基于改进SinGAN的电力线巡检异物数据增强技术

针对电力线异物识别模型能使用的数据集较少,并且传统单幅自然图像的生成式模型(SinGAN)模型生成数据与异物识别模型匹配度不高、质量不佳、耗时过久的问题,提出了改进SinGAN模型。在改进SinGAN模型基础上加入仿射变换单元、大小变换单元进一步增强数据集,加入图像滤波单元提高电力线异物识别模型所需数据质量。并通过改进SinGAN反向传播训练过程和SinGAN的单精度生成器结构提升模型生成质量,减少所用时长。实验结果表明,经50次实验后,改进SinGAN的平均弗雷谢特起始距离(Fréchet inception distance, FID)为91.375,平均训练时长1.21 h。分别比传统SinGAN降低了27.247%和87.31%。改进SinGAN与其他主流生成式对抗网络相比有更好的异物数据生成能力,可以增强电力线异物识别模型所需数据,具有优越性。

自主电力线巡检机器人的发展概况及关键技术

电力线巡检首先在直升机巡检领域得到自动化,近年来又在飞行机器人和爬行机器人领域得到飞速发展。不同类型的机器人在设计需求、巡检质量、自主性和通用性等方面各有利弊,在应用领域呈互补关系。文章阐述自动直升机巡检、飞行机器人巡检、爬行机器人巡检技术的发展概况,目的是展示电力线巡检机器人领域的重要成就,并对存在的问题进行总结,对电力线巡检机器人的发展前景做出展望。

基于S3C2440的电力线巡检机器人系统设计

针对目前电力线巡检方式存在各种弊端的现状,提出了一种可代替人工和直升机进行电力线巡检的移动机器人系统设计方案。机器人采用多自由度轮式爬行机构,可实现多种路径规划。控制系统采用模块化设计,运动控制板卡、数据采集板卡通过总线与主控板堆栈连接,扩展方便、稳定可靠。主控板采用ARM系列芯片,满足低功耗、高性能的嵌入式应用开发。无线数传模块实现了移动机器人与监控基站的远程通讯。实验表明,该系统运行良好,检测精度高,具有一定的实用性和推广价值。

多系统融合精密单点定位在机载雷达电力线巡检中的应用

通过无人机搭载激光雷达(LiDAR)测量系统进行电力线巡检实验,提出了一种基于多系统精密单点定位(PPP)的机载LiDAR电力线巡检方法,重点分析了基站差分、单系统PPP、多系统融合PPP三种处理策略生成POS数据的方法,并利用江苏省中北部采集的机载雷达数据及人工布设的控制点结果进行验证.实验结果表明:三种方法得到的POS数据均方根误差(RMSE)均在0.016 m以内,与单系统PPP相比,多系统PPP在高程方向提高了12%,在东(E)方向提高了21%,在北(N)方向提高了17%,文中提出的方法生成三维(3D)点云数据精度较高,生成的点云数据精度满足精细电力线巡检的要求.

无人机载LiDAR系统在电力线巡检中的应用

直升机载LiDAR由于投入成本高及人员风险大,导致其在电力线巡检应用受到一定限制。随着无人机平台在电力线巡检的成功应用及LiDAR设备的小型化,促使无人机载LiDAR集成技术逐步成熟,弥补了直升机平台的不足。无人直升机搭载LiDAR系统通过获取高精度三维点云数据,进行线路模型重建和危险点检测等。本文利用瑞士产的Dragon-50无人直升机和美国GL-70 LiDAR设备进行系统集成,对山东邹川线500 k V进行了巡检飞行,成功获取了激光点云数据,达到了预期效果,为无人机载LiDAR系统在电力巡检应用的推广提供了参考依据。

车载LiDAR技术在农村电力线巡检中的应用

针对机载LiDAR在电力线巡查中存在电力线点云点密度低、易被高地物遮挡、对多个平行结构的电力线探测能力不足等缺陷,基于车载LiDAR的技术优势,分析将车载LiDAR技术应用于农村电力线巡查工作的可行性。从车载点云中提取电力线,首先利用轨迹数据根据设定的路面坡度和高差移除地面点云,然后利用二维Hough变换在投影水平面内提取直线特征,采用基于空间距离的聚类方法分离出单股电力线,最后使用悬链线模型对电力线进行矢量重建。从某一段农村车载LiDAR点云中提取电力线进行试验,采用单次扫描点云的提取结果的漏检率为7.9%,错检率为5.3%,说明使用车载LiDAR技术提取电力线是可行的。若采用多次扫描数据还可进一步降低漏检率,提高单根电力线的模型精度。

垂直基线在电力线巡检同名像点匹配中的应用

利用双目近景摄影测量系统探测电力线与电力线或其他地物之间的距离可以用于电力巡线作业。一般设计的双目系统其基线多为水平布设,由此获取的电力线影像中电力线上某点的核线与电力线大量重合,再加之单调天空色彩为背景,这给像对上电力线同名像点的匹配的正确性与精度带来了不利影响。垂直基线即垂直于电力线走向的基线布设形式,用于电力线同名像点的匹配可以最大限度消除歧义点,并保证像素级的初次匹配精度。本文主要从非歧义性和精确性两个方便阐述了利用垂直基线克服电力线匹配的不利因素的过程,并以实验的形式给出相应的过程和评价,其结果表明对于电力线影像上同名像点的匹配,垂直基线相对于平行基线具有更高的应用价值。

基于双向RRT改进算法的电力线路无人机巡检路径规划研究

电力线巡检开始引入巡检效率高、应用成本低的无人机巡检技术,但无人机巡检需要合理配置巡检路径。为有效增强无人机巡检路径规划效果,本文基于无人机电力线巡检路径规划问题和双向RRT算法的基本原理,结合人工势场介绍一种双向RRT改进算法,用于解决双向RRT算法存在的随机性和计算量均相对较大的问题,从而提高算法寻优精度和加快路径规划速度。此外,通过仿真分析方法进行RRT算法、双向RRT算法、双向RRT改进算法的实验对比,实验结果证明,双向RRT改进算法具有更强的应用优势。

基于改进胶囊网络的电力线巡线异物检测

针对电力线巡线异物检测使用的传统卷积神经网络空间辨识度较差、训练样本需求过多的问题,提出一种改进胶囊网络模型。使用数据灰度化、三维块匹配滤波算法预处理巡线数据集。提出自适应贡献池化降低数据信息丢失量,异物数据深度信息提取单元提取主要特征来滤除冗余信息、减少数据数量以改善模型性能,改进异物识别主胶囊层和动态路由结构以适应电力线巡线异物检测的二分类情况。对自适应贡献池化和最大池化,无池化、传统结构胶囊网络和改进胶囊网络,改进胶囊网络和AlexNet、GoogLeNet分别进行异物识别对比实验和改进胶囊网络的空间辨识度性能进行测试实验。实验结果表明,在3700张小训练样本条件下,经20次训练后,自适应贡献池化比最大池化的改进胶囊网络平均准确率提高2.7%,改进胶囊网络比无池化、传统结构胶囊网络平均准确率提高3.6%,改进胶囊网络比AlexNet、GoogLeNet的平均准确率分别提高21.9%和12.6%,且改进胶囊网络在大小、角度不同的测试数据中仍具有高于91%的平均准确率。改进胶囊网络在空间辨识度复杂、少训练样本情况下仍具有较高的异物识别能力,实现了高效率、高准确率的自动化无人巡线异物检测。

基于导航信息的架空电力线巡检视频摘要

面向架空电力线巡检视频摘要提出了一种基于导航信息的视频摘要方法.通过为架空电力线巡检视频构建视频摘要可以方便用户对巡检视频的浏览查询与预览,进而能够加快电力故障排查提高电力故障诊断效率.该方法通过引入导航信息解决了架空电力线巡检视频没有明确镜头切换的问题,同时导航信息被应用于检测视频帧是否包含电塔、间隔棒等电器设备,相较于从图像层面的检测更为高效,通用性也更强.采用纹理聚类的方法去除单一镜头序列连续帧的冗余信息,通过寻找距离类中心点最近的帧作为巡检视频单一镜头序列的摘要帧.实验结果表明:该方法压缩了视频长度,生成的视频摘要中包含电塔、间隔棒等关键电器设备.

基于动力学的电力线巡检飞行机器人运动规划

提出一种以动力学模型为基础的电力线路巡检飞行机器人运动规划方法,采用随机优化的思想解决有限时间内不完整系统的问题,本质上是一种在快速扩展随机树算法的基础上融入飞行机器人动力学模型的运动规划算法,初步解决了电力线巡检飞行机器人运动规划问题.运用Matlab工具进行仿真实验,验证了方法的可行性和有效性.

电力线巡检的无人机数字正射影像制作

近年来,高空输电线路架设规模大、地形复杂、自然环境恶劣,人工定期巡检,已经达不到安全稳定的要求。该文为了改善电力线巡检工作的效率和安全性,采用无人机搭载多种传感器对电力线进行巡检。其中光学影像按照线路摄影测量的方式获取电力线,并运用智能空中三角测量处理,用此影像制作数字正射影像。实验表明,DOM可以达到1∶2 000的精度,有利于对测区内的目标定位和电力线巡检。此方法可显著地提高电力线巡检工作的效率,并为电力线走廊构建三维场景提供重要数据源。

无人机电力线路巡检安全距离测量新方法

针对无人机电力线路巡检时安全飞行距离把控困难的难题,提出一种基于双目测距的无人机电力线路巡检安全距离测量方法,基于线路连续特征进行双目图像行匹配。与传统双目匹配算法不同的是,所提方法避免了构造卷积窗口对左右图像进行像素点遍历,直接根据极限约束快速找到匹配点来计算视差,大大提高了图像匹配速度,降低了程序的冗杂度,减少了由于运算数据量过大导致的误差。最后通过双目测距原理实现无人机巡检安全距离的测量。测量结果表明,所提系统能够在测定距离为15 m时,测距反应速度达到50 ms左右,相对误差小于5%。

电力巡检轻小型激光雷达系统的特点及若干注意事项

详细介绍了一种适用于电力巡检的轻小型激光雷达系统,可解决地形复杂的偏远地区的电力巡检难题。首先依据电力线巡检应用需求,阐述了该激光雷达系统在高精度、大视场、高度集成、轻小型、自动巡航等方面的特点,提出了激光雷达在电力巡检中的若干注意事项;最后,进一步分析和展望了激光雷达系统在电力巡检中的优势和应用前景。

基于无线传感网络电力巡检系统

电力输电线巡检是电力安全生产的一个重要环节。目前的电力线巡检系统存在定位精度较低,自动化程度较低、耗费人力物力等问题。提出一种新的基于无线传感网络技术的电力线巡检系统。该系统将电力线巡检系统划分为三部分:杆塔线路信息采集系统,手持设备,和中心站管理信息系统。信息采集系统从各传感器节点收集信息,并使用无线网络将信息发送到手持设备,手持设备发送的信息中心站管理信息系统。最后讨论了该系统在电力线巡检的应用前景。

激光雷达数据下架空输电线路点云场景分割及净空入侵检测

无人机搭载激光雷达(LiDAR)所获取的输电线路点云数据,有效提高了线路净空巡检的效率。然而,数据处理中存在大场景点云分类精度不高、净空隐患检测效率低的问题。依托典型架空输电线路激光雷达点云数据,本文提出了一种面向净空检测的轻量点云分割网络(LP网络),在多股电力线并行情况下建立二次函数,模拟电力线中线,结合规范快速检测净空隐患。通过两条输电线路测试,LP网络的平均交并比(IoU)达到0.895,所需时间为9.53 s;单座电塔净空入侵检测时间在1 min内;在交叉跨越区域,净空入侵检测也取得了准确结果。研究成果可用于自动准确识别线路隐患,为线路巡检提供决策支持。

复杂地物背景下的电力线提取方法

随着无人机航拍在电力线巡检领域的快速发展,提取航拍影像中的电力线成为巡检工作的前提和基础,如何从背景复杂的航拍影像中提取出完整的电力线,成为电力线巡检中亟待解决的问题。在利用Canny算子提取图像边缘、Hough变换生成破碎直线段的基础上提出一种根据电力线的几何特征恢复完整电力线的算法。利用实际航拍影像进行实验验证,结果表明算法可以在复杂的背景中提取出完整且位置准确的电力线,实验结果稳定,对电力线巡检工作具有重要意义。

4G和短报文通信在输电线路巡检中的应用研究

为了摆脱我国定位系统主要依赖于国外的局面,设计了一种基于北斗定位技术的输电线路巡检系统。以Linux操作系统为平台,利用高速率的4G和北斗定位系统所特有的短报文相结合的通信方式。该系统可为巡检人员提供精确定位、导航、路径规划及路径回放等功能。经过多次测试,该系统稳定、可靠,抗电磁干扰能力强。

大型无人机输电线路巡检数据采集与处理关键技术

架空输电线路是电网安全运行的主要组成部分,采用人工巡检的方式并不能满足电网安全运维的需求。利用大型无人机结合遥感技术检测输电线路运行状况可很好地解决传统巡检方式所遇到的问题,及时高效地发现线路缺陷和安全隐患,为输电线路安全运行提供可靠保障。本文介绍了大型无人机输电线路巡检系统的组成、数据采集和处理的关键技术,以及利用无人机和遥感技术进行输电线巡检的技术流程和整体方案,为无人机巡检技术应用和普及提供参考。

机载LiDAR辅助下的电力线路弧垂分析及应用

使用激光扫描技术进行输电线路运维能够有效发现线路本体缺陷和通道缺陷,但受巡视频次限制,不能保证发现输电线路缺陷的及时性。本文介绍了一种电力线工况分析模型来模拟实时动态的电力线状态信息。该模型考虑到输电线路受环境条件影响,如温度、风、覆冰等,其输电线弧垂状态会随之改变,运用架空线路电线力学计算,最终实现了电力线状态动态模拟,并结合扫描点云数据对典型气象条件下模拟电力线进行了安全距离检测,可及时发现输电线走廊下的隐患点。