智能识别技术在无人机电力巡检中的应用研究

韩洪豆

（国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，江苏 徐州 221000）

引言

电力线路容易受到环境因素的影响，当线路产生问题会对供电造成阻碍，难以保证生产及生活的质量。当电力长期暴露在外部环境下杆塔及线路自身都会受到破坏，还会导致安全事故。当前电力巡检工作中引入了无人机设备及现代化技术，借助无人机进行巡检能够提升工作的效率，还可保证巡检效果，其中智能识别技术发挥了重要的作用。

一、电力线路巡检模式的现状

目前输电线路的巡检方法大多还是依赖于人工巡检，而人工巡检模式主要有以下几点问题：(1)巡检手段单一。人工巡检时只能使用望远镜与相机等设备进行测量，寻找问题时只能进行人为的查找，在电力巡检过程中无法使用过重的诊断设备。例如：杆塔瓶口上面的部位有观测角度大与观测距离远这两个特点，人工巡检时无法进行问题的查找，只能得过且过，最后导致巡检结果产生误差，影响了巡检的质量，提高了线路产生问题的概率。(2)维护人员无法满足线路增长需求。最近几年，220kV 及以上电压等级输电线路的总长度已经超过7×105km，年增长9%左右，以后的年增长率约6%。可路线维护人员的增长率却在2%左右，远远跟不上线路的增加速度，而且人工人本越来越高，电力企业为了控制成本，不会大量增加维护人员，因此会产生维护人员无法满足线路增长需求的情况。(3)数据管理分散。目前电力巡检工作中，大多都是电力线路运维部门进行数据的整理与统计，却没有及时将数据进行分享与整合，导致数据过于分散，无法进行多维度的利用，也不能给有关部门进行数据的提供，从而影响有关部门进行有效精准的判断。而且在进行巡检数据判断时都是由人工完成的，人工判断容易产生数据的判断失误，因为人工效率过慢，数据的处理时间较长，因此会影响后续工作的正常进行。因为人工巡检的方法过于传统，并没有给电力巡检工作带来良好的效率性与准确性，所以，现在大多都使用无人机来进行电力巡检工作。

二、智能识别技术在无人机电力巡检中的优势

无人机电力巡检主要是指用无人机代替人工进行远距离、复杂的大环境的电力巡检管理工作。无人机巡检是人工巡查的有效替代手段，特别是在山区、跨省、河流穿越等交通不便的地方。无人机的主要功能是代替工作人员完成脏、累、差的信息图像采集—代替工作人员直接到在“需要的地方”（预设GPS坐标点）采集“需要的信息”（如故障点）。该无人机可实时围绕目标进行360°零死角全方位图像拍摄，快速、准确地传达信息给地面工作人员，供他们对实时数据进行分析、判断、制定问题解决方案，减轻工作人员的劳动强度，提高电力检测的效率和信息安全性。提高无人机系统智能识别技术水平是我国无人机产业发展的技术追求点和目标。智能识别技术与无人机的完美结合具有广阔的技术应用前景。

三、智能识别技术在无人机电力巡检中的实际应用

（一）图像的典型干扰因素与图像识别措施

电力巡检中的图像处理会产生许多影响巡检工作的干扰元素，具体如下：(1)光学像差。在光学系统里，远轴产生的实际图像和近轴产生的理想图像之间是有一定差距的。而这些差距会拉低图像的质量，致使电力部件检测时的准确率较差。(2)辐射失真。使用传感器进行目标的反射与辐射能量的观测时，辐射的失真会致使遥感图像也出现失真情况，从而对遥感图像的解读产生影响。(3)几何失真。传感器与无人机飞行样式的不一致，会致使无人机图像出现扭曲的情况，这种图像退化的情况就是几何失真。(4)运动模糊。因为无人机在飞行过程中，成像系统经常会被运动、机械振动所影响而变得模糊。因此，运动模糊是无人机电力巡检中的最大干扰之一。(5)噪声。信号的干扰产生再无人机进行图像的摄取与传送的过程中，导致有严重的噪声出现在图像中，从而影响了无人机巡检效果。为了有效地解决以上的干扰元素，提高电力巡检图像检测的准确性，需要针对图像展开针对性的处理，具体如下：(1)图像亮度调整。同一个亮度在不一样的场景里会给人带来不同感受的亮度，若进行图像拍摄时选用了不合适的亮度，也会增加计算机的识别难度，因此，需要对图像进行适当的亮度调节。具体方法如下：①可以转换到HSL(HSV)颜色空间调整，在这个方法简单却低效；②可以进行线性的调整，将电力巡检中要体现的物体进行强化突出；③可以进行曲线调整，可以将图像层的整体亮度加强。(2)图像对比调整。图像对比调整也就是在维持平均亮度的前提下，进行亮暗点的变大或变小。(3)去除雾雨背景。在可见度较低的雾霾、阴雨天气里，拍摄的图像十分不清晰，因此，需要将图像中的雾雨背景去除，将真实背景显示出来。而除雾的方法分为单帧去雾方法与视频去雾方法。(4)图像拼接。因为无人机机载摄像机没有很高的分别率，分别率会因为场景的大小而发生变化。因此，需要通过图片拼接的方式来进行工作需求的满足。(5)图像识别。无人机拍摄图像时对天气没有要求，因此，经常会在恶劣天气下展开工作，这对提取目标造成了一定程度的困难，因此，需要使用图像处理算法来进行图像识别，提高电力路线检测工作的效率。

（二）电网应急响应

在电网施工建设过程中，一旦发生灾害，会导致地面道路的畅通受阻，造成很大的交通安全隐患，但操作员此时无法对其进行及时的安全问题巡查。这时出于安全的考虑，智能识别技术类型的无人机就可以深入实地进行问题巡查。现阶段，无人机已经能够自由应对正常巡检、灾后巡检和特殊情况巡检。因此，在灾害发生时，可以利用无人机技术对输电线路进行巡线和拍摄冲击照片，从而准确定位施工线路故障发生区域，对输电线路出现的问题进行及时的排查处理。

（三）电网巡检

用智能识别技术的无人机能实时对线路环境情况信息进行获取，并准确找出线路维护施工中存在的隐患因素，便于人员对线路设施进行有效的调整，避免造成事故问题。进行巡检时，无人机可通过自身的可见光摄像机识别金属物体，还可借助紫外成像仪来进行检测，准确识别出其中的设备安全情况，当发现其中存在隐患问题时及时进行处理，使电网建设能够顺利地进行。

（四）雷击故障点排查

输电线路巡查工作的开展需对线路、电力设备及辅助设施等所处的环境进行巡查，对线路的运行情况进行了解，并找到线路运行中可能存在的安全隐患，使其能正常工作。在进行安全巡检工作时采用智能识别技术可发现故障点，使故障的排查效率得到提升，还可保证排查的准确性。例如在雷击故障追踪查找中可借助智能识别技术无人机来实现，通常在产生雷击故障后需采用人工望远镜巡检的方式，但该方式较落后，难以检测到雷击及悬式绝缘子串放电后的破坏痕迹，检测结果与实际情况不相符。采用人工检验的方式会产生一些漏洞，导致检查不到位，不能全面解决故障问题，而借助智能识别技术可发现绝缘子烧损及放电的痕迹，根据检查结果来采取有效措施解决问题，使检查工作顺利完成。

（五）地线断股等细微缺陷确认

一般情况下，电缆离地较远，因此无法准确确定断股数量。为了操作方便，操作人员需在距边导线50m 外的地面上设置相应的起降点，然后根据操作流程到达缺陷位置。利用智能无人机的高清自动摄影成像功能,对地线断股位置进行拍照，并传送到地面基站。地面操作人员可以根据断股位置图对断股点进行跟踪分析，及时了解地线缺陷产生的原因，为后续研究制定缺陷消缺解决方案提供重要的技术数据支撑。

四、无人机电力巡检智能化平台建立及未来发展趋势

当前无人机技术发展水平得到了提升，但设备的精益化管理与业务发展要求之间仍不匹配，由于巡检无人机的监管中设备仅依靠表单化的信息管理模式，巡检数据的保存较分散，缺少合理的共享手段，难以形成统一应用及闭环管理，这使巡检数据得不到多维度的分析及应用，也难以为输电线路运维部门提供准确的依据。借助人工智能、大数据及物联网等技术可建立一体化的无人机智能管控平台，使业务得到规范，能实现管控的智能化目标，加强管理的效果，使无人机巡检工作的管理需求得到满足，提升管理的水平，充分发挥出其作用。管控平台能够作为输电运检管理的数据中心及生产监控中心，其中包括了电力巡检、在线监测、资源数据及人员等相关信息，还有设备的运行情况以及气象等数据，能够实现海量数据的融合及共享，借助全局化分析手段来分析输电线路的运行情况，并进行智能分析及准确定位，可完整地使输电设备的运行情况展示出来，还可呈现巡视情况、周期执行情况，使运检指挥工作的进行有相应的参考依据。同时该平台能实现可视化需求，对无人机巡检进行实时监控，还可进行记录回放、电网资源及结果的可视化呈现，使巡检管理效果大大加强，提升管理的效率。

通过对无人机巡检设备及人员进行智能化管控，可协调机巡及人巡两方面内容，提升管控的能力，使运检能够达到更高的水平，对巡视采集、数据分析及成果管理进行全面改善，并加强各环节的衔接性，可提升运检工作的质量。通过建立运检工作内业、外业结合体系使前后端数据实现互联，能保证运检工作的效果，使巡检工作得到规范，提升作业的安全性，还可促进输电运维工作的发展，使运检的效果能达到预期要求。通过对输电运检模式的创新，充分利用信息化技术，能够全面发挥出技术的优势，提升管控的智能化水平。

在智能技术及5G 通信技术等发展下，无人机电力巡检能够得到进一步的改善，通过对技术进行融合能完善无人机电力巡检系统，对复杂场景的感知能力有所提升，还可实现目标智能识别及追踪、智能飞行控制、自主决策等目标，使无人机系统具有更加全面的功能，使其在实际应用中发挥出良好的效果。借助无人机系统在线环境感知及信息处理功能，全面感知巡检环境，规避故障物，避免无人机在巡检作业中受到外界环境影响。

无人机电力巡检还可实时地进行自主航线规划，根据任务的内容自主决策，并生成优化的巡检线路，能够在更加复杂、开放的环境下实现无人机电力巡检的智能化、多机协同巡检的体系，为电力巡检工作的优化带来了良好的条件，提升了巡检的智能化水平，也使巡检质量得到保障，加强了供电的可靠性。通过对无人机巡检系统的不断改善，创新应用技术，能满足更多的功能需求，使其发挥出更好的作用，不仅能为电力巡检工作的创新提供有效的支持，还可充分发挥出各项技术的优势，使无人机的应用有更大的发展空间。

结语

在我国经济不断发展下，电力行业也变得十分壮大，而电力巡检也变得十分重要。传统的电力巡检方法已经无法满足人们的需求，无人机巡检已经逐渐取代了传统巡检方法，无人机的使用可以将电力巡查工作的效率提高，还能降低企业成本。而将智能识别系统运用在无人机电力巡检过程中，可以更好地提高准确率，让电力巡检的工作得到完善，从而推动电力行业的发展。