CN111325852A - 一种硬梯法带电作业入场位置确定方法、装置和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种硬梯法带电作业入场位置确定方法、装置和设备，通过获取输电线路空间信息的三维点云数据来得到目标对象的带电体的落点位置，然后确定杆塔上的硬梯位置坐标集合，从而得到硬梯进入目标区域的所有进场路径，最后从所有的进场路径中确定出满足电气组合间隙的安全条件的进场路径，满足安全条件的进场路径的起点位置即为带电作业入场位置，不需要根据二维图纸或现场勘查来制定检修方案，解决了现有的根据二维图纸和现场勘查方式来制定的检修方案存在与实际场景不一致和可靠性较差的技术问题。

Description

一种硬梯法带电作业入场位置确定方法、装置和设备
技术领域
本申请涉及带电作业技术领域，尤其涉及一种硬梯法带电作业入场位置确定方法、装置和设备。
背景技术
为保证电力系安全可靠运行，需要对输电线路进行带电检修作业。目前各大电网之间实现互联，必须充分保证联络线的安全稳定运行，而带电作业也将会在联络线的维护工作中发挥巨大作用。
目前的高压带电作业常采用硬梯法从杆塔荡入作业点，硬梯法带电作业的主要流程是根据设计图纸或者现场勘查来制定检修方案，通过各部门审核，施工作业，但是根据设计图纸来制定检修方案，二维简化图纸为简化图纸，是现场复杂情况的简化，如把转角角度小的塔简化为直线塔、把绝缘子串简化为直线等，在输电线路建设施工过程中，可能出现与设计图纸状态不一致的情况，在实际运行过程中，电力设备可能会出现变形，如杆塔倾斜、绝缘子串弯曲等，在运检过程中进行设备更替后没有及时进行图纸更新，会导致基础数据与实际场景不一致，且无法进行三维测量，从而影响制定方案数据的准确性。在无图纸的情况下，需要人工现场勘查，由于杆塔较高，可能出现细节遗漏，导致获取信息不足以实现最终作业需求，如，现场勘查无法清除的识别绝缘子串的个数和长度，若在现场勘查的基础上去制定检修方案，可能出现实际检修时发现绝缘子串个数多于已有资料记载的情况，准备的工作用具长度不足以满足施工需求，则需要重新制定方案，进行二次施工作业。同时，根据二维图纸和现场勘查来制定的检修方案只能根据二维几何特征计算最小的组合间隙值，不能对进出强电场中的全过程进行线性连续安全组合间隙校验，可靠性较差。因此，如何准确确定带电作业人的入场位置和作业轨迹，用以解决现有的根据二维图纸和现场勘查方式来制定的检修方案存在与实际场景不一致和可靠性较差的技术问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定方法、装置和设备，用于解决现有的根据二维图纸和现场勘查方式来制定的检修方案存在与实际场景不一致和可靠性较差的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定方法，包括：
获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数；
根据所述点云数据确定所述目标对象的带电体的落点位置；
根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合；
根据所述位置坐标集合和所述落点位置，得到硬梯进入所述目标区域的所有进场路径；
将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
可选地，所述根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合，包括：
根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，得到所述杆塔上到所述落点位置的三维距离小于所述硬梯的长度的坐标点，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合。
可选地，所述将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置，包括：
基于预置采样间距所每条进场路径进行点采样，得到每条进场路径上的多个采样点；
计算每条进场路径上的多个采样点到所述带电体的第一最近距离和每条进场路径上的多个采样点到所述目标对象中的接地体的第二最近距离；
计算所述第一最近距离与带电作业人员的活动半径的第一差值和所述第二最近距离与所述活动半径的第二差值；
将所有采样点的所述第一差值和所述第二差值之和均大于预置电气组合间隙值的进场路径确定为安全进场路径，将所述安全进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
可选地，所述预置带电作业安全参数包括：所述硬梯的长度、带电作业人员的活动半径和预置电气组合间隙值。
可选地，所述目标对象包括：杆塔、导线和绝缘子串。
可选地，所述目标对象还包括跳线、地面和植被。
本申请第二方面提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定装置，包括：
获取单元，用于获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数；
落点确定单元，用于根据所述点云数据确定所述目标对象的带电体的落点位置；
挂点硬梯搭载位置确定单元，用于根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合；
进场路径确定单元，用于根据所述位置坐标集合和所述落点位置，得到硬梯进入所述目标区域的所有进场路径；
入场位置确定单元，用于将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
可选地，根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，得到所述杆塔上到所述落点位置的三维距离小于所述硬梯的长度的坐标点，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合。
可选地，所述入场位置确定单元具体用于：
基于预置采样间距所每条进场路径进行点采样，得到每条进场路径上的多个采样点；
计算每条进场路径上的多个采样点到所述带电体的第一最近距离和每条进场路径上的多个采样点到所述目标对象中的接地体的第二最近距离；
计算所述第一最近距离与带电作业人员的活动半径的第一差值和所述第二最近距离与所述活动半径的第二差值；
将所有采样点的所述第一差值和所述第二差值之和均大于预置电气组合间隙值的进场路径确定为安全进场路径，将所述安全进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
本申请第三方面提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一项所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定方法，包括：获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数；根据点云数据确定目标对象的带电体的落点位置；根据点云数据、预置带电作业安全参数和落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合；根据位置坐标集合和落点位置，得到硬梯进入目标区域的所有进场路径；将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
本申请提供的硬梯法带电作业入场位置确定方法，通过获取输电线路空间信息的三维点云数据来得到目标对象的带电体的落点位置，然后确定杆塔上的硬梯位置坐标集合，从而得到硬梯进入目标区域的所有进场路径，最后从所有的进场路径中确定出满足电气组合间隙的安全条件的进场路径，满足安全条件的进场路径的起点位置即为带电作业入场位置，不需要根据二维图纸或现场勘查来制定检修方案，解决了现有的根据二维图纸和现场勘查方式来制定的检修方案存在与实际场景不一致和可靠性较差的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的一种硬梯法带电作业入场位置确定方法的一个流程示意图；
图2为本申请实施例中的提供的硬梯进入强电场的一个示意图；
图3为本申请实施例中提供的一种硬梯法带电作业入场位置确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例中，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定方法的一个实施例，包括：
步骤101、获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数。
需要说明的是，本申请实施例中的目标对象可以包括杆塔、导线和绝缘子串中的至少一个，还可以包括跳线、地面和植被。预置带电作业安全参数可以包括硬梯的长度、带电作业人员的活动半径和预置电气组合间隙值。硬梯的长度是指带电作业人员通过硬梯进行带电作业时所用的硬梯的长度，该硬梯一端与带电体连接，比如导线，另一端与杆塔连接。带电作业的电气组合间隙值是指带电作业人员所在位置到带电体(如导线、绝缘子串)和接地体(如杆塔)的最小三维距离之和，若最小的电气组合距离符合带电作业安全规范，则进场路线安全。点云数据为激光点云数据，点云数据是指扫描资料以点的公式记录，每一个点包含有三维坐标，点云数据除了具有集合位置以外，有的还有颜色信息或反射轻度信息。颜色信息通畅是通过相机获取彩色影像，然后将对应位置的像素的颜色信息赋予点云中对应的点。反射强度信息的获取是激光扫描仪接收装置采集到的回波强度，该强度信息与目标的表面材质、粗糙度、入射角方向、以及仪器的发射能量和激光波长有关。
步骤102、根据点云数据确定目标对象的带电体的落点位置。
需要说明的是，带电体的落点位置为硬梯的落点位置。落点位置可以根据实际需求进行设置，比如需要对输电线进行检修，可在导线上选取一个合适的位置作为硬梯的落点位置。
步骤103、根据点云数据、预置带电作业安全参数和落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合。
需要说明的是，将杆塔上到落点位置的三维距离小于硬梯的长度的坐标点作为位置坐标，构成位置坐标集合。
步骤104、根据位置坐标集合和落点位置，得到硬梯进入目标区域的所有进场路径。
需要说明的是，从位置坐标集合和落点位置可以确定硬梯进入目标与的所有进场路径。
步骤105、将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
需要说明的是，带电作业安全距离包含带电作业最小电气间隙和人体允许活动范围，在IEC标准中，最小电气间隙是指带电作业工作点可防止发生电气击穿的最小组合距离。如果带电作业人员进入目标区域时组合间隙小于安全距离，就有被高压电击穿的危险。在所有的进场路径中，确定出满足电气组合间隙安全条件的进场路径为安全进场路径。具体可以是基于预置采样间距对每条进场路径进行点采样，得到每条进场路径上包含的多个采样点，然后计算每条进场路径所包含的多个采样点到带电体的最近距离与带电作业人员的活动半径的第一差值，以及多个采样点到至少一个目标对象中的接地体的最近距离与活动半径的第二差值，如果任意一条路径上所有采样点都大于预置电气组合间隙值，则确定该进场路径上的起点位置作为硬梯进入目标区域的起点位置，即带电作业入场位置。带电作业人员的活动半径是指以带电作业人员为圆心建立一个球形模型(人体允许活动范围)，带电作业人员的作业范围为该球形的半径，即为带电作业人员的活动半径。
本申请实施例提供的硬梯法带电作业入场位置确定方法，通过获取输电线路空间信息的三维点云数据来得到目标对象的带电体的落点位置，然后确定杆塔上的硬梯位置坐标集合，从而得到硬梯进入目标区域的所有进场路径，最后从所有的进场路径中确定出满足电气组合间隙的安全条件的进场路径，满足安全条件的进场路径的起点位置即为带电作业入场位置，不需要根据二维图纸或现场勘查来制定检修方案，解决了现有的根据二维图纸和现场勘查方式来制定的检修方案存在与实际场景不一致和可靠性较差的技术问题。
为了便于理解，请参阅图1至图2，本申请实施例中提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定方法的应用例。如图2所示，在利用硬梯法对导线进行检修前，需确定硬梯的入场位置，即确定硬梯在杆塔的可选位置。
设置硬梯的长度为L，带电作业人员的作业半径为R，安全规范规定的电气组合间隙值K；
设置硬梯在导线的落点位置P；
根据点P和硬梯的长度L计算可选的硬梯在杆塔的起点位置Q，具体如下：
根据点P和硬梯的长度L，在杆塔上选取可以搭载硬梯的点集Q，具体的，将杆塔上距点P的三维距离小于L的所有点加入到点集Q；
分析点集Q中每个点与点P组成路径上的电气组合间隙是否满足要求，若满足要求，则将该点作为硬梯起点的可选位置，具体为：
将点集Q中的每个点Qi到点P连成直线，作为硬梯的进场轨迹；
对于上述进场轨迹对应的直线，从Qi到P按照预设采样间距进行采样，得到多个采样点(如图2中的n1，n2)；
以n1为例，计算n1到导线的垂线的长度L1，n1到杆塔的垂线的长度L2，计算(n1-R)+(n2-R)的和是否大于K，如果大于K，说明该点符合组合间隙要求，即带电作业人员在n1点进行作业时是位于一个安全的作业位置。然后按照上述方法分别确认点n2等所有采样点是否符合组合间隙要求，当Qi和P组成的一条进场路径上的所有采样点均符合组合间隙要求时，将该Qi点作为硬梯在杆塔的一个可选的起始位置。该方法可以实现施工场景三维可视化，对输电线路空间信息进行高速、高精度采集，实现真三维实景还原，可以实现安全分析自动化，基于真三维可视化点云数据可进行任意目标之间的量测和最近距离的自动查找，可以实现方案校核全面化，可分析所有参与作业人员在全部带电作业过程中的安全状态，提示安全和危险区域，实现全员全过程安全分析。
为了便于理解，请参阅图3，本申请提供了一种硬梯法带电作业入场位置确定装置的实施例，包括：
获取单元，用于获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数；
落点确定单元，用于根据点云数据确定所述目标对象的带电体的落点位置；
挂点硬梯搭载位置确定单元，用于根据点云数据、预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合；
进场路径确定单元，用于根据位置坐标集合和所述落点位置，得到硬梯进入所述目标区域的所有进场路径；
入场位置确定单元，用于将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
进一步地，挂点硬梯搭载位置确定单元具体用于：
根据点云数据、预置带电作业安全参数和落点位置，得到杆塔上到落点位置的三维距离小于硬梯的长度的坐标点，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合。
进一步地，入场位置确定单元具体用于：
基于预置采样间距所每条进场路径进行点采样，得到每条进场路径上的多个采样点；
计算每条进场路径上的多个采样点到所述带电体的第一最近距离和每条进场路径上的多个采样点到所述目标对象中的接地体的第二最近距离；
计算所述第一最近距离与带电作业人员的活动半径的第一差值和所述第二最近距离与所述活动半径的第二差值；
将所有采样点的所述第一差值和所述第二差值之和均大于预置电气组合间隙值的进场路径确定为安全进场路径，将所述安全进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
进一步地，预置带电作业安全参数包括：硬梯的长度、带电作业人员的活动半径和预置电气组合间隙值。
进一步地，目标对象包括：杆塔、导线和绝缘子串。
进一步地，目标对象还包括跳线、地面和植被。
本申请中还提供了一种带电作业入场位置设备的实施例，设备包括处理器以及存储器：存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据所述程序代码中的指令执行前述的硬梯法带电作业入场位置确定方法实施例中的硬梯法带电作业入场位置确定方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机，服务器，或者网络系统等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种硬梯法带电作业入场位置确定方法，其特征在于，包括：
获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数；
根据所述点云数据确定所述目标对象的带电体的落点位置；
根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合；
根据所述位置坐标集合和所述落点位置，得到硬梯进入所述目标区域的所有进场路径；
将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
2.根据权利要求1所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法，其特征在于，所述根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合，包括：
根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，得到所述杆塔上到所述落点位置的三维距离小于所述硬梯的长度的坐标点，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合。
3.根据权利要求2所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法，其特征在于，所述将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置，包括：
基于预置采样间距所每条进场路径进行点采样，得到每条进场路径上的多个采样点；
计算每条进场路径上的多个采样点到所述带电体的第一最近距离和每条进场路径上的多个采样点到所述目标对象中的接地体的第二最近距离；
计算所述第一最近距离与带电作业人员的活动半径的第一差值和所述第二最近距离与所述活动半径的第二差值；
将所有采样点的所述第一差值和所述第二差值之和均大于预置电气组合间隙值的进场路径确定为安全进场路径，将所述安全进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
4.根据权利要求1所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法，其特征在于，所述预置带电作业安全参数包括：所述硬梯的长度、带电作业人员的活动半径和预置电气组合间隙值。
5.根据权利要求1所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法，其特征在于，所述目标对象包括：杆塔、导线和绝缘子串。
6.根据权利要求1所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法，其特征在于，所述目标对象还包括跳线、地面和植被。
7.一种硬梯法带电作业入场位置确定装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取目标带电作业区域内的目标对象的点云数据和预置带电作业安全参数；
落点确定单元，用于根据所述点云数据确定所述目标对象的带电体的落点位置；
挂点硬梯搭载位置确定单元，用于根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合；
进场路径确定单元，用于根据所述位置坐标集合和所述落点位置，得到硬梯进入所述目标区域的所有进场路径；
入场位置确定单元，用于将电气组合间隙满足安全条件的进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
8.根据权利要求7所述的硬梯法带电作业入场位置确定装置，其特征在于，所述挂点硬梯搭载位置确定单元具体用于：
根据所述点云数据、所述预置带电作业安全参数和所述落点位置，得到所述杆塔上到所述落点位置的三维距离小于所述硬梯的长度的坐标点，确定杆塔上允许搭载硬梯的位置坐标集合位置坐标集合。
9.根据权利要求8所述的硬梯法带电作业入场位置确定装置，其特征在于，所述入场位置确定单元具体用于：
基于预置采样间距所每条进场路径进行点采样，得到每条进场路径上的多个采样点；
计算每条进场路径上的多个采样点到所述带电体的第一最近距离和每条进场路径上的多个采样点到所述目标对象中的接地体的第二最近距离；
计算所述第一最近距离与带电作业人员的活动半径的第一差值和所述第二最近距离与所述活动半径的第二差值；
将所有采样点的所述第一差值和所述第二差值之和均大于预置电气组合间隙值的进场路径确定为安全进场路径，将所述安全进场路径的起点位置确定为带电作业入场位置。
10.一种硬梯法带电作业入场位置确定设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-6任一项所述的硬梯法带电作业入场位置确定方法。
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