یک روش مبتنی بر بینایی ماشین برای اندازه گیری فلش در خطوط برق

الموضوعات :

محمد جواد عبدالهی فرد ¹ , محمد رضا مهرداد ²

1 - آزمایشگاه بینایی ماشین و سنجش از دور- دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران
2 - آزمایشگاه بینایی ماشین و سنجش از دور- دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران

تاريخ الإرسال : 04 الثلاثاء , رمضان, 1443 تاريخ التأكيد : 23 الأربعاء , ذو القعدة, 1443 تاريخ الإصدار : 08 الأربعاء , جمادى الأولى, 1445

الکلمات المفتاحية: نقشه برداری, آشکارسازی خط, اندازه‌گیری فلش, اندازه‌گیری مبتنی بر بینایی,

ملخص المقالة :

در زندگی مدرن، تامین انرژی الکتریکی پایدار اهمیت ویژه ای دارد و اختلال در این امر می تواند خسارت های سنگینی را به بخش های مختلف صنعت، تجارت، حمل و نقل، بهداشت و سلامت، آموزش و مدیریت جامعه وارد کند. برای جلوگیری از اتصال کوتاه شدن شبکه به زمین لازم است مقدار فلش (افتادگی) هادی ها در محدوده استانداردی قرار داشته باشد. روش های موجود برای اندازه گیری فلش اغلب نیازمند نصب دائمی تجهیزاتی مانند دوربین، گیرنده GPS (سیستم موقعیت یابی جهانی) و حسگر میدان مغناطیسی روی خط و تیرها/دکل ها یا اطراف آن‌ها هستند. روش ارائه شده در این مقاله اندازه گیری فلش را بر مبنای تک تصویری که از هادی و تیرها/دکل های دو طرف آن ثبت می شود انجام می دهد. همچنین لازم است فاصله دو انتهای هادی از دوربین به کمک یک فاصله سنج لیزری اندازه گیری شود. ابتدا به کمک داده های فاصله سنج، موقعیت دو انتهای هادی در فضای سه-بعدی به دست می آید. سپس از بین تمامی سهمی هایی که از این دو نقطه عبور می کنند، سهمی ای که با مشاهدات تصویری و فرضیات میدانی بهترین تطابق را دارد انتخاب می شود و بر مبنای آن مدل سه -بعدی هادی تولید و میزان فلش محاسبه می‌شود. روش اندازه گیری پیشنهادی بدون قطع شبکه و نزدیک شدن مخاطره آمیز به خط و با کمک تجهیزات قابل حمل و ارزان قیمت قابل انجام است. ارزیابی روی ستاپ های آزمایشگاهی و داده های میدانی نشان داد که روش پیشنهادی به زاویه عکس برداری حساس نیست، در پس زمینه‌های شلوغ عملکرد خوبی دارد و خطای متوسط آن کمتر از یک درصد مقدار فلش است.

المصادر:

[1] C. Deng, S. Wang, Z. Huang, Z. Tan, J. Liu, "Unmanned aerial vehicles for power line inspection: a
cooperative way in platforms and communications", Journal Commun, vol. 9, no. 9, pp. 687-692, Sept. 2014 (dio:10.12720/jcm.9.9.687-692).

[2] A.T. Zengin, G. Erdemir, T.C. Akinci, S Seker, "Measurement of power line sagging using sensor data of a power line inspection robot", IEEE Access vol. 8 pp. 99198-99204, May. 2020 (doi: 10.1109/ACCE­SS.2­020­.2998154).

[3] D. Xiaoyuan, "Analytic method to calculate and characterize the sag and tension of overhead lines", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 31, no. 5, pp. 2064-2071, Jan. 2016 (doi: 10.1109/TPWRD.2015.2510318).

[4] Y. Du, Y. Liao, "Online estimation of power transmission line parameters, temperature and sag", Proceeding of the IEEE/NAPS, pp. 1-6, American, Aug. 2011 (doi: 10.1109/NAPS.2011.6024854).

[5] R.M. Hayes, A. Nourai, "Power line sag monitor", U.S. Patent, No. 6,205,867. 27 Mar. 2001.

[6] R.G. Olsen, K.S. Edwards, "A new method for real-time monitoring of high-voltage transmission-line conductor sag", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 17 no. 4, pp. 1142-1152, Oct. 2002 (doi: 10.1109/­TPWRD­.2002.804015).

[7] X. Sun, K.S. Lui, K.K.Y. Wong, W.K. Lee, Y. Hou, Q. Huang, P.W.T. Pong, "Novel application of magnetoresistive sensors for high-voltage transmission-line monitoring", IEEE Trans. on Magnetics, vol. 47 no. 10, pp. 2608-2611, Sept. 2011 (doi: 10.1109/TMAG.2011.2158085).

[8] A. Habib, Q. Huang, J. Li, Z. Zhang, "Estimation of current and sag in overhead power transmission lines with optimized magnetic field sensor array placement", IEEE Trans. on Magnetics, vol. 53 no. 5, pp. 1-10, Jan. 2017 (doi: 10.1109/TMAG.2017.2657490).

[9] C. M. Bonsu, U.F. Krekeler, G.T. Heydt, Y. Hoverson, J. Schilleci, B.L. Agrawal, "Application of the global positioning system to the measurement of overhead power transmission conductor sag", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 17, no. 1, pp. 273-278, Jan. 2002 (doi: 10.1109/61.974218).

[10] S.M. Mahajan, U.M. Singareddy, "A real-time conductor sag measurement system using a differential   GPS", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 27 no. 2, pp. 475-480, Feb. 2012 (doi: 10.1109/TP­WRD.20­11.­218­1963).

[11] M. Wydra, P. Kisala, D. Harasim, P. Kacejko, "Overhead transmission line sag estimation using a simple  optomechanical system with chirped fiber bragg gratings, Part 1: Preliminary measurements", Sensors, vol. 18 no. 1, Article Number: 309, Jan. 2018 (doi: 10.3390/s20092652).

[12] G. Sohn, Y. Jwa, H.B. Kim "Automatic powerline scene classification and reconstruction using airborne lidar data", Proceeding of the ISPRS, vol. I-3, pp. 167-172, Aug. 2012 (doi: 10.5194/isprsannals-I-3-167-2012).

[13] J. Oh, C. Lee 2, "3D power line extraction from multiple aerial images", Sensors, vol. 17, no. 10, Article Number: 2244, Sept. 2017 (doi: 10.3390/s17102244).

[14] M. Wydra, P. Kubaczynski, K. Mazur, B. Ksiezopolski, "Time-aware monitoring of overhead transmission line sag and temperature with LoRa communication", Energies, vol. 12, no. 3, Article Number: 505, Feb. 2019 (doi: 10.3390/en12030505).

[15] M.Y. Sermet, I. Demir, S. Kucuksari, "Overhead power line sag monitoring through augmented reality", Proceeding of the IEEE/NAPS, pp. 1-5, American, Sept. 2018 (doi: 10.1109/NAPS.2018.8600565).

[16] M.A. Isa, D. Sims-Waterhouse, S. Piano, R. Leach, "Volumetric error modelling of a stereo vision system for error correction in photogrammetric three-dimensional coordinate metrology", Precision Engineering, vol. 64, pp.188-199, July 2020 (10.1016/j.precisioneng.2020.04.010).

[17] H. Kim, W.Y. Kim, "Automated inspection system for rolling stock brake shoes", IEEE Trans. on Instru­mentation and Measurement, vol. 60, no. 8, pp. 2835-2847, April 2011 (doi: 10.1109/TIM­.2011­.211­911­0).

[18] S. Huang, W. Jin, M. Ye, Z. Liu, B. Yu, Y. Ying, X. Zhang, Y. Mu, "A vision based method for automated measurement of circular fiber cross-sections", Measurement, vol. 162, Article Number: 107913, Oct. 2020 (doi: 10.1016/j.measurement.2020.107913).

[19] M. Alidoust, M. Zeinali, H. Mahdavi-Nasab, "A robust edge detection method with subpixel accuracy in presence of noise", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 6, no. 24, pp. 17-26,  Jan. 2016 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1394.6.24.2.2).

[20] V. Ghods, A. Behrad, "Road extraction and car detection from aerial image using intensity and color", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 2, no. 6, pp. 55-64, Aug. 2011 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1390.2.6.6.2).