信天翁工程公司开发自动化实时电力线路检测系统
挑战
解决方案
使用MathWorks工具实时获取、可视化、同步和解释来自多个来源的数据。
结果
- 开发时间至少减少了50%
- 系统精度接近100%
- 检查费用降低了90%
“在第一次试飞中，我们在一个算法中发现了一个bug。我们在飞行中打开MATLAB解决了这个问题。在10分钟内，我们的数据采集和处理算法运行良好，我们能够继续试验。这让人印象深刻。”
阿尔贝托·瓦尔，信天翁工程公司
为了确保可靠的电力分配，公用事业公司必须定期进行检查，以确定输电线路附近的树木和其他障碍物，并检查导体或绝缘体的物理损坏情况。从地面或飞机上检查电线，即使是训练有素的专家也只能对危险和电线之间的距离作出主观估计。完成一次检查通常需要多次通过，这使得整个过程既昂贵又耗时。
Albatroz Engineering公司开发了电力线路维护检查系统(PLMI)，这是一个自动化的实时系统，集成了所有检查并提供精确的距离测量。PLMI使用MathWorks™工具构建，使用复杂的数据分割算法来分析LIDAR(光探测和测距)数据，并捕获红外、紫外线和视频摄像机图像。
Albatroz工程公司的首席研发工程师Alberto Vale指出:“MATLAB被证明是开发、测试和分析几种不同的图像采集和信号处理算法的理想平台。”“有了MATLAB，从想法到实现的时间非常短。结果，我们在不到6个月的时间里就开发出了第一个可工作的原型，预计上市时间是3到4个月。”
挑战
Albatroz工程公司需要一个集成的开发环境，用于数据和图像采集、可视化、信号处理和数据同步。Vale解释说:“我们需要从数码相机、GPS接收器以及激光雷达传感器实时获取数据，总带宽约为500kB/s。”“我们的工程师需要同步和可视化所有这些数据，处理它们，然后在生产系统中清楚地呈现给我们的客户。”
为了吸引潜在客户，PLMI需要在一次传递中交付精确的、定量的结果。Vale解释道:“我们的客户规格要求系统能够检测到至少95%的由训练有素的专家识别的电力线路危险，同时提供危险与线路之间的精确距离。”
解决方案
Albatroz Engineering使用MATLAB®以及开发、原型化和实现PLMI产品版本的几个配套工具箱。
为了建立早期的原型，信天翁团队使用MATLAB通过TCP/IP获取激光雷达数据，通过串行链路获取GPS数据。他们使用图像采集工具箱™从带USB链接的标准Web相机捕获图像。在生产系统中，该摄像机被具有火线(IEEE-1394)链路的更高分辨率摄像机所取代。
该团队使用MATLAB和信号处理工具箱™来处理激光雷达信号。利用Signal Processing Toolbox中的卷积函数，他们开发了数据分割算法，可以解释激光雷达产生的点云，并识别电力线、树木、建筑物和其他障碍。当这些算法识别出潜在的危险时，交互式界面就会发出警报，显示激光雷达的几何图形、视频的图像和GPS的位置。
一种更高端的机载操作系统，具有高达6MB/s的持续数据速率，结合了c++实时多线程采集、SQL引擎、MATLAB开发的算法，然后用c++和Web服务实现。它包括一个来自葡萄牙合作伙伴的四视频、两音频通道地理参考记录器。
Albatroz Engineering使用MATLAB编译器™、数据库工具箱™和MATLAB图形用户界面(GUI)构建工具来创建一个独立的应用程序，用于后期处理任务数据。使用该应用程序，信天鸟工程客户可以对多个任务收集的数据进行深入分析，并创建全面的多媒体报告。
PLMI系统目前在葡萄牙使用。
结果
开发时间至少减少了50%．“有了MATLAB，我们在四个月内就有了一个试飞的原型，在六个月内就有了一个工作版本，”Vale解释道。“如果使用C或c++，开发时间可能会延长两到三倍。”
系统精度接近100%．Vale表示:“对于高压线路(50kV及以上)，我们的测量系统优于经验丰富的技术人员的视觉检测，误报率低于5%，很少会漏掉问题。”“在实践中，它通常能识别接近100%的潜在危险。”
检查费用降低了90%．“我们使用MathWorks工具开发的系统集成了来自多个来源的数据，以优化每次直升机飞行，并同时执行多个检查，”Vale说。“因此，使用PLMI进行检查的成本比使用标准机载激光雷达调查的成本低10倍。”
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