1.一种输电线路智能融冰方法,其特征在于,包括具体步骤如下:
S1:通过热成像传感器和图像传感器收集现场数据并进行数据预处理;
S2:设计一种IPC融冰计算芯片,将现场融冰融合图像 输入IPC融冰计算芯片中的定位与扫描单元,识别并定位现场融冰融合图像 中的待融冰区域位置;然后通过芯片中的智能移动与作业单元控制移动装置将融冰装置移动到指定的待融冰区域位置;再通过芯片的热能融冰单元控制发热装置对待融冰区域进行发热融冰;在进行上述操作的同时,通过芯片的安全防护与监控单元对由热能融冰单元控制的发热装置进行实时监控,保障装置的安全运行;
所述S1的具体步骤如下:
S11,通过热成像传感器对需要融冰的输电线路现场区域进行检测,得到输电线路热成像图像Dthermal;通过光学图像传感器对需要融冰的输电线路现场区域进行检测,得到输电线路光学图像Dimage;
S12,对Dthermal和Dimage进行数据预处理:对Dthermal和Dimage进行中值滤波去除图像中的孤立点,然后根据热成像图像数据和光学图像数据的重要性分配不同的权重,然后将对应位置的数据进行加权相加得到输电线路融冰融合图像 ;
其中,为现场热成像数据重要性权重,为现场图像数据重要性权重, ;
所述S2的具体步骤如下:
S21,设计一种融冰区域识别模型,将 输入到定位与扫描单元后,自动识别并定位中的融冰区域位置;
S22,运用智能移动与控制单元,通过接收定位与扫描单元输出的覆冰区域目标回归框坐标,生成对移动装置的运动指令,控制融冰装置到达目标位置;
S23,热能融冰单元控制发热装置对待融冰区域进行发热融冰,并设定融冰置信度阈值,定时调用定位与扫描单元对覆冰区域更新 ,直至 时,结束发热融冰过程;
S24,安全防护与监控单元对融冰热能融冰单元控制发热装置时进行实时监控发热装置的温度、电流,防止过热、短路或融冰不完全,从而保障装置的安全执行,并记录所有异常事件和时间戳,用于后续事故分析;
所述S21的具体步骤如下:
S211,设计一种DFEM可变特征提取模块,对融冰区域特征图进行特征提取操作,得到融合更多融冰区域信息的融冰区域特征图,该模块通过并行的两组可变形卷积分支,动态调整卷积核的采样空间分布,扩大融冰区域图像的细节特征感受野,从而更好地捕获到图像中的融冰区域信息,加强了模型对融冰区域的识别能力;设计了一种DCPF池化模块,对融冰区域特征图进行特征提取操作,得到融合更多不同尺度融冰区域信息的融冰区域特征图,在DCPF池化模块中,利用并行的可变形卷积分支对融冰区域图像特征进行提取,并通过池化操作将不同尺度的融冰区域图像特征融合,提高模型对不同尺度的融冰区域图像的覆冰区域识别能力;
S212,设计一种D‑Det可变形检测器,输入融冰区域特征图进行融冰区域检测,从而得到融冰区域的回归框和置信度;D‑Det可变形检测器通过可变形混合卷积结构,在保持特征图分辨率不变的同时,显著扩大卷积核的有效感受野;
S213,基于DFEM模块、DCPF模块、D‑Det可变形检测器,提出一种融冰区域识别模型IMDM,该模型接受输电线路融冰融合图像 为输入,自动识别并定位图像中的覆冰区域。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路智能融冰方法,其特征在于,所述S211中DFEM可变特征提取模块的具体步骤如下:S2111,输入尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 到卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的CBS模块中,得到尺寸为H×W×C融冰区域特征图 ;
S2112,将尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 ,沿通道分裂,分别得到尺寸均为H×W×C/2的融冰区域特征图 和 ;
S2113,将 进行平均池化操作后输入可变形卷积中,接着进行BN批归一化操作后使用Swish激活函数进行非线性变换,然后进行平均池化操作后得到尺寸为H×W×C/2的融冰区域特征图 ;
S2114,将 进行最大池化操作后输入至可变形卷积中,接着进行BN批归一化操作后,使用Swish激活函数进行非线性变换,再进行最大池化操作得到尺寸为H×W×C/2的融冰区域特征图 ;
S2115,将 和 沿通道进行Concat操作,得到尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 ,接着将 输入到卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的CBS模块中,得到并输出尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 。
3.根据权利要求2所述的一种输电线路智能融冰方法,其特征在于,所述S211中DCPF可变卷积融合空间池化模块的具体步骤如下:S2116,输入尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 到三个不同分支中,在第一分支中,经过卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的可变形卷积进行计算,然后通过BN批归一化操作后,再使用ReLu激活函数进行非线性变换,得到尺寸为H×W×C融冰区域特征图;在第二分支中, 经过卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的可变形卷积进行计算,再通过BN批归一化操作后使用和ReLu激活函数进行非线性变换,得到尺寸为H×W×C融冰区域特征图 ;在第三分支中, 经过卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的可变形卷积进行计算,再通过BN批归一化操作后使用和ReLu激活函数进行非线性变换,得到尺寸为H×W×C融冰区域特征图 ;
S2117,将 、 、 沿通道进行Concat操作,得到尺寸为H×W×3C的融冰区域特征图,然后将 输入到卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的CBS模块中,得到尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 ;
S2118,将 输入到连续3层最大池化层,分别依次得到尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 、 、 ,接着将 、 、 、 沿通道进行Concat操作,得到尺寸为H×W×4C的融冰区域特征图 ,然后将 输入到卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的CBS模块中,得到并输出尺寸为H×W×C融冰区域特征图 。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路智能融冰方法,其特征在于,所述S212中D‑Det可变形检测器的具体步骤如下:S2121,输入尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 到卷积核个数为C、大小为3×3、填充值为2的CBS模块,得到尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 ;
S2122,将 输入至两个分支中,在第一分支中, 输入至卷积核个数为C,大小为3×3的可变形卷积中再进行BN批归一化操作后使用和ReLu激活函数进行非线性变换,得到尺寸为H×W×C融冰区域特征图 ;在第二分支中, 输入至卷积核个数为C,大小为3×3的可变形卷积中再进行通过BN批归一化操作后使用和ReLu激活函数进行非线性变换,得到尺寸为H×W×C融冰区域特征图 ;将 和 进行特征相加得到尺寸为H×W×C的融冰区域特征图 ;接着将 输入到两个分支,在上分支中 输入到卷积核个数为4,大小为1×1的卷积核中得到尺寸为H×W×4的融冰区域特征图 , 经过计算得到融冰区域特征图像的覆冰目标回归框;在下分支中 输入到卷积核个数为1,大小为1×1的二维卷积层中得到尺寸为H×W×1的融冰区域特征图 , 经过计算得到融冰区域特征图像的覆冰目标回归框和置信度。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路智能融冰方法,其特征在于,所述S213中融冰区域识别模型IMDM的具体步骤如下:S2131,输入尺寸为H×W×3的输电线路融冰融合图像 到卷积核个数为64、大小为3×
3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/2×W/2×64融冰区域特征图 ;再将输入到卷积核个数为128、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/4×W/4×128融冰区域特征图 ;
S2132,将 输入卷积核个数为256、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,接着输入到DFEM模块进行特征提取,得到尺寸为H/8×W/8×256融冰区域特征图 ;将 输入卷积核个数为512、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,接着输入到DFEM模块进行特征提取,得到尺寸为H/16×W/16×512的融冰区域特征图 ;将 输入卷积核个数为512、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,然后经过DFEM模块,得到尺寸为H/32×W/32×512的融冰区域特征图 ;将 输入到DCPF中得到尺寸为H/32×W/32×512融冰区域特征图 ;
S2133,将 进行Upsample操作得到尺寸为H/16×W/16×512的融冰区域特征图 ;将和 沿通道进行Concat操作后输入DFEM,得到尺寸为H/16×W/16×1024的融冰区域特征图 ;
S2134,将 进行Upsample操作得到尺寸为H/8×W/8×512的融冰区域特征图 ;将和 沿通道进行Concat操作后输入至DFEM,得到尺寸为H/8×W/8×768的融冰区域特征图 ;
S2135,将 输入卷积核个数为256、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/16×W/16×256融冰区域特征图 ;将 和 沿通道进行Concat操作后输入DFEM得到尺寸为H/8×W/8×1280的融冰区域特征图 ;
S2136,将融冰区域特征图 输入卷积核个数为512、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/16×W/16×512的融冰区域特征图 ;将 和 沿通道进行Concat操作后输入至DFEM,得到尺寸为H/16×W/16×1024的融冰区域特征图 ;
S2137,将融冰区域特征图D11输入卷积核个数为256、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/16×W/16×256的融冰区域特征图 ;将融冰区域特征图输入卷积核个数为512、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/32×W/32×512的融冰区域特征图 ;将融冰区域特征图 输入卷积核个数为1024、大小为3×3、步长为2、填充值为1的CBS模块中,得到尺寸为H/64×W/64×1024的融冰区域特征图;
S2138,将 、 、 输入到D‑Det可变形检测器,得到并输出覆冰识别结果。