（国网辽宁省电力有限公司大连供电公司 辽宁大连 116000）
摘要：由于无人机在进行巡检过程中会出现不同程度的机体远程可控性降低的现象，影响作业安全。主要原因是：线路输电过程中的运行电压对无人机会产生电磁干扰；电场会对无人机产生吸附作用，影响机体的飞行稳定性；磁场会扰乱无人机的导航系统，使得飞控的精确性下降。故无人机在巡检过程中相对于输电线路需要有一定的安全距离，确保机体操控的稳定性和精确性。
关键词：无人机应用；电力线巡检；距离测量
引言
目前，对物体图像进行多角度采集并根据视差分析原理来得到物体三维立体数据来重构物体与周围环境已经成为一项成熟技术，目前热点研究在三维立体信息的距离测试过程。为实现对无人机电力线路巡检期间的飞行距离进行有效监测以保证其安全性，可以通过双目测距方法来测试无人机电力线路巡检的距离。不同于传统形式的双目匹配算法，采用的处理方法不必利用卷积窗口来遍历左右图像的所有像素点，实现了快速匹配，减小程序冗杂性的目的。
1输电巡检中操作无人机应掌握的作业要求
熟悉并掌握无人机工作原理：无人机的飞行，无需建设辅助飞行环境，在平原、湖泊、高山等各种地形地貌情况都可以随时、随地启动、飞行和降落。既可以悬停、前飞、后飞，也可以侧飞、盘旋等，从而多视角、高精度检查输电线路故障情况、杆塔的定位情况等。而无人机这些功能是基于智能化的工作原理设计。关键技术要点，一是装置了无线电遥控设备，二是装置了自动驾驶仪，三是设计并装置了一套远程操作程序作为无人机的控制系统。在此基础上，地面操作人员通过雷达、红外线等设备技术，对无人机进行遥控、跟踪和采集输电线路的信息数据。
熟悉并掌握无人机操作规程：从2016年开始，供电公司就开始进行无人机在输电巡检应用模式试点工作，并制定了无人机在输电巡检的技术标准。2017年开始，无人机在输电巡检中大面积推广应用。与此同时，《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》颁布实施。供电公司出台这部作业技术导则，对相关人员提出了规范化、标准化的操作规程，并要求无人机操作人员按章操作、规范飞行。目前，供电公司更是对无人机巡检作业作出了强制化的执行要求，并将巡检杆塔数量、线路设备及附属设施的故障发现率、线路巡检周期、等指标纳入综合化考核指标中。在与国家电网等公司的交流学习下，无人机操作人员飞行前对设备的性能检查、线路巡检方式及航拍图像等方面积累了丰富的操作经验。
2双目测距仪的设计
2.1双目测距原理
P为所要测距的目标，长为L的两线段代表左右相机的像面，OL和OR是左右两相机的光心，PL和PR是目标P在左右像面上的成像点，XL和XR是PL和PR距各自像面左边缘的距离，基线b是两相机光心的距离，f是两相机的焦距。
2.2双目测距仪的设计
双目测距仪所能测量的距离上限受到基线、相机焦距和视差的影响，与基线和焦距成正比，与视差成反比。如果想要设计一台测距上限高的双目测距仪，需要选择焦距长、分辨率较高的相机，设置较长的基线，由此提高测距范围。
基于上述条件，选择分辨率为4000×3000的摄像头，焦距取25mm，图像传感器像元大小取常见的6μm×6μm，由于双目测距仪搭载于无人机上，故基线的设定需要考虑到机身承载负荷的问题，考虑定为0.8m。该系统最大视差为1000pixel，最低为10pixel，此双目测距仪的理论测距范围在3.33~333m，能够满足该方法所需的距离测量。
3输电线路直线提取
3.1Canny算子边缘检测原理
由于高空输电线路的架设位置地势多变，环境复杂，所以，巡检线路目标成像会受到多变背景的噪声干扰、光照等的影响，对线路目标的提取和定位产生阻碍。Canny算子对图像的滤波能够有效削弱噪声对图像的影响，最终引入双阈值滤除大量非关键边缘并封边，能够为后续的直线检测提供质量较高的边缘图像。
3.2基于Hough变换提取图像线路特征
在采集到的图像中，输电线路呈现为多股平行的边缘直线，通过此算法实现图像对中的直线检测。
4实验方案
之后开展仿真测试，图像数据的采集以滨河东路上的高压输电线作为目标，通过实验测试无人机安全飞行距离。根据测试得到实验结果来判断测距效率和准确性。本实验采用图像增强的方法来实现提高画面内输电线特征不明显部分的灰度值，促进图像质量的显著提高；之后，利用双边给滤波的方法来完成图像的滤波除噪过程，降低后面实验受到高频区域的干扰，再通过改进后的测距方法测试得到无人机与输电线之间的距离。
5改进的图像匹配方法
传统的图像匹配方法需要构造卷积窗口对左右画面进行像素遍历，并根据所设定的阈值进行图像匹配，程序运行反应慢，并且会出现由于数据运算量过大，数据溢出导致的测距出错。本文根据双目图像中线路特征连续性实现双目图像行匹配，并根据极限约束快速找到匹配点计算视差，避免了图像遍历的步骤，程序简单且运算量大大降低，反应时间降低到50ms以内，误差达到5%以内。
6无人机在输电巡检飞行前应注意的操作事项
无人机在输电巡检飞行前的准备工作不可忽视，操作人员必须充分掌握飞行前期的操作事项，才能确保安全飞行。一般来说，在飞行前要注意以下几个方面的操作事项：提前熟悉输电巡检线路的现场环境：首先是要通过地图或卫星导航设备等工具对输电线路所处位置、经过的地段进行前期调查，并对各路段进行标识，避免到达现场后出现飞行路线失控而导致的坠毁风险；其次是要对输电线路所在地段的地形、地貌情况进行摸底，尽量避开有树林、建筑物等遮挡物的地段，找出无人机的最佳起降地点。也就是说，无人机的起降点应选在地域空旷的地段，以确保足够强的通讯信号。调整人与物、物与物之间的安全距离：在正式使用无人机巡检线路之前，应首先确定飞行器的摆放位置，一般来说，操作人与无人机的距离应保持5至15米的距离。另外，还要清理无人机操作人员周围人员，避免误伤。在对铁塔的巡查作业时，还要注意无人机的起降点不能低于地线，在无人机到达指定高度之前，不能进行巡检和拍摄，以避免碰撞。
结语
基于双目视觉的线路巡检安全距离测量新方法，通过线路特征的连续性进行图像的快速匹配，相较于传统的匹配算法，反应速度更快，精度有一定程度的提升，程序的冗杂度大大降低。测量结果说明，该系统能够有效地进行输电线路巡检安全距离的测量，在一些地势崎岖的地方会有更好的效果；系统实现了图像的行匹配，可以快速地进行距离测定，并保证精度，能够有效确保无人机在安全范围内进行线路巡检。
参考文献
[1]沈磊，李昶君，高坤，等．无人机输电线路巡检作业实施标准基于ＭＤ－1000型工业无人机[J]．信息技术与信息化，2015（1）：40－44．
[2]彭向阳，陈驰，饶章权，等．基于无人机多传感器数据采集的电力线路安全巡检及智能诊断[J]．高电压技术，2015，41（1）：159－166．
[3]郑天茹，孙立民，娄婷婷．基于电磁场计算的输电线路无人机巡检安全飞行区域确定方法[J]．山东电力技术，2018，45（2）：27－30．
[4]陈强，朱立新，夏德深.结合Canny算子的图像二值化[J].计算机辅助设计与图形学学报，2005，17（6）：1302⁃1306.
[5]王小俊，刘旭敏，关永.基于改进Canny算子的图像边缘检测算法[J].计算机工程，2012，38（14）：196⁃198.