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无人机获取风机裂纹图像识别项目

作者:天津蓝讯  来源:本站  发表时间:2017/5/6 11:18:39   浏览:
 

第1部分    技术简介

“无人机”叶片巡检是指运用无人机作为载机,搭载叶片巡检专用的成像设备(如高清快速拍照摄像机)来近距离观察叶片表面状态,以达到代替人工巡检的目的。传统的风机叶片巡检模式主要依靠巡检人员利用望远镜、蜘蛛人、吊篮、回形平台等进行观察,并凭借经验判断是否存在异常情况。这种模式不仅存在安全性差、工作量大、效率低等问题,而且受观测角度影响,导致不能全面及时的发现叶片问题。利用“无人机”进行叶片巡检,仅需要20分钟,相比传统的叶片巡检模式,单期项目节约的发电时间高达264小时,同时可发现人工巡检过程中无法观测到的磨损情况。

“无人机”进行叶片巡检的过程中,驾驶员将通过地面站显示的实时数据观察叶片表面状态,当发现可疑点时,远程操作巡检设备进一步详细检查,并采集各角度的高清画面。也可以将“无人机”进行智能编程,按预先设定的路径和目标进行连续摄像,这些不同角度的高清图像数据发送智能分析云服务器上,由智能分析系统或专家成员进行判断和分析,使得问题的诊断更加可靠,有效避免了人为因素的影响。另外,无人机叶片巡检所采集到的高清图像数据将会长期存留,方便每次叶片巡检工作结束后与历史巡检数据进行对比,为叶片全寿命的跟踪机制提供宝贵数据。另外,利用“无人机”进行叶片巡检,可以在巡检过程中快速对风机机舱、机舱附属件以及塔筒进行检查,易发现螺栓松动、设备漏油、塔桶掉漆等问题,比人工巡检模式更为高效。

“无人机”叶片巡检模式已全然颠覆了行业内传统的叶片巡检模式,在行业内开创了一个安全、高效、高质量的叶片巡检新途径。本方案主要引入人工智能视频分析系统,对“无人机”采集到数据进行智能分析,并出具相应的检测报告。

第2部分    解决思路

2.1           “无人机”应用

无人机(英文缩写:Unmanned Aerial Vehicle)是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机,它具有体积小、造价低、使用方便、生存能力较强等优点,在众多领域中发挥着显著的作用。

就风机叶片来说,我们以无人机为飞行平台,利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像,利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取,同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能

2.2           人工智能(智能分析系统)应用

智能分析服务是基于先进的计算机视觉、人工智能与并行处理技术,准确高效地提取和分析视频中的关键信息,实现实时行为和异常分析与报警、视频结构化信息提取、历史视频快速分析等全方位的视频智能分析。

其主要功能:

实时分析状态变化(包括位移变化、形态变化以及跑冒滴漏)、周界入侵、叶片结构变化等并自动触发报警。

代替人工逐帧检索分析,对历史视频进行智能化自动快速查询分析、提取和搜索关键目标信息,提供特定人员的全时段、全场景跨摄像机的视频,实现历史视频的快速事后分析。

对实时视频的结构化分析,提取目标类型、属性等结构化信息建立索引并存储,以便进行快速智能查找和大数据分析。

与“无人机”系统集成:通过与无人机摄像系统集成,将无人机实时拍摄的图像实时存储并分析,快速形成分析报告,当发现异常状态立即发出报警并形成快照,同时将快照按用户需求自动存档,形成状态影像资料库,该资料库可以按状态模型让机器进行深度学习,使智能分析服务系统“越来越聪明”。

2.3           高速摄像机应用

高速摄像机就是能够以很高的频率记录一个动态的图像,因为一个动态的图像是需要数个静止的连贯的图片按一定时间速度播放出来的,高速摄像机一般可以每秒1000~10000帧的速度记录,可以在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样,当以常规速度放映时,所记录目标的变化过程就清晰、缓慢地呈现在我们眼前。高速摄像机技术具有实时目标捕获、图像快速记录、即时回放、图像直观清晰等突出优点。

2.4           大数据平台的应用

通过长时间的数据采集,经过筛选整理,按用户需求形成有价值的大数据,在内部使生产和服务各环节数据的融合,实现跨单位、跨部门、跨业务数据分析与共享。数据融合要处理各类数据源数据的抽取、关联,如涉及多个专业的资产全寿命周期管理、营销和配电协调管理等都需要不同来源数据的融合,从而逐渐形成以数据为中心的企业信息化管理系统,转变传统的以业务系统为中心的信息化建设思路,促进数据资源共享,发挥数据大的价值。

第3部分    系统总体设计

3.1           设计思路

风力发电厂风机叶片检测系统以视频业务为核心,建立专用的检测业务网络,形成企业生产管控一体化综合解决方案,并且可以与业务子系统的自由灵活组合,进行数据提取分析应用,从而对提升企业生产效率、优化安全运行。

3.2           总体架构

3.3           系统描述

3.3.1       “无人机”

作为挂载的载体,可以通过遥控器直接进行手动操控,也可以通过地面站设置航迹路径和其他飞行任务。支持前后、左右、升降和旋转等飞行动作。

飞行器接收到控制信号开始执行任务,可将位置信息和飞行数据等信息发送到地面站,云台采集到的视频也通过飞行器发送到地面站。地面站可以通过有线网口或 4G 网络把位置信息、图像视频和飞行数据信息传送到指挥中心,为指挥人员提供现场信息。

序号

名称

功能说明

1

GPS,电子罗盘

l GPS:定位无人机位置

l 电子罗盘:确定无人机航向

2

螺旋桨

配合电机转动提供升力,分为正桨和

反桨

3

电机

产生驱动转矩

4

机臂灯

用于指示无人机机头机尾位置。

机头机臂灯显示红色,机尾机臂灯显

示绿色。默认上电常亮。

5

可折叠式起落

用于起飞或降落时支撑无人机重量

6

云台减震板

配合云台减震球,过滤无人机高频振

7

云台减震球

配合云台减震板,过滤无人机高频振

8

飞行状态指示

用于指示飞行器的飞行状态

9

图传发射天线

增强图像发射信号

10

数传天线

增强飞行器与地面站命令数据交互信

支持一键起飞、一键降落、一键返航、低电量返航、失联返航。无人机通过内置算法系统,自动计算返航需要的电量,并与现有电量做对比,当电量仅够返航时就会自动返航,避免了在操作过程中不注意电量情况而导致的飞机坠落事故。在无人机的飞行过程中,如果遥控器和地面站与无人机失去联系,无人机也能够自动返航,而不会出现失联后越飞越远的情况。

3.3.2      智能分析系统

基于先进的计算机视觉、人工智能与并行处理技术,准确高效地提取和分析视频中的关键信息,实现实时行为分析与报警、视频结构化信息提取、历史视频快速分析等全方位的视频智能分析。

3.3.3      大数据平台

3.4           设计原则

安全可靠性原则

先进友好性原则

扩充开放性原则

经济实用性原则

3.5           设计依据

《无人机飞行控制与管理系统通用规范》(GJB 5201-2003

《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》(GB/T50311-2000

《信息技术开放系统互连网络层安全协议》(GB/T 17963

《计算机信息系统安全》(GA 216.11999

《计算机软件开发规范》(GB8566-88

《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)

《中国电气装置安装工程施工及验收规范》(GBJ232-90.92

《本地通信线路工程及施工验收规范》(YD/T 5138-2005);

《企业安全生产标准化基本规范》(AQ/T 9006-2010

《企业信息化系统集成实施指南》(GB/T 26327-2010

《工业企业信息化集成系统规范》(GB/T 26335-2010

《企业现场管理准则》(GB/T 29590-2013

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