Συντάχθηκε 14-12-2018 09:37
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΙΩΑΝΝΗ ΒΑΡΔΑΞΗ
με θέμα
Σχεδιασμός και Υλοποίηση Συστήματος Ανίχνευσης Βλαβών στις Γραμμές Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας με χρήση Drone Εξοπλισμένου με Θερμική Κάμερα
Design and Development of a Powerlines Fault Detection System Based on a Drone Equipped with Thermal Camera
Τρίτη 18 Δεκεμβρίου 2018, 2:15 μ.μ.
Αίθουσα 2042, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Μιχαήλ Ζερβάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Παναγιώτης Παρτσινέβελος
Περίληψη
Τα σύγχρονα drones κάνουν χρήση και αξιοποιούν τις τεράστιες δυνατότητες επεξεργαστικής ισχύος των microcomputers, την τεράστια τεχνολογική εξέλιξη στους δορυφόρους και στις τηλεπικοινωνίες για τον προσδιορισμό θέσης, την εξέλιξη των δικτύων κινητής τηλεφωνίας και τέλος τις σημαντικές επιστημονικές γνώσεις και εφαρμογές στην τηλεμετρία, στην επεξεργασία και μεταφορά εικόνας και βίντεο, καθώς και στην ασύρματη μεταφορά δεδομένων. Εκτός από κάμερες για καταγραφή εικόνας και βίντεο τα drones μπορούν να εφοδιαστούν με θερμικές κάμερες αυξάνοντας θεαματικά τις δυνατότητες πρακτικής εφαρμογής τους. Η παρούσα εργασία εξετάζει την αποτελεσματικότητα της χρήσης βασικών μεθόδων επεξεργασίας εικόνας και την εύρεση των περιορισμών τους σε γλώσσα Matlab για την ανίχνευση βλαβών στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία γίνεται με τη χρήση drone εξοπλισμένου με θερμική κάμερα. Προτείνονται τρεις μεθοδολογίες, μία για τον εντοπισμό των καλωδίων, μία για την εύρεση της θερμοκρασίας τους και μια για τον εντοπισμό των θερμών σημείων στο δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Οι δύο πρώτες μεθοδολογίες έχουν ως κοινά χαρακτηριστικά την ανίχνευση ακμών με τη μέθοδο Canny, την εφαρμογή του Μετασχηματισμού Hough και τη δημιουργία περιοχής ενδιαφέροντος γύρω από κάθε εντοπισμένο καλώδιο. Στη μεθοδολογία για την εύρεση της θερμοκρασίας των καλωδίων γίνεται επιπλέον χρήση των συναρτήσεων roipoly και sort για τον ακριβέστερο εντοπισμό των καλωδίων. Στην περίπτωση ύπαρξης βλάβης είτε αυτή είναι κομμένο καλώδιο, είτε θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ των καλωδίων, γίνεται ακριβής προσδιορισμός της συγκεκριμένης θέσης με τη βοήθεια των συντεταγμένων GPS. Στην τρίτη μεθοδολογία προτείνεται μια τιμή κατωφλίου για την τμηματοποίηση της εικόνας χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνων. Ο αλγόριθμος βασίζεται στον εντοπισμό της μέγιστης έντασης μιας εικόνας μετά από ορισμένα βήματα προεπεξεργασίας της. Όλοι οι αλγόριθμοι έχουν επιτύχει ικανοποιητικά αποτελέσματα και λόγω των γρήγορων αποδόσεών τους, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και on-line, κατά τη διάρκεια επιθεωρήσεων.
Abstract
Modern drones use and exploit the vast potential of microprocessor processing power, the tremendous technological advancement in satellites and telecoms to determine the location, the evolution of mobile telephone networks and, finally, the important scientific knowledge and applications in telemetry, image and video processing and transfer, and wireless data transfer. In addition to cameras for image and video recording, the drones can be equipped with thermal cameras to dramatically increase their practical application capabilities. This paper examines the effectiveness of using basic image processing methods and finding their limitations in Matlab in order to detect damage or malfunction to powerlines, with the help of a drone equipped with thermal camera. Three methodologies are proposed, one for locating the cables, one for finding their temperature and one for hot spot detection in the power transmission network. The first two methodologies have in common features like Canny edge detection, application of Hough Transform and creation of areas of interest around each detected cable. In the methodology of finding the cable temperature, two more functions are used, roipoly and sort, in order to more accurately locate the powerlines. In the event of a fault, whether it is a cable cut or a temperature difference between the cables, precise determination of the specific position is made with the help of GPS coordinates. In the third methodology a threshold value is proposed for image segmentation using several methods of image processing and analysis. The algorithm is based on finding the max intensity of input image after certain pre-processing procedures. The results have brought satisfying effects and the algorithms, owing to their fast performance, could be used on-line, during vision inspections.
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 2042, Πολυτεχνειούπολη
Έναρξη: 18/12/2018 14:15
Λήξη: 18/12/2018 15:15
