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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4299-8553
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Uso de técnicas de inteligência artificial para identificação da necessidade de limpeza de cadeias de isoladores
Alternate title (s): Use of artificial intelligence techniques to identify the need to clean string insulators
Author: Ferraz, Hericles Felipe
First Advisor: Gonçalves, Rogério Sales
First member of the Committee: Finzi Neto , Roberto Mendes
Second member of the Committee: Bianchi , Reinaldo Augusto da Costa
Summary: As cadeias de isoladores são componentes presentes nas torres de alta tensão responsáveis por evitar a dissipação da energia através da estrutura da torre, isto é, são responsáveis pelo isolamento da alta tensão presente nos cabos da rede elétrica. Estas cadeias de isoladores precisam estar limpas para melhor desempenho, e evitar falhas de funcionamento. A verificação da necessidade de limpeza/lavagem é realizada na maioria das vezes por observação visual humana, o que pode levar a erros de interpretação, além de trazer riscos a integridade física dos humanos que estão nas proximidades destes sistemas elétricos. Desta forma, este projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolver um algoritmo suporte para estes profissionais, que observam e classificam esses isoladores. O algoritmo suporte, utiliza técnicas de inteligência artificial e analisa a imagem, inferindo uma segunda opinião sobre o estado de limpeza do isolador analisado. Para o desenvolvimento deste algoritmo, foi necessária a criação de um banco de dados simulado, a partir da utilização de softwares como o Inventor e Unity-3D, em função da limitação de imagens disponíveis de cadeias de isoladores sujas. Desta forma, nesta pesquisa são construídas duas redes neurais distintas que utilizam técnicas de aprendizado supervisionado, onde a primeira é para detecção da cadeia de isoladores, e a segunda para a detecção do tipo de impureza sobre a superfície do disco. Na primeira etapa, são estudadas técnicas que utilizam o aprendizado supervisionado, mais especificamente voltadas a redes de segmentação semântica, e na segunda etapa, são verificadas redes de classificação para a detecção do tipo de impurezas. No processo de detecção das cadeias de isoladores, foi atingido um coeficiente de dice médio de 0,95 para imagens simuladas, e de 0,92 para imagens reais, a partir de uma dataset com apenas imagens simuladas. Já na etapa de identificação do tipo de impureza nos discos, a acurácia média obtida é de 0,98, com um dataset totalmente distinto do primeiro, mas também simulado.
Abstract: String insulators are components present in high voltage towers responsible for preventing energy dissipation through the tower structure, that is, they are responsible for the isolation of the high voltage present in the cables of the electrical network. These string insulators need to be clean for best performance and to avoid malfunctions. The verification of the need for cleaning/washing is most often performed by human visual observation, which can lead to interpretation errors, in addition to bringing risks to the physical in- tegrity of humans who are in the vicinity of these electrical systems. Thus, this research project aims to develop a support algorithm for these professionals, who observe and classify these insulators. The support algorithm uses artiĄcial intelligence techniques and analyzes the image, inferring a second opinion on the state of cleanliness of the analyzed insulator. For the development of this algorithm, it was necessary to create a simulated database, from the use of software such as Inventor and Unity-3D, due to image limitations available from dirty insulator strings. Thus, in this research, two distinct neural networks are built using supervised learning techniques, where the Ąrst one is for the detection of the chain of insulators, and the second for detecting the type of impurity on the disk surface. In the Ąrst stage, techniques that use supervised learning are studied, more speciĄcally aimed at semantic segmentation networks, and in the second stage, are classiĄcation networks were checked to detect the type of impurities. In the process of detecting insulator strings, an average dice coefficient of 0.95 was achieved for simulated images and 0.92 for real images, based on a database with only simulated images. In the impurity type identiĄcation stage, the average accuracy obtained was 0.98, with a completely different dataset from the Ąrst, but also simulated.
Keywords: Detector de objetos
Object detector
Segmentação de imagem
Image segmentation
Aprendizado profundo
Deep learning
Aprendizado de máquinas
Machine learning
Isoladores
Insu-lator
Inteligência artificial
Artificial intelligence
Isoladores de alta tensão
High voltage insulators
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::COMPUTABILIDADE E MODELOS DE COMPUTACAO
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::ANALISE DE ALGORITMOS E COMPLEXIDADE DE COMPUTACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: FERRAZ, Hericles Felipe. Uso de técnicas de inteligência artificial para identificação da necessidade de limpeza de cadeias de isoladores, 2023, 83 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37507
Date of defense: 4-Mar-2023
Appears in Collections:TCC - Engenharia Mecatrônica

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