基于无人机的输电线路设备识别方法研究

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1、基于无人机的输电线路设备识别方法研究(国网浙江杭州市余杭区供电公司浙江杭州311106)摘要：利用无人机作为平台搭载巡检设备进行电力识别是一门新兴的技术。这项技术集安全、高效、全面于一身，近年来己经成为研究的热点。木文先概述了无人机巡线的关键技术，接着介绍系统并提出图像预处理方法，以供参考。关键词：无人机；输电线路设备；识别方法；研究1前言随着计算机图像处理和模式识别技术的发展，从无人机线路巡检时获得的海量视频图像中，对输电线路及相关设备的缺陷和电晕放电现象进行白动检测、分析和评估是无人机输电线路巡检系统中的关键技术

2、和技术瓶颈。2无人机巡线的关键技术概述2.1无人机(UnmannedAerialVehicle,UAV)是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机巡线技术融合了航空、电子、电力、控制、通信、图像识别等多个高尖技术领域，要实现起来必须解决下述几项关键技术：(1)电力线路视觉跟踪技术无人机巡线时的导航、障碍物规避等功能的实现都依赖于对线路杆塔的视觉跟踪技术。这项技术虽然在实验中获得了成功，但是在实际的应用当中还不是绝对的可靠。无人机巡线时机体产生振动，会影响巡线图像的质量，再加上图像中导线很细，

3、与背景的视觉差异很小，给视觉跟踪带来了难度。另外巡线时如果遇到了与线路类似的直线型结构，比如铁路或者其他的电力导线，有可能会导致跟踪错误，带来严重的后果。(1)飞行姿态控制技术无人机巡线吋离线路较近，又常常受强风、降雨等气候因素的影响。为了保证无人机和线路的安全，飞行姿态的控制就显得尤苏重要。文献「引介绍了一种无人机飞行姿态控制系统。该系统利用LQG控制器实现飞机俯仰翻转姿态的控制，利用PLD控制器进行偏行控制。系统的高鲁棒性己经得到验证，当无人直升机空中悬停吋，用绳索强行拉动机体，控制系统仍然可以正常的工作。(2)

4、无线通迅技术无线传输模块完成地面基站和无人机之间的双向数据传输。包括无人机拍摄的实吋视频、图像，线路检测传感器数据，无人机位置状态和由地面基站发出的各种飞行控制命令等，要求具有距离远、抗干扰能力强等特点。(3)线路故障探测技术a)视觉探测：也就是可见光探测。利用无人机搭载高清相机和高清摄像机，拍摄巡线图片和视频，实时传输到地面基站或存储下来，再由基站工作人员根据图像和视频中线路的外观确定是杏发生故障。视觉探测能奋效发现线路表面的显性故障，例如导线的断股、异物悬挂；杆塔的变形、金具松脱；绝缘子的破损、闪络等故障。其精度

5、和准确度取决于图像的质量。b)红外和紫外探测技术：利用无人机搭载红外热成像仪和紫外成像仪进行巡线。红外热成像仪能够摄取表面温度超过周围环境温度的异常温升点的红外光谱图像，从图像上可以判断出线路、接头、线夹、绝缘子等设备是否存在故障所导致的发热点。紫外成像仪能够接收线路设备因放电产生的紫外讯号，并形成图像显示在屏幕上，从图像上可以确定电晕的位置和强度。通过紫外成像，能够奋效探测出导线外伤、绝缘子放电、污染等存在放电现象的线路故障。2.2无人机巡线实验平台无人机可以分为两大粪；固定翼无人机和旋翼无人机?。固定翼无人机具有

6、飞行速度快，飞行半径大等优点。但是，如果将固定翼无人机应用于输电线路检测中，其有两点小足之处：（!）固定翼无人机的飞行高度相对较高；②固定翼无人机无法悬停。些于上述两点可知，固定翼无人机无法措载高清可见光相机和红外热像仪等设备对输电线路进行拍摄。而旋翼无人机虽然没冇吲定翼无人机那么快的巡航速度，但是其飞行的稳定哇和悬停的能力，使得苏比较适合应用于输电线路巡检作业中。因此，在输电线路检测中，我们采用旋翼无人机。无人机巡线实验平台包括旋翼无人机和检测系统两部分。旋翼无人机负贲完成飞行任务。检测系统负蠢完成输电线和杆塔的检

7、测任务，其主要利用可见光相机、红外热像披及紫外相机对输电线路和杆塔进行检测，3系统简介无人机巡线系统由三部分组成，分别是机载视觉子系统、无线通信子系统和地面站子系统。机载视觉子系统包括摄像机、云台、图像处理单元和控制模块及相应的软件系统；无线通信子系统包括无线网卡及传输软件系统；地面站子系统包括笔记本电脑及地面站软件系统。系统的具体结构如图1所小。各模块功能如下：（1）摄像机：获取视频图像信息。（2）图像处理单元：对获取的图像进行实时处理，对图像处理的输电线路设备进行识别。（3）飞控计算机：根据图像的处理心位置，控制

8、无人机吃行的姿态，以便输电线路始终在无人机视场范围内。（4）无线通信系统：通过两个无线网卡实现点对点通信，包括TCP部分和UDP部分。其中，TCP部分负责向无人机视觉系统发送控制指令，UDP部分负责完成实吋图像传输。（5）地面站系统：接收并显小无人机传冋的图像及跟踪结果，并向无人机发送机载视觉子系统控制指令。通过提取图像的形状特征作为分类与识别