吳圓波，錢曉明，李欣江

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局，云南昆明，650000）

0 引言

輸電線路是電力系統(tǒng)整體功能的重要組成環(huán)節(jié)。目前，架空輸電線路是輸電線路的主要組成部分。

其具有距離長、分布廣的特點(diǎn)，且線路設(shè)備長期露置在大自然的環(huán)境中運(yùn)行，容易遭受各種氣候條件的侵襲（如雨雪、冰凍、污穢、雷擊等），以及其它的外力破壞（如機(jī)械撞擊桿塔或拉線基礎(chǔ)、樹竹傾倒碰撞導(dǎo)線、鳥獸造成的接地短路等），因此線路出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)較多，而且一旦發(fā)生故障，需要較長時(shí)間才能修復(fù)送電，會(huì)造成不同程度的損失。為了保證輸電線路的安全運(yùn)行，需加強(qiáng)線路的巡視和檢查，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷和危及線路安全運(yùn)行的因素，以便及時(shí)檢修消除隱患，并制定安全措施。

傳統(tǒng)的電力巡檢主要依靠人工巡視，綜合運(yùn)用感官及部分配套的檢測儀器對相關(guān)設(shè)備及桿塔等進(jìn)行簡單定性判斷為主的檢查，除存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、巡線效率低等缺陷外，還具有巡檢不到位，巡檢結(jié)果難以數(shù)字化展現(xiàn)等問題。

為響應(yīng)數(shù)字電網(wǎng)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，抓住產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化賦予的時(shí)代機(jī)遇，加快實(shí)現(xiàn)建設(shè)“智能、安全、可靠、綠色、高效”的數(shù)字輸電目標(biāo)，智能輸電線路建設(shè)勢在必行。

智能輸電線路是基于傳統(tǒng)輸電線路，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等數(shù)字技術(shù)，集成先進(jìn)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等新技術(shù)和新材料、新設(shè)備，具備高度信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征，滿足設(shè)備狀況一目了然、風(fēng)險(xiǎn)管控一線貫穿、生產(chǎn)操作一鍵可達(dá)、決策指揮一體作戰(zhàn)等生產(chǎn)管理目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)展示、任務(wù)智能規(guī)劃、態(tài)勢智能感知、決策智能輔助等功能，達(dá)到安全、可靠、綠色、高效運(yùn)行目標(biāo)的新一代輸電線路。其主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：

第一階段：實(shí)施“人巡為主、機(jī)巡為輔”智能巡檢策略；

第二階段：實(shí)施“機(jī)巡為主、人巡為輔”智能巡檢策略；

第三階段：實(shí)施“無人機(jī)為主、直升機(jī)為輔、人巡補(bǔ)充”策略，逐步實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動(dòng)巡檢全面覆蓋。

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展成熟以及在巡檢領(lǐng)域的深入應(yīng)用，無人機(jī)巡視已成為架空輸電線路智能巡視的核心[1]。

1 無人機(jī)自動(dòng)巡檢

1.1 無人機(jī)自動(dòng)巡檢概述

使用無人機(jī)依據(jù)固定航線，對架空輸電線路通道內(nèi)地形地貌、建筑（構(gòu)筑）物、外力破壞、植被、交叉跨越等情況進(jìn)行檢查，采集飛行過程中的正攝影像，并對一系列正攝影像照片進(jìn)行擬合，形成架空輸電線路通道整體圖像，為外力隱患等防控提供數(shù)據(jù)支撐，該種巡視技術(shù)被稱為無人機(jī)通道自動(dòng)巡檢。

圖1 通道正攝影像

1.2 無人機(jī)自動(dòng)巡檢模式

該種技術(shù)方式對無人機(jī)的性能、指標(biāo)等要求不高，可以將電力企業(yè)存量設(shè)備有效利用起來，創(chuàng)造最大價(jià)值。其巡檢模式主要分為三類， 見下表1 。

表1 無人機(jī)巡檢模式

1.3 無人機(jī)自動(dòng)巡檢作業(yè)流程

輸電線路運(yùn)維人員在實(shí)際現(xiàn)場工作中，使用無人機(jī)自動(dòng)巡檢流程如表2。

表2 無人機(jī)自動(dòng)巡檢流程

2 無人機(jī)快速巡檢

目前智運(yùn)用無人機(jī)開展線路通道自動(dòng)巡檢時(shí)將產(chǎn)生大量的線路通道正攝圖像數(shù)據(jù)，這時(shí)需對比前后兩個(gè)巡視周期的數(shù)據(jù)以辨別感知線路通道實(shí)際變化情況。

通過現(xiàn)有的人工比對方式需先定位、分類、整理、命名線路通道后再逐一對比前后兩個(gè)巡視周期的正攝圖像，僅僅分類、命名通道都費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，工作效率極其低下，并且此類工作對人員技術(shù)技能水平要求不高，但需消耗大量的人力資源。因此，無人機(jī)正攝影像快速比對工具應(yīng)運(yùn)而生[2]。

3 無人機(jī)正攝影像快速比對工具原理

為了提高工作效率，減輕人力資源浪費(fèi)，根據(jù)以下三個(gè)要點(diǎn)來對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)快速比對，找出前后周期的通道影像不同之處，以此對線路運(yùn)維提供準(zhǔn)確的運(yùn)維依據(jù)[3]。

（1）切割每檔原始圖像

通過無人機(jī)巡線得到一條新線路的完整正射照片，處理新路線照片時(shí)首先將照片縮放到固定大小，使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型對照片中的桿塔進(jìn)行定位，得到每個(gè)桿塔在圖像照片中的相對位置，依據(jù)照片形狀和桿塔位置坐標(biāo)對照片中中每一檔圖像進(jìn)行截取作為原始圖像，并保存截取坐標(biāo)。

（2）提取每檔圖像特征

針對提取出的每檔圖像，使用濾波變換處理原始檔照片，以去除光照等影響，再用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）提取圖像特征形成高維向量，代表這一檔照片的原始圖像特征。建立數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)每檔圖像，并存儲(chǔ)相應(yīng)截取參數(shù)，圖像處理參數(shù)，以及提取出的特征向量。

（3）對比圖像

新的飛行結(jié)束后，因?yàn)轱w行路線相同，形成線路照片相同。依據(jù)第一次切割圖像的方法進(jìn)行圖像截取，并利用相同的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提取圖像特征，得到新的高維向量。之后和對應(yīng)的原始檔照片進(jìn)行對比，計(jì)算兩個(gè)照片高維向量的歐式距離，代表兩張照片的差異變化程度，以判斷有沒有變化，如圖2。

圖2 正攝影像比對

4 快速比對工具效益

應(yīng)用圖像比對技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)正攝影像的通道自動(dòng)切檔、整理、歸類、快速比對，提取關(guān)鍵值后形成對比結(jié)果的詳細(xì)報(bào)告，包括電壓等級、線路名稱、距變化點(diǎn)最近的桿號及直線距離、圖像采集時(shí)間、異常變化量的GPS坐標(biāo)等。

此快速對比工具為單機(jī)版本，小巧實(shí)用，工作效率高，可為輸電智能運(yùn)維提供便捷、高效輸出運(yùn)維結(jié)果實(shí)用小工具。

用此工具進(jìn)行線路通道無人機(jī)正攝圖像對比的工作：（1）大大降低和減小了運(yùn)用智能裝備后數(shù)據(jù)處理的難度；（2）提高工作效率；（3）縮短人工對比圖像的作業(yè)時(shí)間；（4）減少了人力物力的投入和勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 結(jié)語

此產(chǎn)品研制成功并運(yùn)用到實(shí)際工作中，一方面能避免通過人眼識(shí)別容易形成視覺疲勞造成識(shí)別錯(cuò)誤的情況，另一方方面還能改變目前無人機(jī)正攝影像需要大量的人力資源來逐一對比費(fèi)時(shí)費(fèi)力且低效工作模式，同時(shí)通過次工具處理對比后，能夠形成直觀有效的對比報(bào)告，有效使工作人員快速定位并關(guān)注通道變化量，提升了輸電運(yùn)維效率。