辽宁工程技术大学聂平坪获国家专利权
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龙图腾网获悉辽宁工程技术大学申请的专利用于输电铁塔的无人机巡检识别方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120538434B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510624953.3,技术领域涉及:G01B11/16;该发明授权用于输电铁塔的无人机巡检识别方法及装置是由聂平坪;刘海清;王云龙;徐立峰;齐晓苗设计研发完成,并于2025-05-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本用于输电铁塔的无人机巡检识别方法及装置在说明书摘要公布了:本发明提供用于输电铁塔的无人机巡检识别方法及装置,涉及电力设施健康监测技术领域。本发明通过无人机激光测距获取拉线端点极坐标并计算拉线长度,评估形变异常度;基于5通道高光谱成像系统,利用正交航线扫描成像,结合CNN算法实时定位绝缘子,通过UV波段辐射值、放电梯度及温度差分析绝缘子状态;提取550‑700nm波段反射率数据,采用波段比值法计算腐蚀面积占比;综合拉线形变、绝缘子异常状态及腐蚀程度评估铁塔健康状态。该方法融合多源数据与智能算法,实现拉线形变、绝缘子缺陷及腐蚀面积的高精度检测,解决了传统巡检效率低、参数单一的问题,显著提升了输电铁塔状态评估的自动化与可靠性。
本发明授权用于输电铁塔的无人机巡检识别方法及装置在权利要求书中公布了:1.用于输电铁塔的无人机巡检识别方法,其特征在于,具体步骤包括: 步骤1:预先在地面设置参考点,无人机悬停至输电铁塔的拉线端部上方,通过激光测距功能识别到地面参考点的高度差,计算拉线端点极坐标,再基于拉线端点极坐标计算拉线长度,评估拉线形变异常度; 步骤2:无人机搭载5通道高光谱成像系统,执行正交航线扫描式高精度成像,提取300-900nm波段的辐射值,通过CNN算法对绝缘子实时定位,并通过计算UV波段平均辐射值、局部放电区域梯度和温度差判断绝缘子状态; 步骤3:提取550-700nm波段的辐射值,屏蔽绝缘子区域后转化为反射率,基于反射率数据采用波段比值法计算腐蚀面积占比; 步骤4:综合腐蚀面积占比、异常状态绝缘子和拉线形变异常度,评估输电铁塔的综合健康状态; 无人机搭载5通道高光谱成像系统是基于300-900nm的光谱范围,划分波段为300-400nm、400-500nm、550-700nm、700-800nm和800-900nm,且分别对应第1,2,3,4和5通道; 预先训练定位绝缘子的模型: 收集至少1000张输电铁塔的高光谱图像,保持宽高比的情况下统一修改尺寸为:,通过LabelImg工具,标注绝缘子整体轮廓的边界框:,其中,表示边界框左侧的列位置,表示边界框顶部的行位置,表示边界框右侧的列位置,表示边界框底部的行位置,并使其类别标签为绝缘子, 之后,将其转换为归一化的中心点坐标: 式中,表示中心点坐标,表示绝缘子中心坐标,表示绝缘子的宽度,表示绝缘子的高度,表示对应图像的宽度,表示对应图像的高度; 将高光谱图像、对应的中心点坐标和类别标签输入到ResNet-18模型中,把转换后的中心点坐标作为真实标签,对最后一层全连接层的输出维度修改为对应的中心点坐标和置信度得分,输出5维向量数据集: 式中,表示输出5维向量数据集,其中,置信度得分的计算公式为: 式中,表示全连接层输出的原始置信度得分; 将ResNet-18模型输出的中心点坐标作为预测结果,通过与实际的中心点坐标使用定位损失函数计算两者之间的误差,所依据的定位损失函数为: 式中,表示定位损失函数,表示第个参数的预测值,表示第个参数的真实值,其中,表示中心点坐标中的参数的索引,,分别对应中心点横坐标、中心点纵坐标、边界框宽度和边界框高度,表示损失函数,且满足: 构建分类损失公式: 式中,表示分类损失; 构建总损失公式: 式中,表示总损失; 设置训练参数: 学习率:,批量大小:,训练轮次:; 对无人机实时拍摄的输电铁塔图像统一至的固定尺寸,标定为的高光谱图像,输入到预先训练定位绝缘子的模型,输出5维向量数据集: 设定检测阈值,且,仅保留的边界框,完成对绝缘子的定位; 对输出5维向量数据集进行反归一化像素坐标,基于反归一化像素坐标从的高光谱图像中提取出绝缘子区域,提取5个通道的辐射值计算平均辐射值: 式中,表示绝缘子区域的总像素数,表示在绝缘子区域内第个通道第个像素的辐射值,其中,,,并且辐射值的单位统一为:; 计算局部放电区域梯度: 式中,表示局部放电区域梯度,表示第1个通道的平均辐射值,表示第2个通道的平均辐射值; 基于第4,5通道的辐射值计算温度差,首先构建普朗克定律公式: 式中,表示波段中心波长,表示温度,,,表示波长处的辐射值; 通过反演得波长下的温度为,波长下的温度为; 通过波长下的温度和波长下的温度,计算温度差: 式中,表示温度差; 构建异常判断公式: 式中,表示异常判断公式,当时,判断绝缘子为异常状态,当时,判断绝缘子为正常状态。
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