一、概述
树线矛盾一直以来都是电力部门巡检关注的,对象,当树与线的安全距离不足时,很容易引发跳闸、放电等事故。而树障处理的两大难点,一是树木到导线距离的估算,二是树障砍伐的赔偿问题。前者可以通过技术手段来实现,后者则需要各方配合。
估算树木到导线的距离,传统的作业方式有人工目测并心算弧垂到树顶距离,这需要班组成员从多种角度观察,由人的观察角度和错觉引起的误差难以避免。如果要较准确计算导线弧垂与树木之间的距离,避免乱砍乱伐,破坏植被,则需要携带专业测高杆、经纬仪等笨重仪器,线路巡护人员因此工作负担巨大。激光雷达无人机作业已成为电力巡线新手段。
随着激光雷达技术的发展,无人机激光雷达系统作业逐渐成为电力巡线的新手段。以LiAir 无人机激光雷达扫描系统为例进行阐述,以整体作业流程,包含外业数据采集,内业的数据处理、到安全距离快速检测报告生成来具体说明。
二、设备简介
1、电力走廊数据采集设备
LiAir 无人机激光雷达扫描系统
LiAir 无人机激光雷达扫描系统是由数字绿土自主研发的、轻型激光雷达点云数据采集系统 ,一体化集成集激光雷达扫描仪、GNSS 和 IMU 定位定姿系统及存储控制单元,可实时、 动态、海量采集高精度点云数据及丰富的影像信息,通过配套的LiAcquire 机载激光雷达地面站软件,快速获取高质量的电力走廊数据。
LiAir Standard 32E
为更好的控制及实时检测LiAir 运行状况,数字绿土自主研发了与LiAir系列适配LiAcquire机载激光雷达地面站软件,具有以下功能:
1) 开启和关闭扫描仪、相机、惯导;
2) 实时显示设备状态、行进轨迹、扫描点云;
3) 支持航带裁切,真彩色点云解算,点云量测,数据回放;
(LiAcquire运行界面)
2、 电力走廊点云数据处理分析
LiPowerline激光雷达电力巡线软件
LiPowerline是由数字绿土自主研发的激光雷达电力巡线软件,通过海量点云数据的处理分析,快速精准提取电力通道内的危险目标信息,并为综合模拟工况下的电力安全运行提供分析预测。
(LiPowerline软件界面)
三、作业流程
1、外业数据采集过程
1) 航线设计采
2) 采集过程实时监测
3) 数据预处理,点云数据解算(POS数据的处理)
注意事项
· 基站摆放位置:位置开阔、无信号干扰,多条航带基站位置固定;
· 飞行前检查:设备状况、起降场地状况;
· 飞行作业中注意:线路情况,排除人员及其他信号干扰,航速、航高等飞行参数;
环境及气象条件。
2、数据处理分析过程
1) 导入点云数据,批量化预处理;
2) 检测参数设置,杆塔坐标及属性编辑;
3) 数据切档,点云分类;
4) 绝缘子编辑,杆塔/电力线矢量化;
5) 实时工况分析;
6) 模拟工况分析;
7) 报告生成
(一) 导入点云数据
将获取到的数据无抽稀加载到LiPowerline软件,可承载大数据量,单次加载量超过1000基杆塔(220kV),推荐单次作业量为100-150基杆塔;同时,多种点云显示模式使得地物类别加清晰。
(二)杆塔编辑
· 根据KML文件生成塔文件
· 导入杆塔坐标表格文件(表格或txt文件)
· 输入起始杆塔号,手动点选杆塔位置、输入杆塔类型,生成塔文件
(三)切档/分类
· 手动分类/创建分类训练模型
· 自动切档/分类
· 分类完成后按类别显示
手动分类/创建分类训练模型
自动切档/分类
分类完成后按类别显示
按类别显示
(四)矢量化
1.绝缘子编辑
2.电力线矢量化
· 单根拟合电力线
· 批量拟合电力线
3.杆塔矢量化
· 五点创建杆塔
· 创建 / 删除杆塔臂
可基于实时工况矢量数据完成实施工况安全距离检测、树倒 / 树生长分析;
可基于模拟工况矢量数据进行上述分析检测,以及与实时工况对比;
(五)实时工况危险点检测
· 根据对应安全等级阈值范围,确定其危险等级,并配置为.xml文件
· 根据地物点(非电力线和电力塔类别点)与电力线点的最近空间判断是否存在危险性
植被危险点
交跨危险点
引流线危险点
(六)树生长分析
设置树生长参数,根据危险点检测参数(.xml),判断树木生长情况下的净空距离,分析可能出现的净空危险点。
(七)树倒分析
设置单木分割参数,根据危险点检测参数(.xml),判断树木倒伏情况下的净空距离,分析可能出现的净空危险点。
(八)模拟工况分析
设置实时工况参数(导线温度、覆冰厚度、风速)以及模拟工况参数,分析模拟工况下的净空距离。
(九)报告生成
· 安全距离快速检测报告;
· 实时工况安全距离检测报告;
· 实时工况交叉跨越检测报告;
· 树木倒伏安全距离检测报告;