WO2016200192A1 - 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법 - Google Patents

지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법 Download PDF

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WO2016200192A1
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wire
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mounting
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전홍진
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(주)선운 이앤지
전홍진
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    • H02G7/00—Overhead installations of electric lines or cables
    • H02G7/20—Spatial arrangements or dispositions of lines or cables on poles, posts or towers

Definitions

  • the present invention collects the data necessary for the ear canal and mounting survey of overhead pylons using ground lidar, and uses the ground lidar to efficiently secure the ear canal and mounting data required for transferring wires to the overhead pylon.
  • the present invention relates to an ear canal, a mounting surveying device, and a method for a pylon wire.
  • Overhead transmission line refers to a transmission line that is installed in the air by using a support such as a steel tower as a line for transmitting electricity produced in a power plant to a distribution company.
  • the method currently used for the construction of transmission lines of 345kV or less is made of standardized lengths, which connects, compresses and connects the wires with straight sleeves (insulation tubes covering the wires or parts), stranded between steel tower spans, After adjusting the wire sagging on the support so as to be the amount of deformation due to gravity, Dig or Sag, cut the wire and compress the human clamp (the iron used to hold the wire when supporting the wire with insulators) to insulate the wire. Insulator device used for mounting the device to the support.
  • the existing wire construction method may be advantageous when working with a single conductor, but since there are many tower compression operations, safety is deteriorated, work days are increased, and reliability is somewhat reduced due to the use of a straight sleeve.
  • the semi-prefab method which is applied to the construction of 765kV transmission lines, divides the wire into lengths between built-in steel towers, and compresses a block-pass type compression clamp on the ground at one end of the wire to protect the ring type protector. ), Put the clamp on the other side of the wire, and attach the wedge clamp or the braid type clamp to the other end of the wire. Stranded wire is placed so that the middle point of the wire is located in the middle of the block of the built-in steel tower.After completing the stranded wire, the block-pass compression clamp is mounted on the barrier-free drill. This is a method of compressing the clamp on the tower and attaching it to the child drill.
  • the semi-prefab method performs more than half of the compression work on the ground compared to the conventional wire method, the quality can be improved and reliability can be secured by the sleeveless method, but a twisted pair clamp is required and an impact load may occur when the pulley passes.
  • additional materials such as pulley through clamps, protectors, and connection wires are required.
  • the prefab method which is applied to the 765kV transmission line construction, compresses and installs a block-pass type compressed human clamp in the ground when stranded on both ends of wires manufactured for each long wire work section. It is a method to complete a long-line work by attaching to a cultivation and only fine-adjusting an ear canal. The method has no straight sleeve points in the span and does not require tower compression, so that the efficiency, quality and safety of the wire work can be secured.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to use the ground lidar applicable to the semi-prefab method or prefab method, data required for the ear canal and mounting of the overhead steel tower
  • the present invention provides an ear canal, mounting surveying apparatus and method for processing overhead steel wire using ground lidar, which can efficiently collect the ear canal and mounting data required for wire transfer of the overhead steel wire.
  • an ear canal or mounting survey apparatus for an overhead steel wire using a ground lidar includes a receiver for receiving LiDAR data obtained from a ground LiDAR and the LiDAR data based on the LiDAR data. It includes an operation unit for calculating at least one of the ear canal and the mounting of the overhead pylon wire as result data.
  • the LiDAR data is a point group data obtained by merging the scan data of the steel tower and the processed pylon wire generated by the ground lidar into an alignment operation, and converting the point data into a three-dimensional image, a pylon model generated based on the point group data, and It may include overhead pylon cable models.
  • the calculating unit arranges the ground elevation of the pylon obtained from the pylon model and the plurality of ear canal survey points obtained from the overhead pylon cable model on the same plane, and is obtained from the pylon model according to the elevation of the ear canal survey point.
  • the ear canal of the overhead steel wire at the current temperature can be calculated as result data based on the pylon and the parameter.
  • the calculation unit calculates a change parameter at a preset worst-case temperature based on the degree of declination of the overhead steel wire at the current temperature, calculates a change parameter, and calculates the change parameter based on the change parameter.
  • the mounting of overhead pylons can be calculated from the result data.
  • a method for measuring the degree of separation of an overhead steel wire using a ground lidar is a data acquisition step in which a receiver receives Lidar data acquired from a ground lidar and provides it to a calculation unit. Calculating at least one of the ear canal and the mounting of the overhead pylon wire as result data based on the LiDAR data.
  • the LiDAR data is a point group data obtained by merging the scan data of the steel tower and the processed pylon wire generated by the ground lidar into an aligning operation and converting the 3D image into a three-dimensional image. It may include a pylon cable model.
  • the calculating unit calculates the result data by arranging the ground elevation of the steel tower obtained from the pylon model and the plurality of ear canal survey points obtained from the processed pylon wire model on the same plane, and the height difference of the ear canal survey point.
  • the calculating unit calculates a change parameter at a predetermined worst-case temperature based on the degree of the ear canal of the overhead steel wire at the current temperature, and calculates a change parameter.
  • the method may further include calculating, as another result data, the mounting of the overhead steel wire in the worst case condition based on the change parameter.
  • the ear canal, mounting surveying device and method of overhead steel wire using ground lidar precisely measures the ear canal and mounting of overhead steel wire using the scan data collected by the lidar from the ground without having to climb the high tower. Measurements, and facilitate the analysis and storage of data. Therefore, it is possible to improve work reliability, efficiency and operator safety while preventing reliability deterioration due to the error of the operator, and also measure displacement of supports such as steel towers supporting overhead steel wires by analyzing the scan data of the ground lidar. Therefore, when calculating the ear canal and mounting, it is possible to calculate an accurate ear canal and mounting in consideration of the displacement of the steel tower.
  • the ground lidar provides reliable ear canal and mounting data necessary for the handover of overhead pylon wires, and the corresponding topographic data, pylon data, and overhead wires required for semi-prefab construction or prefab construction. And mounting data.
  • FIG. 1 is a flow chart showing an example of an ear canal, mounting survey method of the overhead steel tower wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of converting scan data of an ear canal, an ear canal in a mounting survey apparatus and a method of an overhead steel wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are exemplary views showing point group data in an ear canal, an ear canal, and a mounting calculation method of a processed steel tower wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of systemizing the ear canal and mounting surveying apparatus of overhead steel tower wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are exemplary views for explaining an ear canal of an overhead steel wire using a ground lidar, an ear canal of a mounting surveying device and method, and an ear canal calculation method among mounting methods according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an ear canal calculation process when the heights of wire support points are the same in an ear canal, a mounting survey apparatus, and a method of an overhead steel wire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an ear canal calculation process considering height differences between wire support points in an ear canal, a mounting survey device, and a method of an overhead steel wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a ground rider used in an ear canal, a mounting survey apparatus, and a method of an overhead steel wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • step S15 of FIG. 9 is a flowchart illustrating the detailed steps of step S15 of FIG. 1.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating detailed steps of step S16 of FIG. 1.
  • Displacement measurement or ear canal (gravity deformation, Dig or Sag) and wire mounting (actual length) analysis of transmission towers can be largely divided into field work and field work. .
  • the operator (measurement) must climb to the top of the tower for the ear canal and the mounting of the overhead steel wire suspended from the support such as the tower, there is a potential risk of measuring the status of the tower.
  • the above-described land lidar which is mainly used for scan modeling of buildings or dam bridges, is applied to the present invention to accurately measure pylons and overhead pylon wires, and to efficiently calculate islands and mounts, thereby solving the above-mentioned problems. I would like to.
  • FIG. 1 is a flow chart showing an example of the entire process of the ear canal, mounting measurement method of the overhead steel tower wire using a ground lidar according to one side of the present invention.
  • a scan data acquisition step for an iron tower and a processed pylon wire may be performed using a ground lidar for calculating an ear canal and mounting (S11).
  • the merged scan data is converted into point group data of a 3D image (S13).
  • a steel tower model from which the steel tower is extracted from the point group data and a processed steel tower wire model from which the processed pylon wire is extracted may be generated (S14).
  • a step of calculating an ear canal from the three-dimensional processed pylon wire image data including the pylon model and the overhead pylon wire as a model (S15).
  • the step of calculating the mounting of the wire may be performed by applying the span and the steel tower height difference obtained in the aforementioned degree of the wire and the steel tower model (S16).
  • the mounting calculation method may be implemented by a processor mounted on a PC executing a program stored in a memory system.
  • methods of calculating the ear canal and mounting for overhead pylons between specific pylons may include a scan step, a comparison and analysis step, and a result calculation step.
  • a scan step a scan operation is performed on the pylon and the processed pylon wire measured using the ground lidar.
  • the comparing and analyzing step the plurality of scan data are aligned and merged.
  • the result calculation step the degree and mounting of the overhead steel wire are calculated based on the data obtained from the analysis work, and the result is generated according to the preset report format. Can be saved or printed.
  • a three-dimensional scanning operation is performed.
  • the shape of a long-distance subject (such as a steel tower or a steel pylon wire) is input using a laser of a ground lidar and stored as a three-dimensional image.
  • the terrestrial lidar may, for example, have a scan distance of about 600 m or less and calculate point clould data of a remote object.
  • the scanning operation scans the subject from various angles so that there is no part of the subject that cannot be expressed around the subject. At the time of scanning, it is desirable to scan by determining where to express the subject. Meanwhile, the expression part of the subject corresponds to a plurality of points of the scan data.
  • the scan data acquired from various angles may be merged to produce a single file.
  • the shape of the desired subject can be made into point group data.
  • the point group data may be generated as a steel tower model, a processed pylon wire model, or a combination thereof.
  • the islands of the overhead steel wires are calculated from the three-dimensional image of the same structure as the actual shape generated by the pylon model and the overhead steel wire model, and the mounting is calculated. It can be converted into data that can be checked by the administrator or the administrator, and saved, printed or transmitted as a result report.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of converting scan data of an ear canal, an ear canal in a mounting survey apparatus and a method of an overhead steel wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • the processor may receive and sample scan data at various survey points or scan points from the terrestrial lidar (S131).
  • the processor samples the scan data centering on the overhead steel wire support such as the steel tower and the overhead steel wire in the scan data.
  • a three-dimensional image of a steel tower and a processed pylon wire may be extracted from the point cloud (S133).
  • the extracted three-dimensional image of the pylon can be stored as a pylon model, and the three-dimensional image of the processed pylon wire can be stored as a processed pylon wire model.
  • the 3D image may be stored in each layer (layer), and a plurality of desired layers may be displayed to overlap.
  • performing a step of removing an unnecessary area in the extracted 3D image based on image data of a high resolution camera captured simultaneously with the scan data according to the pre-recorded position information may be (S134).
  • the above-described three-dimensional image may be displayed as point group data, which is illustrated in FIGS. 3A and 3B.
  • using the point group data has the ease of immediately calculating the height, the ground height, the ground elevation and the span of the tower.
  • the current ear canal at a specific temperature can be calculated based on the temperature at the time of performing the scan. If the ear canal is calculated in the same manner as above, the ear canal may be calculated by changing the parameter and assuming the worst condition. For reference, the worst condition ear canal is actually required data in order to calculate the mounting during the overhead line or the handover operation, and can be set in advance.
  • the point group data can be used to extract the plane data of the steel tower, to measure the height of the base portion or the angle portion, it is also possible to measure the height or the inclination angle of the side column. Therefore, it is possible to measure the displacement of how much the vertical center axis of the pylon is tilted in which direction on the two-dimensional plane.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of systemization of an ear canal and a mounting surveying apparatus for a overhead steel wire using a ground lidar according to an embodiment of the present invention.
  • the ear canal and mounting calculation device for overhead steel wire using a ground lidar includes a database (DB) 11, a memory system 12, a processor 13, an input / output device 14, a communication interface 15, and the like. It may be implemented in a system comprising a.
  • the DB 11 may store a support such as an iron tower collected by the ground lidar, and scan data of a processed pylon wire suspended from the support.
  • the database may also store scan data measured and analyzed by time or date, and point cloud data of a 3D image obtained by converting the scan data.
  • the memory system 12 may store a collected program and the like. Programs that implement the ear canal, mounting survey, and method of overhead steel wires using ground lidar can be loaded into main memory when executed by a processor.
  • the program may be implemented to represent the ear canal described with reference to FIG. 1, the method for calculating an implementation, or a series of procedures for converting scan data described with reference to FIG. 2.
  • the memory system 12 may be configured to include an auxiliary memory in the form of a storage medium such as RAM and ROM, or a storage medium such as a hard disk, CD, DVD, Blu-ray, and flash memory.
  • a storage medium such as RAM and ROM
  • a storage medium such as a hard disk, CD, DVD, Blu-ray, and flash memory.
  • the processor 13 is a central processing unit of the system, and may use a CPU used in a general PC or the like.
  • the processor 13 includes an arithmetic unit 131 for performing calculations, a register 132 for temporary storage of data and instructions, and a controller 133 for controlling each component of the system.
  • the input / output device 14 may include a user interface.
  • the input / output device 14 may be driven by executing a user's command or expressing a response to the command in text or graphic form.
  • the input / output device may be an input port, an output port, a keyboard, a mouse, and a touch panel or a combination thereof. It can be implemented in combination.
  • the communication interface 15 refers to a means or component for accessing a terminal of a worker or a server of an administrator through a wired or wireless network.
  • the communication interface 15 may be formed of a communication module supporting at least one of a communication scheme such as short range wireless communication, inter-vehicle communication, mobile communication network, and satellite network.
  • 5A and 5B are exemplary views for explaining an ear canal of an overhead steel wire using a ground lidar, an ear canal of a mounting surveying device and method, and an ear canal calculation method among mounting methods according to an embodiment of the present invention.
  • the ground elevation of the pylon is calculated by surveying the center of the pylon from the point group data.
  • the ground height of the pylon can be calculated by applying the Pythagorean theorem using the measured position of the pylon and the range and vertical angle of the pylon.
  • each ear canal survey point H2, H3, H4 and the ground height H1 of the tower are displayed on the same plane.
  • parameters corresponding to the height differences H2, H3, and H4 of the pylon and each ear canal survey point are added and drawn in a natural curved form.
  • a line-shaped parameter is drawn, when calculating the span between steel towers, he can calculate the ear canal by extracting the position on the parameter curve farthest from the straight line using a tangent parallel to the straight line.
  • the calculated ear canal is the current ear canal at a specific time and the temperature conditions at that time.
  • conditional changes of the ear canal can be performed to predict the worst-case parameter. That is, using the current ear canal at a specific temperature it is possible to calculate the parameter of the worst-case temperature (for example, the predetermined worst case is 75 °C or more).
  • wire mounting can be calculated.
  • the calculation method of electric wire mounting is as follows.
  • the wires of overhead pylons are subject to strong tension, and some deflection occurs even when they are pulled horizontally. This degree of deflection of the wire is called the ear canal. Even if the ear canal has a constant length, deformation occurs due to expansion and contraction of the wire due to temperature difference, weight of ice and snow pressure attached to the wire, and wind pressure load. Therefore, the maximum use tension of the wire can be determined as the ear canal where the safety factor of the wire becomes at least a certain criterion (for example, a hard wire or a heat resistant copper alloy wire 2.2, or a wire 2.5) in the worst state of the overhead steel wire.
  • a certain criterion for example, a hard wire or a heat resistant copper alloy wire 2.2, or a wire 2.5
  • the worst state described above refers to a state in which the wire is most tensioned (predetermined) in consideration of temperature, ice and wind pressure, and the maximum use tension is calculated as a tensile load / safety factor.
  • the ear canal is calculated within the range based on the ear canal temperature or span, or in accordance with the ear canal table, in order to ensure that the EDS (Every day stress) condition is satisfied without exceeding the maximum working tension in the worst case. It must be maintained.
  • the EDS condition means that the aluminum wire maintains a tensile load of 25% or less and a copper wire of 30% or less at 10 ° C., windless, and ice-free snowing.
  • the degree of latitude (y) on the overhead line of overhead steel wire is 40 ° C (general wire temperature 75 ° C, heat-resistant wire temperature 110 ° C, super-heat-resistant wire temperature 150 ° C), the equivalent span for windless and ice-free snowfall. In Equation 1 may be established.
  • Equations 1 to 3 x / c is a constant according to the ear canal condition on the longitudinal diagram, C is T / W, T is the tension in the horizontal direction of the wire in kg, and W is the weight per unit length of the wire ( kg / m), D is the permissible ear canal (m, sag or sag) of the wire at worst, S is the span (m, the distance between supports), and L is the mounting of the wire (m, actual length).
  • S represents the span between the wire support point A of the first pylon or the first pylon and the wire support point B of the second pylon or the second pylon
  • D1 represents the ear canal of the wire
  • T1 represents the maximum horizontal tension of the wire.
  • Equation 4 the degree of ear canal is calculated by Equation 4 below, and the mounting of the wire may be calculated by Equation 5 below.
  • Equation 5 L is the mounting of the wire, S is the horizontal span that is the distance between the tower centers (H, L), D is the initial wire ear canal. And, h is a high difference between the wire support points, and when the relative support points are high at the self support points, a positive value is obtained, and when the low support points are low, they have a negative value.
  • Equation 5 DH1, DL1 represents each ear canal from the support point H and L to the lowest point 0 under the worst condition, and SH1, S L1 represents each horizontal distance from the H or L support point to the zero point. , h represents the elevation difference between H and L points, and D1 represents the ear canal when there is no elevation difference in span S.
  • the degree of degree of ear can be obtained at the worst condition by calculating the degree of ear canal at the worst condition and calculating the change parameter suitable for the changed degree of ear canal based on the worst case ear canal.
  • the maximum allowable tension can be calculated.
  • the ground lidar 100 may include a focus adjustment module 110, a mount 120, and an alignment module 130.
  • the focus control module 110 is connected to a light source, and is a device that can adjust the focus of the laser irradiated from the light source, and the mount 120 is connected to the focus control module 110 and serves to fix the light source.
  • Alignment module 130 is a device that allows the alignment of the light source and the telephoto device (not shown) included in the rider.
  • the ground lidar 100 may be connected to a controller (not shown).
  • the crawler may be able to variably adjust the intensity of the laser irradiated from the light source by adjusting the intensity of the current.
  • the terrestrial lidar 100 may perform functions such as scan data generation of targets, alignment of scan data, and generation of point cloud data.
  • step S15 shown in FIG. 9
  • step S16 shown in FIG. And methods.
  • the ear canal and mounting surveying device for overhead steel wire using a ground lidar includes an input / output device 14, a communication interface 15, etc., a receiver, arithmetic device 131, a register 132, a controller 133. Operation unit).
  • a database may be further included, and components may exchange and connect data with each other, such as transmitting and receiving information.
  • the receiving unit receives the lidar data obtained from the ground lidar.
  • the LiDAR data is based on the point group data (S13) obtained by merging the scan data (S11) of the steel tower and the processed pylon wire generated by the ground lidar in an alignment operation (S12) and converting the image into a three-dimensional image (S13). It may include the generated pylon model and the processed pylon wire model (S14).
  • the calculating unit calculates at least one of the ear canal and the mounting of the overhead steel wire as result data based on the LiDAR data received by the receiving unit.
  • the operation unit arranges the ground elevation of the steel tower obtained from the pylon model and the plurality of ear canal survey points obtained from the overhead pylon cable model on the same plane (s151). ), By adding a parameter connecting the steel tower obtained from the pylon model and the ear canal survey point in a single curved form according to the elevation of the ear canal survey point (s152), the machining at the current temperature based on the pylon and the parameter;
  • the ear canal of the pylon wire can be calculated as result data (s153).
  • the operation unit calculates a change parameter at a predetermined worst-case temperature based on the degree of ear of the overhead steel wire at the current temperature (s161), calculates a change parameter (s162), and sets a preset value based on the change parameter. It is possible to calculate (s163) mounting of the processed iron probe line in the worst condition as the result data.
  • the operation unit may calculate the mounting of the overhead steel wire in a worst case condition using the ear canal at the current temperature, the height difference of the wire support point and the span as result data.
  • a method for measuring the degree of island and mounting of a steel pylon wire using a ground lidar includes a data acquisition step of performing steps S11 to S14 and a result data calculation step of performing steps S15 and S16.
  • the data acquiring step is a process of receiving the LiDAR data acquired from the terrestrial lidar and providing it to the operation unit.
  • the calculating of the result data is a process of calculating, as the result data, at least one of the ear canal and the mounting of the overhead pylon wire based on the LiDAR data.
  • the LiDAR data is the point group data (S13), which merges the scan data (S11) of the steel tower and the processed pylon wire generated by the ground lidar into an alignment operation (S12) and converts it into a three-dimensional image (S13), and the point group data. It may include a pylon model and a processed pylon wire model (S14) generated based on.
  • the calculating of the result data may include arranging the ground elevation of the pylon obtained from the pylon model and the plurality of ear canal survey points acquired from the overhead pylon wire model on the same plane (s151), and according to the elevation of the ear canal survey point.
  • a parameter that connects the pylon obtained from the model and the ear canal measurement point in the form of a single curve (s152) the ear canal of the overhead steel wire at the current temperature can be calculated based on the pylon and the parameter (s153).
  • the variation degree is calculated at the preset worst-case temperature based on the ear canal of the overhead steel wire at the current temperature (s161), and the change parameter is calculated (s162), and the worst is set based on the change parameter.
  • the mounting of the overhead pylon wire under the condition may be further calculated as result data (s163).

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Abstract

본 발명은 지상라이다를 이용하여 가공철탑전선의 이도 및 실장을 측량하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 측량장치는 지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받는 수신부와, 상기 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출하는 연산부를 포함한다. 본 발명을 이용하면 측량자가 고공의 철탑에 올라가지 않고도 지상에서 라이다로 수집한 스캔데이터를 이용하여 가공철탑전선의 이도 및 실장을 정밀하게 측정하고, 분석 및 데이터의 저장을 용이하게 할 수 있다.

Description

지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법
본 발명은 지상라이다를 이용하여 가공철탑전선의 이도, 실장 측량에 필요한 데이터를 수집하고, 가공철탑전선로의 전선 이양에 요구되는 이도 및 실장 데이터를 효율적으로 확보할 수 있는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에 관한 것이다.
가공송전선로는 발전소에서 생산된 전기를 배전사업자에게 송전하는 선로로서 철탑 등의 지지물을 이용하여 공중에 설치되는 송전선로를 말한다.
현재 345kV 이하 송전선로 건설에 사용되고 있는 공법은 전선을 표준화된 길이로 제작하여 전선을 직선 슬리브(전선 또는 부품을 덮는 절연용 튜브)로 연결, 압축 및 접속하면서 철탑 경간 사이에 연선하고, 설계상의 이도(중력에 의한 변형량, Dig 혹은 Sag)가 되도록 지지물 상에서 전선 늘어짐을 조정한 후 전선을 절단하고 인류 클램프(애자로 전선을 지지할 때 전선을 파지하기 위하여 사용하는 쇠붙이)를 압축하여 애자장치(전선을 지지물에 장치하는데 이용되는 절연용 장치)를 연결하도록 이루어진다. 이러한 기존 가선공법은 단도체 작업 시 유리할 수 있으나, 탑상 압축 작업이 많으므로 안전성이 저하되고 작업 일수가 증가하며, 직선 슬리브 사용으로 인해 신뢰성이 다소 떨어지는 단점이 있다.
765kV 송전선 건설에 적용되고 있는 세미-프리팹(Semi-Prefab) 공법은, 전선을 내장철탑 간 길이로 분할 제작하여 전선의 일단부는 블록 통과형 압축인류 클램프를 지상에서 압축하여 링식 프로텍터(Ring type protector)를 압축한 클램프를 씌우고, 전선의 타단부는 쐐기식 클램프나 브레이드식 클램프(Braid type clamp)를 취부한 후, 클램프 간에 양쪽 애자련 길이만큼의 연결와이어를 사용하여 전력선을 연결하고, 상기 연결와이어 중간 지점이 내장철탑의 블록 중간에 위치하도록 연선하며, 연선 완료 후에 블록 통과형 압축 클램프는 내장애자련에 취부하고, 쐐기식 클램프 연결측은 설계상의 이도가 되도록 처짐 정도를 조정한 후 전선을 전단하여 탑상에서 클램프를 압축하고 애자련에 취부하는 공법이다. 상기 세미-프리팹 공법은 기존 가선공법에 비하여 절반 이상의 압축작업을 지상에서 수행하므로 품질을 향상시키고 무슬리브 공법으로 신뢰성은 확보할 수 있으나 연선클램프가 반드시 필요하고, 활차 통과 시 충격 하중이 발생할 수 있으며, 활차통과형 클램프, 프로텍터, 연결와이어 등 추가적인 자재가 필요하다는 단점이 있다.
765kV 송전선 건설에 적용되고 있는 프리팹 공법은 긴선 작업 구간별로 제작된 전선 양단에 연선 시 지상에서 블록 통과형 압축인류 클램프를 압축하여 취부하고 연선한 후, 내장 철탑에서는 지상에서 압축한 압축인류 클램프를 애자련에 취부하고 이도의 미세 조정만 함으로써, 긴선 작업이 완료되는 공법이다. 상기 공법은 경간 내에 직선 슬리브 개소가 없을 뿐 아니라 탑상 압축 작업이 불필요하므로 가선 작업의 효율성, 품질확보 및 높은 안전성을 확보할 수 있다.
그러나, 상기 프리팹 공법을 적용하기 위해서는 전선 지지점 간의 정확한 측량과 소도체별로 애자련의 길이 및 이도 등을 고려한 전선 실장(전선의 실제 길이), 블록 통과 등으로 인한 신장 등을 정밀하게 계산하여 전선 제작을 수행해야 하는 고도의 제작기술 및 시공 공법상 충분한 경험과 기술이 요구된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
1. 한국등록특허 제10-0694444호(전선이도 직접 측량방법)
2. 한국등록특허 제10-1007503호(송전선로 이도 측정방법)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 세미-프리팹 공법 또는 프리팹 공법 등에 적용할 수 있는 지상라이다를 이용하여 가공철탑전선의 이도 및 실장에 요구되는 데이터를 수집하거나, 가공철탑전선의 전선 이양에 필요한 이도 및 실장 데이터를 효율적으로 확보할 수 있는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치는 지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받는 수신부와, 상기 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출하는 연산부를 포함한다.
바람직하게 상기 라이다데이터는 상기 지상라이다가 생성한 철탑 및 가공철탑전선의 스캔데이터를 얼라인 작업으로 병합하고 3차원 이미지로 변환한 점군데이터와, 상기 점군데이터를 기초로 생성한 철탑모델 및 가공철탑전선모델을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 연산부는 상기 철탑모델에서 획득한 철탑의 지반고와 상기 가공철탑전선모델에서 획득한 복수의 이도 측량 지점을 동일 평면상에 배열하고, 상기 이도 측량 지점의 고저차에 따라 상기 철탑모델에서 획득한 철탑과 이도 측량 지점을 단일 곡선 형태로 연결하는 피라미터를 부가하여, 상기 철탑 및 피라미터를 토대로 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 결과데이터로 산출할 수 있다.
바람직하게 상기 연산부는 상기 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 바탕으로 기 설정된 최악조건의 온도에서 변화이도를 구하여 변경피라미터를 계산하고, 상기 변경피라미터를 토대로 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탑전선의 실장을 결과데이터로 산출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 방법은 수신부가 지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받아 연산부에 제공하는 데이터 취득 단계와, 상기 연산부가 상기 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 라이다데이터는 상기 지상라이다가 생성한 철탑 및 가공철탑전선의 스캔데이터를 얼라인 작업으로 병합하고 3차원 이미지로 변환한 점군데이터, 상기 점군데이터를 기초로 생성한 철탑모델 및 가공철탑전선모델을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 연산부가 결과데이터를 산출하는 단계는 상기 철탑모델에서 획득한 철탑의 지반고와 상기 가공철탑전선모델에서 획득한 복수의 이도 측량 지점을 동일 평면상에 배열하고, 상기 이도 측량 지점의 고저차에 따라 상기 철탑모델에서 획득한 철탑과 이도 측량 지점을 단일 곡선 형태로 연결하는 피라미터를 부가하여, 상기 철탑 및 피라미터를 토대로 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 결과데이터로 산출하는 단계일 수 있다.
바람직하게 상기 연산부가 결과데이터를 산출하는 단계 이후에, 상기 연산부가 상기 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 바탕으로 기 설정된 최악조건의 온도에서 변화이도를 구하여 변경피라미터를 계산하고, 상기 변경피라미터를 토대로 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탑전선의 실장을 또 다른 결과데이터로 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법은 측량자가 고공의 철탑에 올라가지 않고도 지상에서 라이다로 수집한 스캔데이터를 이용하여 가공철탑전선의 이도 및 실장을 정밀하게 측정하고, 분석 및 데이터의 저장을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 작업자의 오류에 의한 신뢰성 저하를 방지하면서 작업 신뢰성, 효율성 및 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 지상라이다의 스캔데이터를 분석하여 가공철탑전선을 지지하는 철탑 등의 지지물 변위를 측정할 수 있으므로, 이도 및 실장 산출시, 철탑 변위를 고려한 정확한 이도 및 실장을 계산할 수 있다. 더불어, 지상라이다를 이용함으로써, 가공철탑전선의 전선 이양에 필요한 이도 및 실장 데이터를 신뢰성 있게 제공하며, 세미-프리팹 공법 또는 프리팹 공법 등에 필요한 해당 지형 데이터, 철탑 데이터 및 가공철탑전선의 이도 및 실장 데이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑 전선의 이도, 실장 측량 방법의 예를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에서의 이도, 실장 산출 방법의 스캔데이터 변환 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법 중 이도, 실장 산출 방법에서의 점군데이터를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치를 시스템화한 예를 나타낸 도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법의 이도, 실장 산출방법 중 이도 산출 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에서 전선 지지점의 높이가 동일한 경우의 이도 산출 과정을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에서 전선 지지점 간의 고저차를 고려한 이도 산출 과정을 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에 이용되는 지상라이더를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 1의 S15단계의 세부단계를 나타낸 순서도이다.
도 10은 도 1의 S16단계의 세부단계를 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석하지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
송전 철탑의 변위 측정 또는 이도(중력에 의한 변형량, Dig 혹은 Sag) 및 전선 실장(실제 길이) 분석은 크게 외업 작업과 내업 작업으로 나누어 행해질 수 있는데, 작업자의 위험 발생도는 외업 작업 시 주로 발생한다. 다시 말하면, 철탑 등의 지지물에 매달린 가공철탑전선의 이도 및 실장을 위해서는 작업자(측정자)가 반드시 상기 철탑 상부로 올라가야 하는데, 이때 철탑 상태를 측정할 때 발생되는 위험이 잠재적으로 내재되어 있다.
한편, 철탑의 선로에는 66kV 내지 765kV 등의 특고압이 흐르고 있으므로 작업자의 위험도 및 실측 오차로 인하여, 가공철탑 상태의 정확한 측정이 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 건물이나 댐 교량을 스캔 모델링하는데 주로 사용되었던 지상라이다를 본 발명에 적용시켜 철탑과 가공철탑전선을 정확하게 측정하고, 이도 및 실장을 효율적으로 산출함으로써, 전술한 문제점 등을 해소하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일측에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑 전선의 이도, 실장 측량 방법의 전체과정의 예를 보인 순서도이다. 도 1에 나타낸 순서도를 참조하면, 먼저 이도, 실장 산출을 위한 지상라이다를 이용하여 철탑과 가공철탑전선에 대한 스캔데이터 획득 단계를 수행할 수 있다(S11).
그리고, 상기 획득된 스캔데이터를 얼라인 작업으로 병합하는 작업을 실시한다(S12).
상기 병합된 스캔데이터는 3차원 이미지의 점군데이터로 변환하는 단계를 수행한다(S13).
다음, 상기 점군데이터에서 철탑을 추출한 철탑 모델과 가공철탑전선을 추출한 가공철탑전선 모델을 생성할 수 있다(S14).
그 다음으로, 상기 철탑 모델과 가공철탑전선을 모델로 구성한 3차원 가공철탑전선 영상데이터에서 전선의 이도를 산출하는 단계를 수행한다(S15).
추가로, 앞서 설명한 전선의 이도와 철탑 모델에서 획득한 경간 및 철탑 고저차를 적용하여 전선의 실장를 산출하는 단계를 수행할 수 있다(S16).
전술한 이도, 실장 산출방법은 PC에 탑재된 프로세서가 메모리 시스템에 저장된 프로그램을 수행하는 것으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 특정 철탑 사이의 가공철탑전선에 대한 이도 및 실장 산출방법은 스캔 단계, 비교 및 분석 단계 그리고 결과 산출 단계를 포함할 수 있는데, 스캔 단계를 수행하기 전에 사전 준비로서 스캔 위치를 선정할 수 있다. 상기 스캔 단계에서는 지상라이다를 이용하여 측정한 철탑과 가공철탑전선에 대한 스캔 작업을 수행한다. 한편, 비교 및 분석 단계에서는 복수의 스캔데이터를 얼라인하여 병합한다. 그리고, 이미지 및 수치 확인 등의 분석 작업을 수행 후에, 결과 산출 단계에서는 분석 작업으로 얻은 데이터를 토대로 가공철탑전선의 이도 및 실장을 계산하고, 계산 결과를 미리 설정된 보고서 포맷에 따라 결과 보고서를 생성하고 저장하거나 출력할 수 있다.
하기에서는 전술한 이도, 실장 산출방법을 좀 더 구체적으로 설명한다.
먼저, 스캔 단계 전에 철탑이 위치한 장소나 주변 환경에 따라 어떤 위치에서 철탑과 가공철탑전선을 다중 스캔할지 결정한다.
스캔 단계에서는 3차원 스캔 작업을 수행하는 단계로서, 지상라이다의 레이저를 이용하여 원거리의 피사체(철탑, 가공철탑전선 등)의 형상을 입력하여 3차원 이미지로 저장한다.
상기 지상라이다는 예컨대, 스캔 거리가 약 600m 이내이고, 원거리의 피사체에 대한 점군데이터(Point clould data)를 산출할 수 있다. 또한, 스캔 작업에서는 피사체 주변에서 표현이 되지 않는 피사체 부분이 없도록 다각도에서 피사체를 스캔한다. 스캔 시에는 피사체의 표현 부분을 어디까지 할지를 결정하여 스캔하는게 바람직하다. 한편, 피사체의 표현 부분은 스캔데이터의 다수의 점에 해당한다.
비교 및 분석 단계에서는 얼라인(align) 작업으로 다각도에서 획득한 스캔데이터를 병합하여 단일 파일로 생성할 수 있다. 또한, 원하는 피사체의 형상을 점군데이터로 만들 수 있다. 상기 점군데이터는 철탑 모델, 가공철탑전선 모델 또는 이들의 조합 모델로 생성될 수 있다.
결과 산출 단계에서는 철탑 모델과 가공철탑전선 모델에 의하여 생성되는 실제 형상과 동일한 구조의 3차원 이미지에서 가공철탑전선의 이도를 산출하고 실장을 계산한 후, 산출된 이도 및 실장에 대한 결과 데이터를 작업자나 관리자가 확인할 수 있는 데이터로 변환하여 결과 리포트로 저장, 출력 혹은 전송시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에서의 이도, 실장 산출 방법의 스캔데이터 변환 과정을 나타낸 흐름도이다.
상기 점군데이터 변환 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 프로세서에 지상라이다로부터 다양한 측량 지점 혹은 스캔 지점에서의 스캔데이터를 수신하여 샘플링할 수 있다(S131). 다시 말하면, 상기 프로세서는 스캔데이터에서 철탑 등의 가공철탑전선 지지물과 가공철탑전선을 중심으로 스캔데이터를 샘플링하는 것이다.
다음, 샘플링된 데이터를 깊이를 나타내는 이미지와 색상 이미지로 맵핑한 포인트 클라우드를 생성한다(S132).
그리고, 상기 포인트 클라우드에서 철탑과 가공철탑전선을 모델링한 3차원 이미지를 추출할 수 있다(S133). 추출된 철탑의 3차원 이미지는 철탑 모델로 저장되고, 가공철탑전선의 3차원 이미지를 가공철탑전선 모델로 저장할 수 있다. 이 경우에는, 3차원 이미지가 각각의 레이어(층)로 저장될 수 있고, 원하는 복수 레이어를 중첩되게 표시할 수 있다.
한편, 구현에 따라서 3차원 이미지를 추출할 때, 미리 기록된 위치 정보에 따라 스캔데이터와 동시에 촬영된 고해상도 카메라의 영상데이터를 토대로 추출된 3차원 이미지에서의 불필요한 영역을 제거할 수 있는 단계를 수행할 수 있다(S134).
전술된 3차원 이미지는 점군데이터로 표시될 수 있는데, 상기 점군데이터를 예시하면 도 3a 및 도 3b와 같다. 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 점군데이터를 이용하면 철탑의 높이, 지반고, 지반고저차 및 경간을 즉각적으로 계산할 수 있는 용이성이 있다. 즉, 3차원 이미지의 점군데이터로 실제와 동일한 철탑과 가공철탑전선을 포함하는 가공철탑전선로를 생성하고, 가공철탑전선로 구조에서 철탑의 지지점 고저차, 경간 및 변위를 실시간으로 계산하여 산출할 수 있다.
또한, 측정 위치 또는 측정 시간과 함께 측정 위치에서의 온도를 스캔데이터와 동시에 저장하면, 스캔을 수행할 시의 온도를 근거로 특정 온도에서의 현재 이도를 계산할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 이도를 계산하면, 피라미터를 변경하여 최악의 조건을 가정하여 예상적 피라미터를 갖는 이도를 계산할 수도 있다. 참고로, 상기 최악 조건 이도는 실제로 가선이나 이양 작업 시 실장을 계산하기 위하여 필수적으로 요구되는 데이터이며 미리 설정할 수 있다.
한편, 상기 점군데이터를 이용하면 철탑의 평면 데이터를 추출하거나, 기초 부분 또는 앵글 부분의 높이를 측정할 수 있으며, 측면 기둥부의 높이나 경사각을 측정할 수도 있다. 따라서, 2차원 평면 상에서 철탑의 수직 중심축이 어떤 방향에서 얼마만큼 기울어졌는지에 대한 변위를 측정할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 일면에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치를 시스템화한 예를 나타낸 도이다.
본 발명에 따른 지상 라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 산출장치는 데이터베이스(DB)(11), 메모리시스템(12), 프로세서(13), 입출력장치(14) 및 통신 인터페이스(15) 등을 포함하는 시스템으로 구현될 수 있다.
DB(11)는 지상라이다에 의해 수집된 철탑 등의 지지물과 상기 지지물에 매달린 가공철탑전선의 스캔데이터 등을 저장할 수 있다. 한편, 상기 데이터베이스는 시간별 혹은 일자별로 측정 및 분석된 스캔데이터, 상기 스캔데이터를 변환하여 얻어진 3차원 이미지의 점군데이터 등도 저장할 수 있다.
메모리시스템(12)은 수집되어 분석된 프로그램 등을 저장할 수 있다. 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 및 방법을 구현한 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때, 메인메모리에 로딩될 수 있다. 여기서, 상기 프로그램은 도 1을 참조하여 설명한 이도, 실장 산출방법 또는 도 2를 참조하여 설명한 스캔데이터 변환을 위한 일련의 절차를 표현하도록 구현될 수 있다.
또한, 메모리시스템(12)은 RAM 및 ROM과 같은 저장 매체 또는 하드디스크, CD, DVD, 블루레이 및 플래시 메모리 등의 저장 매체 형태인 보조메모리를 포함하여 구성될 수 있다.
프로세서(13)는 시스템의 중앙처리장치로서, 일반적인 PC 등에 사용되는 CPU를 사용할 수 있다. 프로세서(13)는 계산을 수행하는 연산장치(131), 데이터 및 명령어의 일시적인 저장을 위한 레지스터(132) 및 시스템의 각 구성요소를 제어하는 콘트롤러(133)를 포함하여 구성된다.
입출력 장치(14)는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 입출력 장치(14)는 사용자의 명령어를 수행하거나, 수행한 명령에 대한 응답을 텍스트 또는 그래픽으로 표현하여 구동될 수 있는데, 이러한 입출력 장치는 입력 포트, 출력 포트, 키보드, 마우스 및 터치 패널 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
통신인터페이스(15)는 유무선 네트워크를 통하여 작업자의 단말기나 관리자의 서버에 접근하기 위한 수단 또는 구성부를 지칭한다. 통신 인터페이스(15)는 근거리 무선통신, 차량간 통신, 이동통신망 및 위성망 등의 통신 방식 중 적어도 어느 하나를 지원하는 통신 모듈로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공철탑전선의 이도 및 실장 등의 데이터를 수집하기 위해 차량을 이용할 경우, 좁은 도로 또는 산악 지형 등과 같은 차량 진입이 곤란한 경우가 발생할 수 있는데, 이때에는 소위 '드론'과 같은 소형 무인 항공기를 이용하여 항공라이다 방식의 장치로 구현할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법의 이도, 실장 산출방법 중 이도 산출 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 이도, 실장 산출 방법은 점군데이터에서 철탑 중심을 측량하여 상기 철탑의 지반고를 계산한다. 철탑의 지반고는 상기 철탑의 측정 위치와 철탑의 사거리 및 수직각을 이용하여 피타고라스 정리의 공식에 적용되어 계산할 수 있다.
철탑의 지반고가 계산되면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 각각의 이도 측량 지점(H2, H3, H4)과 철탑의 지반고(H1)를 동일 평면상에 표시한다.
그 다음, 도 5b에 도시한 바와 같이 철탑과 각각의 이도 측량 지점의 고저차(H2, H3, H4)에 맞는 피라미터를 자연스런 곡선 형태로 부가하여 그려준다. 선 형태의 피라미터가 그려지면, 철탑 사이의 경간을 계산할 때, 그은 직선과 평행한 접선을 이용하여 상기 직선과 가장 멀리 위치한 피라미터 곡선상의 위치를 추출하여 이도를 계산할 수 있다. 계산된 이도는 특정 시간과 그 시간의 온도 조건에서의 현재 이도가 된다.
현재 이도가 계산되어 산출되면, 이를 바탕으로 최악 조건 피라미터를 예측하기 위해 이도의 조건 변경을 수행할 수 있다. 즉, 특정 온도에서의 현재 이도를 이용하여 최악 조건 온도(예를 들어 기 설정된 최악조건은 75℃ 이상인 경우 등)의 피라미터를 산출할 수 있는 것이다.
상기에서 얻어진 기초자료(이도, 경간, 전선 지지점 및 고도차)를 이용하여 전선 실장을 계산할 수 있다.
전선 실장의 계산법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
가공철탑전선로의 전선은 강한 장력을 가하여 수평으로 당겨도 약간의 처짐은 발생하게 된다. 이러한 전선의 처짐 정도를 이도라고 한다. 상기 이도는 전선의 길이를 일정하게 형성한다 해도 온도차에 의한 전선의 팽창 및 수축, 전선에 부착되는 빙설의 무게 및 풍압하중 등에 의하여 변형이 발생된다. 따라서, 전선의 최대사용장력은 가공철탑전선로의 최악상태에서 전선의 안전율이 일정기준(예를 들어, 경도선 또는 내열 동합금선 2.2, 그 밖에 전선 2.5) 이상이 되는 이도로서 정해질 수 있다.
여기서, 전술된 최악상태란 온도, 빙설 및 풍압 등을 감안한 연중 전선에 가장 큰 장력이 걸리는 상태(기 설정 가능)를 의미하고, 최대사용장력은 인장하중/안전율로 계산된다.
전선의 설치 시 이도는 최악상태에서 최대사용장력을 초과하지 않고 EDS(Every day stress) 조건을 만족하도록 하기 위해 가선 당시의 온도 및 경간에 해당하는 이도를 계산하거나 이도 테이블에 기초하여 일정 범위 내에서 유지되어야 한다. 여기서, EDS 조건은 10℃, 무풍, 무빙설 시 알루미늄 전선은 인장하중이 25% 이하, 동계전선은 인장하중이 30% 이하를 유지하는 것을 의미한다.
가공철탑전선로 종단도 상의 이도(y)는 기온 40℃(일반전선 온도 75℃, 내열전선온도 110℃, 초내열전선온도 150℃), 무풍, 무빙설 시의 이도로서 등가 경간(ruling span)인 경우 하기 수학식 1이 성립할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016006155-appb-M000001
한편, 전선의 이도(D)의 고저 차가 없는 경우와 있는 경우를 각각 나타내면 하기 수학식 2와 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2016006155-appb-M000002
그리고, 고저차가 없는 경우의 전선의 실장은 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2016006155-appb-M000003
수학식 1 내지 3에서, x/c는 종단도 상의 이도 조건에 따른 상수이고, C는 T/W이며, T는 전 선의 수평 방향의 장력(kg)이고, W는 전선의 단위 길이당 중량(kg/m)이며, D는 최악조건에서의 전선의 허용 이도(m, 늘어짐 또는 늘어짐 정도)이고, S는 경간(m, 지지물 간의 거리), L은 전선의 실장(m, 실제 길이)이다.
전술한 이도 산출 과정은 전선 지지점의 높이가 동일한 경우로서, 이를 도면으로 간략히 나타내면 도 6과 같다. 도 6에서 S는 제1 철탑 또는 제1 철탑의 전선 지지점(A)과 제2 철탑 또는 제 2 철탑의 전선 지지점(B) 사이의 경간을 나타내고, D1은 전선의 이도를 나타낸다. 그리고, T1은 전선의 최대 수평 장력을 나타낸다.
한편, 전선 지지점 간의 고저차를 고려한 가공철탑전선의 이도 산 출 과정을 나타내면 도 7의 모식도와 같다.
도 7에 도시한 바와 같이, 전선 지지점의 높이가 상이하면, 전선의 이도가 하기 수학식 4에 의하여 계산되고, 전선의 실장은 하기 수학식 5에 의하여 계산될 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2016006155-appb-M000004
수학식 5
Figure PCTKR2016006155-appb-M000005
수학식 5에서, L은 전선의 실장, S는 철탑 중심들(H, L) 사이의 거리인 수평경간, D는 초기 가선 이도이다. 그리고, h는 전선 지지점의 고저차로서 자기 지지점에서 상대 지지점이 높으면 포지티브 값을 갖고, 낮으면 네거티브 값을 갖는다.
또한, 상기 수학식 5에서, DH1, DL1 은 최악조건 하에서 지지점 H와 L로부터 최저점 0까지의 각각의 이도를 나타내고, SH1, S L1은 H 또는 L 지지점으로부터 0점까지의 각각의 수평거리를 나타내며, h는 H와 L점의 고저차를 나타내고, D1은 경간 S에서 고저차가 없을 때의 이도를 나타낸다.
본 발명의 실 시예에 의하면, 최악조건 온도에서의 이도를 산정하고, 최악조건 이도를 바탕으로 변화된 이도에 맞는 변경 피라미터를 계산하여, 최악 조건에 요구되는 실장을 구할 수 있으며, 최악 조건의 이도에 맞는 최대허용장력 을 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법에 이용되는 지상라이더를 도시한 평면도이다. 지상라이다(100)는 초점 조절 모듈(110), 마운트(120) 및 정렬 모듈(130)을 포함하여 이루어질 수 있다. 초점 조절 모듈(110)은 광원에 연결되고, 상기 광원으로부터 조사되는 레이저의 초점을 조절할 수 있는 장치이며, 마운트(120)는 초점 조절 모듈(110)과 연결되고, 상기 광원을 고정하는 역할을 할 수 있다. 정렬 모듈(130)은 상기 광원과 라이더에 포함된 망원 장치(미도시)와의 정렬을 실시할 수 있도록 하는 장치이다. 한편, 본 명세서에서 도시되지 않았지만 지상라이다(100)는 콘트롤러(미도시)와 연결 될 수 있다. 상기 콘크롤러는 전류의 세기를 조절함으로써, 광원에서 조사되는 레이저의 세기를 가변적으로 조절할 수 있도록 할 수 있다. 또한 지상라이다(100)는 주지한 기술로써 전술하였듯이 목표물의 스캔데이터 생성, 스캔데이터의 얼라인 병합 및 점군데이터 생성 등의 기능을 수행할 수 있다.
이하 전술한 도 1 내지 도 8를 참조한 설명과 도 9에 나타낸 S15단계세부단계 및 도 10에 나타낸 S16단계의 세부단계를 토대로 본 발명에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치 및 방법을 설명한다.
본 발명의 일측에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치는 입출력장치(14), 통신인터페이스(15) 등의 수신부와 연산장치(131), 레지스터(132), 콘트롤러(133) 등의 연산부를 포함한다. 또한 데이터베이스 등을 추가적으로 더 포함할 수 있으며 구성요소들은 정보 송수신 등의 상호 데이터 교환 및 연결이 가능하다.
상기 수신부는 지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받는다. 상기 라이다데이터는 상기 지상라이다가 생성한 철탑 및 가공철탑전선의 스캔데이터(S11)를 얼라인 작업으로 병합하고(S12) 3차원 이미지로 변환한 점군데이터(S13), 상기 점군데이터를 기초로 생성한 철탑모델 및 가공철탑전선모델(S14)을 포함할 수 있다.
상기 연산부는 상기 수신부가 수신한 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출한다. 상기 연산부가 수행하는 일을 전술한 내용을 토대로 설명하면, 상기 연산부는 상기 철탑모델에서 획득한 철탑의 지반고와 상기 가공철탑전선모델에서 획득한 복수의 이도 측량 지점을 동일 평면상에 배열하고(s151), 상기 이도 측량 지점의 고저차에 따라 상기 철탑모델에서 획득한 철탑과 이도 측량 지점을 단일 곡선 형태로 연결하는 피라미터를 부가하여(s152), 상기 철탑 및 피라미터를 토대로 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 결과데이터로 산출(s153)할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 현재 온도에서의 가공철탑전선의 이도를 바탕으로 기 설정된 최악조건의 온도에서 변화이도를 구하여(s161) 변경피라미터를 계산하고(s162), 상기 변경피라미터를 토대로 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탐전선의 실장을 결과데이터로 산출(s163)할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 현재 온도에서의 이도, 전선 지지점의 고저차 및 경간을 이용하여 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탑전선의 실장을 결과데이터로 산출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측에 따른 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 방법은 S11 내지 S14단계를 수행하는 데이터 취득 단계 및 S15단계와 S16단계를 수행하는 결과데이터 산출 단계를 포함한다.
상기 데이터 취득 단계는 상기 수신부가 지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받아 상기 연산부에 제공하는 과정이다.
상기 결과데이터 산출 단계는 상기 연산부가 상기 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출하는 과정이다.
전술하였듯이 상기 라이다데이터는 상기 지상라이다가 생성한 철탑 및 가공철탑전선의 스캔데이터(S11)를 얼라인 작업으로 병합하고(S12) 3차원 이미지로 변환한 점군데이터(S13), 상기 점군데이터를 기초로 생성한 철탑모델 및 가공철탑전선모델(S14)을 포함할 수 있다.
상기 결과데이터 산출 단계는 상기 철탑모델에서 획득한 철탑의 지반고와 상기 가공철탑전선모델에서 획득한 복수의 이도 측량 지점을 동일 평면상에 배열하고(s151), 상기 이도 측량 지점의 고저차에 따라 상기 철탑모델에서 획득한 철탑과 이도 측량 지점을 단일 곡선 형태로 연결하는 피라미터를 부가하여(s152), 상기 철탑 및 피라미터를 토대로 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 산출(s153)할 수 있다. 또한 이에 더하여 상기 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 바탕으로 기 설정된 최악조건의 온도에서 변화이도를 구하여(s161) 변경피라미터를 계산(s162)하고, 상기 변경피라미터를 토대로 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탑전선의 실장을 결과데이터로 더 산출(s163)할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 가공철탑전선의 이도, 실장을 측량하는 장치에 있어서,
    지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받는 수신부;
    상기 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라이다데이터는 상기 지상라이다가 생성한 철탑 및 가공철탑전선의 스캔데이터를 얼라인 작업으로 병합하고 3차원 이미지로 변환한 점군데이터와, 상기 점군데이터를 기초로 생성한 철탑모델 및 가공철탑전선모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 철탑모델에서 획득한 철탑의 지반고와 상기 가공철탑전선모델에서 획득한 복수의 이도 측량 지점을 동일 평면상에 배열하고, 상기 이도 측량 지점의 고저차에 따라 상기 철탑모델에서 획득한 철탑과 이도 측량 지점을 단일 곡선 형태로 연결하는 피라미터를 부가하여, 상기 철탑 및 피라미터를 토대로 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 결과데이터로 산출하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 바탕으로 기 설정된 최악조건의 온도에서 변화이도를 구하여 변경피라미터를 계산하고, 상기 변경피라미터를 토대로 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탑전선의 실장을 결과데이터로 산출하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 장치.
  5. 가공철탑전선의 이도, 실장을 측량하는 방법에 있어서,
    수신부가 지상라이다에서 취득한 라이다데이터를 입력받아 연산부에 제공하는 데이터 취득 단계;
    상기 연산부가 상기 라이다데이터를 토대로 상기 가공철탑전선의 이도 및 실장 중 적어도 하나를 결과데이터로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 라이다데이터는 상기 지상라이다가 생성한 철탑 및 가공철탑전선의 스캔데이터를 얼라인 작업으로 병합하고 3차원 이미지로 변환한 점군데이터, 상기 점군데이터를 기초로 생성한 철탑모델 및 가공철탑전선모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연산부가 결과데이터를 산출하는 단계는 상기 철탑모델에서 획득한 철탑의 지반고와 상기 가공철탑전선모델에서 획득한 복수의 이도 측량 지점을 동일 평면상에 배열하고, 상기 이도 측량 지점의 고저차에 따라 상기 철탑모델에서 획득한 철탑과 이도 측량 지점을 단일 곡선 형태로 연결하는 피라미터를 부가하여, 상기 철탑 및 피라미터를 토대로 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 결과데이터로 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연산부가 결과데이터를 산출하는 단계 이후에, 상기 연산부가 상기 현재 온도에서의 상기 가공철탑전선의 이도를 바탕으로 기 설정된 최악조건의 온도에서 변화이도를 구하여 변경피라미터를 계산하고, 상기 변경피라미터를 토대로 기 설정된 최악조건에서의 상기 가공철탑전선의 실장을 또 다른 결과데이터로 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공철탑전선의 이도, 실장 측량 방법.
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