本发明提供一种基于共轴光路成像的设备故障诊断系统，涉及电站运维装置领域。本发明通过共轴光路成像设备采集共轴对应的红外可见光融合数据，融合了红外光特征与可见光特征的红外可见光融合数据更具代表性，通过红外可见光融合数据进行故障诊断其准确度也更高；通过超分辨率算法、红外测温算法进行图像融合处理，得到RGB_T图像，通过严格位置对应的RGB_T图像能更加详尽地反应设备的红外特征，有助于设备的故障分析判断；通过共轴光路成像设备和智能诊断模块能对设备进行实时24小时的不间断故障监测，在故障发生时进行报警，通知相应人员，相较于现阶段纯人工的方式，能以很低的人力成本实现实时监测。