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无人机红外影像技术在配电网巡检中的应用研究 　　摘要：为了适应不断增长的用电需求，近年来我国在电网建设方面的投资力度逐年加大，基本实现了电网全覆盖，为保障企业正常生产和地区经济发展提供了动力支持，但是相应的电网巡检技术却没有同步跟进。文章对无人机红外影像技术在配电网巡检中的应用进行了研究。 　　关键词：无人机；红外影像技术；配电网；巡检技术；用电需求；电网建设 文献标识码：A 　　中图分类号：TM75 文章编号：1009-2374（2017）01-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.023 　　无人机具有机动性强、可控性高、飞行速度快等特点，在无人机上搭载红外影像设备，能够在短时间内对区域性的配电网进行全方位的巡检，对于及时发现配电网中的安全隐患、确定电网故障问题都有极大的帮助作用。目前，无人机红外影像技术在配电网巡检应用中初步取得成效。文章首先指出了无人机红外影像巡检系统的结构组成，随后对飞行动态状态下的红外影像优化进行了简单分析，并在此基础上概述了该系统的软件设计，最后结合红外影像的信息采集和特点分析，对整个系统的运作流程进行了总结。 　　1 无人机红外影像巡检系统的组成 　　电力系统的输电线路大多分布于野外，给维修和管理工作的开展带来了极大的不便。借助于无人机搭载红外影像技术，可以代替传统的人工巡检，既提高了配电网的巡检效率，又减轻了维护人员的工作压力。由于配电网所处的环境复杂，加上分布面积较广，因此对无人机的作业性能提出了较高的要求，例如要保证较强的续航能力、成像分辨率高、人为操控性好等。为了满足上述多方面的需求，需要给无人机安装相应功能的系统结构。总体来看，无人机搭载红外影像巡检系统主要由以下功能模块组成。 　　1.1 多源数据采集系统 　　多源数据采集系统主要包括激光器、可见光检测仪、红外热像仪、GPS、惯性测量单元等模块构成。其中，无人机在巡检过程中，根据人为控制，利用可见光相机、红外热像仪等设备，采集相应区域或特定目标的空?g信息。传感器将这些信息发送到无人机搭载的信息处理平台上，结合单片机完成数据的融合、处理和分析。最后将不同时间段采集到的信息，以GPS时间作为时间基准，综合POS数据、红外影像、紫外视频、流数据、点云数据等多个数据类型，完成空间基准的统一。 　　1.2 安全巡检及智能诊断 　　1.2.1 基于激光扫描的电力线路安全诊断。从大量无序的激光点云数据中提取电力线矢量数据，并将其用于线路安全距离的检测，是三维激光扫描用于电力巡检的关键技术。基于激光扫描技术的电力线路安全诊断，主要完成电力线激光点云的自动提取，生成精准的电力线矢量模型进行安全距离诊断，对超限地物进行安全预警。 　　1.2.2 基于可见光及红、紫外的线路安全诊断。受技术条件的影响，早期无人机的续航时间、搭载能力都相对有限，因此数据采集设备的功能也受到了一定程度的制约。近年来，随着相关方面技术的发展，无人机巡检作业的功能日趋多样化，满足了人们多方面的数据勘测需求。针对无人机巡检复杂背景这一特性，对采集到的红外、紫外、可见光数据的诊断方法展开了一系列的研究。对于红外热成像视频数据，提出了一种基于运动估计的帧间差分方法，消除背景热源对设备热点的干扰，实现在无人机复杂背景下的电力设备热点自动检测。对于紫外放电视频数据，提出了一种基于光斑聚类方法的高放电概率区域自动提取方法，实现设备异常放电点检测。 　　1.3 红外热像仪 　　红外热像仪是一种二维热图像成像装置。它能够接受波长在[0.5，800]μm的电磁辐射，并且借助于内部的电子元件，实现光-电转换，最后将电信号在显示器上显示出来。红外热像仪从出现至今已经有近200年的历史，现阶段市场上的红外热像仪种类也比较丰富，在选择具体的类型时要综合考虑红外热像仪的功能、适用范围、自身重量等因素。 　　1.3.1 红外热像仪的组成。虽然红外热像仪的种类较多，但是其主要的系统组成却并无明显差异。总体来说，红外热像仪的系统结构主要分为五大部分： 　　第一部分是红外光学系统。主要功能是提高灵敏面上的照度，增加仪器对外界光线的感知度，增强系统探测能力。理论上来说，红外光学系统应当满足以下三个条件：一是系统结构要尽量精简，这是由无人机搭载重量的有限性决定的；二是要能够适应复杂的气象变化和振动条件，这是由无人机巡检拍摄的环境决定的；三是要具备确定的视场角，保证光学性能的稳定，以便于无人机红外影像的画面清晰。 　　第二部分是光机扫描器。主要作用是对目标单位进行连续性、完整性的拍摄，并根据红外热像仪与拍摄目标之间的距离变化，及时调整瞬时视场，使红外图像能够聚集在探测器上，确保拍摄画面的稳定性和连贯性。 　　第三部分是红外探测器。它是