CN201402324Y - 高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，包括飞行器和设置在飞行器上的激光雷达系统，激光雷达系统包括GPS定位系统、激光扫描测距系统、惯性导航系统和数据处理系统，激光扫描测距系统包括激光发射器和接收器，GPS定位系统、激光发射器、接收器和惯性导航系统分别与数据处理系统相连，本实用新型能够获取线路走廊高精度地形和高清晰影像数据，能够快速高效的发现山体塌陷、移动、滑坡等重大自然灾害，实现对线路走廊的直观管理，与传统手段相比，具有高效、安全和准确的特点，采用本实用新型检测精度高，极大地缩短了野外作业周期，且数据成果还可用于后期线路走廊三维可视化管理应用，具有显著的经济和社会效益。

Description

高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统
技术领域
本实用新型涉及一种激光雷达检测系统，特别涉及一种高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统。
背景技术
高压架空输电线路巡检一直都是电力工作者及电力企业的难题。高压输电线路输送距离长，经过之处地理环境恶劣，部份位于人迹罕至的高山峻岭之中，人员跋山涉水耗费人力及时间，而且山区蜂害、蛇害及其它野生动物对员工的生命安全也构成了严重威胁。同时，部份线路由于树木、高山遮挡人工无法观测。
特别是我国西南地区，高压架空输电线路所经地区位于大山山脉，地形陡峭破碎、沟壑纵横，地形地貌以高山大岭、陡崖深谷为主，且河流、河谷、长江支流及湖泊较为发达，呈树枝状分布于长江两岸，使地形更呈现出陡峭破碎、沟壑纵横、高差悬殊的情况。
多年来，我国西部地区多次出现整体滑坡现象，尽管设计已对滑坡地段作了跨越或避让处理，但乡村公路及国道的建设仍对山体结构造成破坏，威胁塔基安全。而人工巡检由于线路巡视人员的视野局限性，使其不能及时、准确地发现线路周围区域地形的变化和对塔基的威胁；特别是对线路周边的树木生长，城镇、公路建设放炮等恶性施工引起的地形变化及滑坡隐患缺乏大视野的观测，无法对成百上千公里纵深的线路走廊进行直观的管理。
因此，需要一种对高压架空输电线路进行巡检的系统，能够快速高效的发现山体塌陷、移动、滑坡等重大自然灾害，实现对线路走廊的直观管理，提升高压输电线路管理水平。
实用新型内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本实用新型提供一种高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，通过机载激光雷达获取线路走廊高精度地形和高清晰影像数据，建立三维可视化管理平台，能够快速高效的发现山体塌陷、移动、滑坡等重大自然灾害，实现对线路走廊的直观管理，提升高压输电线路管理水平。
本实用新型的高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，包括飞行器和设置在飞行器上的激光雷达系统，所述激光雷达系统包括GPS定位系统、激光扫描测距系统、惯性导航系统和数据处理系统，激光扫描测距系统包括激光发射器和接收器，所述GPS定位系统、激光发射器、接收器和惯性导航系统分别与数据处理系统相连。
进一步，还包括数字航摄仪，所述数字航摄仪与数据处理系统相连；
进一步，数据处理系统包括成像装置；
进一步，所述数据处理系统终端为设置于地面的计算机，所述计算机与激光雷达系统之间进行无线数据传输。
本实用新型的有益效果：本实用新型的高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，通过直升机载激光雷达测量系统沿线路走廊一次飞行，即可采集沿线高精度激光点云数据和高清晰数码影像数据，数据成果精度高、外业工作量小，工作效率高；采用机载激光雷达获取线路走廊高精度地形和高清晰影像数据，建立三维可视化管理平台，能够快速高效的发现山体塌陷、移动、滑坡等重大自然灾害，实现对线路走廊的直观管理，提升高压输电线路管理水平；设置数字航摄仪，可在三维和二维系统中实现数据互动，通过二维图上的精确定位来实现杆塔、线路等设备管理和维护；采用计算机处理终端，系统可运行于局域网系统中，可以根据需求拓展互联网服务、嵌入式设备服务等；与传统手段相比，具有高效、安全和准确的特点，为输电线路走廊提供一种快捷、精确的巡检方法，创新性地把激光雷达测量技术的快速采集高精度的激光点云数据和分辨率的数码影像数据优点用于输电线路巡检工作中，经实践证明，采用此方法获得数据，通过计算处理后，在计算机内得到仿真模型，便于日常管理，效率高、精度好，能直接满足输电线路走廊巡检需求；采用本实用新型检测精度高，极大地缩短了外业作业周期，且数据成果还可用于后期线路走廊三维可视化管理应用，具有显著的经济和社会效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的原理框图，如图所示：本实施例高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，包括飞行器1和设置在飞行器1上的激光雷达系统，本实施例中，飞行器为直升飞机；所述激光雷达系统包括GPS定位系统3、激光扫描测距系统2、惯性导航系统5和数据处理系统4，激光扫描测距系统2包括激光发射器21和接收器22；数据处理系统4包括成像装置41；所述GPS定位系统3、激光发射器21、接收器22和惯性导航系统5分别与数据处理系统4相连；工作时，从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可以准确地计算出扫描轨迹7中每一个地面光斑的座标；
本实施例中，还包括数字航摄仪6，所述数字航摄仪6与数据处理系统4相连，机载激光雷达系统与数字航摄仪6、GPS定位系统3及惯性导航系统5相结合，数据处理系统4终端为设置于地面的计算机8，所述计算机8与激光雷达系统之间进行无线数据传输；使用大容量高速计算机，经过专用软件处理，可在空中完成地面高程模型DEM及数字正射影像图DOM的大规模生产，将大大提高航测成图的作业生产效率，减少生产环节，缩短生产周期，提高成图精度，提供更为丰富的地理信息。
本实用新型提供数据采集与处理工具对激光雷达获取的数据进行处理，除数字高程模型(DEM)、正射影像、点云外，提取电线、杆塔、建筑物、树木、道路等三维数据，并存储于空间数据库；
管理地形、电线、杆塔、建筑物、树木、道路等三维数据，并提供断面切割、杆塔定位及三维漫游、缩放、旋转及飞行等操作；
提供多种方式快捷方便地查询任一输电线路的有关数据资料，包括线路的电压等级、连接方式、起止点、回路数、路径长度、导线型号等设备属性，并可直观地在三维场景中显示耐张段；
提供多种方式快捷方便地查询输电线路任一杆塔的空间位置及及相关文档；
结合对应的二维GIS系统，可在三维和二维系统中实现数据互动，通过二维图上的精确定位来实现杆塔、线路等设备管理和维护；
通过飞行或漫游，查询线路经过的跨越物，并对跨越物进行统计和管理；
通过模拟淹没，可查询洪水灾害对输电线路设备的影响；
可对线路运行与检修的技术资料进行功能强大的管理，查询线路运行管理的有关规程规定、技术生产指标图表、线路缺损录入、消缺、维护、检修技术记录及统计等，形象地提供历史上发生事故的类型、次数和位置等信息；
能选出最佳抢修路线，标注上山路口，以便尽快恢复供电；
接受雷电系统的数据，在系统中定位显示雷击位置(抽象为一个点)，并可分析受影响的线路段，为线路巡检提供依据；
提供树木长势的模拟，为制订树木砍伐计划提供依据；
提供线路不同工况下弧垂的模拟，以检查线路跨越另一线路和其它障碍物时的距离是否安全；
系统提供标准接口和数据，其他系统可以利用这些接口直接访问系统管理的激光雷达以及相关三维数据(如电线、杆塔、建筑物、树木、道路等)、属性数据；系统也可将管理的数据导出为标准数据格式，让现有系统直接读取。
本实用新型通过直升机载激光雷达测量系统沿线路走廊一次飞行，即可采集沿线高精度激光点云数据和高清晰数码影像数据，数据成果精度高、外业工作量小，工作效率高；
基于高精度激光点云数据，参照《架空送电线路运行规程》要求，可以快速、准确地检测线路走廊危险点位置和类型。
绝大部份工作在内业完成，与传统手段相比，效率得到提高，作业环境得到了改善。
获取的高精度激光点云数据和数码影像数据，还可以用于制作三维地表模型(DEM)、杆塔三维逆向建模，逼真恢复线路走廊三维原貌，用于线路三维可视化管理，极大提高管理水平，确保线路安全。
本实用新型为输电线路走廊提供一种快捷、精确的巡检方法，创新性地把激光雷达测量技术的快速采集高精度的激光点云数据和分辨率的数码影像数据优点用于输电线路巡检工作中，经实践证明，采用此方法效率高、精度好，能直接满足输电线路走廊巡检需求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，其特征在于：包括飞行器(1)和设置在飞行器(1)上的激光雷达系统，所述激光雷达系统包括GPS定位系统(3)、激光扫描测距系统(2)、惯性导航系统(5)和数据处理系统(4)，激光扫描测距系统(2)包括激光发射器(21)和接收器(22)，所述GPS定位系统(3)、激光发射器(21)、接收器(22)和惯性导航系统(5)分别与数据处理系统(4)相连。
2.根据权利要求1所述的高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，其特征在于：还包括数字航摄仪(6)，所述数字航摄仪(6)与数据处理系统(4)相连。
3.根据权利要求2所述的高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，其特征在于：数据处理系统(4)包括成像装置(41)。
4.根据权利要求3所述的高压架空输电线路机载三维激光雷达检测系统，其特征在于：所述数据处理系统(4)终端为设置于地面的计算机(8)，所述计算机(8)与激光雷达系统之间进行无线数据传输。
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