[发明专利]基于无人机的输变电系统实时监控方法

摘要

本发明涉及一种输变电系统监控方法，属于电力监控技术领域，具体涉及一种基于无人机的输变电系统实时监控方法。本发明应用图像处理技术对无人机采集的图像进行平滑和锐化优化，解决了硬件造成的图像质量问题，融合图像识别和故障检测技术，实现了自动识别和故障检测，开发了输电线路无人机监控系统，实现了基于输电线路真实三维数据的智能优化自动、半自动规划选线、林木砍伐量和房屋拆迁量自动统计。实现了对线路基础保护距离检测及安全预警。

主权项

一种基于无人机的输变电系统实时监控方法，其特征在于，无人机系统包括：无人机地面站、远程移动视频传输设备、后方指挥中心，其中，地面站主要用于接收无人机发射回的图像视频信号，相当于一部无人地面接收机，作为远程传输的信号源；远程视频传输设备先采集视频图像，进行压缩编码，并通过网络将压缩视频数据发送到服务器；指挥中心为视频图像远程传输的接受端，对于现场视频信息进行接收；远程视频传输设备包括：视频采集模块，用于将地面站视频信号输入采集，可提供不间断的信息源，视频采集模拟视频序列中的每帧图像，并在采集下一帧图像之前把这些数据传入PC系统；实时压缩及处理模块，用于图像编码，视频压缩编码采用H.264编码；网络传输模块，将事故现场的图像经过压缩和分组后通过多个无线网络传输到监控中心；当无人飞行器进行巡线作业时，监控人员可使用电视墙、PC、笔记本等观测载体，通过有线和无线方式观看视频；并且无人飞行器进行巡线作业具体包括以下步骤：覆冰厚度检测步骤，用于计算导线的覆冰厚度，包括：提取架空导线覆冰前的导线图并进行边缘处理得到导线边缘图像；利用无人机拍摄导线覆冰图像并转换为导线灰度图，然后进行阈值分割，将其转化为二值图像；最后采用Canny算子对二值图像进行边缘检测，统计上下边缘的总像素，根据覆冰前的导线边缘图像计算导线覆冰后上下边缘的平均像素；导线灼伤检测步骤，利用无人机拍摄导线图像，对图像进行二值处理，计算处理后的图像中导线颜色为白色区域的像素点在导线像素点中所占的比例；并且，利用无人机进行图像的拍摄时，包括以下选择步骤：中远距离航巡步骤，无人机短距离及定点巡检步骤；其中，中远距离航巡步骤用于完成线路常规的巡视检查任务，或搭载其他特定任务设备完成专项工作任务，如无人机三维激光雷达数据采集，以建立三维实景化线路走廊；无人机飞行过程中的可见光图像和其他采集任务信息实时的回传到指挥保障车；自动巡检需提前设置线路航巡轨道，可以采用如下两种方式：(1)人工预先干预模式：首先采用人工方式对杆塔、绝缘子、线路进行巡查，记录下重要点的GPS信息，如起始杆塔位置、弧垂位置、下一个杆塔位置，并对其进行存储，并输入到无人飞行器存储器中，以后巡查即按该次记录的点进行自主导航。(2)自主导航模式：直接输入各杆塔的GPS坐标，设定航线与航向，对杆塔、绝缘子、线路进行巡查；其中，无人机短距离及定点巡检步骤主要用于采取定点查找方案，通过人工飞行控制方式对设备缺陷和异常情况进行专项巡查，或对现场进行航拍、应急指挥监控等；定点查找方案的适用范围包括：当仅知道故障大致范围，而无法精确定位故障地点时，对故障点进行查找，和/或当发现故障或异常情况时，需要对缺陷进行详细检查，取得图像供技术人员进行分析；定点查找方案的工作模式如下：(1)对杆塔、绝缘子及金具进行检查时，以5m/s速度到达铁塔附近大约30米左右，然后缓慢飞近目标，当到达目标高度及约10米时，稳定飞行器，控制云台的角度利用摄像机和照相机进行拍照，(2)对导地线及金具进行检查时，以5m/s速度到达导地线附近大约30米左右，然后控制云台平视，飞行器缓缓飞近目标，当到达目标高度及约10米时，稳定飞行器进行拍摄；在线路短距离巡检中，可进行自动导航工作模式：在进行巡检工作前，将要巡检的工作区域按照每0.6公里为一个区段进行划分，确保每个区域的中间点附近可以由无人飞行器运输/指挥/保障车到达，以此点为无人飞行器的起飞点；巡检工作开始时，将输电线路无人飞行器巡检系统运输到起飞点；在此展开地面站，检查无人飞行器机械、飞控、通信等子系统；检查完毕后，启动无人飞行器开始巡检工作；飞行过程中的可见光和红外图像信息实时的回传到运输/指挥/保障车，同时，当无人飞行器返回地面后，收集机载设备记录下的数据，在地面站上对数据分析进行深入分析，对于其他的巡线区段同上述巡检方式；并且，在利用无人机进行图像拍摄时，还搭载三维激光雷达设备进行通道激光点云数据扫描采集，以建立全景化线路通道走廊，实现相应的生产指挥、状态评估等立体航巡的高级应用。