CN104913720A - 基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法 - Google Patents

基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，涉及输电线路巡检技术领域，方法包括根据巡线数据进行曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂，并分别确定各架空线路蠕变量；根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数；获取各架空线路从投运到一待测时间的架空线路的待测运行时长；根据该待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定该待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。本发明能够解决当前架空导线的蠕变试验需要人为干涉，实验环境难以真实模拟实际架空线路所处的环境，且试验样本较少，测量的精度较差，难以获得较为真实的架空线路蠕变特性的问题。

Description

基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法
技术领域
本发明涉及输电线路巡检技术领域，尤其涉及一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法。
背景技术
当前，架空线路由于其维修方便，架设简单，成本较低等特点，已经在输电方面得到了广泛应用。架空线路在架设后，由于受到间断性高温运行、气候环境变化、地理沉降等影响，其导线的长度、弧垂均会随时间逐渐增大，即发生蠕变伸长。为了进行线路检修及维护，正确进行架空线路的蠕变线路特性测量尤为重要。
目前的蠕变线路特性的测量方式是基于GB/T22077-2008标准的架空导线的蠕变试验方法来获取蠕变曲线，并根据蠕变曲线确定导线的蠕变特性。
然而，架空导线的蠕变试验需要人为干涉，其实验环境难以真实模拟实际架空线路所处的环境，且试验样本较少，造成测量的精度较差，难以获得较为真实的架空线路蠕变特性。
发明内容
本发明的实施例提供一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，以解决当前架空导线的蠕变试验需要人为干涉，其实验环境难以真实模拟实际架空线路所处的环境，且试验样本较少，造成测量的精度较差，难以获得较为真实的架空线路蠕变特性的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，包括：
获取多次机载LiDAR采集的巡线数据；
根据所述巡线数据进行曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂；
根据各导线弧垂分别确定各架空线路蠕变量；
根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数；
获取各架空线路从投运到一待测时间的架空线路的待测运行时长；
根据所述待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定所述待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。
具体的，所述预设蠕变模型为：
logεc＝a+blogt
其中，εc为所述架空线路蠕变量；a、b为所述预设蠕变模型的常数，a＝log[kf(τ)2σ]，b＝μ(α)；k为架空线路材料常数、f(τ)为架空线路所述环境的温度函数、σ为导线平均载荷；μ(α)为预设常数；t为所述实际运行时长。
进一步的，所述根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数，包括：
获取各导线蠕变量以及所述实际运行时长分别对应的第一列向量和第二列向量；所述第一列向量为n列，所述第二列向量为m列；
根据所述第一列向量和第二列向量进行最小二乘运算，获取得到所述预设蠕变模型的常数。
具体的，该根据所述待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及所述预设蠕变模型确定所述待测时间所对应的待测架空线路蠕变量，包括：
通过公式一确定所述运行时间所对应的待测架空线路蠕变量εc′：
logεc′＝a+blogt′
其中，a、b为所述预设蠕变模型的常数；t′为所述待测运行时长。
进一步的，该基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，还包括：
获取多个待测的架空线路的运行时长所对应的待测架空线路蠕变量；
根据所述多个待测架空线路蠕变量，确定蠕变量变化量；
根据所述多个待测的架空线路的运行时长，确定运行时间变化量；
判断所述蠕变量变化量与所述运行时间变化量是否成反比；
若所述蠕变量变化量与所述运行时间变化量成反比，则确定所述预设蠕变模型准确。
或者，在根据所述待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及所述预设蠕变模型确定所述待测时间所对应的待测架空线路蠕变量之后，该方法还包括：
根据机载LiDAR实测，获取实测架空线路蠕变量；
将所述实测架空线路蠕变量与所述待测架空线路蠕变量进行比较，生成一误差值；
若所述误差值小于一预设阈值，则确定所述预设蠕变模型准确。
本发明实施例提供的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，通过机载LiDAR采集的巡线数据曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂，从而获取到各导线弧垂对应的各架空线路蠕变量，进而根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数，从而能够根据待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定一待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。这样，在需要测量待测架空线路蠕变量时，可以直接通过预设蠕变模型进行直接预测，而无需进行架空导线的蠕变试验，从而避免了当前架空导线的蠕变试验需要人为干涉，其实验环境难以真实模拟实际架空线路所处的环境，且试验样本较少，造成测量的精度较差，难以获得较为真实的架空线路蠕变特性的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法的流程图一；
图2为本发明实施例提供的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法的流程图二；
图3为本发明实施例中的弧垂拟合示意图一；
图4为本发明实施例中的弧垂拟合示意图二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，包括：
步骤101、获取多次机载LiDAR采集的巡线数据。
步骤102、根据巡线数据进行曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂。
步骤103、根据各导线弧垂分别确定各架空线路蠕变量。
步骤104、根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数。
步骤105、获取各架空线路从投运到一待测时间的架空线路的待测运行时长。
步骤106、根据待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。
本发明实施例提供的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，通过机载LiDAR采集的巡线数据曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂，从而获取到各导线弧垂对应的各架空线路蠕变量，进而根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数，从而能够根据待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定一待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。这样，在需要测量待测架空线路蠕变量时，可以直接通过预设蠕变模型进行直接预测，而无需进行架空导线的蠕变试验，从而避免了当前架空导线的蠕变试验需要人为干涉，其实验环境难以真实模拟实际架空线路所处的环境，且试验样本较少，造成测量的精度较差，难以获得较为真实的架空线路蠕变特性的问题。
值得说明的是，上述的预设蠕变模型为：
logεc＝a+blogt
其中，εc为架空线路蠕变量；a、b为预设蠕变模型的常数，a＝log[kf(τ)2σ]，b＝μ(α)；k为架空线路材料常数、f(τ)为架空线路环境的温度函数、σ为导线平均载荷；μ(α)为预设常数；t为实际运行时长。
值得说明的是，蠕变变形又称为蠕变伸长，金属在长时间受力的情况下，内部晶体间发生滑移和错位，从而产生金属体永久性变形。蠕变变形与导线温度、所受载荷及作用时间有关。
为了使本领域的技术人员更好的了解本发明，下面列举一个更为详细的实施例，如图2所示，本发明实施例提供一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，包括：
步骤201、获取多次机载LiDAR采集的巡线数据。
具体的，该巡线数据可以是机载LiDAR获取的激光点云数据，地形数据，地理数据，风速、温度等气象信息数据等。该多次机载LiDAR采集的巡线数据是可以是定期采集的，例如每月采集一次，或者每年采集一次，但不仅局限于此。
步骤202、根据巡线数据进行曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂。
例如，如图3和图4所示的弧垂拟合即为步骤202中的曲线拟合，通过曲线拟合可以获知该导线弧垂。
步骤203、根据各导线弧垂分别确定各架空线路蠕变量。
步骤204、获取各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长分别对应的第一列向量和第二列向量。
其中，第一列向量为n列，第二列向量为m列；此处的第一列向量是由各导线蠕变量组成，第二列向量是由各实际运行时长组成。
步骤205、根据第一列向量和第二列向量进行最小二乘运算，获取得到预设蠕变模型的常数。
该预设蠕变模型为：
logεc＝a+blogt
其中，εc为架空线路蠕变量；a、b为预设蠕变模型的常数，a＝log[kf(τ)2σ]，b＝μ(α)；k为架空线路材料常数、f(τ)为架空线路环境的温度函数、σ为导线平均载荷；μ(α)为预设常数；t为该实际运行时长。
上述的架空线路蠕变量：εc＝f(T(t),t,τ)＝kf(τ)2σ×tμ(a)；其中，τ为环境温度。对εc＝f(T(t),t,τ)＝kf(τ)2σ×tμ(a)两边取对数，得到：
logεc＝log[kf(τ)2σ]+μ(α)logt
即：
logεc＝a+blogt
当导线材料相同、温度和应力恒定时，k、f(τ)、σ、α、μ(α)均为常数，因此上述的a、b均为预设蠕变模型的常数。
步骤206、获取各架空线路从投运到一待测时间的架空线路的待测运行时长。
例如需要预测投运后第5年架空线路蠕变情况，则该待测运行时长为5年。获取待测的架空线路的待测运行时长可以是接收用户输入的待测运行时长。
步骤207、根据待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。
在一实施例中，具体可以通过公式一确定待测运行时长所对应的待测架空线路蠕变量εc′：
logεc′＝a+blogt′
其中，a、b为预设蠕变模型的常数；t′为待测运行时长。
步骤208、对该预设蠕变模型测量待测架空线路蠕变量的准确性进行验证。
在一实施例中，可以采用两种验证方式，例如验证方式一：获取多个待测的架空线路的运行时长所对应的待测架空线路蠕变量；根据多个待测架空线路蠕变量，确定蠕变量变化量；根据多个待测的架空线路的运行时长，确定运行时间变化量；判断蠕变量变化量与运行时间变化量是否成反比；若蠕变量变化量与运行时间变化量成反比，则确定预设蠕变模型准确。
或者，又例如采用验证方式二：根据机载LiDAR实测，获取实测架空线路蠕变量；将实测架空线路蠕变量与待测架空线路蠕变量进行比较，生成一误差值；若误差值小于一预设阈值，则确定预设蠕变模型准确。
本发明实施例提供的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，通过机载LiDAR采集的巡线数据曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂，从而获取到各导线弧垂对应的各架空线路蠕变量，进而根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数，从而能够根据待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定一待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。这样，在需要测量待测架空线路蠕变量时，可以直接通过预设蠕变模型进行直接预测，而无需进行架空导线的蠕变试验，从而避免了当前架空导线的蠕变试验需要人为干涉，其实验环境难以真实模拟实际架空线路所处的环境，且试验样本较少，造成测量的精度较差，难以获得较为真实的架空线路蠕变特性的问题。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，其特征在于，包括：
获取多次机载LiDAR采集的巡线数据；
根据所述巡线数据进行曲线拟合获取各次通过机载LiDAR巡线时的导线弧垂；
根据各导线弧垂分别确定各架空线路蠕变量；
根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数；
获取各架空线路从投运到一待测时间的架空线路的待测运行时长；
根据所述待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及预设蠕变模型确定所述待测时间所对应的待测架空线路蠕变量。
2.根据权利要求1所述的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，其特征在于，所述预设蠕变模型为：
logεc＝a+blogt
其中，εc为所述架空线路蠕变量；a、b为所述预设蠕变模型的常数，a＝log[kf(τ)2σ]，b＝μ(α)；k为架空线路材料常数、f(τ)为架空线路所述环境的温度函数、σ为导线平均载荷；μ(α)为预设常数；t为所述实际运行时长。
3.根据权利要求2所述的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，其特征在于，所述根据各导线蠕变量以及各架空线路从投运到机载LiDAR巡线时的实际运行时长，确定一预设蠕变模型的常数，包括：
获取各导线蠕变量以及所述实际运行时长分别对应的第一列向量和第二列向量；所述第一列向量为n列，所述第二列向量为m列；
根据所述第一列向量和第二列向量进行最小二乘运算，获取得到所述预设蠕变模型的常数。
4.根据权利要求3所述的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，其特征在于，根据所述待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及所述预设蠕变模型确定所述待测时间所对应的待测架空线路蠕变量，包括：
通过公式一确定所述运行时间所对应的待测架空线路蠕变量εc′：
logεc′＝a+blogt′
其中，a、b为所述预设蠕变模型的常数；t′为所述待测运行时长。
5.根据权利要求4所述的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多个待测的架空线路的运行时长所对应的待测架空线路蠕变量；
根据所述多个待测架空线路蠕变量，确定蠕变量变化量；
根据所述多个待测的架空线路的运行时长，确定运行时间变化量；
判断所述蠕变量变化量与所述运行时间变化量是否成反比；
若所述蠕变量变化量与所述运行时间变化量成反比，则确定所述预设蠕变模型准确。
6.根据权利要求4所述的基于LiDAR技术的架空线路蠕变测量方法，其特征在于，在根据所述待测运行时长、预设蠕变模型的常数以及所述预设蠕变模型确定所述待测时间所对应的待测架空线路蠕变量之后，包括：
根据机载LiDAR实测，获取实测架空线路蠕变量；
将所述实测架空线路蠕变量与所述待测架空线路蠕变量进行比较，生成一误差值；
若所述误差值小于一预设阈值，则确定所述预设蠕变模型准确。
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