摘 要：
为了提升巡检效率和精确度，真正做到防患未然，本文提出一种改进后的无人机电力线路接续金具热缺陷巡检系统。
关键词:无人机;电力线路;热缺陷;巡检;
Design of a thermal defect inspection system for uav power line connecting fttings
Jin Jing
Zhang Bin
Xu Guowei Lin Laixin
Shantou Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Co., LTD.
Abstract：
In order to improve the efficiency and accuracy of inspection and prevent the disaster,this paper presents an improved inspection system for thermal defects of uav power line connecting fittings.
Keyword：
uav; power line; thermal defects; inspection;
1 巡检系统的总体设计
1.1 无人机的设计
无人机的设计包括图像获取模块和识别模块。其中，图像获取模块与识别模块电连接。
图像获取模块包括摄像机，图像获取模块通过摄像机获取电力线路的图像信息[1]。图像获取模块用于在无人机对电力线路进行巡检的过程中，获取电力线路的图像信息。识别模块用于根据图像获取模块获取的电力线路的图像信息，识别电力线路中的温度预警装置是否执行预警动作。其中，温度预警装置安装在电力线路中的预设部件上，用于在预设部件的温度超过温度阈值时执行预警动作。无人机用于根据温度预警装置的动作情况进行报警。
识别模块包括存储单元和识别单元，存储单元与识别单元电连接，通过识别模块识别电力线路的图像信息中的预设部件的图像信息，并基于预设部件的图像信息对温度预警装置进行识别[2]。通过存储单元存储预设部件的图像模型数据和温度预警装置的图像模型数据，通过识别单元根据预设部件的图像模型数据识别电力线路的图像信息中的预设部件的图像信息，并根据温度预警装置的图像模型数据对预设部件的图像信息进行识别，以确定预设部件上是否安装温度预警装置以及温度预警装置是否执行预警动作[3]。
识别模块还包括控制单元，控制单元分别与存储单元和识别单元电连接。控制单元用于控制无人机的姿态和摄像机的焦距
1.2 巡检方法的设计
电力线路巡检方法的设计如下。
通过图像获取模块在无人机对电力线路进行巡检的过程中，获取电力线路的图像信息，然后识别电力线路中的温度预警装置是否执行预警动作[4]。温度预警装置安装在电力线路中的预设部件上，用于在预设部件的温度超过温度阈值时执行预警动作，通过无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警。
通过识别模块根据图像获取模块获取的电力线路的图像信息，识别电力线路中的温度预警装置是否执行预警动作，是通过识别模块识别电力线路的图像信息中的预设部件的图像信息，并基于预设部件的图像信息对温度预警装置进行识别。
通过无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警，是通过无人机在识别模块识别到预设部件上已安装温度预警装置，且温度预警装置已执行预警动作时进行报警；通过无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警，还包括：通过无人机在识别模块识别到预设部件上未安装温度预警装置时进行报警。
2 巡检系统的实施
本文提供的电力线路巡检方法的流程示意图如表1所示。该方法可以由本发明提供的无人机执行。参见图1，本发明提供的无人机包括图像获取模块10和识别模块20，图像获取模块10与识别模块20电连接；相应地，如表1所示。电力线路巡检方法的实施步骤如下。
S110、通过图像获取模块在无人机对电力线路进行巡检的过程中，获取电力线路的图像信息。
S120、通过识别模块根据图像获取模块获取的电力线路的图像信息，识别电力线路中的温度预警装置是否执行预警动作。其中，温度预警装置安装在电力线路中的预设部件上，用于在预设部件的温度超过温度阈值时执行预警动作[5]。预设部件包括电力接续金具。温度预警装置包括连接件、弹性件、识别件和盖帽。温度预警装置通过连接件安装在电力接续金具上。弹性件的一端固定在连接件远离电力接续金具的一侧，弹性件的另一端连接识别件。盖帽的开口通过焊料焊接在连接件远离电力接续金具的一侧，以使焊接后的盖帽和连接件包覆弹性件和识别件。弹性件存储弹性势能，以在电力接续金具的温度超过温度阈值时，将盖帽脱离连接件以使识别件弹出；S130、通过无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警。
本发明提供的电力线路巡检方法，利用无人机在对电力线路进行巡检的过程中，通过图像获取模块实时获取电力线路的图像信息，并通过识别模块根据电力线路的图像信息，自动识别电力线路中的温度预警装置是否执行预警动作，以使无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警。与现有技术相比，本发明的技术方案实现了通过无人机在对电力线路进行巡检的过程中，自动对电力线路中预设部件上的温度预警装置的动作情况进行识别和报警，以确定预设部件是否出现过温或热缺陷现象，从而及时发现电力线路的温度异常情况，本发明的技术方案，有助于降低电力线路巡检工作的劳动强度，以提升巡检工作效率，有助于为电力线路的安全运行提供保障。另外，由于热缺陷的发展程度不断随着负荷而变化，不同负荷情况下的热缺陷情况时而严重时而又会恢复正常，现有技术在热缺陷恢复时不易判断部件曾出现的问题，与现有技术相比，本发明中的温度预警装置在预设部件的温度超过温度阈值时执行预警动作，无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警，无论预设部件当前的热缺陷程度如何，均能够识别曾出现过温度异常状况的预设部件，有利于及时发现电力线路中的安全隐患。
继续参见图1，在上述方案的基础上，识别模块20还用于识别电力线路的图像信息中的预设部件的图像信息，并基于预设部件的图像信息对温度预警装置进行识别；无人机用于在识别模块20识别到预设部件上已安装温度预警装置，且温度预警装置已执行预警动作时进行报警；无人机还用于在识别模块20识别到预设部件上未安装温度预警装置时进行报警。
示例性地，识别模块20首先根据电力线路的图像信息识别电力线路中的预设部件，以实现对电力线路中的预设部件的自动识别。在识别到预设部件后，基于预设部件的图像信息继续对温度预警装置进行图像识别，以实现对温度预警装置的自动识别。识别模块20可基于预设部件的图像信息识别预设部件上是否已安装温度预警装置，以及温度预警装置是否已执行预警动作。无人机可以在识别模块20识别到预设部件上已安装了温度预警装置，并且温度预警装置已执行了预警动作时进行报警，以通知工作人员前往现场确定预设部件的状态及电力线路的运行情况。无人机还可以在识别模块20识别到预设部件上未安装温度预警装置时进行报警[6]，以提示工作人员在相应的预设部件上安装温度预警装置，有助于对该预设部件的状态进行识别和判断，从而避免电力线路中出现安全隐患。本方案在对温度预警装置的动作情况进行识别时，首先对电力线路中的预设部件进行自动识别，在识别到预设部件后，对预设部件上的温度预警装置进行自动识别，通过两次识别来判断预设部件上是否已安装温度预警装置，以及温度预警装置是否已执行预警动作，从而实现对电力线路中关键部件的温度预警。
在上述方案的基础上，识别模块20还包括控制单元230，控制单元230分别与存储单元210和识别单元220电连接；图像获取模块10包括摄像机，图像获取模块10通过摄像机110获取电力线路的图像信息；控制单元230用于在摄像机110获取电力线路的图像信息时，控制无人机的姿态和摄像机110的焦距。
无人机在飞行过程中，根据电力线路的图像信息自动识别例如耐张线夹和并沟线夹等预设部件，在识别到预设部件后，通过控制单元230对无人机的姿态进行调节，例如无人机中包括支撑摄像机110的云台，控制单元230可以控制云台进行旋转以调节摄像机110的拍摄角度，控制单元230还可以控制无人机靠近预设部件，以对预设部件进行抵近拍摄，控制单元230还可以对摄像机110的焦距进行调节，以提升预设部件的图像的清晰度，并提高无人机拍摄的图像的利用率，从而有助于在无人机巡检的过程中就对温度预警装置的动作情况进行判别，以提升巡检工作效率，及时确认预设部件是否出现温度异常或热缺陷。
继续参见图1，在上述方案的基础上，识别模块20包括存储单元210和识别单元220，存储单元210与识别单元220电连接；存储单元210用于存储预设部件的图像模型数据和温度预警装置的图像模型数据；识别单元220用于根据预设部件的图像模型数据识别电力线路的图像信息中的预设部件的图像信息，并根据温度预警装置的图像模型数据对预设部件的图像信息进行识别，以确定预设部件上是否安装温度预警装置以及温度预警装置是否执行预警动作。其中，识别模块20可以是ARM(AdvancedRISCMachines)开发板，存储单元210中存储的预设部件的图像模型数据包括电力线路中的预设部件的图像模型信息，温度预警装置的图像模型数据可包括温度预警装置已执行预警动作时的图像模型信息和未执行预警动作时的图像模型信息。示例性地，可预先利用现有的图像识别算法，建立电力线路中的预设部件和温度预警装置的图像数据集，例如耐张线夹、并沟线夹和温度预警装置等的图像数据集，基于该图像数据集进行模型训练，能够得到预设部件的图像模型数据和温度预警装置的图像模型数据。预设部件的图像模型数据和温度预警装置的图像模型数据可存储在识别模块20中的存储单元210内，以使识别单元220能够基于深度学习技术，通过对比电力线路的图像信息和预设部件的图像模型数据，以从电力线路的图像信息中自动识别出预设部件，并通过对比预设部件的图像信息和温度预警装置的图像模型数据，来对温度预警装置进行识别。
3 总结
与现有技术相比，本文所述技术方案实现了通过无人机在对电力线路进行巡检的过程中，自动对电力线路中预设部件上的温度预警装置的动作情况进行识别和报警，以确定预设部件是否出现过温或热缺陷现象，从而及时发现电力线路的温度异常情况。因此本技术方案有助于降低电力线路巡检工作的劳动强度，以提升巡检工作效率，为电力线路的安全运行提供保障。
另外，由于热缺陷的发展程度不断随着负荷而变化，不同负荷情况下的热缺陷情况时而严重时而又会恢复正常，现有技术在热缺陷恢复时不易判断部件曾出现的问题，与现有技术相比，本发明中的温度预警装置在预设部件的温度超过温度阈值时执行预警动作，无人机根据温度预警装置的动作情况进行报警，无论预设部件当前的热缺陷程度如何，均能够识别曾出现过温度异常状况的预设部件，有利于及时发现电力线路中的安全隐患。
[1] 王定松.基于无人机的输电线路立体巡检系统设计及图像处理研究[D].扬州大学.2021.
[2] 邢景尧,赵辉，佟明等.无人机在输电线路运行中的应用分析[J].电工技术.2021,(09):79-81+85.
[3] 郑武略，苏国磊，陈艺.±800 kV楚穗直流线路复合绝缘子局部温升与缺陷等级研究[J].电瓷避雷器.2021,(01):226-233.
[4] 彭向阳，钱金菊，吴功平等.架空输电线路机器人全自主巡检系统及示范应用[J].高电压术.2017(08):2582-2591.
[5] 方宏，罗昳昀.无人飞行器红外线测温技术在输电线路中的应用分析[J].自动化应用.2017,(08):130-132.
[6]邹伟，王云峰，景金荣等无人机多通道实时测温系统设计[J]测试技术学报，2021,35(04):310-316.