这样用户就能安全地操纵飞行器，此外，这也是对红外热成像无人机承保的重要需求。第三天，Emitiec公司的Beni Riedi会向用户解释红外热像仪和软件技术，用户需要具备相关资格证书或至少接受过足够的热成像专家培训。

天气情况应对及影响

当然无人机的使用有一定的局限性。这个系统无法在下雪，下雨或是大风的天气情况下使用。Beni Riedi解释道：“总的来说风对建筑红外热成像检测是很不利的，因为风会将建筑表面冷却，这样检测结果就不真实了。”除此之外，还应注意控制无人机仅在一定范围内旋转红外热像仪，避免镜头直接对准太阳， 这样会损坏探测器。

Helipro推荐每隔6个月确认无人机运行正常。FLIR红外热像仪基本不需要维护，但是，Beni Riedi仍然建议每年到emitec检测一下，重新校准，升级软件。

广泛使用选项

设计红外热成像无人机时，重点是红外热像仪要全年都能使用，并尽可能灵活。通过它的模块化结构实现了这一点：虽然出于安全起见红外热像仪被牢牢固定在无人机上，并需要独特的线路方案实现控制和高清视频向地传输功能，但是红外热像仪可以轻松拆卸，作为手持红外热像仪使用。红外热成像无人机的两大主要应用（光伏系统热成像和建筑热成像）也能相互补充：因为光伏系统检测通常在炎热季节进行，而建筑热损失检测通常在寒冷季节进行。由于需求很大，这种红外热成像无人机能够很快收回投资。

总结

通过红外热成像无人机，emitec、FLIR公司和Helipro公司提供了一种高效的高科技检测技术。光伏系统运营商和大型建筑业主能够借助该系统的专业服务供应商，从系统中获益。所有参与的公司均展现了其在该领域的高水准，为市场增添了一项开创性的服务项目。

如需了解有关红外热像仪或此应用的更多信息，请联系：
红外热像仪：FLIR Systems GmbH, Berner Straße 81, D-60437 Frankfurt, Germany,
电话：069/950090-0，传真：-40，电子邮件：[email protected] www.flir.de
热成像培训和认证（D）：www.irtraining.eu

整体解决方案的开发与销售，热成像培训和认证（CH）：
emitec Messtechnik AG, Mr. Beni Riedi, Birkenstrasse 47, CH-6343 Rotkreuz, Switzerland
电话：+41 (0) 41 748 60 10，传真：+41 (0) 41 748 60 11，[email protected]
www.emitec.ch

无人机技术：
Helipro GmbH, Mettlenstrasse 6, CH-8472 Seuzach, Switzerland
电话：+41 (0) 52 511 20 00，传真：+41 (0) 52 511 20 01, [email protected]
www.helipro.ch
Helipro德国公司：Chemnitz
电话：+49 (0) 371 /33716980，www.hpluftaufnahmen.de

包括红外热成像无人机在内的热成像服务：
Krüger + Co. AG, Winterhaldenstrasse 11, CH-9113 Degersheim, Switzerland
电话：+41 (0) 71 372 82 82，传真：+41 (0) 71 372 82 52, [email protected]
www.krueger.ch

作者：
法兰克福FLIR公司中欧分销经理Thomas Jung
法兰克福自由撰稿人Frank Liebelt