随着国家电网规模的不断扩大，架空导线作为电力系统的重要组成，对它的定期巡检变得极其重要，同时，随着低空飞行领域的开放，为了保证国家电网的正常运行及低空飞行的安全，架空导线的识别也变得极其重要。文中提出了一种使用Deeplabv3+语义分割网络模型对红外航拍图像架空导线进行识别的方法，并且针对红外架空导线图像目标的特征对该算法进行了改进。首先在原Deeplabv3+算法的特征提取主干网络ResNet50中加入注意力机制，使网络突出导线目标所在区域的特征，更加关注导线目标所在的位置，进而弱化背景等非主要区域的特征。然后对Deeplabv3+的编码器部分进行改进，在ResNet50模型中加入特征金字塔网络，可以将浅层和深层的特征进行融合，增强网络对不同大小目标属性的识别能力，及导线这种小目标的检测能力，进而提高网络的整体识别效果。实验结果表明：改进后的算法检测性能良好，均像素精度为93.52%，平均交并比为87.83%。
Deeplabv3+ 特征金字塔 架空导线 注意力机制 ResNet50 Deeplabv3+ feature pyramid overhead wire attention mechanism ResNet50 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220112
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123017
1 国网江苏省电力公司滨海县供电分公司,江苏 盐城224000
2 哈尔滨工业大学,黑龙江 哈尔滨150001
导线微风振动的存在严重威胁着输电线路的正常运行。鉴于此，输电导线微风振动监测系统的监测设备应具备抗磁能力强、精确度高、安装简易的特点。设计了一种基于热成像摄像机和图像处理技术的输电导线微风振动在线监测方案，详细阐述了该方案在硬件和软件部分的实现方法。此设计可以在线实时、准确地测量导线的动弯应变大小，并且具备抗电磁干扰的能力，有效保证了输电导线微风振动的监测需求。
微风振动 热成像 实时监测 输电导线 breeze vibration thermal imaging real-time monitoring transmission line
1 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室, 北京 100081
2 山西省气象灾害防御技术中心, 山西 太原 030002
3 复旦大学大气科学研究院, 上海 200438
4 新疆气象灾害防御技术中心, 新疆 乌鲁木齐 830001
利用无狭缝光谱仪获得了一次空中触发闪电过程中400～660 nm的发射光谱, 对空中触发闪电小回击和上行正先导通道的发射光谱进行了分析, 讨论了人工触发闪电导线通道与空气通道光谱的差异, 发现导线段通道光谱持续了约140 ms, 而空气段通道仅持续了0.167 ms; 结合Fe, N, O等元素的电离能、 激发能, 给出了导线通道亮度强、 持续时间长的原因。 在电流强度相同的情况下, 人工触发闪电通道的导线段有更多的粒子被激发, 能产生更多的光谱辐射, 导线段通道的亮度远强于空气段, 导线段通道的光谱强度也远强于空气段; 在随后的等离子体通道消散阶段导线段闪电通道的复合反应持续时间也更长。 通过对小回击以及上行正先导导线通道上部、 下部空气段光谱结构以及通道温度等参数与广东地区自然闪电特征谱线及温度等参数的比较, 发现小回击通道光谱主要由NⅡ离子低激发态之间的跃迁组成, 具有NⅡ 444.7 nm, NⅡ 517.9 nm, NⅡ 616.8 nm等广东地区一般强度自然闪电的特征谱线。 上行正先导下部空气段通道具有高激发能的谱线开始消失, 出现了Hα, Hβ, OⅠ 615.8 nm等激发能较低的谱线, 具有闪电回击后期的光谱结构。 小回击通道以及上行正先导通道下部空气段温度分别为21 000和20 000 K, 通道温度低于自然闪电温度。
空中触发闪电 导线通道 空气通道 闪电光谱 Altitude triggered lightning Metal channel Air channel Lightning spectra 光谱学与光谱分析
2018, 38(12): 3673
1 国网江苏省电力公司 电力科学研究院, 南京 211103
2 北京北创芯通科技有限公司, 北京 100176
3 中国科学院 沈阳自动化研究所, 沈阳 110016
为了解决传统工具和方法难以经济、高效、安全地清除架空输电线路异物的问题, 提出了陆基定向能红外激光远程切割清除架空线路异物的方法, 并进行了理论分析、有限元仿真和实验验证。基于上述研究, 研制了架空线路异物激光清除设备, 并进行了模拟实验和现场工程应用。结果表明, 清除异物所需最小功率密度为20W/cm2, 该功率密度的激光对导线不会造成损伤。该设备可远程、快速、带电、安全地清除架空线路异物。
激光技术 异物清除 有限元仿真 最小功率密度 导线损伤 laser technique removal of foreign body finite element simulation minimum power density conductor damage
1 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室, 北京 100081
2 山西省雷电防护监测中心, 山西 太原 030002
用无狭缝光谱仪获得了广东地区一次人工触发闪电首次回击过程的发射光谱, 同时测量了回击电流峰值为183 kA, 回击持续时间为45 ms。 发现导线部分通道的发射谱线中存在4075, 4190, 4253和5179 nm等激发能比较高的谱线, 具有强闪电通道发射光谱的谱线结构, 空气部分则具有弱闪电通道的谱线结构; 导线部分与空气部分的基本谱线的相对强度差别较小, 强闪电特征谱线相对强度相差非常大。 通过对导线部分与空气部分谱线激发能等参数的分析, 发现回击开始时, 导线部分先导通道还未完全消失, 回击脉冲电流对先导闪电通道等离子体进行了进一步激发, 增加了等离子体的温度和密度, 使得导线部分具有较高激发能的谱线被完全激发, 相对于空气部分4075, 4190, 4253和5179 nm等谱线的强度有较大程度的增加, 造成导线部分通道与空气通道两种不同的光谱结构。 通过光谱分析, 获得了闪电通道不同部分的温度、 电子密度等参数, 发现导线部分通道的辐射特性不同于空气通道是导线部分通道发光亮度与电流相关性较差的原因。
人工触发闪电 导线通道 空气通道 闪电光谱 Triggered lightning Wire channel Air channel Lightning spectra 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1692
1 国网通用航空有限公司，北京 100005
2 天津航天中为数据系统科技有限公司，天津市智能遥感信息处理技术企业重点实验室，天津 300301
基于红外图像研究了输电线路的故障诊断方法，首先采用 LSD线段检测法提取红外图像中的导线，采用深度卷积神经网络提取红外图像中绝缘子，从而得到线路元件区域。在线路元件区域内进行温度和灰度分析提取发热点，并利用漫水填充算法对过热区域进行分割，提取骨架扫描点数、有效凸缺陷、引流线对缺陷类型进行识别。实验证明该算法有较高发热点定位准确率和缺陷类型识别准确率。
红外图像 输电线巡检 导线提取 绝缘子检测 缺陷点定位 特征提取 缺陷识别 infrared image transmission line inspection conductor extraction insulator detection defect points locating feature extraction heat defect classification
解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 河南 郑州 450001
针对印刷电路板(PCB)的CT图像存在灰度不均匀、导线形状多变等特点导致的导线难以有效检测的问题, 提出了一种基于超像素分割的PCB导线自动检测方法。该方法使用基于引导滤波的类顶帽变换对图像预处理, 提高不同类别区域的类间差异, 改善后续的超像素分割结果; 然后选择graph-based超像素分割算法对导线定位; 最后, 采用导线几何形状、灰度分布等特征判断识别导线区域, 实现导线检测。对存在灰度不均匀、多条导线、多尺度的PCB CT图像进行了实际实验。结果显示: 该算法取得了较好的导线检测结果, 在实验测试图像上检测率达到了90%以上, 基本满足导线自动检测对精度和抗干扰能力的要求, 具有较高的应用价值。
CT图像 印刷电路板(PCB) 导线检测 顶帽变换 超像素分割 CT image Printed Circuit Board(PCB) wire detection top-hat transformation superpixel segmentation
1 山东大学控制科学与工程学院, 济南 250061
2 山东省产品质量监督检验研究院, 济南 250102
在电流回路中, 当通过导线的电流过高时, 会导致线路高温, 严重时可能引起火灾。因此实时监测电流线路的温度, 对预防线路过载以及火灾的发生具有重要的意义。在理论分析光纤光栅温度传感机理的基础上, 设计了用于导线负载检测的传感系统。在0~5 A范围内, 实验研究了光纤光栅温度传感器中心波长变化与导线负载之间的关系, 验证了导线负载检测的可行性, 为导线负载的实时监测, 以及断路、短路故障的判断提供了一种新的方法。
光纤光栅 导线负载 温度检测 响应时间 optical fiber grating wire load temperature detection response time
目前激光直写膜电阻时，所加入的辅料容易造成杂质污染，膜的厚度和粗糙度难以降低。为减少杂质污染，降低膜厚和表面粗糙度，改善激光直写微电路性能，进行了透射式激光直写金属薄膜电阻的实验研究，分析了薄膜线宽与激光光斑能量分布特点的关系，获得了线宽低于光斑直径的导电薄膜。实验表明，扫描速度的增加或离焦量的降低会导致光斑重叠率和导线宽度减小。同时，过高的功率会使薄膜受到烧蚀破坏，功率过低则难以将靶材充分熔化附着在玻璃基板上。相比之下，锌膜颗粒尺寸较为均匀，而Al /Zn混合膜的颗粒尺寸不一致。
激光技术 薄膜导线 微电路 激光直写 金属粉末
