《基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)的電網(wǎng)基建設(shè)備缺陷歸檔方法技術(shù)規(guī)范》征求意見稿

1T/EJCCCSEXXX-XXXX基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)的電網(wǎng)基建設(shè)備缺陷歸檔方法技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)的電網(wǎng)基建設(shè)備缺陷歸檔方法技術(shù)規(guī)范的術(shù)語和定義、技術(shù)要求、歸檔方法流程、數(shù)據(jù)管理與記錄、質(zhì)量控制、報(bào)告與輸出、培訓(xùn)與人員要求、安全要求。本文件適用于采用無人機(jī)巡查對電網(wǎng)基建設(shè)備進(jìn)行缺陷歸檔的相關(guān)工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB26859電力安全工作規(guī)程電力線路部分DL/T1578架空輸電線路無人直升機(jī)巡檢系統(tǒng)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1無人機(jī)巡檢droneinspection以無人機(jī)為平臺(tái)，搭載可見光、紅外、紫外等任務(wù)傳感器對線路本體、附屬設(shè)施以及線路通道進(jìn)行巡視和檢測。3.2實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）real-timedynamicpositioning(RTK)基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。可實(shí)時(shí)提供無人機(jī)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，到厘米級精度。3.3正常巡檢normalinspection根據(jù)線路設(shè)備和通道環(huán)境特點(diǎn)，利用無人機(jī)搭載可見光相機(jī)針對易覆冰區(qū)、山火易發(fā)區(qū)、樹竹速生區(qū)、地址災(zāi)害區(qū)、污穢區(qū)等進(jìn)行的線路巡視。3.4故障巡檢faultinspection線路發(fā)生非計(jì)劃性停運(yùn)（包括重合閘成功）后，采用無人機(jī)搭載可見光相機(jī)參與故障調(diào)查的巡視形3.5特殊巡檢specialinspection在特殊情況下（氣候劇烈變化、自然災(zāi)害、外力影響、異常運(yùn)行和對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有特殊要求時(shí)進(jìn)行）或根據(jù)特殊需要，利用無人機(jī)搭載不同功能荷載所進(jìn)行的線路巡視。2T/EJCCCSEXXX-XXXX3.6手動(dòng)巡檢manualinspection由操作人員通過遙控器直接控制姿態(tài)執(zhí)行模塊從而調(diào)整無人機(jī)飛行，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備本體、附屬設(shè)施及線路通道進(jìn)行巡視的巡視形式。3.7自主巡檢autonomousinspection在無人機(jī)的起飛、作業(yè)飛行和降落整個(gè)巡檢作業(yè)過程中，無需人工手動(dòng)操作無人機(jī)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的巡檢航線和作業(yè)方案，無人機(jī)巡檢系統(tǒng)以全自主飛行模式完成巡檢作業(yè)。3.8自主精細(xì)巡檢autonomousfineinspection采用RTK技術(shù)精確控制無人機(jī)機(jī)體位置、姿態(tài)，可預(yù)設(shè)航線、作業(yè)點(diǎn)、拍攝角度，可自主對輸電線路本體設(shè)備進(jìn)行巡檢，可復(fù)現(xiàn)巡檢作業(yè)點(diǎn)、拍攝角度。3.9樣本圖像庫sampleimagelibrary基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)構(gòu)建的，包含設(shè)備缺陷樣本圖像和設(shè)備正常樣本圖像的集合，且分屬于不同應(yīng)用場景。3.10應(yīng)用場景applicationscenario包括導(dǎo)地線及附件場景、桿塔工程場景、塔基礎(chǔ)及接地工程場景等。4技術(shù)要求4.1無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)采集應(yīng)確保采集的巡查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整，涵蓋電網(wǎng)基建項(xiàng)目的各個(gè)區(qū)域，無人機(jī)巡檢作業(yè)應(yīng)符合DL/T1482的要求。4.2樣本圖像庫構(gòu)建4.2.1基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)構(gòu)建多個(gè)分屬于不同應(yīng)用場景的樣本圖像庫，如：a)導(dǎo)地線及附件場景；b)桿塔工程場景；c)塔基礎(chǔ)及接地工程場景等。4.2.2樣本圖像庫應(yīng)包含設(shè)備缺陷樣本圖像、設(shè)備正常樣本圖像。4.3細(xì)節(jié)重建模塊細(xì)節(jié)重建模塊由兩個(gè)細(xì)節(jié)信息處理塊組成，每個(gè)細(xì)節(jié)信息處理塊包括三個(gè)膨脹卷積單元和一個(gè)通道注意力單元。將圖像依次通過各單元進(jìn)行處理，以增強(qiáng)圖像效果，提高圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)力和清晰度。4.4改進(jìn)U-Net模型采用自校準(zhǔn)卷積層代替原U-Net模型中的卷積層，并引入空間注意力模塊。對增強(qiáng)后的圖像進(jìn)行逐層特征提取，降低特征圖維度，捕捉重點(diǎn)特征并對無關(guān)特征進(jìn)行降噪，輸出最終特征圖。3T/EJCCCSEXXX-XXXX4.5算法要求4.5.1利用KNN算法進(jìn)行應(yīng)用場景歸檔，根據(jù)相似度公式計(jì)算待檢測設(shè)備圖像與樣本圖像的相似度，進(jìn)行相似程度比較，判斷是否發(fā)出缺陷警告。4.5.2相似度計(jì)算中，相似程度越高則相似度值越小，相似度根據(jù)特定公式計(jì)算得到。4.6歸檔效果評價(jià)指標(biāo)體系4.6.1歸檔效果評價(jià)指標(biāo)體系包括準(zhǔn)確率、精確度、AUC指標(biāo)。4.6.2準(zhǔn)確率按式（1）計(jì)算。準(zhǔn)確率.....................................................................式中：TP——真歸檔正確的圖像數(shù)量；TN——真歸檔錯(cuò)誤的圖像數(shù)量；FN——假歸檔正確的圖像數(shù)量；FP——假歸檔錯(cuò)誤的圖像數(shù)量。4.6.3精確度按式（2）計(jì)算。精確度..................................................................................4.6.4AUC指標(biāo)按式（3）計(jì)算。式中：P1——?dú)w檔正確的概率；P2——?dú)w檔錯(cuò)誤的概率；M——?dú)w檔正確的圖像數(shù)量；N——?dú)w檔錯(cuò)誤的圖像數(shù)量。4.7相似度計(jì)算公式相似度按式（4）、式（5）計(jì)算。Ⅲ...........................................................................式中：D(PllQ)——待檢測設(shè)備圖像P與樣本圖像Q的相似度；P(Ⅲ)——待檢測設(shè)備圖像P中第Ⅲ個(gè)特征的概率分布；Q(Ⅲ)——樣本圖像Q中第Ⅲ個(gè)特征的概率分布；M(Ⅲ)——待檢測設(shè)備圖像P中第Ⅲ個(gè)特征的概率分布平均值；W——所有特征的集合。4T/EJCCCSEXXX-XXXX5歸檔方法流程5.1構(gòu)建樣本圖像庫基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)構(gòu)建樣本圖像庫，包含不同應(yīng)用場景的設(shè)備缺陷樣本圖像和設(shè)備正常樣本圖像，符合相關(guān)要求和實(shí)際需求。5.2特征提取5.2.1細(xì)節(jié)重建增強(qiáng)圖像5.2.1.1利用細(xì)節(jié)重建模塊增強(qiáng)圖像效果，將圖像輸入第一個(gè)細(xì)節(jié)信息處理塊，其處理結(jié)果輸入第二個(gè)細(xì)節(jié)信息處理塊，得到增強(qiáng)后的圖像。5.2.1.2細(xì)節(jié)信息處理塊中，將圖像輸入第一個(gè)膨脹卷積單元，其卷積結(jié)果依次輸入第二個(gè)、第三個(gè)膨脹卷積單元，最后將第三個(gè)膨脹卷積單元的卷積結(jié)果輸入到通道注意力單元作加權(quán)處理，得到處理結(jié)果。5.2.2改進(jìn)U-Net模型處理將增強(qiáng)后的圖像輸入改進(jìn)U-Net模型，利用自校準(zhǔn)卷積層提取特征得到特征圖，通過池化層降低特征維度，利用空間注意力模塊捕捉重點(diǎn)特征并降噪，輸出最終特征圖。最終特征圖按式（6）、式（7）計(jì)算得到。Fk=MkF?F MkF=δ{FN×M[avgPF，maxP(F)} 式中：Fk——輸出的最終特征圖；Mk(F)——空間注意力運(yùn)算；?——點(diǎn)乘；δ——ReLU激活函數(shù)；F——輸入至空間注意力模塊的特征圖；FN×M——N×M的卷積；avgP(F)——全局平均池化；maxPF——全局最大池化。5.3應(yīng)用場景歸檔操作基于提取的圖像特征利用KNN算法對待檢測設(shè)備圖像進(jìn)行應(yīng)用場景歸檔，輸出歸檔結(jié)果。5.4歸檔效果評估與調(diào)整構(gòu)建歸檔效果評價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算歸檔結(jié)果的各指標(biāo)值，判斷是否均達(dá)到預(yù)期值。若未達(dá)到，將提取的圖像特征輸入SVM分類器再次進(jìn)行分類歸檔，輸出歸檔結(jié)果。5.5相似度計(jì)算過程基于最終特征圖計(jì)算待檢測設(shè)備圖像與所屬應(yīng)用場景對應(yīng)樣本數(shù)據(jù)庫中每個(gè)樣本圖像的相似度。5.6缺陷判斷與預(yù)警5.6.1根據(jù)相似度進(jìn)行相似程度比較，相似程度越高則表示相似度值越小。T/EJCCCSEXXX-XXXX5.6.2若待檢測設(shè)備圖像與設(shè)備缺陷樣本圖像的相似程度高于與設(shè)備正常樣本圖像的相似程度，則發(fā)出缺陷警告，協(xié)助施工單位按照典型施工流程與施工規(guī)范進(jìn)行施工，實(shí)現(xiàn)日常巡查過程管控分析，提高巡查過程管控水平。6數(shù)據(jù)管理與記錄6.1對采集的無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)、構(gòu)建的樣本圖像庫、特征提取結(jié)果、歸檔結(jié)果等進(jìn)行有效的管理和記錄，確保數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可追溯性。6.2數(shù)據(jù)應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行分類、存儲(chǔ)和備份，以便后續(xù)查詢和分析。6.3記錄應(yīng)是至少包括：a)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間、地點(diǎn)；b)無人機(jī)型號；c)操作人員信息；d)特征提取和歸檔的過程和結(jié)果等。7質(zhì)量控制7.1制定質(zhì)量控制措施，包括對無人機(jī)設(shè)備的校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集過程的監(jiān)控、特征提取和歸檔算法的驗(yàn)證等，以保證技術(shù)規(guī)范的有效實(shí)施和結(jié)果的準(zhǔn)確性。7.2定期對無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保其性能穩(wěn)定可靠。7.3在數(shù)據(jù)采集過程中，監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行狀態(tài)、拍攝質(zhì)量等，確保采集到的數(shù)據(jù)符合要求。7.4對特征提取和歸檔算法進(jìn)行定期驗(yàn)證和優(yōu)化，以適應(yīng)不同的電網(wǎng)基建設(shè)備和環(huán)境條件。7.5宜建立質(zhì)量審核機(jī)制，對歸檔結(jié)果進(jìn)行審核和評估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正可能存在的問題。8報(bào)告與輸出8.1明確缺陷歸檔結(jié)果的報(bào)告形式和內(nèi)容，包括但不限于：a)歸檔結(jié)果；b)相似程度比較結(jié)果；c)各歸檔效果評價(jià)指標(biāo)值等信息的呈現(xiàn)方式和要求。8.2報(bào)告應(yīng)清晰、準(zhǔn)確地反映電網(wǎng)基建設(shè)備的缺陷情況，為后續(xù)的維修和管理提供可靠的依據(jù)。8.3報(bào)告可采用紙質(zhì)或電子形式，內(nèi)容應(yīng)至少包括：a)設(shè)備的基本信息；b)缺陷的描述和位置；c)缺陷的嚴(yán)重程度評估、建議的處理措施等。8.4報(bào)告應(yīng)具備可追溯性，能夠與原始數(shù)據(jù)和處理過程相對應(yīng)。8.5在輸出歸檔結(jié)果時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，避免信息丟失或錯(cuò)誤。8.6宜根據(jù)需要提供相關(guān)的圖像、圖表等輔助信息，以便更直觀地展示缺陷情況和分析結(jié)果。9培訓(xùn)與人員要求6T/EJCCCSEXXX-XXXX9.1從事基于無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)的電網(wǎng)基建設(shè)備缺陷歸檔工作的人員應(yīng)具備相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)和技能。9.2相關(guān)人員應(yīng)接受過無人機(jī)操作、圖像處理、數(shù)據(jù)分析等方面的培訓(xùn)，熟悉本文件的要求和操作流程。9.3培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括無人機(jī)的基本原理、操作方