一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统技术方案

一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统，包括：机载控制装置、自动巡检无人机、数据存储设备、和上位机；机载控制装置，包括：图像检测模块、飞行控制模块、和4G传输模块；图像检测模块分别连接4G传输模块和飞行控制模块；自动巡检无人机，包括：工业级摄像头、GPS定位模块、无人机飞行控制平台、载物平台、磁减震脚架、和陀螺仪及其传感器；飞行控制平台分别连接GPS定位模块和陀螺仪及其传感器。本实用新型专利技术提升了巡检系统的自动化水平，同时提高了绝缘子缺陷检测的准确率以及效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统
本技术属于电力设备巡检的
，具体是指一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统。
技术介绍
绝缘子是输电线路中起机械支撑和电气绝缘作用的部件，用量及其庞大。由于绝缘子终年暴露在野外，易遭受自然天气、自然灾害、机械负荷以及人为因素的损害，成为故障多发的元件之一。据统计，高压输电线路因绝缘子故障如污秽、破损和闪络等引起的停运时间占总故障时间的50％以上，严重威胁电网安全。因此，针对绝缘子的缺陷早期判别是保障电网安全运行不可或缺的手段。目前应用于实际的巡检方案有以下几种：(1)人工定期巡检，如地面观察法、登杆观测法。这种方案的缺点在在于：输电线路大多分布在崇山峻岭之间，常常跨越交通死区。若使用传统的人工巡检，准确度不高，且巡检难度大，周期长，存在人员安全隐患、耗费大量人力。(2)带电接触检测，如分布电压检测、泄漏电流检测。这种方案虽然直观、准确度高，但同样存在安全隐患且工作量大，效率低的问题。(3)非接触式不带电测量方式，如红外热成像温差法、超声波检测法等。这种方案可以降低触电风险，但需要额外昂贵的辅助设备，且容易受到外界因素影响而发生误判。(4)无人机巡检获取绝缘子图像，人工查看图片信息排查故障。这种方案使用无人机巡检，降低人工巡检时的安全风险并节省了人力成本，但是采集的图像仍需人工查看，巨量的图片、影像资料讯息也带来巨大的阅读工作量，且由于工作人员自身专业水平的差异化、视觉疲劳和精力不足，容易导致故障遗漏。【专利
技术实现思路
】本技术所要解决的技术问题在于提供一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统，提升了巡检系统的自动化水平，同时提高了绝缘子缺陷检测的准确率以及效率。本技术是这样实现的：一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统，包括：机载控制装置、自动巡检无人机、数据存储设备、和上位机；所述机载控制装置，包括：图像检测模块、飞行控制模块、和4G传输模块；所述图像检测模块分别连接所述4G传输模块和所述飞行控制模块；所述自动巡检无人机，包括：工业级摄像头、GPS定位模块、无人机飞行控制平台、载物平台、磁减震脚架、和陀螺仪及其传感器；所述飞行控制平台分别连接所述GPS定位模块和所述陀螺仪及其传感器；所述工业摄像头和所述图像检测模块进行通讯连接；所述4G传输模块和所述GPS定位模块进行通讯连接；所述飞行控制平台和所述飞行控制模块进行通讯连接；所述数据存储设备和所述上位机均通过4G通讯网络与所述自动巡检无人机进行通讯连接。本技术的优点在于：1、减少巡视人员工作量，提高运维效率，快速定位缺陷，实现减员增效。2、相对传统人工巡查模式，可及时发现绝缘子是否存在安全隐患，减少设备因故障停运造成的经济损失。3、相比传统的无人机巡查模式，可以实时对航拍图像进行绝缘子缺陷检测，提高了检测效率；同时，保留离线分析的模式可以对绝缘子图像进行分析。【附图说明】下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的描述。图1是本技术的系统结构示意图。图2是本技术的系统的实现方法流程示意图。【具体实施方式】如图1所示，一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统，包括机载控制装置、自动巡检无人机、数据存储设备、和上位机；所述机载控制装置，包括：图像检测模块、飞行控制模块、和4G传输模块；所述图像检测模块分别连接所述4G传输模块和所述飞行控制模块；所述自动巡检无人机，包括：工业级摄像头、GPS定位模块、无人机飞行控制平台、载物平台、磁减震脚架、和陀螺仪及其传感器；所述飞行控制平台分别连接所述GPS定位模块和所述陀螺仪及其传感器；所述工业摄像头和所述图像检测模块进行通讯连接；所述4G传输模块和所述GPS定位模块进行通讯连接；所述飞行控制平台和所述飞行控制模块进行通讯连接；所述数据存储设备和所述上位机均通过4G通讯网络与所述自动巡检无人机进行通讯连接。机载控制装置控制设备规划无人机巡检路线，无人机按规定线路巡检并拍摄输电线绝缘子照片。其中地面的机载控制装置需具备稳定的控制性能、精准的线路规划能力；航拍无人机需具备较强的续航能力、拍摄获取较高像素的巡查照片、4g通信传输模块。工业级摄像头能够获取巡检过程中输电线路的图像；图片检测模块负责对摄像头输入的图片信息进行处理，一方面向飞行控制模块反馈线路情况以便对于巡检线路微调，另一方面通过内部对于绝缘子识别算法抓取巡检线路绝缘图像，并通过绝缘子缺陷辨识算法对绝缘子缺陷进行判别；GPS定位模块是为了获取绝缘子图片的地理位置信息；4G模块负责将识别出的目标绝缘子图片以及GPS定位模块提供的经纬度信息利用4G通讯网络传回数据存储设备储存以及上位机管理操作平台进行分析；飞行控制模块、飞行控制平台、磁减震脚架、陀螺仪以及其它传感器是控制与调整无人机的飞行姿态，保证无人机能按照规划的线路安全地完成巡检；载物平台可以运载某些功能模块以及物品。图片检测模块利用基于FasterR-CNN算法实现绝缘子辨识，首先对绝缘子图片进行数据及制作，接着将绝缘子数据集放入FasterR-CNN算法模型中进行特征提取、区域候选、感兴趣区域池化、样本训练、目标分类、边界框回归等步骤进行分析，完成对绝缘子缺陷的辨识，最终得出缺陷信赖度分值，用于直观判断结果为绝缘子缺陷的可靠程度。数据存储设备主要是对传输回来的缺陷绝缘子照片以及GPS坐标信息进行存储，同时将数据传递给上位机管理操作平台进行分析，数据存储设备需要具备较高的传输效率和扩展性能、数据备份能力、数据安全保护能力。上位机的管理操作平台主要包括两方面的功能，一方面是对传输回来的缺陷绝缘子图片信息进一步进行分析(缺陷分析、损坏程度分析)，同时可以对于存储在数据存储设备的缺陷绝缘子图片数据集进行调用分析(历史分析、统计)；另一方面是对应传回的缺陷坐标信息在地图上予以显示，方面检修人员可以直观的分析缺陷绝缘子所处的地理位置以便故障的排查。如图2所示，本技术的操作过程：步骤1：地面的机载控制装置规划无人机巡检路线，启用航拍无人机；具体可细化为：S1.1：地面机载控制装置规划无人机巡检的线路；S1.2：地面机载控制装置将线路信息传递给无人机；S1.3：地面机载控制装置向无人机发送启动指令；步骤2：自动巡检无人机接收操作指令，在规定线路进行巡检、拍照，自动获取输电线路绝缘子图像；具体可细化为：S2.1：无人机接收机载控制装置启动指令开始巡检；S2.2：巡检过程中，工业级摄像头自动获取巡检过程的图像；S2.3：工业级摄像头将图片信息出入到图像检测模块；步骤3：获取绝缘子图像后，图像检测模块启用绝缘子缺陷辨识算法，实时检测绝缘子并分析存在绝缘子缺陷的信赖度分值，对于信赖度分值大于缺陷阈值的绝缘子图片判定为缺陷绝缘子；同时获取对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统，其特征在于：包括：机载控制装置、自动巡检无人机、数据存储设备、和上位机；/n所述机载控制装置，包括：图像检测模块、飞行控制模块、和4G传输模块；所述图像检测模块分别连接所述4G传输模块和所述飞行控制模块；/n所述自动巡检无人机，包括：工业级摄像头、GPS定位模块、无人机飞行控制平台、载物平台、磁减震脚架、和陀螺仪及其传感器；所述飞行控制平台分别连接所述GPS定位模块和所述陀螺仪及其传感器；/n所述工业级摄像头和所述图像检测模块进行通讯连接；所述4G传输模块和所述GPS定位模块进行通讯连接；所述飞行控制平台和所述飞行控制模块进行通讯连接；/n所述数据存储设备和所述上位机均通过4G通讯网络与所述自动巡检无人机进行通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动标识缺陷绝缘子串的无人机巡检系统，其特征在于：包括：机载控制装置、自动巡检无人机、数据存储设备、和上位机；
所述机载控制装置，包括：图像检测模块、飞行控制模块、和4G传输模块；所述图像检测模块分别连接所述4G传输模块和所述飞行控制模块；
所述自动巡检无人机，包括：工业级摄像头、GPS定位模块、无人机飞行控制平台、载物平...

【专利技术属性】
技术研发人员：童文涛，吕方亮，汤纪平，高达，黄洪林，刘玙，林洪文，周亚峰，詹健，朱哲鸿，杨耿杰，廖国平，白蔚楠，乔苏朋，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司龙岩供电公司，福州大学，
类型：新型
国别省市：福建;35