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改进立体匹配算法的输电线路弧垂测量方法

机械设计与制造工程 2025年第2期54卷 68-74页

作者：姜岚黄荥赵阳叶卿辰陶文心三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 湖北省输电线路工程技术研究中心湖北宜昌443002 国网宜昌市高新区供电公司湖北宜昌443002

针对目前弧垂观测效率较低、成本高的问题,提出一种基于改进立体匹配算法的输电线路弧垂测量方法。该方法首先综合利用多种特征的代价融合策略,结合Census变换、HSL测度以及梯度信息,构建了一种更加全面的相似性度量函数,从而提高了初... 详细信息

针对目前弧垂观测效率较低、成本高的问题,提出一种基于改进立体匹配算法的输电线路弧垂测量方法。该方法首先综合利用多种特征的代价融合策略,结合Census变换、HSL测度以及梯度信息,构建了一种更加全面的相似性度量函数,从而提高了初始代价计算的准确性;其次在代价聚合阶段,选择引导滤波技术作为代价聚合方式更好地实现了代价聚合;最后利用成像模型获取边缘点三维坐标并结合曲线拟合算法,实现弧垂测量。实验结果表明,所提方法在弧垂测量过程中平均误差为1.41%,具有良好的测量精度。

关键词：输电线路立体视觉半全局匹配视差图优化弧垂测量

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无人机航拍的输电线路弧垂测量研究

测绘科学 2023年第6期48卷 189-197,238页

作者：钱建国宋江周佳慧李永荣刘正军陈一铭辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 中国测绘科学研究院北京100036 新疆大学生态与环境学院乌鲁木齐830046

针对目前的弧垂测量方法存在效率低、成本高的问题,该文提出了一种输电线路弧垂测量的新方法。该方法基于融合卷积块注意力模块(CBAM)注意力机制的间隔棒自动分割算法CBAM-Mask-RCNN,结合光束法平差、空间前方交会和空间曲线拟合等经典... 详细信息

针对目前的弧垂测量方法存在效率低、成本高的问题,该文提出了一种输电线路弧垂测量的新方法。该方法基于融合卷积块注意力模块(CBAM)注意力机制的间隔棒自动分割算法CBAM-Mask-RCNN,结合光束法平差、空间前方交会和空间曲线拟合等经典算法,以无人机巡检视频数据为基础,低成本、高效率地实现弧垂测量。经验证,该文提出的CBAM-Mask-RCNN算法在自建数据集上AP指标达到了72.44%,优于Yolact++、U-Net和Mask-RCNN等算法。通过消融实验也证明了该文所采用的CBAM-block模块能有效提高算法的分割性能。此外,在5个不同输电线档距中进行弧垂测量实验,该文方法的误差均在±2.5%以内,平均误差为0.31%,满足工程要求,验证了该方法的有效性。

关键词：无人机航拍深度学习弧垂测量注意力机制

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弧垂点遇障碍时实时弧垂测量研究

测绘通报 2002年第1期 32-33页

作者：赵显富姚雷王喜强吴宝珍唐山大学河北唐山063000

介绍高架线路架设过程中 ,弧垂点遇障碍时 ,如何利用任意点置镜 ,实时测量线路弧垂值及对地高度的方法以及推导其计算公式 ,用以指导架线施工。

关键词：障碍架设弧垂测量高架线路弧垂点输电线路

融合单目深度和 RTK 定位的电力线弧垂测量方法

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电子测量技术 2024年第2期47卷 89-97页

作者：郭嘉琪景超李雪薇王慧民张兴忠程永强山西省能源互联网研究院太原030000 太原理工大学软件学院晋中030600 太原理工大学电子信息与光学工程学院晋中030600 西安交通大学人工智能学院西安710049

现有电力线路弧垂测量方法操作繁琐且智能化程度低,提出一种融合单目深度和RTK定位的电力线弧垂测量方法。首先,无人机拍摄电力线路关键点图像,将其输入构建的单目深度估计模型EleDep-Net生成对应深度图,该模型嵌入带状金字塔模块和边... 详细信息

现有电力线路弧垂测量方法操作繁琐且智能化程度低,提出一种融合单目深度和RTK定位的电力线弧垂测量方法。首先,无人机拍摄电力线路关键点图像,将其输入构建的单目深度估计模型EleDep-Net生成对应深度图,该模型嵌入带状金字塔模块和边界融合注意力模块,使模型能精准地捕捉导线上下文语义信息;其次,引入深度矫正算法进一步修正深度图中的深度值,根据修正后的深度值得到关键点深度信息;最后,结合无人机RTK定位和关键点深度信息,在参考坐标系中生成关键点空间坐标进而拟合出导线抛物线公式,通过该公式计算出导线弧垂。在配网线路真实环境中进行测试,结果表明本方法在保证测量相对误差小于5%的前提下,作业效率明显提高,有较高的工程应用价值。

关键词：单目深度估计 RTK定位深度图抛物线模型弧垂测量

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基于三维DLT理论的架空导线弧垂测量

华北电力大学学报（自然科学版） 2017年第4期44卷 71-77页

作者：叶芳郭军科田锰王璋奇张星于香英国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 天津市电力科技发展有限公司天津300384

架空导线作为电力系统的重要组成部分,肩负着传输电能的重要使命,弧垂直接影响输电线路的安全稳定运行。提出了一种三维DLT和二维DLT相结合的弧垂测量方法,采用三维DLT求解投影矩阵,然后运用二维DLT计算导线序列点的二维空间坐标。避免... 详细信息

架空导线作为电力系统的重要组成部分,肩负着传输电能的重要使命,弧垂直接影响输电线路的安全稳定运行。提出了一种三维DLT和二维DLT相结合的弧垂测量方法,采用三维DLT求解投影矩阵,然后运用二维DLT计算导线序列点的二维空间坐标。避免二维DLT方法标定点选取困难的问题,与三维DLT相比计算量大大减小。使用形态学方法处理导线边缘检测图像,避免出现双边缘和断裂现象,便于单根导线的提取。基于链码跟踪原理,提供了一种通过控制搜索方向在交叉情形下进行导线提取的方法。试验结果表明,在日常巡检时便可采用本文方法实现输电线路弧垂的快速测量,测量误差约为13 cm,具有较高的测量精度,且拍摄角度灵活、操作简单、成本低、效率高,具有重要的工程应用价值。

关键词：架空导线弧垂测量直接线性变换

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基于航拍图像的输电线弧垂测量研究

计算机应用与软件 2019年第4期36卷 108-111页

作者：陆琴心陈巍王威南京工程学院电力工程学院江苏南京211167 南京工程学院工业中心创新学院江苏南京211167

高压输电线的弧垂是线路设计和运行的重要指标,关系到线路的运行安全,必须控制在设计规定的范围内。输电线弧垂测量是国内外电力部门和研究机构的重点研究内容。基于无人机多角度采集序列航拍图像,光束平差法优化和建立立方体网格点阵模... 详细信息

高压输电线的弧垂是线路设计和运行的重要指标,关系到线路的运行安全,必须控制在设计规定的范围内。输电线弧垂测量是国内外电力部门和研究机构的重点研究内容。基于无人机多角度采集序列航拍图像,光束平差法优化和建立立方体网格点阵模型,获得输电线在实体空间的线路参数,实现弧垂的测量。实验结果表明,该方法成本低、效率高、安全可靠,适合在复杂的地理条件下应用,测量精度也能满足监测需要。

关键词：弧垂测量航拍图像光束平差法立方体网格点阵

基于北斗定位技术的输电线路弧垂测量系统设计与开发

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基于北斗定位技术的输电线路弧垂测量系统设计与开发

作者：张晶焜华北电力大学

学位级别：硕士

电力输电线路担负着电能传输的重任,是电力网络系统的重要而不可或缺的部分,尤其是作为电网主干线路的超高压输电线路,它的安全可靠稳定的运行关系到国民经济的发展。输电线路的弧垂是线路设计和运行的主要指标之一,关系到整个输电线路... 详细信息

电力输电线路担负着电能传输的重任,是电力网络系统的重要而不可或缺的部分,尤其是作为电网主干线路的超高压输电线路,它的安全可靠稳定的运行关系到国民经济的发展。输电线路的弧垂是线路设计和运行的主要指标之一,关系到整个输电线路运行的安全,弧垂必须被控制在设计规定的允许范围之内。输电线路的运行负荷还有周围环境变化都可能会导致输电线路的弧垂变化,弧垂过大可能会导致严重的安全隐患,同时弧垂对输电线路的输送能力有限制,尤其是在交叉跨越、人烟密集和大跨越地段。开发一个智能化的高压输电线路弧垂测量系统就有很大的实际意义。本文提出的基于北斗定位技术的输电线路弧垂测量系统,利用北斗的高精度定位技术对输电线路各点位置信息进行实时采集。通过GSM/GPRS/TD-SCDMA/WIFI等通讯信道数据传往地面监测中心,系统主站软件根据现场监测数据进行转换、分析、计算,将采集到的大量离散点集以悬链线方程为基础通过曲线拟合算法构建输电线路的2D/3D曲线模型,根据构建的曲线模型利用几何结构计算出弧垂值,从而达到弧垂值测量的目的。系统能够对待测线路的环境温度、风速进行实时监测,根据线路搭建的结构特点及环境情况,依据导线弧垂的理论计算公式及悬链线方程对待测线路进行理论图形建模和弧垂理论值计算。将计算所得线路模型和弧垂理论值与测量所得模型和弧垂值进行比较,更加直观、方便地验证其测量的正确性。系统结合现场实际环境情况对高压线路弧垂值进行实时测量,可大大减轻电路检测施工人员的工作重担,在提高工作效率的同时保证了工作人员的安全。

关键词：北斗定位技术输电线路弧垂测量曲线拟合

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基于电场传感的输电线路弧垂测量研究

基于电场传感的输电线路弧垂测量研究

作者：左金花云南民族大学

学位级别：硕士

随着科技的不断进步和经济的快速发展,信息化、数字化与自动化成为了社会的核心发展趋势。新型电力系统通过多传感、大数据、智能管控等技术,实现能源实体与现代信息技术的融合。电力系统的稳定性成为了国内外专家学者们关注的一个研究... 详细信息

随着科技的不断进步和经济的快速发展,信息化、数字化与自动化成为了社会的核心发展趋势。新型电力系统通过多传感、大数据、智能管控等技术,实现能源实体与现代信息技术的融合。电力系统的稳定性成为了国内外专家学者们关注的一个研究热点。架空输电线路作为远距离电力传输和分配中的可靠载体,其状态的监测至关重要。弧垂作为输电线路运行维护的重要指标之一,及时测量对于维持电力系统的稳定性和可靠性具有重大意义。传统接触式测量可能会受到导体电磁干扰的影响,而非接触式测量方法与被测对象无直接电接触,更具有便携性和灵活性。其中,输电线路磁场易受周围环境的干扰,而电场则相对恒定,不易受环境、气象等因素的影响,更易进行传感监测。考虑弧垂与电磁场的基本属性,我们主要研究了基于非接触电场传感的输电线路弧垂测量与相关仿真。本文的主要研究工作如下:1.概述输电线路弧垂与电场的基本理论。首先基于弧垂基本概念介绍了弧垂的定义、弧垂的影响因素以及导线的弧垂模型,通过分析导线弧垂的相关理论及其存在的隐患,阐述了输电线路弧垂测量的必要性;接着介绍了电场计算基本理论,考虑了电磁场数值计算理论与电场数值计算方法,筛选出有限元法作为弧垂测量研究的基本工具;然后介绍了有限元分析的具体内容,从概念、基本原理与网格收敛三个维度分析了有限元法的使用。2.分析典型场景下输电线路的电场耦合仿真。基于有限元的方法论分析了单极输电线路与双极输电线路的电场计算规律;同时,提出电场仿真的基本假设与简化模型,对输电线路在不同排列分布下的导线进行参数化建模,分为二维模型和三维模型,并考虑了单导线、水平排列、三角排列及双回垂直排列场景;随后,利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对这些典型场景下的电场耦合进行仿真分析,从电场分布、网格剖分和导线下方电场等多方面研究,得到了输电线路电场分布的特征及规律,并考虑了弧垂与电场之间的变化关系,为输电线路的弧垂测量研究提供理论依据。3.开展基于非接触电场传感的输电线路弧垂测量研究。基于电场传感,分析单导线的弧垂测量原理,通过建立输电线路与测量点的静电模型,得到弧垂与电场的耦合关系;结合有限元仿真分析,通过反演推理提出弧垂计算模型;接着分析了输电线路参数对弧垂测量的影响,构建输电线路参数与弧垂计算模型系数的函数联系,通过仿真与理论比较,验证了该测量方法的可行性;同时针对多导体线路,分别设计了单回线路和双回线路的弧垂测量方案,开展了测量阵列研究,只需获取传感阵列测得的线路垂直电场分量和基本结构,即可简单高效地实现导体的弧垂测量。该方法简单方便、易于操作,并考虑了多场景分布,使所提出的测量方法更广泛,可适用于任何结构的输电线路。

关键词：输电线路弧垂测量电场传感电场测量传感器阵列非接触测量

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基于无人机航拍输电线路的弧垂测量研究

基于无人机航拍输电线路的弧垂测量研究

作者：宋江辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

弧垂是输电线路设计、运行及维护中的重要指标之一,反映了架空线路的松紧程度。弧垂过大,将导致线路对地安全距离不足,易引发触电事故;弧垂过小,将导致导线内部产生较大的应力,易引发导线断裂和杆塔倒塌事故。由于线路老化、运行负荷以... 详细信息

弧垂是输电线路设计、运行及维护中的重要指标之一,反映了架空线路的松紧程度。弧垂过大,将导致线路对地安全距离不足,易引发触电事故;弧垂过小,将导致导线内部产生较大的应力,易引发导线断裂和杆塔倒塌事故。由于线路老化、运行负荷以及输电通道环境变化均能造成弧垂变化,因此需要进行定期的弧垂测量。目前的弧垂测量方法主要基于安装弧垂监测装置或是基于机载点云三维重建输电线来测量弧垂值。这些方法无一例外成本昂贵,性价比较低,无法应用于大范围的周期性电力快速巡检。鉴于此,本研究提出一种基于无人机航拍输电线路的弧垂测量方法,该方法采用廉价的小型无人机采集输电线路视频数据,基于该数据利用深度学习算法结合光束法平差、空间前方交会等经典摄影测量算法实现输电线的模型重建并测量弧垂参数值。本文的主要研究内容如下:1)实例分割算法改进。本文引入深度学习经典算法Mask-RCNN,基于该模型融合Coordinate Attention Block注意力机制与Multi-Head Self-Attention注意力机制得到改进模型CM-Mask-RCNN。该模型较Mask-RCNN相比有更强的目标聚焦能力,对小目标的分割性能更强。通过实验验证,CM-Mask-RCNN在自建的间隔棒数据集上AP指标达到了73.40%左右,优于Yolact++、U-Net与Mask-RCNN等经典算法。在消融实验中也验证了CAB注意力机制与MHSA的组合使用的有效性。2)输电线路间隔棒与电力线的智能提取。基于本文提出的实例分割改进算法CM-Mask-RCNN初步提取间隔棒与电力线,通过连通域分组拟合算法对电力线提取结果中存在的断裂、误检等问题进一步处理,最后利用电力线与间隔棒的联合特征剔除误检的间隔棒目标。3)输电线路弧垂测量方法。基于CM-Mask-RCNN算法自动提取间隔棒并计算中心坐标,结合光束法平差、空间前方交会等算法恢复间隔棒中心三维信息,最后利用间隔棒中心三维坐标点作为输电线中特征点建立输电线模型并测量弧垂值。选择10个不同输电线档距进行弧垂测量实验,测量结果中除了一组数据误差偏大,其他组误差率均在±2.5%以内,满足工程需求,证明了本文提出的无人机航拍输电线路的弧垂测量方法的有效性。该论文有图35幅,表8个,参考文献98篇。

关键词：无人机航拍深度学习实例分割弧垂测量注意力机制