新型絕緣子污穢檢測技術!“無人機+光譜圖像分析”

“基于無人機載光譜圖像分析技術的絕緣子污穢狀態評估研究及系統研制”項目是國網青海雙創示范中心成立后的第二批雙創項目孵化成果，也是國家電網有限公司第一期雙創孵化培育資金支持的重點項目。

　　“以往絕緣子污穢檢測常采用等值鹽密檢測法，需要人工登塔取樣，然后將樣品送到實驗室檢測。平均每基鐵塔用時在5小時左右，耗時較長，且運檢人員登塔作業存在安全風險?！毖邪l團隊負責人羅龍介紹。

　　針對人工取樣檢測方法的不足，以及近年來輸電線路絕緣子污穢類型與程度多樣化的現狀，國網青海電力開展絕緣子污穢檢測技術攻關，先后嘗試應用紅外、紫外成像法開展絕緣子污穢檢測。但是，由于紅外線、紫外線的波普較窄，只能間接反映絕緣子的污穢狀態，研發團隊反復研究討論后，選擇了多光譜成像技術。

　　“多光譜成像技術可展現豐富的連續波段譜線信息，對研究對象的‘描述’更為立體，再配合軟件測算，我們就能直觀看出絕緣子的污穢等級?！绷_龍說。

　　2021年7月至11月，研發團隊對絕緣子污穢狀態與光譜圖像特性之間的關系進行了研究，通過采集大量不同污穢物成分和不同受潮程度、不同天氣情況下的絕緣子高光譜反射率數據，建立光譜圖像數據庫，并在此基礎上建成了絕緣子污穢狀態檢測系統。

2022年5月，研發團隊啟動無人機載絕緣子多光譜相機系統研發工作。他們拍攝待測絕緣子高清照片，獲取絕緣子的多光譜數據后，對光譜數據進行預處理，再借助絕緣子污穢狀態檢測系統，掌握最優的特征光譜波段。

　　隨后，研發團隊分析了輪轉式、多通道、分光式三種多光譜相機在成像質量、成像重疊度、機載穩定性等方面的性能，發現相關參數無法滿足項目需求，便自主研發了波譜更廣、準確率更高的六通道多光譜相機。六通道多光譜相機與無人機平臺結合，形成無人機載絕緣子多光譜相機系統。

　　研發團隊將絕緣子污穢狀態檢測系統、無人機載絕緣子多光譜相機系統融合，建成“無人機+光譜圖像分析”絕緣子污穢檢測系統，實現絕緣子污穢狀態可視化?！白鳂I人員只需在地面控制無人機飛行至規定位置，對絕緣子進行多角度、全方位拍攝，然后利用軟件完成污穢等級分析。平均每基鐵塔的拍攝及軟件分析時間可控制在25分鐘以內，提高了檢測效率和安全性?！绷_龍介紹。2022年6月，該項目成果出孵驗收。

為驗證系統的實際應用效果，2022年7月至8月，研發團隊選取位于青海省內各州縣不同地理和氣候環境中的16條線路300多基鐵塔，針對不同材質和顏色的絕緣子進行兩輪實地測試，通過對比傳統人工取樣檢測分析結果，驗證“無人機+光譜圖像分析”絕緣子污穢檢測系統準確率。

　　“在第一輪對比結束后，我們發現，絕緣子材質和環境光線對系統檢測結果有一定的影響，與傳統人工取樣檢測分析結果相比，準確率僅75％左右?！绷_龍說。

　　提升污穢檢測準確率成為研發團隊的下一個目標。針對絕緣子材質影響，研發團隊在絕緣子污穢狀態檢測系統中分別構建了對應不同材質絕緣子的分類模型。針對環境光線影響，他們在無人機載絕緣子多光譜相機系統上增加了自動曝光調節功能和自動補光功能。這兩項功能分別針對光照過強部分和陰影部分進行調節，將拍照時的光照控制在一個確定的范圍內。

　　“系統升級后，在第二輪對比中，檢測準確率達87%左右?！绷_龍說。兩輪實地測試結束后，研發團隊投入到“無人機+光譜圖像分析”絕緣子污穢檢測系統技術導則的編制工作中，通過采集大量數據和評估圖像質量，確定最佳拍攝天氣、時間、角度和距離，進一步規范系統的應用流程。

　　目前，該系統在青海省內750千伏柴魚Ⅰ、Ⅱ線，750千伏沙魚Ⅰ、Ⅱ線等線路開展試點應用。項目成果還入選了2022年公司運檢業務推廣應用成果。后續，研發團隊將逐步推進系統向小型化、智能化、集約化方向發展，力爭將成果推廣應用于全國范圍內多電壓等級輸電線路絕緣子污穢檢測工作中，提升輸電線路絕緣子污穢檢測效率，助力電網安全穩定運行。