[發明專利]一種電力巡檢圖像的絕緣子缺陷定位方法

在審

• 申請號: 202110880016.6
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113592822A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 姚利娜;秦堯堯;曹棟
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/73;G06T7/12;G01N21/95
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

本發明提出了一種電力巡檢圖像的絕緣子缺陷定位方法，其步驟如下：利用絕緣子檢測數據集對目標檢測算法進行訓練得到絕緣子識別模型；利用邊緣分割數據集對改進的深度學習網絡U?Net進行訓練，得到絕緣子分割模型；將待處理的巡檢圖像輸入到絕緣子識別模型中進行檢測，得到待處理的巡檢圖像的絕緣子數量和位置，并用方框進行標記；將標記后的圖像輸入到步驟二中的絕緣子分割模型進行分割，得到二值化的絕緣子圖像；通過最小二乘法對二值化的絕緣子圖像中的絕緣子串進行數學建模，利用數學建模對絕緣子缺陷進行檢測，判別絕緣子串缺陷的位置和數量。本發明提高了絕緣子檢測精度和分割精度，具有一定的魯棒性，不受巡檢圖像中絕緣子大小的影響。

技術領域

本發明涉及輸電線路巡檢的技術領域，尤其涉及一種電力巡檢圖像的絕緣子缺陷定位方法。

背景技術

隨著社會的發展和生產力的不斷提升，電能在人們日常生活中扮演著不可或缺的角色，國家、社會、軍事、生活等各方面大型設備的運轉以及科研的順利進行都離不開電能在其中發揮的作用。除了傳統的火力發電，國家大力支持風力發電、太陽能發電等新型能源以平衡國民日益增長的用電量。據相關數據顯示，中國近幾年發電量穩居世界第一，是發電和用電的大國。

電力系統在國民的生產生活中具有舉足輕重的地位，所以維護其穩定安全運行十分重要。架空輸電線路是電力系統中重要的一部分，由線路塔桿、導線、絕緣子、接地設備等構成。其中，絕緣子是一種特殊的絕緣控件，它的主要功能是實現電氣絕緣和機械固定。因此，絕緣子的狀態直接影響到輸電線路的正常運行。由于絕緣子長期暴露在空氣中，經過長期的風吹氧化，絕緣子極易出現破損、掉串的情況，并且一些極端的天氣如暴雨暴雪、雷電天氣等也很容易使絕緣子出現缺陷。在這些情況下，絕緣子可能失去絕緣功能和機械固定的功能，嚴重威脅著電網的安全運行。所以，電網工作人員會定期對輸電線路上的絕緣子進行巡察，確保電網的安全穩定運行。

電力巡檢主要分為人工巡檢和無人機巡檢兩種方式。人工巡檢需要工作人員在輸電塔桿進行作業，它具有以下幾個缺點：高空作業難度太大，工作人員需要攀爬到十幾米甚至幾十米的電塔和輸電線路上進行巡檢，尤其是在地理環境復雜的地區，更是加大了人工巡檢的難度；其次高空作業存在一定的安全隱患，工作人員在高空作業時，如果防護不當，可能出現意外；最后，由于工作人員受限于高空工作場地的影響而無法快速移動，使得人工巡檢的效率很低。我國目前主要采用人工巡檢的方式對電力設備進行檢修，但隨著社會的發展和科技的進步，國家電網正在嘗試尋求新的方法來替代傳統的人工巡檢方式。近年來，四旋翼無人機走進了人們的生活，被廣泛地應用到了航拍的領域。在電力行業，人們也在致力于研究利用四旋翼無人機進行電力巡檢。利用無人機進行電力巡檢彌補了人工巡檢的一些缺點。首先無人機不會受限于周圍地理環境的影響，在復雜的地貌環境下仍能夠正常工作，無人機靈活自由的特點使其能夠巡檢到人工難以達到的地方，不僅降低了人工巡檢可能對工作人員造成的風險，也大大降低了巡檢的難度，同時也極大地提高了巡檢的效率。

在無人機電力巡檢的過程中會拍攝大量的巡檢圖像，如何對巡檢圖像進行處理、精準地對絕緣子缺陷進行檢測是需要研究的重點內容。近年來基于深度學習的方法在圖像處理領域取得了飛速發展，通過深度學習算法對巡檢圖像進行處理，可以讓模型學習到絕緣子的相關特征，能夠快速高效地識別和分割絕緣子，從而順利完成缺陷檢測。這個過程無需人為參與，減少了人為失誤帶來的誤差，對電網的智能化發展具有重要的意義。

發明內容

針對現有圖像處理方法不適合絕緣子缺陷檢測的技術問題，本發明提出一種電力巡檢圖像的絕緣子缺陷定位方法，基于深度學習方法實現絕緣子的缺陷檢測，對于維護電網的安全運行，提高電網的智能化程度具有一定的應用價值。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種電力巡檢圖像的絕緣子缺陷定位方法，其步驟如下：

步驟一：將采集的巡檢圖像中的絕緣子進行標注，建立絕緣子檢測數據集，利用絕緣子檢測數據集對目標檢測算法進行訓練得到絕緣子識別模型；