ICS29.240.01CCSK40團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CES153—2022電力巡檢無人機(jī)邊緣智能終端技術(shù)規(guī)范TechnicalspecificationoftheedgeintelligentterminalforpowerinspectionbasedonUAV2022-12-19發(fā)布2022-12-21實(shí)施中國電工技術(shù)學(xué)會發(fā)布IT/CES153—2022前言 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14縮略語 25總體要求 26相關(guān)技術(shù)參數(shù) 26.1按適配無人機(jī)類型 26.2按部署位置 26.3尺寸與質(zhì)量 26.4算力與功耗 36.5接口要求 36.6環(huán)境要求 37功能要求 37.1實(shí)時缺陷識別功能 37.2實(shí)時部件識別功能 37.3智能數(shù)據(jù)采集功能 37.4實(shí)時溫度預(yù)警功能 37.5實(shí)時通信功能 48性能要求 48.1識別精度 48.2識別效率 49測試方法 59.1功能測試 59.2性能檢測 5T/CES153—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院和北京御航智能科技有限公司共同提出。本文件由中國電工技術(shù)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)工作委員會能源智慧化工作組歸口。本文件起草單位：國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院、北京御航智能科技有限公司、國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司、廣東云燕智能科技有限公司、廣東科能云科技有限公司、國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院、華北電力大學(xué)、山東大學(xué)、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司泰州供電分公司、國網(wǎng)新疆電力有限公司、國網(wǎng)新疆電力有限公司信息通信公司、國網(wǎng)智能科技股份有限公司、中移（成都）信息通信科技有限公司、電子科技大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、西南大學(xué)、天津大學(xué)、國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）。本文件主要起草人：郭志民、高小偉、譚啟昀、李炳森、田楊陽、單玉、李唐兵、胡京、蒙天騏、趙振兵、翟永杰、聶禮強(qiáng)、戴永東、常喜強(qiáng)、張博、肖靖峰、郭江濤、曹澍、王萬國、劉越、王濤、周劍、吳建龍、王祝、周紀(jì)、行敏鋒、錢江、王丹丹、李月臣、朱介北、王衛(wèi)衛(wèi)、蘆竹茂、孔祥。本文件為首次發(fā)布。T/CES153—20221電力巡檢無人機(jī)邊緣智能終端技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了電力巡檢無人機(jī)邊緣智能終端的術(shù)語和定義、縮略語、總體要求、相關(guān)技術(shù)參數(shù)、功能要求、性能要求以及測試方法。本文件適用于以無人機(jī)邊緣智能終端為基礎(chǔ)的電力巡檢工作。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。GB/T2900.5—2008電工術(shù)語發(fā)電、輸電及配電通用術(shù)語GB/T5271.34信息技術(shù)詞匯第34部分：人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GB/T32673架空輸電線路故障巡視技術(shù)導(dǎo)則GB/T37136—2018電力用戶供配電設(shè)施運(yùn)行維護(hù)規(guī)范GB50059—201135kV～110kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T664—2018帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。缺陷識別defectidentification針對不同類型的電網(wǎng)設(shè)備和部件，對輸電、變電和配電領(lǐng)域的典型故障進(jìn)行識別和定位。平均檢測效率averagedetectionrate在單位時間內(nèi)，指定的硬件配置下，從圖像輸入檢測模型開始，到輸出檢測結(jié)果為止，平均每張圖片所耗費(fèi)的計(jì)算時間。每秒傳輸幀數(shù)framespersecond(FPS)指每秒鐘傳輸?shù)囊曨l幀的數(shù)量。置信度confidence指算法輸出的矩形框中含有目標(biāo)的可能性大小，數(shù)值在0～1之間。邊緣智能終端intelligentedgeterminal邊緣智能終端是融合無人機(jī)、機(jī)器視覺與無線通信為一體的智能化產(chǎn)品，結(jié)合其他外圍配件和運(yùn)維管理平臺可對應(yīng)用場景進(jìn)行實(shí)時自動監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)識別、定位和報(bào)警等功能。T/CES153—20222每秒處理頻次teraoperationspersecond(TOPS)處理器運(yùn)算能力單位，1TOPS代表處理器每秒鐘可進(jìn)行一萬億次（1012）操作。平均精度均值meanAveragePrecision(mAP)平均精度的均值，是預(yù)測目標(biāo)位置以及類別的這一類算法的性能度量標(biāo)準(zhǔn)。4縮略語下列縮略語適用于本文件。UAV：無人機(jī)（UnmannedAerialVehicle）EV：曝光量（ExposureValue）5總體要求5.1典型的場景需求包含輸電精細(xì)化巡檢、配網(wǎng)線路巡檢和變電站巡檢。5.2無人機(jī)邊緣智能終端可同時或分別具備實(shí)時部件識別、實(shí)時缺陷識別、智能數(shù)據(jù)采集、紅外溫度預(yù)警功能，應(yīng)依照典型場景需求選取對應(yīng)功能：a）無人機(jī)邊緣智能終端可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自主采集中的實(shí)時部件識別及定位功能，或?qū)崿F(xiàn)實(shí)時缺陷識別b）無人機(jī)邊緣智能終端可具備智能數(shù)據(jù)采集功能。能夠通過邊緣計(jì)算實(shí)時操控云臺及其載荷；能完成智能調(diào)整焦環(huán)，智能對準(zhǔn)、對焦、變焦、拍照和感應(yīng)曝光等操作；能夠結(jié)合AI技術(shù)優(yōu)勢使巡檢數(shù)據(jù)更加清晰且目標(biāo)居中，有效降低自主采集數(shù)據(jù)的廢片率。c）無人機(jī)邊緣智能終端可實(shí)現(xiàn)紅外圖像溫度監(jiān)測及預(yù)警功能。5.3無人機(jī)邊緣智能終端應(yīng)實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)巡檢中臺、移動端無人機(jī)操控系統(tǒng)或機(jī)巢系統(tǒng)進(jìn)行信息交互、指令發(fā)送、視頻/圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸?shù)认盗胁僮鳌?相關(guān)技術(shù)參數(shù)6.1按適配無人機(jī)類型6.1.1多旋翼無人機(jī)邊緣智能終端：適配多旋翼無人機(jī)。6.1.2固定翼無人機(jī)邊緣智能終端：適配固定翼無人機(jī)。6.2按部署位置6.2.1機(jī)載端邊緣智能終端：邊緣智能終端部署于無人機(jī)機(jī)身上。6.2.2遙控端邊緣智能終端：部署于無人機(jī)遙控器中。6.2.3機(jī)巢端邊緣智能終端：部署于無人機(jī)配套的機(jī)巢內(nèi)。6.3尺寸與質(zhì)量6.3.1機(jī)載端邊緣智能終端尺寸不宜大于10cm×8cm×6cm，質(zhì)量不宜大于300g。6.3.2遙控端邊緣智能終端尺寸不宜大于5cm×4cm×3cm，質(zhì)量不宜大于150g。6.3.3機(jī)巢端邊緣智能終端尺寸不宜大于20cm×15cm×10cm，質(zhì)量不宜大于1000g。T/CES153—202236.4算力與功耗6.4.1機(jī)載端邊緣智能終端算力不宜小于1.5TPS，功耗不宜大于15W。6.4.2遙控端邊緣智能終端算力不宜小于3TPS，功耗不宜大于5W。6.4.3機(jī)巢端邊緣智能終端算力不宜小于21TPS，功耗不宜大于50W。6.5接口要求6.5.1無人機(jī)邊緣智能終端應(yīng)可通過標(biāo)準(zhǔn)TypeC接口或USB接口與無人機(jī)、遙控器和機(jī)巢端控制模塊進(jìn)行無縫集成，且可擴(kuò)展支持新型數(shù)據(jù)接口。6.5.2無人機(jī)邊緣智能終端應(yīng)可獨(dú)立供電，或基于TypeC接口或USB接口從無人機(jī)或遙控器取得電源，且可擴(kuò)展支持新型數(shù)據(jù)接口。6.6環(huán)境要求在如下環(huán)境條件下應(yīng)能正常工作，特定使用場景可另行要求：a）環(huán)境溫度：-25℃~+45℃;b）相對濕度：5%RH～95%RH。7功能要求7.1實(shí)時缺陷識別功能7.1.1應(yīng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)圖像/視頻的實(shí)時缺陷檢測及告警功能。7.1.2缺陷檢測應(yīng)能夠識別場景中主要缺陷，忽略背景中的模糊缺陷。7.1.3在無人機(jī)飛行過程中，應(yīng)在無人機(jī)操控系統(tǒng)中實(shí)時顯示缺陷信息。7.1.4缺陷檢測應(yīng)給出缺陷位置信息及缺陷類型。7.1.5缺陷檢測應(yīng)給出缺陷置信度信息，若置信度較低應(yīng)忽略該缺陷。7.1.6缺陷檢測應(yīng)包含設(shè)備本體缺陷和環(huán)境安全隱患。7.2實(shí)時部件識別功能7.2.1應(yīng)能實(shí)時識別桿塔、金具、絕緣子、導(dǎo)線和附屬設(shè)施等設(shè)施設(shè)備。7.2.2應(yīng)能自動識別關(guān)鍵部件，并輸出目標(biāo)位置信息。7.2.3部件識別應(yīng)給出目標(biāo)置信度，若置信度較低應(yīng)忽略該目標(biāo)。7.2.4部件檢測應(yīng)識別場景中主要部件，忽略背景中的模糊部件。7.2.5若部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)進(jìn)一步檢測部件中的細(xì)分部件。7.3智能數(shù)據(jù)采集功能7.3.1應(yīng)能基于部件識別結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對相機(jī)和云臺的全方位實(shí)時控制。7.3.2應(yīng)能基于部件位置實(shí)現(xiàn)目標(biāo)居中對準(zhǔn)。7.3.3應(yīng)能基于部件位置自動調(diào)整焦環(huán)，實(shí)現(xiàn)智能對焦、變焦。7.3.4應(yīng)能基于智能感應(yīng)目標(biāo)物及環(huán)境光照條件，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整EV值。7.3.5應(yīng)能結(jié)合人工智能技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)采集，降低自主采集數(shù)據(jù)廢片率。7.4實(shí)時溫度預(yù)警功能7.4.1應(yīng)充分考慮輸變配電中不同的應(yīng)用場景，選取滿足目標(biāo)實(shí)時溫度預(yù)警需求的方法，例如紅外實(shí)4T/CES153—2022時溫度預(yù)警方法。7.4.2實(shí)時溫度預(yù)警應(yīng)支持自動選取待檢測目標(biāo)識別范圍。7.4.3實(shí)時溫度預(yù)警應(yīng)支持平均溫度和最高溫度預(yù)測。7.4.4實(shí)現(xiàn)實(shí)時溫度預(yù)警時應(yīng)充分考慮硬件設(shè)備類型，例如絕緣子的工作溫度閾值及溫度預(yù)警、金具的工作溫度閾值與溫度預(yù)警等。7.4.5部件是否發(fā)熱應(yīng)結(jié)合部件最高溫度和相對溫升共同判定。7.4.6實(shí)時溫度預(yù)警應(yīng)實(shí)時顯示溫度數(shù)值，溫度滿足告警條件時進(jìn)行告警提示。7.5實(shí)時通信功能7.5.1應(yīng)能通過無人機(jī)邊緣智能終端，實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)巡檢中臺、移動端無人機(jī)操控系統(tǒng)或機(jī)巢系統(tǒng)的實(shí)時通信。7.5.2應(yīng)能通過無人機(jī)邊緣智能終端，將視頻/圖像數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至無人機(jī)巡檢中臺、移動端無人機(jī)操控系統(tǒng)或機(jī)巢系統(tǒng)。8性能要求8.1識別精度識別精度指標(biāo)主要由召回率、精確率、準(zhǔn)確率、mAP值組成。無人機(jī)邊緣智能終端應(yīng)滿足以下識別精度評價(jià)指標(biāo)，見表1。表1無人機(jī)邊緣智能終端識別精度評價(jià)指標(biāo)8.2識別效率識別效率指標(biāo)主要指識別單張圖片或單幀視頻所需時間。無人機(jī)邊緣智能終端模型應(yīng)滿足以下識別效率評價(jià)指標(biāo)，詳見表2。表2無人機(jī)邊緣智能終端識別效率評價(jià)指標(biāo)T/CES153—202259測試方法9.1功能測試9.1.1實(shí)時缺陷檢測功能測試主要包括以下內(nèi)容：a）檢查是否具備輸電、變電、配電場景下的實(shí)時缺陷識別及告警功能；b）檢查無人機(jī)飛行過程中，在無人機(jī)操控系統(tǒng)中是否可實(shí)時顯示缺陷類型及位置信息；c）檢查缺陷識別功能中是否能夠給出缺陷置信度信息；d）檢查缺陷識別功能是否能夠支持設(shè)備本體類缺陷和環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)或隱患需求。9.1.2實(shí)時部件識別功能測試主要包括以下內(nèi)容：a）檢查通過邊緣計(jì)算可實(shí)時識別桿塔、金具、絕緣子、導(dǎo)線和附屬設(shè)施等設(shè)施設(shè)備；b）檢查是否能夠自動識別關(guān)鍵部件，并輸出目標(biāo)位置信息；c）檢查部件識別是否能夠給出的目標(biāo)置信度，若置信度較低應(yīng)忽略該目標(biāo)；d）檢查部件檢測是否能夠識別場景中主要部件，忽略背景中的模糊部件。9.1.3智能數(shù)據(jù)采集功能測試主要包括以下內(nèi)容：a）檢查是否可基于部件識別結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對相機(jī)和云臺的全方位實(shí)時控制；b）檢查是否可基于部件位置實(shí)現(xiàn)目標(biāo)居中對準(zhǔn)；c）檢查是否可基于部件位置自動調(diào)整焦環(huán)；d）檢查是否可基于智能感應(yīng)目標(biāo)物及環(huán)境光照。9.1.4溫度預(yù)警功能測試主要包括以下內(nèi)容：a）檢查實(shí)時溫度預(yù)警功能自動選取待檢測目標(biāo)識別范圍是否正確；b）檢查實(shí)時溫度預(yù)警功能平均溫度和最高溫度值預(yù)測是否正確；c）檢查部件的最高溫度和平均溫度是否是部件區(qū)域的最大溫度值和平均溫度值；d）檢查部件發(fā)熱是否結(jié)合部件最高溫度和相對溫升共同判定；e）檢查實(shí)時溫度預(yù)警是否可實(shí)時顯示溫度數(shù)值，在溫度滿足告警條件時進(jìn)行告警提示。9.1.5實(shí)時通信功能測試主要包括以下內(nèi)容：a）檢查通過無人機(jī)邊緣智能終端，是否能實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)巡檢中臺、移動端無人機(jī)操控系統(tǒng)或機(jī)巢系統(tǒng)的實(shí)時通信；b）檢查通過無人機(jī)邊緣智能終端，是否能實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)巡檢中臺、移動端無人機(jī)操控系統(tǒng)或機(jī)巢系統(tǒng)的指令發(fā)送；c）檢查通過無人機(jī)邊緣智能終端，是否能將視頻/圖像數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至無人機(jī)巡檢中臺、移動端無人機(jī)操控系統(tǒng)或機(jī)巢系統(tǒng)。9.2性能檢測9.2.1召回率測試內(nèi)容如下：a）在進(jìn)行召回率計(jì)算時，應(yīng)將樣本分成獨(dú)立的三部分，即訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集。其中，訓(xùn)練集和驗(yàn)證集參與模型訓(xùn)練，不得參與精度計(jì)算。選用測試集檢驗(yàn)最優(yōu)的模型召回率，召回率的計(jì)算見公式（1）。召回率………………（1）TP——被正確識別的目標(biāo)數(shù)量；FN——被錯誤識別的背景數(shù)量。b）在進(jìn)行召回率計(jì)算時，測試集樣本數(shù)量應(yīng)占總樣本數(shù)量的25%，測試集樣本從全部樣本中隨機(jī)T/CES153—20226c）計(jì)算召回率時，使用的測試集缺陷總數(shù)量應(yīng)為標(biāo)注缺陷和模型檢測的缺陷經(jīng)人工核查去除重復(fù)后取并集的數(shù)量。9.2.2精確率測試內(nèi)容如下：a）在進(jìn)行精確率計(jì)算時，應(yīng)將樣本分成獨(dú)立的三部分，即訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集。其中，訓(xùn)練集參與模型訓(xùn)練，不得參與精度計(jì)算。選用測試集用來檢驗(yàn)最優(yōu)的模型精確率，精確率的計(jì)算精確率……………（2）FP——被錯誤識別的目標(biāo)數(shù)量。b）在進(jìn)行精確率計(jì)算時，測試集樣本數(shù)量應(yīng)占總樣本數(shù)量的25%，測試集樣本組成從樣本中隨機(jī)抽取。c）在計(jì)算精確率時，使用的測試集缺陷總數(shù)量應(yīng)為標(biāo)注缺陷和模型檢測的缺陷經(jīng)人工核查去除重復(fù)后取并集的數(shù)量。d）目標(biāo)識別精確率不低于75%。9.2.3準(zhǔn)確率測試內(nèi)容如下：a）在進(jìn)行準(zhǔn)確率計(jì)算時，應(yīng)將樣本分成獨(dú)立的三部分，即訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集。其中，訓(xùn)練集和驗(yàn)證集參與模型訓(xùn)練，不得參與精度計(jì)算。選用測試集用來檢驗(yàn)最優(yōu)的模型準(zhǔn)確率，準(zhǔn)確率的計(jì)算見公式（3）。準(zhǔn)確率TN——被正確識別的背景數(shù)量。b）在進(jìn)行準(zhǔn)確率計(jì)算時，測試集樣本數(shù)量應(yīng)占總樣本數(shù)量的25%，測試集樣本從全部樣本中隨機(jī)抽取。c）在計(jì)算準(zhǔn)確率時，使用的測試集缺陷總數(shù)量應(yīng)為標(biāo)注缺陷和模型檢測的缺陷經(jīng)人工核查去除重復(fù)后取并集的數(shù)量。d）目標(biāo)識別準(zhǔn)確率