一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统和方法

技术领域

本发明属于水利工程输电线路检测技术领域，具体涉及一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统和方法。

背景技术

水利工程输电线路是保障水利工程安全稳定运行的重要设施，也是国家的基础建设设施设备需要对水利工程输电线路进行可靠性的维护和电力巡检，通过日常技术监测手段，保障水利工程输电线路的运行可靠性，但是在进行水利工程输电线路的运维管理过程中，水利工程输电线路所处环境比较复杂，从而导致人工巡检难度大劳动强度高，而现有的对水利工程输电线路巡检方式主要通过无人机执行巡检监控，再实时同步传输至地面工作人员，地面工作人员根据巡检内容信息来判断巡检结果，再根据具体情况制定相应的解决措施，但是此种方法通常进行匹配的错误率较高；还有一些通过雷达点阵来获取具体输电线路上的缺陷位置，但是仅通过雷达监测无法获取具体的环境信息，不利于后期维护修复。

发明内容

针对水利工程输电线路所处环境比较复杂，人工巡检难度大劳动强度高，而现有的对水利工程输电线路巡检方式主要通过无人机执行巡检监控，通常匹配的错误率较高；还有一些通过雷达点阵来获取具体输电线路上的缺陷位置，但是仅通过雷达监测无法获取具体的环境信息，不利于后期维护修复的缺陷和问题，本发明提供一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统，包括包括图片识别模块、雷达点阵图像处理模块、数据管控模块和数据采集模块，所述图片识别模块中构建有图片识别模型，并与所述数据管控模块连接，用于将具有缺陷的输电线路图片从正常图片中区分出来，并按照缺陷种类输出区分结果至数据管控模块；所述雷达点阵图像处理模块中构建有基于输电线路雷达图像的三维模型和图像完整性判断模型，并与所述数据管控模块连接，用于通过与正常的三位模型进行参数对比，来判断输电线路的缺陷位置并将结果输出至数据管控模块；所述数据采集模块与所述数据管控模块连接，包括用于采集设定位置的图片图像信息和雷达点阵图像信息的多台无人机设备，并传输至所述数据管控模块；所述数据管控模块为所述图片识别模块和雷达点阵图像处理模块提供数据运算服务平台，同时控制数据采集模块中的多台无人机对输电线路上设定位置进行图像数据采集，并将其所获取的图像数据进行分析得到输电线路上的缺陷位置，再基于所述图片识别模块和所述雷达点阵图像处理模块所构建的模型，对缺陷位置的图像进行模型匹配，输出最终的缺陷问题报告。

作为本发明的一种优选技术方案，所述图片识别模块通过机器学习技术并进行不断的参数调整来区分缺陷照片并按照缺陷种类输出结果。

作为本发明的一种优选技术方案，所述雷达点阵图像处理模块通过构建水利工程输电线路的三维点云图像分析模型，采用机载激光雷达测量技术，将雷达模组挂件安装于无人机进行输电线路的图像采集，建立输电线路的三维空间配置结构分析模型。

作为本发明的一种优选技术方案，通过向所述数据采集模块中的多台无人机上安装摄像模组挂件来获取输电线路上的图片数据信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据管控模块中设有错误修正机制，用于当数据管控模块通过对图像进行模型匹配出现误差时，能够通过人工启动所述错误修正机制，与缺陷种类进行关联，提供手动调整方法，进一步提高输出结果的准确性。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据管控模块根据无人机采集的图像信息，进行图片和点阵分别匹配处理，并通过雷达信息剔除图片识别不准确的位置，输出最终的包含缺陷种类和修复方案的缺陷问题报告。

本发明提供一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测方法，应用上述一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统，包括以下步骤：

步骤一：构建图片识别模型，包含缺陷图片训练得出的机器学习匹配模型，使得缺陷图片能够从正常图片中被区分出来并按照缺陷种类输出区分结果；

步骤二：构建雷达点阵图像处理模型，包含三维信息重建和图像完整性判断模型，使得能够对采集的雷达图像进行三维模型重建并与正常三维模型进行参数对比，判断缺陷具体位置；

步骤三：通过数据管控模块控制无人机对现场输电线路进行图像采集，包括雷达点阵图像信息和图片图像信息，并向数据管控模块发送图像数据；

步骤四：数据管控模块对无人机发回的图像数据信息按照步骤一和步骤二中设定的模型算法进行分析，对图像进行拼接处理、缺陷识别并输出缺陷信息；

步骤五：根据步骤四输出的关于图片图像结过和雷达点阵结果分别与正常情况进行模型匹配，并且对两种图像输出结果进行匹配处理，通过雷达信息剔除图片识别不准确的位置，输出最终的包含缺陷种类和修复方案的问题报告，巡检人员根据输出的缺陷问题报告对输电线路进行修复。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过构建图片识别模型，从而能够获取输电线路上的缺陷图片信息以及缺陷中类，方便判断缺陷位置的环境信息；通过构建雷达点阵图像处理模块来较为精确的获取输电线路具体的缺陷位置，通过将两种模型算法进行匹配处理，通过雷达信息来剔除图片识别不准确的位置，对原有两种缺陷检测系统的输出数据进行整合处理，在保留检测高准确率的同时，提供缺陷位置的环境信息，并给出相应的修复建议，不需要到达现场即可了解到缺陷位置和相关环境情况，修复缺陷只需要带相应的工具直接进行修复作业即可，最大程度减少人工对缺陷位置的勘探，节约大量人力物力，提高电线路修复效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

请参阅图1，本发明提供了一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统和方法，

实施例一：本发明提供的一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统，包括图片识别模块、雷达点阵图像处理模块、数据管控模块和数据采集模块，其中图片识别模块通过运用机器学习技术来构建图片识别模型，具体的，先建立一个机器学习框架，将以往的缺陷图片和正常图片均作为机器学习的输入，通过不断的参数调整，训练出机器学习匹配模型，实现能够将缺陷图片从正常图片中被区分出来并同时按照缺陷种类输出区分结果；雷达点阵图像处理模块主要通过采用机载激光雷达测量技术，构建水利工程输电线路的三维点云图像分析模型，还包含三维信息重建和图像完整性判断模型，通过对采集到的雷达图像进行三维模型重建，并与正常的三维模型进行参数对比，来判断输电线路上的电线缺陷位置，通过对雷达图像进行三维模型的重建，来更加准确精准的获取输电线路的缺陷位置，定位性能更好。

数据管控模块与图片识别模块和雷达点阵图像处理模块连接，本实施例中，该数据管控模块相当于总的服务系统，用于为图片识别模块和雷达点阵图像处理模块提供数据运算服务平台；数据采集模块与数据管控模块连接，数据采集模块通过多台无人机进行图像信息的采集，具体的，通过数据管控模块来控制无人机的飞行路线，在多台无人机上分别挂载有雷达模组挂件和摄像模组挂件，通过雷达模组挂件来采集现场输电线路上的雷达数据信息，通过摄像模组挂件来采集现场输电线路上的图片数据信息，且由于一台无人机的挂载重量有上限，无法同时挂载雷达和图片模组挂件，因此通过控制多台无人机进行信息采集操作这样能够提高采集效率，加快后期信息处理，当无人机采集到雷达点阵图像信息和图片图像信息后再将图像数据全部发送至数据管控模块，数据管控模块对无人机发回的图像数据按照模型进行匹配分析，即根据已建立的图片识别模型和雷达点阵图像处理模型的算法对图像分别进行拼接处理，构建一个一个区域的完整图像，通过识别并输出具体的缺陷信息，最终分别得到关于图片图像的缺陷信息和关于雷达点阵图像的缺陷信息，再将输出的这两种图像结果进行匹配处理，通过雷达信息剔除图片识别不准确的位置，输出最终输电线路上的缺陷位置和修复方案，需要注意的是，在数据管控模块中还设有错误修正机制，用于当数据管控模块通过对图像模型匹配出现误差时，能够通过专业人员启动该错误修正机制，在数据管控模块通过对图像进行模型匹配出现误差时，与缺陷种类进行关联，提供手动调整方法，不仅能够让处理办法具有一定的灵活性，还能够进一步提高输出结果的准确性。本发明通过建立图片识别模型和雷达点阵模型来比对分析得到较为精确的输电线路缺陷位置，从而巡查人员可以不需要到达现场即可了解到输电线路缺陷的准确位置和相关环境境况，只需根据数据管控模块最终输出的修复方案携带相应工具直接进行修复作业即可，若仅通过雷达定位则会无法掌握现场的环境情况，而仅通过图片图像分析则误差较大，经常存在误判的现象，需要工作人员多次进行巡查，本发明能够节约人工工作量，在保留检测高准确率的同时大幅提高了对缺陷输电线路的修复效率。

实施例二：

本实施例提供了一种基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测方法，应用实施例一所述的基于多无人机的水利工程输电线路缺陷检测系统，包括以下步骤：

步骤一：构建图片识别模型，包含缺陷图片训练得出的机器学习匹配模型，使得缺陷图片能够从正常图片中被区分出来并按照缺陷种类输出区分结果；

步骤二：构建雷达点阵图像处理模型，包含三维信息重建和图像完整性判断模型，使得能够对采集的雷达图像进行三维模型重建并与正常三维模型进行参数对比，判断缺陷具体位置；

步骤三：通过数据管控模块控制无人机对现场输电线路进行图像采集，包括雷达点阵图像信息和图片图像信息，并向数据管控模块发送图像数据；

步骤四：数据管控模块对无人机发回的图像数据信息按照步骤一和步骤二中设定的模型算法进行分析，对图像进行拼接处理、缺陷识别并输出缺陷信息；

步骤五：根据步骤四输出的关于图片图像结过和雷达点阵结果分别与正常情况进行模型匹配，并且对两种图像输出结果进行匹配处理，通过雷达信息剔除图片识别不准确的位置，输出最终的包含缺陷种类和修复方案的问题报告，巡检人员根据输出的缺陷问题报告对输电线路进行修复。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。