劉高，翟瑞聰，許國偉

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司機(jī)巡管理中心，廣東 廣州 510160；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515000）

0 引言

輸電線路作為電力工業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是電網(wǎng)的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到電力系統(tǒng)的可靠性和國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。對于輸電線路中的關(guān)鍵部件，若施工工藝出現(xiàn)問題會危及整個電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

壓接金具是實(shí)現(xiàn)特高壓輸電線路遠(yuǎn)距離不間斷輸電的主要手段，常用的壓接金具包括耐壓線夾以及接續(xù)管等。目前對于耐張線夾、接續(xù)管等壓接金具主要采用X光檢測或其他基于可見光圖片的外觀檢測方法。在實(shí)際應(yīng)用中，采用飛手操作無人機(jī)拍攝圖片的方式時，圖片的質(zhì)量完全依賴于飛手的飛行經(jīng)驗(yàn)和拍攝方式，可能會導(dǎo)致一些圖片偏轉(zhuǎn)角度過大，無法正常用于識別部件，從而導(dǎo)致拍攝圖片是無用的，無法對耐張線夾進(jìn)行工藝判斷，而且飛行完成后再處理會降低處理效率，不能及時發(fā)現(xiàn)問題。因此本文提出一種基于前端識別的自主巡檢技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對壓接金具進(jìn)行外觀檢測。

1 前端識別模塊

1.1 前端識別算法

采用前端識別模式，無人機(jī)掛載邊緣計算模塊進(jìn)行實(shí)時識別，為了達(dá)到前端識別的效率，降低識別過程中產(chǎn)生的能耗，因此在選擇目標(biāo)檢測算法時，采用YOLOV3（YOU ONLY LOOK ONCE）的檢測方法，提高檢測效率的同時，而不會降低目標(biāo)識別的精度[1]。

YOLOV3算法基本思想：首先通過特征提取網(wǎng)絡(luò)對輸入圖像提取特征，得到一定尺寸的特征圖，比如13*13，然后將輸入圖像分成13*13個grid cell，接著如果ground truth中某個object的中心坐標(biāo)落在哪個grid cell中，那么就由該grid cell來預(yù)測該object，因?yàn)槊總€grid cell都會預(yù)測固定數(shù)量的bounding box[2]。

其中YOLOV3采用darknet53的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1所示），采用全卷積方式，并借鑒Resnet的方式，在網(wǎng)絡(luò)中加入殘差模塊，有利于解決深層次網(wǎng)絡(luò)的梯度問題[3]。

1.2 硬件架構(gòu)

主要通過機(jī)載串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，機(jī)載串口中能過可以輸出視頻流及相關(guān)機(jī)載鏈路中的數(shù)據(jù)。AI模塊通過串口接收無人機(jī)的視頻流媒體數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解算，加載算法，識別之后通過機(jī)載鏈路部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給云臺，部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給地面站[4]。系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖2。

2 壓接工藝檢測

2.1 工作流程

本文提出采用基于無人機(jī)自動駕駛的方式，通過機(jī)載前端識別模塊，對無人機(jī)云臺視頻流進(jìn)行實(shí)時識別，輔助調(diào)整無人機(jī)姿態(tài)，使得壓接金具部件始終位于視野中心，提高了無人機(jī)拍攝圖片的利用率，同時，通過機(jī)載邊緣計算模塊采用前端識別方式，在飛行的過程中就判別壓接金具壓接工藝是否符合要求，從而提高工作效率，減少因?yàn)轱w手人為因素造成的圖片質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象[5]，具體工作流程如下，流程圖如圖3所示。

（1）為無人機(jī)下發(fā)航點(diǎn)信息，包括一次飛行的所有航點(diǎn)，無人機(jī)開啟自動飛行模塊，并飛到指定預(yù)制點(diǎn)位。

（2）無人機(jī)到達(dá)指定位置，開啟智能作業(yè)模式。

（3）無人機(jī)攜帶邊緣計算模塊對云臺相機(jī)推送的視頻流進(jìn)行檢測，判斷視野內(nèi)壓接金具出現(xiàn)位置，并計算云臺轉(zhuǎn)動角度，轉(zhuǎn)動云臺，使壓接金具位于相機(jī)視野正中心，并位置居中[6]。

（4）鎖定壓接金具后，拍照存儲，并將圖片輸入到邊緣計算模塊。

（5）前端邊緣計算模塊對壓接金具各評價位置進(jìn)行識別分割，并根據(jù)圖片計算各部分所占比例。

（6）通過比例計算壓接金具壓接工藝是否符合施工要求，如果不符合則彈出提示信息，提示出現(xiàn)不符合壓接比例的壓接金具。

（7）無人機(jī)飛到下一航點(diǎn)，繼續(xù)作業(yè)直至所有航點(diǎn)坐標(biāo)飛行完成。

（8）無人機(jī)作業(yè)結(jié)束。

2.2 壓接金具型號

按照中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)中《架空輸電線路X射線檢測線夾質(zhì)量評價技術(shù)導(dǎo)則》中對典型結(jié)構(gòu)金具壓接質(zhì)量評價部分介紹，可以將耐張線夾分為：鋼（鋁包鋼）芯鋁（或鋁合金）絞線用耐張線夾、鋁合金芯鋁絞線耐張線夾、碳纖維芯鋁絞線耐張線夾、壓接式地線耐張線夾（如圖4所示）。接續(xù)管主要分為：塔接式接續(xù)管（如圖5所示）、對接式接續(xù)管、碳纖維芯導(dǎo)線直線接續(xù)管[7]。

3 結(jié)論

針對耐張線夾、接續(xù)管等壓接金具的施工工藝檢測方法的升級，本文提出一種基于自動駕駛無人機(jī)結(jié)合前端識別模塊的外觀檢測方法，主要利用前端識別模塊對壓接金具部件進(jìn)行定位和鎖定，并控制無人機(jī)進(jìn)行姿態(tài)和云臺角度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)在無人機(jī)飛行過程中對特定壓接金具部件的壓接工藝檢測。