一種無(wú)人機(jī)電力線路接續(xù)金具熱缺陷巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

金晶，張彬，許國(guó)偉，林來(lái)鑫

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

1 巡檢系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)

無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)包括圖像獲取模塊和識(shí)別模塊。其中，圖像獲取模塊與識(shí)別模塊電連接。

圖像獲取模塊包括攝像機(jī)，圖像獲取模塊通過(guò)攝像機(jī)獲取電力線路的圖像信息[1]。圖像獲取模塊用于在無(wú)人機(jī)對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢的過(guò)程中，獲取電力線路的圖像信息。識(shí)別模塊用于根據(jù)圖像獲取模塊獲取的電力線路的圖像信息，識(shí)別電力線路中的溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作。其中，溫度預(yù)警裝置安裝在電力線路中的預(yù)設(shè)部件上，用于在預(yù)設(shè)部件的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作。無(wú)人機(jī)用于根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警。

識(shí)別模塊包括存儲(chǔ)單元和識(shí)別單元，存儲(chǔ)單元與識(shí)別單元電連接，通過(guò)識(shí)別模塊識(shí)別電力線路的圖像信息中的預(yù)設(shè)部件的圖像信息，并基于預(yù)設(shè)部件的圖像信息對(duì)溫度預(yù)警裝置進(jìn)行識(shí)別[2]。通過(guò)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)和溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別單元根據(jù)預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)識(shí)別電力線路的圖像信息中的預(yù)設(shè)部件的圖像信息，并根據(jù)溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)設(shè)部件的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，以確定預(yù)設(shè)部件上是否安裝溫度預(yù)警裝置以及溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作[3]。

識(shí)別模塊還包括控制單元，控制單元分別與存儲(chǔ)單元和識(shí)別單元電連接。控制單元用于控制無(wú)人機(jī)的姿態(tài)和攝像機(jī)的焦距

1.2 巡檢方法的設(shè)計(jì)

電力線路巡檢方法的設(shè)計(jì)如下。

通過(guò)圖像獲取模塊在無(wú)人機(jī)對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢的過(guò)程中，獲取電力線路的圖像信息，然后識(shí)別電力線路中的溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作[4]。溫度預(yù)警裝置安裝在電力線路中的預(yù)設(shè)部件上，用于在預(yù)設(shè)部件的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作，通過(guò)無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警。

通過(guò)識(shí)別模塊根據(jù)圖像獲取模塊獲取的電力線路的圖像信息，識(shí)別電力線路中的溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作，是通過(guò)識(shí)別模塊識(shí)別電力線路的圖像信息中的預(yù)設(shè)部件的圖像信息，并基于預(yù)設(shè)部件的圖像信息對(duì)溫度預(yù)警裝置進(jìn)行識(shí)別。

通過(guò)無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警，是通過(guò)無(wú)人機(jī)在識(shí)別模塊識(shí)別到預(yù)設(shè)部件上已安裝溫度預(yù)警裝置，且溫度預(yù)警裝置已執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作時(shí)進(jìn)行報(bào)警；通過(guò)無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警，還包括：通過(guò)無(wú)人機(jī)在識(shí)別模塊識(shí)別到預(yù)設(shè)部件上未安裝溫度預(yù)警裝置時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

2 巡檢系統(tǒng)的實(shí)施

本文提供的電力線路巡檢方法的流程示意圖如表1所示。該方法可以由本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)執(zhí)行。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)包括圖像獲取模塊10和識(shí)別模塊20，圖像獲取模塊10與識(shí)別模塊20電連接；相應(yīng)地，如表1所示。電力線路巡檢方法的實(shí)施步驟如下。

表1 巡檢方法的流程

圖1 圖像獲取單元結(jié)構(gòu)示意圖

S110、通過(guò)圖像獲取模塊在無(wú)人機(jī)對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢的過(guò)程中，獲取電力線路的圖像信息。

S120、通過(guò)識(shí)別模塊根據(jù)圖像獲取模塊獲取的電力線路的圖像信息，識(shí)別電力線路中的溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作。其中，溫度預(yù)警裝置安裝在電力線路中的預(yù)設(shè)部件上，用于在預(yù)設(shè)部件的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作[5]。預(yù)設(shè)部件包括電力接續(xù)金具。溫度預(yù)警裝置包括連接件、彈性件、識(shí)別件和蓋帽。溫度預(yù)警裝置通過(guò)連接件安裝在電力接續(xù)金具上。彈性件的一端固定在連接件遠(yuǎn)離電力接續(xù)金具的一側(cè)，彈性件的另一端連接識(shí)別件。蓋帽的開口通過(guò)焊料焊接在連接件遠(yuǎn)離電力接續(xù)金具的一側(cè)，以使焊接后的蓋帽和連接件包覆彈性件和識(shí)別件。彈性件存儲(chǔ)彈性勢(shì)能，以在電力接續(xù)金具的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)，將蓋帽脫離連接件以使識(shí)別件彈出；S130、通過(guò)無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警。

本發(fā)明提供的電力線路巡檢方法，利用無(wú)人機(jī)在對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢的過(guò)程中，通過(guò)圖像獲取模塊實(shí)時(shí)獲取電力線路的圖像信息，并通過(guò)識(shí)別模塊根據(jù)電力線路的圖像信息，自動(dòng)識(shí)別電力線路中的溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作，以使無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了通過(guò)無(wú)人機(jī)在對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢的過(guò)程中，自動(dòng)對(duì)電力線路中預(yù)設(shè)部件上的溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行識(shí)別和報(bào)警，以確定預(yù)設(shè)部件是否出現(xiàn)過(guò)溫或熱缺陷現(xiàn)象，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力線路的溫度異常情況，本發(fā)明的技術(shù)方案，有助于降低電力線路巡檢工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，以提升巡檢工作效率，有助于為電力線路的安全運(yùn)行提供保障。另外，由于熱缺陷的發(fā)展程度不斷隨著負(fù)荷而變化，不同負(fù)荷情況下的熱缺陷情況時(shí)而嚴(yán)重時(shí)而又會(huì)恢復(fù)正常，現(xiàn)有技術(shù)在熱缺陷恢復(fù)時(shí)不易判斷部件曾出現(xiàn)的問(wèn)題，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的溫度預(yù)警裝置在預(yù)設(shè)部件的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作，無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警，無(wú)論預(yù)設(shè)部件當(dāng)前的熱缺陷程度如何，均能夠識(shí)別曾出現(xiàn)過(guò)溫度異常狀況的預(yù)設(shè)部件，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力線路中的安全隱患。

繼續(xù)參見(jiàn)圖1，在上述方案的基礎(chǔ)上，識(shí)別模塊20還用于識(shí)別電力線路的圖像信息中的預(yù)設(shè)部件的圖像信息，并基于預(yù)設(shè)部件的圖像信息對(duì)溫度預(yù)警裝置進(jìn)行識(shí)別；無(wú)人機(jī)用于在識(shí)別模塊20識(shí)別到預(yù)設(shè)部件上已安裝溫度預(yù)警裝置，且溫度預(yù)警裝置已執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作時(shí)進(jìn)行報(bào)警；無(wú)人機(jī)還用于在識(shí)別模塊20識(shí)別到預(yù)設(shè)部件上未安裝溫度預(yù)警裝置時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

示例性地，識(shí)別模塊20首先根據(jù)電力線路的圖像信息識(shí)別電力線路中的預(yù)設(shè)部件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路中的預(yù)設(shè)部件的自動(dòng)識(shí)別。在識(shí)別到預(yù)設(shè)部件后，基于預(yù)設(shè)部件的圖像信息繼續(xù)對(duì)溫度預(yù)警裝置進(jìn)行圖像識(shí)別，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度預(yù)警裝置的自動(dòng)識(shí)別。識(shí)別模塊20可基于預(yù)設(shè)部件的圖像信息識(shí)別預(yù)設(shè)部件上是否已安裝溫度預(yù)警裝置，以及溫度預(yù)警裝置是否已執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作。無(wú)人機(jī)可以在識(shí)別模塊20識(shí)別到預(yù)設(shè)部件上已安裝了溫度預(yù)警裝置，并且溫度預(yù)警裝置已執(zhí)行了預(yù)警動(dòng)作時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以通知工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)確定預(yù)設(shè)部件的狀態(tài)及電力線路的運(yùn)行情況。無(wú)人機(jī)還可以在識(shí)別模塊20識(shí)別到預(yù)設(shè)部件上未安裝溫度預(yù)警裝置時(shí)進(jìn)行報(bào)警[6]，以提示工作人員在相應(yīng)的預(yù)設(shè)部件上安裝溫度預(yù)警裝置，有助于對(duì)該預(yù)設(shè)部件的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別和判斷，從而避免電力線路中出現(xiàn)安全隱患。本方案在對(duì)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行識(shí)別時(shí)，首先對(duì)電力線路中的預(yù)設(shè)部件進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，在識(shí)別到預(yù)設(shè)部件后，對(duì)預(yù)設(shè)部件上的溫度預(yù)警裝置進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，通過(guò)兩次識(shí)別來(lái)判斷預(yù)設(shè)部件上是否已安裝溫度預(yù)警裝置，以及溫度預(yù)警裝置是否已執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路中關(guān)鍵部件的溫度預(yù)警。

在上述方案的基礎(chǔ)上，識(shí)別模塊20還包括控制單元230，控制單元230分別與存儲(chǔ)單元210和識(shí)別單元220電連接；圖像獲取模塊10包括攝像機(jī)，圖像獲取模塊10通過(guò)攝像機(jī)110獲取電力線路的圖像信息；控制單元230用于在攝像機(jī)110獲取電力線路的圖像信息時(shí)，控制無(wú)人機(jī)的姿態(tài)和攝像機(jī)110的焦距。

無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，根據(jù)電力線路的圖像信息自動(dòng)識(shí)別例如耐張線夾和并溝線夾等預(yù)設(shè)部件，在識(shí)別到預(yù)設(shè)部件后，通過(guò)控制單元230對(duì)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如無(wú)人機(jī)中包括支撐攝像機(jī)110的云臺(tái)，控制單元230可以控制云臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)攝像機(jī)110的拍攝角度，控制單元230還可以控制無(wú)人機(jī)靠近預(yù)設(shè)部件，以對(duì)預(yù)設(shè)部件進(jìn)行抵近拍攝，控制單元230還可以對(duì)攝像機(jī)110的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提升預(yù)設(shè)部件的圖像的清晰度，并提高無(wú)人機(jī)拍攝的圖像的利用率，從而有助于在無(wú)人機(jī)巡檢的過(guò)程中就對(duì)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行判別，以提升巡檢工作效率，及時(shí)確認(rèn)預(yù)設(shè)部件是否出現(xiàn)溫度異常或熱缺陷。

繼續(xù)參見(jiàn)圖1，在上述方案的基礎(chǔ)上，識(shí)別模塊20包括存儲(chǔ)單元210和識(shí)別單元220，存儲(chǔ)單元210與識(shí)別單元220電連接；存儲(chǔ)單元210用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)和溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)；識(shí)別單元220用于根據(jù)預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)識(shí)別電力線路的圖像信息中的預(yù)設(shè)部件的圖像信息，并根據(jù)溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)設(shè)部件的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，以確定預(yù)設(shè)部件上是否安裝溫度預(yù)警裝置以及溫度預(yù)警裝置是否執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作。其中，識(shí)別模塊20可以是ARM（AdvancedRISCMachines）開發(fā)板，存儲(chǔ)單元210中存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)包括電力線路中的預(yù)設(shè)部件的圖像模型信息，溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)可包括溫度預(yù)警裝置已執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作時(shí)的圖像模型信息和未執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作時(shí)的圖像模型信息。示例性地，可預(yù)先利用現(xiàn)有的圖像識(shí)別算法，建立電力線路中的預(yù)設(shè)部件和溫度預(yù)警裝置的圖像數(shù)據(jù)集，例如耐張線夾、并溝線夾和溫度預(yù)警裝置等的圖像數(shù)據(jù)集，基于該圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行模型訓(xùn)練，能夠得到預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)和溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)。預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)和溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在識(shí)別模塊20中的存儲(chǔ)單元210內(nèi)，以使識(shí)別單元220能夠基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，通過(guò)對(duì)比電力線路的圖像信息和預(yù)設(shè)部件的圖像模型數(shù)據(jù)，以從電力線路的圖像信息中自動(dòng)識(shí)別出預(yù)設(shè)部件，并通過(guò)對(duì)比預(yù)設(shè)部件的圖像信息和溫度預(yù)警裝置的圖像模型數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)溫度預(yù)警裝置進(jìn)行識(shí)別。

3 總結(jié)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了通過(guò)無(wú)人機(jī)在對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢的過(guò)程中，自動(dòng)對(duì)電力線路中預(yù)設(shè)部件上的溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行識(shí)別和報(bào)警，以確定預(yù)設(shè)部件是否出現(xiàn)過(guò)溫或熱缺陷現(xiàn)象，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力線路的溫度異常情況。因此本技術(shù)方案有助于降低電力線路巡檢工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，以提升巡檢工作效率，為電力線路的安全運(yùn)行提供保障。

另外，由于熱缺陷的發(fā)展程度不斷隨著負(fù)荷而變化，不同負(fù)荷情況下的熱缺陷情況時(shí)而嚴(yán)重時(shí)而又會(huì)恢復(fù)正常，現(xiàn)有技術(shù)在熱缺陷恢復(fù)時(shí)不易判斷部件曾出現(xiàn)的問(wèn)題，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的溫度預(yù)警裝置在預(yù)設(shè)部件的溫度超過(guò)溫度閾值時(shí)執(zhí)行預(yù)警動(dòng)作，無(wú)人機(jī)根據(jù)溫度預(yù)警裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行報(bào)警，無(wú)論預(yù)設(shè)部件當(dāng)前的熱缺陷程度如何，均能夠識(shí)別曾出現(xiàn)過(guò)溫度異常狀況的預(yù)設(shè)部件，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力線路中的安全隱患。