《無人機(jī)電力巡檢紅外圖像分析技術(shù)規(guī)范》

ICS國際標(biāo)準(zhǔn)分類號

CCS中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CESXXX-XXXX

無人機(jī)電力巡檢紅外圖像分析技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationofinfraredimageanalysis

basedonUAVpowerinspection

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電工技術(shù)學(xué)會發(fā)布

T/CESXXX—XXXX

無人機(jī)電力巡檢紅外圖像分析技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了無人機(jī)電力巡檢紅外圖像分析技術(shù)規(guī)范，包括待識別設(shè)備的故障類型及判據(jù)、紅外

數(shù)據(jù)采集、紅外數(shù)據(jù)分析、紅外數(shù)據(jù)管理和安全保護(hù)等。

本文件適用于輸變配無人機(jī)電力巡檢的紅外數(shù)據(jù)采集和分析，同時適用于無人機(jī)電力紅外巡檢系

統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB26859電力安全工作規(guī)程電力線路部分

GB/T19870-2018工業(yè)檢測型紅外熱像儀

DL/T741架空輸電線路運行規(guī)程

DL/T1482架空輸電線路無人機(jī)巡檢作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則

DL/T664帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范

DL/T1578架空電力線路多旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

無人機(jī)電力紅外巡檢UAVPowerInfraredInspection

利用無人機(jī)搭載紅外相機(jī)對電力設(shè)備進(jìn)行溫度檢測的巡檢方法。

3.2

紅外圖像智能分析IntelligentAnalysisofInfraredImages

通過非接觸式的測試技術(shù)對紅外圖像進(jìn)行自動化分析和處理的方法。

3.3

目標(biāo)交并比IoUObjectIntersection-over-Union

通過IoU判斷檢測目標(biāo)框是否正確，如果和真實的目標(biāo)框的Iou在閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為是正確

框。

A

area(A)∩area(B)

B

()()

=

()()

????????????????????∩????????????????????

3.4????????????

平均準(zhǔn)確率AveragePrecision,AP????????????????????∪????????????????????

3

T/CESXXX—XXXX

平均準(zhǔn)確率是準(zhǔn)確率（Precision，P）和召回率(Recall,R)組成的P-R曲線的面積，其中：

P=TP/(TP+FP)（1）

R=TP/(TP+FN)（2）

式中：

TP是檢測的正確目標(biāo)框；

FP是檢測的錯誤目標(biāo)框；

FN是漏檢的真實目標(biāo)框。

P-R曲線如下，AP是曲線下的面積。

={,.,….}()()（3）

1

式中：

????????11∑????∈0011????????????????????????????????????

()=:()

為了評測模型的實用性，AP值會計算不同????????????????????????????????IoU下的????????????????AP??????>????的平均，即?????????IoU=.50:.05:.9510個閾值。

3.5

平均準(zhǔn)確率均值meanAveragePrecision,mAP

mAP是指模型可以識別的每個類別的平均查準(zhǔn)率的算術(shù)平均值。

3.6

模型誤報率ModelFalsePositives,MFP

模型誤報率是指檢測錯誤的目標(biāo)框占總體真實框的比例。

MFP=FP/(TP+FN)

式中：

TP是檢測的正確目標(biāo)框；

FP是檢測的錯誤目標(biāo)框；

FN是漏檢的真實目標(biāo)框。

3.7

像素精度PixelAccuracy,PA

PA為識別正確的像素占總像素的比例。

（）

=????4

∑????=0????????????

式中：????????

????????∑????=0∑????=0????????????

i——自然數(shù)，1、2、3……N；

j——自然數(shù)，1、2、3……N；

k——所識別目標(biāo)種類數(shù)目；

4

T/CESXXX—XXXX

——被正確分類的像素數(shù)量。

????????????

3.8

平均像素精度MeanPixelAccuracy,MPA

MPA為每個類內(nèi)被正確分類像素數(shù)的比例的算術(shù)平均。

AP=()（5）

1

∫????????????????????

mAP=（）

????6

????

∑????=1????????

????

式中：

r——識別召回率；

()——識別所定位召回率對應(yīng)的精準(zhǔn)率；

AP????????——平均精度；

N——所識別目標(biāo)種類數(shù)目；

i——自然數(shù)，1、2、3……N;

3.8

模型處理時間ModelTime，MT

模型在一張圖片上進(jìn)行一次檢測的平均耗時，單位ms

3.9

紅外圖像分析工具InfraredImageAnalysisTool

可以分析、評估和記錄紅外熱圖像,具體功能包括對拍攝的紅外全輻射熱圖進(jìn)行導(dǎo)入、顯示、測

溫、提取熱缺陷、生成測試報告。

4符號、代號和縮略語

下列符號、代號和縮略語適用于本文件。

UAV：無人機(jī)（UnmannedAerialVehicle）

mAP：平均精度值(meanAveragePrecision)

模型：智能分析模型縮寫，即使用機(jī)器學(xué)習(xí)（包括深度學(xué)習(xí)）算法訓(xùn)練學(xué)習(xí)得到的權(quán)重文件

5故障類型及判據(jù)

5.1故障類型

5.1.1對輸變配中電力設(shè)備的電流致熱型設(shè)備故障、電壓致熱型設(shè)備故障及綜合致熱型設(shè)備故障進(jìn)行

分析,具體設(shè)備故障類型見《DL/T664帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》附錄B。

5.1.2按照過熱或溫度異常缺陷對電力設(shè)備運行的影響程度分為一般缺陷、嚴(yán)重缺陷、危及缺陷三個等

級,等級定義見DL/T664中的規(guī)定。

5.1.3對輸變配電中絕緣子、地線連接處、導(dǎo)線連接處、變壓器、柱上開關(guān)等部位（部件）進(jìn)行重點分

析。輸變配電紅外巡檢作業(yè)中的重點關(guān)注設(shè)備見附錄A。

5.2故障判據(jù)

5

T/CESXXX—XXXX

5.2.1根據(jù)不同的設(shè)備類型采用不同的分析判斷方法，可以靈活選擇表面溫度判斷法、相對溫差判斷

法、圖像特征判斷法、同類比較判斷法、綜合分析判斷法、實時分析判斷法等方法，具體判斷方法描述

見DL/T664中的規(guī)定。

5.2.2帶電設(shè)備故障絕大多數(shù)為電流致熱型故障，熱點明顯，通常在導(dǎo)體上，面比較小，溫升大、溫差

大。通過表面溫度判斷法、同類比較法及相對溫差法定量、定性分析，容易判斷，該類缺陷一般命名為

溫度過熱缺陷。

5.2.3電壓致熱型故障，熱點不明顯，發(fā)熱點通常在絕緣介質(zhì)上，面比較大，通常為整體或局部區(qū)域，

溫升小、溫差小。通過同類比較判斷法、圖像特征法及檔案分析法進(jìn)行定量、定性分析，需整體把握，

該類缺陷一般命名為溫度異常缺陷。

6數(shù)據(jù)采集

6.1無人機(jī)紅外設(shè)備要求

6.1.1紅外相機(jī)應(yīng)具備足夠高的分辨率，以捕捉電力設(shè)備中細(xì)微的溫度變化和故障痕跡，分辨率至少

在640x480以上。

6.1.2紅外相機(jī)應(yīng)覆蓋8~14μm紅外波段，以適應(yīng)不同電力設(shè)備的溫度變化，測溫范圍覆蓋-20℃

~+350℃。

6.1.3紅外相機(jī)應(yīng)具備高靈敏度，以確保能夠準(zhǔn)確檢測到溫度異常，在環(huán)境溫度30℃下靈敏度優(yōu)于

50mK。

6.1.4紅外相機(jī)應(yīng)具備較寬的動態(tài)范圍，以獲取更清晰的圖像細(xì)節(jié)。

6.2紅外采集要求

6.2.1在保證安全條件下，紅外設(shè)備宜盡量靠近被測設(shè)備，以提高設(shè)備測溫精度，無人機(jī)距離被測目

標(biāo)的距離應(yīng)保持在5-10m，不同電壓設(shè)備無人機(jī)拍攝安全距離見附錄B，被測目標(biāo)最少要有3*3個像

素。

6.2.2采用19mm至25mm焦距無人機(jī)紅外設(shè)備時，測試距離宜不超過10m；采用50mm焦距無人機(jī)紅外

設(shè)備時，測試距離宜不超過20m。

6.2.3無人機(jī)紅外設(shè)備數(shù)據(jù)采集角度優(yōu)先使用仰拍角度，宜調(diào)整至30°~50°，調(diào)整合適的方向，將

被攝目標(biāo)置于純凈的天空背景中，避免地面和植被等復(fù)雜環(huán)境帶來畫面與溫度上的干擾。

6.2.4無人機(jī)紅外設(shè)備穩(wěn)定后，操作遙控器調(diào)節(jié)合適增益，并保證圖像清晰、完整。

6.2.5無人機(jī)紅外巡檢電力設(shè)備拍攝規(guī)則應(yīng)遵循輸變配相關(guān)作業(yè)導(dǎo)則及標(biāo)準(zhǔn)。

6.2.6數(shù)據(jù)采集應(yīng)記錄設(shè)備增益、溫濕度、采集距離、對焦?fàn)顟B(tài)等參數(shù)。

6.3紅外數(shù)據(jù)格式及質(zhì)量要求

6.3.1紅外圖像推薦采用R-JPEG格式存儲，要保留采集的溫度信息。紅外通用數(shù)據(jù)文件存儲格式見

DL/T664的規(guī)定。

6.3.2錄制的視頻格式推薦采用MP4格式，記錄存儲下溫度信息，視頻分辨率不低于640（H）×480

（V），幀率不低于30Hz。

6.3.3數(shù)據(jù)采集時應(yīng)調(diào)整合適焦距，使紅外圖像清晰，測溫設(shè)備在鏡頭視野范圍內(nèi)?？梢姽馀臄z圖像

清晰，不發(fā)生曝光異常或虛焦模糊等現(xiàn)象。

6

T/CESXXX—XXXX

7數(shù)據(jù)分析

7.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

7.1.1對采集的紅外圖像進(jìn)行重命名，名稱要包含線路名、桿塔號、相位、設(shè)備名稱等關(guān)鍵信息，具體

命名規(guī)范參考輸變配相應(yīng)的拍攝指導(dǎo)手冊及導(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)。

7.1.2整理導(dǎo)出紅外圖像記錄的增益、溫濕度、采集距離等數(shù)據(jù)，利用相機(jī)TSDK提取拍攝紅外圖像的

溫度信息。

7.1.3為了清晰呈現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的輪廓及溫度測量，日間拍攝圖像推薦使用鐵紅、熱鐵配色，夜間拍攝圖

像推薦使用描紅配色。

7.2紅外圖像分析工具要求

7.2.1紅外圖像分析工具應(yīng)具備紅外圖像導(dǎo)入、紅外圖像顯示、不同調(diào)色板渲染等基本顯示功能。

7.2.2紅外圖像分析工具應(yīng)具備點測溫、直線測溫、面測溫等基本測量功能，見附錄C。

7.2.3紅外圖像分析工具應(yīng)具備智能分析功能，可以自動化及半自動化提取設(shè)備區(qū)域或缺陷區(qū)域。

7.2.4紅外圖像分析工具應(yīng)具備故障缺陷報告導(dǎo)出功能，以可視化的形式展示分析結(jié)果，便于用戶查看

和理解，報告模板見附錄D。

7.3紅外圖像智能分析要求

7.3.1紅外圖像智能分析應(yīng)基于深度學(xué)習(xí)算法和相關(guān)技術(shù)，具備對紅外圖像中的電力設(shè)備進(jìn)行自動檢

測、識別和故障分析的能力。

7.3.2紅外圖像智能分析可以通過對電力設(shè)備精準(zhǔn)分割提取目標(biāo)區(qū)域，并針對目標(biāo)區(qū)域的溫度利用5.2

中的判據(jù)進(jìn)行下一步的邏輯分析。

7.3.3智能分析模型分為分類模型、目標(biāo)檢測模型、目標(biāo)分割模型等，智能分析模型應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用

業(yè)務(wù)場景設(shè)計，以降本增效，能為基層減負(fù)為目標(biāo)。

7.3.4用于模型訓(xùn)練的樣本庫標(biāo)簽，采用統(tǒng)一的格式創(chuàng)建，分類標(biāo)簽以行記錄圖像名和標(biāo)簽名存儲為

TXT文件，目標(biāo)檢測標(biāo)簽以PascalVOC格式存儲為XML文件,目標(biāo)分割標(biāo)簽以PacalVOC格式存儲為

PNG文件。

7.3.5智能分析模型精度可以采用召回率、準(zhǔn)確率、AP值、mAP值來評估，模型效率采用模型處理時

間MT來評估，分割模型可以增加像素精度和平均像素精度，評估目標(biāo)檢測模型時應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)備類

型和需求設(shè)定合理的IoU閾值，建議使用0.3。

7.3.6智能分析模型精度評估所用測試集，應(yīng)與訓(xùn)練集標(biāo)簽格式一致，測試集應(yīng)與實際業(yè)務(wù)應(yīng)用場景

一致，評估每類目標(biāo)的數(shù)量應(yīng)不少于200個，測試集里正常目標(biāo)與識別目標(biāo)比例應(yīng)保持在3：1左右。

7.3.7紅外缺陷分析模型應(yīng)能輸出故障類型及故障區(qū)域、故障程度等信息。

7.3.8紅外圖像智能分析模型部署時應(yīng)在測試集上達(dá)到性能指標(biāo)要求具體要求見附錄E。

8數(shù)據(jù)管理與安全保護(hù)

8.1數(shù)據(jù)管理

8.1.1無人機(jī)紅外檢測應(yīng)記錄數(shù)據(jù)和生成診斷報告，檢測診斷報告見附錄D。

8.1.2診斷報告應(yīng)包含使用儀器的型號、檢測日期、檢測環(huán)境條件、檢測地點、檢測人員、設(shè)備名稱、

7

T/CESXXX—XXXX

缺陷部位、缺陷性質(zhì)、電壓、圖像資料、診斷結(jié)果及處理意見等內(nèi)容。

8.1.3對記錄的數(shù)據(jù)和圖像應(yīng)及時編號存檔，診斷結(jié)論和處理結(jié)果應(yīng)登記在案，缺陷和異常應(yīng)及時上報

主管部門。

8.1.4紅外檢測缺陷圖像、原始視頻錄像以及檢測臺賬應(yīng)妥善保管，宜錄入信息系統(tǒng)或數(shù)字化保存。

8.2數(shù)據(jù)安全

8.2.1紅外圖像數(shù)據(jù)的存儲和管理應(yīng)符合相關(guān)數(shù)據(jù)保護(hù)法規(guī)和隱私規(guī)定，確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。

8.2.2紅外圖像數(shù)據(jù)的備份和歸檔應(yīng)定期進(jìn)行，以防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。

8.2.3紅外圖像數(shù)據(jù)未經(jīng)允許禁止發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)間傳播，如有數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行加密或

脫敏處理。

8

T/CESXXX—XXXX

附錄A

（資料性附錄）

無人機(jī)電力紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

A.1輸電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

輸電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備見表A.1。

表A.1輸電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

拍攝部位拍攝重點

懸垂絕緣子串懸垂串整串、絕緣子球頭、均壓環(huán)

直線塔緣子導(dǎo)線端線夾線夾連接點、線夾掛板

導(dǎo)地線導(dǎo)地線線夾、連接點

耐張絕緣子串耐張串整串、絕緣子球頭、屏蔽環(huán)

耐張絕緣子串導(dǎo)線端線夾T型線夾、連接金具

引流絕緣子串引流串整串、絕緣子球頭、均壓環(huán)

耐張塔

引流絕緣子串導(dǎo)線端線夾線夾連接點、線夾掛板

導(dǎo)地線導(dǎo)地線線夾、連接點

復(fù)合絕緣子芯棒、傘裙

A.2配電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

配電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備見表A.2。

表A.2配電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

拍攝部位拍攝重點

導(dǎo)線導(dǎo)線本體、接頭

絕緣子絕緣子本體

架空線路

金具部件連接處：線夾、線耳、連續(xù)

金具

管、預(yù)絞絲護(hù)線條等

中壓避雷器避雷器本體

電力電纜電纜本體

電纜線路

電纜終端頭電纜接頭、本體

本體變壓器本體

變壓器套管套管本體、套管接頭

油箱油箱本體

9

T/CESXXX—XXXX

避雷器避雷器本體、接頭

斷路器斷路器本體、接頭

互感器互感器本體、接頭

柱上設(shè)備

隔離開關(guān)隔離開關(guān)本體、接頭

跌落式熔斷器熔斷器本體、接頭

A.3變電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

變電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備見表A.3。

表A.3變電紅外巡檢作業(yè)重點關(guān)注設(shè)備

拍攝部位拍攝重點

導(dǎo)線導(dǎo)線本體、接頭

絕緣子絕緣子本體

架空線路

金具部件連接處：線夾、線耳、連續(xù)

金具

管、預(yù)絞絲護(hù)線條等

避雷器避雷器本體

本體變壓器本體

套管套管本體、套管接頭

變壓器油箱油箱本體

避雷器避雷器本體

冷卻器冷卻器本體

GIS/斷路器本體本體、接頭、觸頭、接地排（線）

隔離開關(guān)本體本體、接頭、轉(zhuǎn)頭

本體本體、接頭

互感器

阻尼箱本體、接頭

電容器本體、接頭

無功補(bǔ)償設(shè)備

電抗器本體、接頭

阻波器本體本體、接頭

避雷器本體本體、接頭

穿墻套管本體本體、接頭

支柱絕緣子本體本體、接頭

10

T/CESXXX—XXXX

電力線纜線纜本體

電纜線路

電纜終端頭電纜接頭、本體

11

T/CESXXX—XXXX

附錄B

（資料性附錄）

巡檢作業(yè)的安全距離

B.1巡檢作業(yè)的安全距離

無人機(jī)電力紅外巡檢安全距離見表B.1

表B.1巡檢作業(yè)的安全距離

12

T/CESXXX—XXXX

附錄C

（規(guī)范性附錄）

紅外數(shù)據(jù)分析方法

C.1點測溫

點測溫作為一種最靈活的測溫方式，可用于幾乎所有設(shè)備對象。常用于比較多個同類型設(shè)備之間

的溫度情況,見圖C.1。

圖C.1點測溫

C.2直線測溫

直線測溫常用于絕緣子串、支柱等設(shè)備的測溫分析，選取直線測溫，這里以絕緣子串為例進(jìn)行說

明。

線段兩端應(yīng)與絕緣子串兩端重合，且線段不應(yīng)超出絕緣子串輪廓，確保線段準(zhǔn)確代表絕緣子串的溫

度。直線測溫可得到：最高溫度、最低溫度、平均溫度三個參數(shù)。特殊的，對于較長的耐張絕緣子

串，因其通常表現(xiàn)有一定彎曲弧度，故應(yīng)采用多條線段組合直線測溫的方式，貼合模擬彎曲情況，見

圖C.2。

13

T/CESXXX—XXXX

圖C.2直線測溫

C.3區(qū)域測溫

區(qū)域測溫常用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)金具或面積較大的設(shè)備，或用于對比多個同類型設(shè)備。區(qū)域測溫能夠在

所框選的區(qū)域內(nèi)快速識別高溫點。區(qū)域測溫可得到：最高溫度、最低溫度、平均溫度三個參數(shù)。應(yīng)關(guān)

注最高溫度數(shù)值以判斷導(dǎo)地線線夾情況，見圖C.3。

圖C.3區(qū)域測溫

14

T/CESXXX—XXXX

附錄D

（規(guī)范性附錄）

無人機(jī)紅外巡檢缺陷報告

D.1電力紅外巡檢缺陷報告

無人機(jī)電力紅外巡檢缺陷報告模板見表D.1

表D.1電力紅外巡檢缺陷報告