CN109443304A - 基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法 - Google Patents

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刘社民
盛从兵
杨历伟
杨进学
林茂盛
朱建收
黄桥林
邵震
刘�英
盛雨笛
何铭
朱国营
王胜丹
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，步骤如下：S1，输电线路通道走廊影像获取的前期准备；S2，获得输电线路通道走廊的实时影像数据；S3，获得输电线路通道走廊的实时场景；S4，获取输电线路走廊导线及交叉跨越的三维点云数据；S5，通过三维通道走廊数据管理系统检查线路是否存在不符合安全距离约定的路段。本发明使用无人机获取输电线路通道动态数据，巡检人员可方便发现通道内违章建筑物、异物以及通道内外树障的情况，巡检人员可以对通道内风险隐患作出预判。利用输电线路通道的交叉跨越三维点云场景，快速定位、量测对物距离判断是否满足线路安全运行规程，及时为消除安全隐患提供依据，保证线路运行安全。

Description

基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法
技术领域
本发明属于输电线路检修技术领域，具体涉及一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法。
背景技术
高压架空输电线路是电力系统的重要组成部分，是电能传输的重要通道。近年来随着电网建设的快速发展，电网规模日益扩大，输电线路里程也快速增长。大部分输电线路走廊分布在郊区旷野，受恶劣天气、山坡地理条件等客观自然条件的影响较大，其运行可靠性直接影响了电网的稳定运行。因此，有必要适时进行输电线路巡视，及时发现威胁线路安全的线路缺陷，为输电线路的状态检修提供基础支撑。
传统的输电线路巡视，尤其是通道环境巡视，多为步行巡视或乘车巡视，以巡视人员目测观察为主，对线路路径通道环境上的各类隐患或危险点进行定点检查。传统的线路巡视方式受人为因素的影响较大，在恶劣天气条件下作业困难，巡视质量较差，容易导致线路隐患或缺陷不能及时发现、处理。另外地市运维班组人员配置不足，年龄普遍老龄化、班组建设任务繁重、巡视周期长，事故处理不及时，外破工程无法及时蹲守、盯防等。因此，有必要借助先进的巡检技术、信息技术手段，改进架空输电线路巡视模式，实现输电线路巡检的信息化与规范化。
发明内容
针对上述现有技术中描述的不足，本发明提供一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，步骤如下：
S1，输电线路通道走廊影像获取的前期准备。
S1.1，组装采集设备和监控设备。
所述采集设备包括3D相机，将3D相机安装在固定翼无人机上。
所述监控设备，包括GPS模块、无线通讯模块、智能电源模块、中央存储单元和控制模块。GPS模块为固定翼无人机提供准确的GPS时间及姿态信息。
无线通讯模块为固定翼无人机运行状态提供数据通道，进而实现飞行时的远程监控。
智能电源模块为固定翼无人机提供稳定的电源输入。
中央存储单元负责存储各类设备采集的数据。
控制模块采用公用总线接口方便其他硬件设备集成接入。
S1.2，给固定翼无人机进行巡检路径和航拍任务的规划。
对于巡检路径，按照巡检区域下载遥感图到固定翼无人机。
对于航拍任务，根据巡检区域设定航拍路线。
S2，固定翼无人机按照设定好的航线进行航拍，获得输电线路通道走廊的实时影像数据；
固定翼无人机逐月进行飞行采集，及时更新通道走廊中的地物变化情况。
S3，将获得的输电线路通道走廊的实时影像数据进行拼接，获得输电线路通道走廊的实时场景。
将固定翼无人机采集的影像数据通过智能图像处理工具，对影像进行拼接，获取输电线路通道走廊实时场景；且所述影像数据包括DOM数据、DEM数据和影像点云数据。
S4，多旋翼无人机搭载激光扫描仪，获取输电线路走廊导线及交叉跨越的三维点云数据。
将激光扫描数据、惯导数据转化为三维点云数据，直观获取通道中交叉跨越与导线信息；激光三维数据的采集原则上一条线路只采集一次，除非出现线路改造，改造后的只需再采集一次即可，无需进行定期采集。
S5，将获得的三维点云数据导入三维通道走廊数据管理系统中，利用通道走廊安全距离检测功能，通过每档导线和交叉跨越的位置检查线路是否存在不符合安全距离约定的路段；并对有不满足安全距离要求的区域进行特殊标记，同时输出安全距离分析报告。
所述三维通道走廊数据管理系统，包括：数据浏览模块、线路主路径导入模块、输电线路导线拟合提取模块、安全距离智能分析模块。
本发明使用无人机等智能化工具及时、快速地获取输电线路通道动态数据，巡检人员可以方便的发现通道内违章建（构）筑物、异物以及通道内外树障的情况，巡检人员可以对通道内风险隐患作出预判，为线路运维消缺提供基础数据资料。同时利用输电线路通道的交叉跨越三维点云场景，可以快速的定位、量测对物距离判断是否满足线路安全运行规程，及时为消除安全隐患提供依据，保证线路运行安全。输电线路运维工作更加高效，丰富的输电线路通道三维数据，为“输电通道治理专项行动”的深入开展提供高效的技术支撑。并且还能够培养一大批新型运检人员，为输电线路运维工作的信息化、科技化深入开展奠定坚实的基础。
本发明的结果将直接应用于输电线路通道安全的状态评估，预判通道内存在的风险隐患，为线路运维消缺提供基础数据资料，保证电力系统稳定供电提供保障。因此，通过本发明的实施，最直接的效益就是减少因架空线路隐患而发生的故障，既降低了损失，又保证了供电。
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为本发明巡检设备原理图。
图2为本发明的系统流程图。、
图3为本发明DOM数据拼接图。
图4为本发明影像点云数据拼接图。
图5为本发明走廊导线及交叉跨越的三维点云数据。
图6为本发明三维通道走廊数据管理系统的原理框图。
图7为本发明导线和交叉跨越的位置检查示意图。
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付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。
一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，如图2所示，步骤如下：
S1，输电线路通道走廊影像获取的前期准备。
S1.1，组装采集设备和监控设备，如图1所示。
所述采集设备包括3D相机，将3D相机安装在固定翼无人机上。
所述监控设备，包括GPS模块、无线通讯模块、智能电源模块、中央存储单元和控制模块。GPS模块为固定翼无人机提供准确的GPS时间及姿态信息。
无线通讯模块为固定翼无人机运行状态提供数据通道，进而实现飞行时的远程监控。
智能电源模块为固定翼无人机提供稳定的电源输入。
中央存储单元负责存储各类设备采集的数据。
控制模块采用公用总线接口方便其他硬件设备集成接入。
S1.2，给固定翼无人机进行巡检路径和航拍任务的规划。
对于巡检路径，按照巡检区域下载遥感图到固定翼无人机。
对于航拍任务，根据巡检区域设定航拍路线。
S2，固定翼无人机按照设定好的航线进行航拍，获得输电线路通道走廊的实时影像数据；
固定翼无人机逐月进行飞行采集，及时更新通道走廊中的地物变化情况。
S3，将获得的输电线路通道走廊的实时影像数据进行拼接，获得输电线路通道走廊的实时场景。
将固定翼无人机采集的影像数据通过智能图像处理工具，对影像进行拼接，获取输电线路通道走廊实时场景；且所述影像数据包括DOM数据、DEM数据和影像点云数据。
DOM数据的拼接如图3所示，影像点云数据的拼接如图4所示。
S4，多旋翼无人机搭载激光扫描仪，获取输电线路走廊导线及交叉跨越的三维点云数据，如图5所示。
将激光扫描数据、惯导数据转化为三维点云数据，直观获取通道中交叉跨越与导线信息；激光三维数据的采集原则上一条线路只采集一次，除非出现线路改造，改造后的只需再采集一次即可，无需进行定期采集。
S5，将获得的三维点云数据导入三维通道走廊数据管理系统中，利用通道走廊安全距离检测功能，通过每档导线和交叉跨越的位置检查线路是否存在不符合安全距离约定的路段；并对有不满足安全距离要求的区域进行特殊标记，如图7所示，同时输出安全距离分析报告。
所述三维通道走廊数据管理系统，如图6所示，包括：数据浏览模块、线路主路径导入模块、输电线路导线拟合提取模块、安全距离智能分析模块。
真实三维输电线路通道数字化建设充分利用无人机操控简便、飞行速度快不受地理条件限制等优点，结合智能化数据管理系统，从而实现输电线路走廊的三维真实场景展示，利用通道内净空距离量测为输电线路运维人员提供基础数据支撑。
并且由于激光三维数据精度高,无论地形、树高、杆塔模型、电线弧垂及交叉跨越等,都是尽最大可能对现实电网在电脑中的数字化再现。将来深化应用还可以结合激光扫描时的温度、湿度、风速等数据,可以在三维数字化输电线路通道基础上进行各种电力专业分析,如预测模拟不同温度、风速、覆冰下弧垂变化情况,为线路管理决策提供有力支撑。
上面所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，其特征在于，步骤如下：
S1，输电线路通道走廊影像获取的前期准备；
S1.1，组装采集设备和监控设备；
S1.2，给固定翼无人机进行巡检路径和航拍任务的规划；
S2，固定翼无人机按照设定好的航线进行航拍，获得输电线路通道走廊的实时影像数据；
固定翼无人机逐月进行飞行采集，及时更新通道走廊中的地物变化情况；
S3，将获得的输电线路通道走廊的实时影像数据进行拼接，获得输电线路通道走廊的实时场景；
S4，多旋翼无人机搭载激光扫描仪，获取输电线路走廊导线及交叉跨越的三维点云数据；
S5，将获得的三维点云数据导入三维通道走廊数据管理系统中，利用通道走廊安全距离检测功能，通过每档导线和交叉跨越的位置检查线路是否存在不符合安全距离约定的路段；并对有不满足安全距离要求的区域进行特殊标记，同时输出安全距离分析报告。
2.根据权利要求1所述的基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，其特征在于，在步骤S1.1中，所述采集设备包括3D相机，将3D相机安装在固定翼无人机上；
所述监控设备，包括GPS模块、无线通讯模块、智能电源模块、中央存储单元和控制模块；GPS模块为固定翼无人机提供准确的GPS时间及姿态信息；
无线通讯模块为固定翼无人机运行状态提供数据通道，进而实现飞行时的远程监控；
智能电源模块为固定翼无人机提供稳定的电源输入；
中央存储单元负责存储各类设备采集的数据；
控制模块采用公用总线接口方便其他硬件设备集成接入。
3.根据权利要求1所述的基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，其特征在于，在步骤S1.2中，对于巡检路径，按照巡检区域下载遥感图到固定翼无人机；
对于航拍任务，根据巡检区域设定航拍路线。
4.根据权利要求1所述的基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，其特征在于，在步骤S3中，将固定翼无人机采集的影像数据通过智能图像处理工具，对影像进行拼接，获取输电线路通道走廊实时场景；且所述影像数据包括DOM数据、DEM数据和影像点云数据。
5.根据权利要求1所述的基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，其特征在于，在步骤S4中，将激光扫描数据、惯导数据转化为三维点云数据，直观获取通道中交叉跨越与导线信息；激光三维数据的采集原则上一条线路只采集一次，除非出现线路改造，改造后的只需再采集一次即可，无需进行定期采集。
6.根据权利要求1所述的基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，其特征在于，在步骤S5中，所述三维通道走廊数据管理系统，包括：数据浏览模块、线路主路径导入模块、输电线路导线拟合提取模块、安全距离智能分析模块。
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