基于无人机自动巡检图片自动命名研究

基于无人机自动巡检图片自动命名研究

胡江华、邝凡

广东电网有限责任公司东莞供电局， 523000

一、引言

随着无人机技术的发展，其应用越来越精细化、多样化，其中无人机在电力巡检领域已经得到了广泛应用，从人工操作无人机到无人机自动巡检，较大的提高了输电线路运维效率，但是在设置航线后，无人机自动巡检采集的图片数量较多，目前主要是依靠人工识别图片并依次命名归档，这种方式效率低，且部分图片具体部位不好区分，也给命名增加了困难。本方案的目的在于提供一种输电线路无人机自动巡检的实时图片自动命名方法，能够实时自动给图片命名，快速又准确，减轻人工负担。

二、无人机发展趋势

1.安全化

随着无人机的普及，由此引发的伤人事件也在逐渐增多。只有使无人机变得更加安全可靠，才能实现大范围工业应用。由于飞行器的体积和重量逐渐缩小，其惯性也会随之减小，一旦发生撞击，可以迅速自我调整平衡。加上飞行控制模块的更新演进及旋翼的内置化，其安全性将会得到较大的提升。

2.小型化

未来无人机多应用于搜索、勘查、监视、营救等场景，如果无人机体积过大，不利于适应各种环境。面对未知的环境，小型无人机应具备更强的自主性。无人机的小型化（如直径缩小到厘米级，重量为几十克）会使其荷载受到极大限制，用途也将受限。因此，虽然小型化是今后发展的必然，但在此基础上也会出现明显分化，以适应不同场景。

3.智能化

避障能力一直是无人机亟需提升的性能之一。在躲避障碍物过程中，无人机应通过传感器、云端控制、摄像头等技术形成闭环，依靠计算机视觉对环境进行检测，分析周围环境的特征，实现自我规划路径。

三、无人机巡线作业研究

1.作业前准备

无人机巡线作业前，应先将飞行计划上报主管部门，申请特定空域飞行。飞行员应具备相应资质，在作业前不能饮酒，需保持良好的精神状态。检查所有工器具是否齐备，如飞行器、风速仪、电池箱、遥控器、监视器等，并检查各个电器的电池电量以及储存卡空间是否足够。对无人机做细致的外观检查，如云台固定是否正常、桨是否松动、相机固定是否正常等，并进行通电测试，观察云台是否正常自稳，测试拍照、录像正常，将飞行器起飞至3m高，确认飞行器姿态平稳等。

2.无人机巡检作业过程

在起飞前，首先核对线路名称及杆塔号，观测作业现场的环境和风速。若现场作业环境恶劣或当风速大于5级时，飞行作业取消。分析现场环境，确定精细化的飞行路径及设备拍摄顺序。飞行路径一般遵循先远后近、先难后易的原则，并还需留有足够的返航时间。同时，无人机严禁在市中心、人群密集区域等禁飞区飞行，飞行半径需小于2500m，还需将飞行情况告知区域内的所有人员，以使其在紧急情况下能够及时采取躲避措施。选好一块面积大于2m×2m的平地作为起飞位置，作业人员站在不逆光区域，辅助人员佩戴防护眼镜。现场再重新对无人机机械部分进行检查，通电试飞，检查完成后开始起飞。无人机起飞时，周边5m内不得站人或动物。起飞后待飞行器获取返航点，卫星数量大于8颗，OSD各项信息正常后，可执行飞行作业。无人机在空中主要完成三个动作：第一步，粗略悬停；第二步，精确对准目标；最后，拍摄照片。无人机飞向目标粗略悬停的过程中，先拉高，跨越障碍物飞向目标点，尽量避免各种干扰，确保出现紧急情况时，也有足够的空间执行补救措施，不得低空穿越。飞向目标的过程中飞行速度宜保持在7-8m/s，不宜过慢或过快，避免浪费电池或造成飞行器姿态不稳，导致意外。当无人机距离被拍摄设备2-3m时，需保持高度并向前缓慢运动，精确对准目标。出现逆光时，应实时调整飞行器位置；飞行员手指时刻不得离开遥控器拨杆；严禁停留在220kV及以上电压等级线路导线的正上方；严禁穿越110kV及以下电压等级线路导线，只能从地线上方飞越。当无人机对准被拍设备后，开始拍摄照片，照片数量至少3张；拍摄瞬间，必须有后拉动作，飞机迅速往后拉，远离设备。当完成巡检任务，或无人机电池电压单芯低于3.7V时，须操控无人机返航或就近平地降落。降落过程中，无人机的降落速度不得大于3m/s，并在降低高度的同时调整水平距离，以确保无人机安全降落。

3.作业风险评估及控制

工作负责人对无人机巡检作业安全进行分析，并向工作班成员进行现场安全交底，如要防止无人机误碰、误撞带电体，因此飞行员需注意使无人机与带电导线等保持安全距离，并注意躲避飞鸟及其他障碍物。密切注意实时气象条件，如遇突发雷雨天气则应立即实施避险措施，防止无人机坠毁事故发生。在巡线过程中，也要主要交通安全，避免工作班成员在高温环境下劳累过度。同时在野外巡线过程中，注意防止小动物伤害，并备齐必要的应急药品。在这样的研究基础上，下文将深入探究一种输电线路无人机自动巡检的实时图片自动命名系统。

四、一种输电线路无人机自动巡检的实时图片自动命名系统介绍

一种输电线路无人机自动巡检的实时图片自动命名方法，其组成包括：无人机、可编程处理器、存储器、内存检测单元、供电模块1、供电模块2；所述无人机，带RTK定位功能，加载已编辑好的输电线路KML文件、UAVX文件能够实现输电线路自动巡检，其自动巡检所采集的图片存储在所述存储器中；所述可编程处理器，用于读取存储器中图片；所述内存检测单元，用于检测存储器内存变化，目的为判断无人机有无采集图片；所述供电模块1，用于给无人机供电；所述供电模块2，用于给可编程处理器、内存检测单元进行供电。

采集图片实时自动命名的原理主要步骤如下：

步骤1：由现有规划航线技术可知，激光雷达现场扫描输电线路生成了三维点云数据，然后在三维点云模型上按一定顺序标记和画航线，无人机即会根据画好的航线在标记点处停留采集图片。本方案首先在对输电线路（杆塔）三维点云模型标记时，记录标记点处对应的线路或杆塔部件名称，且名称顺序与无人机采集顺序一致，最后将这些输电线路部件名称表存储在存储器中。

步骤2：无人机自动巡检时，内存检测单元检测存储器内存变化，当检测到变化时即无人机有采集图片，内存检测单元给可编程处理器发送信号；

步骤3：可编程处理器接受到内存检测单元信号后，读取存储器中图片，用输电线路部件名称表中的名称给图片重命名，并返回步骤2。

装置结构框图

无人机自动巡检示意图

五、一种输电线路无人机自动巡检的应用前景

此项技术具有非常广泛的应用，利用无人巡检输电线路技术能及时的有效查找出高压输电线路中存在的故障点。相关工作人员，针对于此，进行架空线路高空巡检作业，这样就在很大程度上减少了工作人员塔高空作业，同时进一步减少了其工作人员的空线路高空巡检作业。

参考文献：

[1]林仁雄.输电线路无人机自动巡检的实现与应用[J].科技资讯,2019,17(21):35-36.