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一、应用背景
输电线路巡检是电网运营维护管理部门需要进行的一项重要工作,为了确保电力线路的运营安全,通常需要定期对线路进行巡检,以便及时发现和排除安全隐患。随着高电压、大功率、长距离输电线路越来越多,线路走廊穿越的地理环境也越来越复杂,如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭,对其运行维护日趋困难。依靠人工为主的巡检模式因巡视效果差、工作效率低等原因难以满足发展需要。
直升机巡检高压输电线路,具有效率高、不受地域影响等优势,利用直升机平台搭载三维激光雷达扫描系统,快速获取输电线路走廊的精确三维坐标,结合输电线路相关运行规程对线路通道内树障、交跨等缺陷进行分析,为输电线路安全运行和检修服务提供数据支撑,直升机激光雷达巡检已成为电力巡线的主要手段。
二、设备选配
数据采集设备:LiEagle 1350机载激光雷达扫描系统
LiEagle1350 机载激光雷达系统是基于直升机/轻型有人机平台的长距离激光雷达扫描系统,集成长距离激光扫描仪、IMU、GPS 以及数码相机,通过自主研发的控制系统,同时采集激光雷达点云数据及影像数据。搭配LiAcquire激光雷达系统控制软件、LiGeoreference激光雷达点云解算软件和LiPowerline激光雷达电力巡线处理软件,为用户提供数据采集、解算、处理和分析的一站式解决方案。
产品特点
协同可见光,红外作业,单机精细化日巡 150 ~200 公里
单机日巡 300 公里以上
技术参数
重要参数 | 绝对精度 | 飞行高度: 200m |
平面精度: 8cm | ||
高程精度: 5cm | ||
扫描范围 | 5~1350m(@反射率≥60%) | |
扫描视场角 | 330° | |
重量 | 11.8kg | |
尺寸 | 435mm X 225mm X 280mm | |
功耗 | 100W | |
惯导系统 | GNSS | GPS |
姿态精度(后处理) | 0.005(RMS) | |
方位角精度(后处理) | 0.017(RMS) | |
激光雷达单元 | 激光传感器 | Riegl VUX-1LR |
安全等级 | 1级 | |
测量范围 | 5~1350m(@反射率≥60%) | |
精度 | ±15mm | |
重复精度 | 10mm | |
扫描视场角 | 330°(全范围的测量性能) | |
扫描频率 | 10Hz~200Hz | |
激光波长 | 近红外 | |
有效测量速率 | 750,000Pts/sec(@820kHz PRR&330°FOV) | |
适配软件 | 点云数据解算 | LiGeoreference 激光雷达点云解算软件 |
点云数据处理分析 | LiPowerline 激光雷达电力巡线软件 |
作业图片
硬件设备控制/作业状态监控软件:LiAcquire机载激光雷达控制软件
点云数据解算软件:LiGeoreference激光雷达点云解算软件
点云数据处理分析软件:LiPowerline激光雷达电力巡线软件
LiPowerline通过海量点云数据的处理分析,快速精准提取电力通道内的危险目标信息,并为综合模拟工况下的电力安全运行提供分析预测。
三、作业流程
数据采集过程
注意事项:
数据处理分析过程
(1)点云数据加载
将直升机巡检获取的点云数据无抽稀加载到LiPowerline软件,进行数据处理和分析。
(2)电力模块参数设置
电力线模块参数设置分为基本设置和检测参数设置,基本设置包括工作目录(用于存放中间结果和终结果)、目标坐标系、点云坐标系,检测参数设置包括类别设置,电压等级设置。
(3)杆塔信息加载及编辑
根据用户提供的KML地理信息数据文件进行杆塔位置编辑,该功能可以自动根据KML文件获取杆塔位置坐标,并输出杆塔文件(.LiTower文件),同时,用户可以手动对位置不准确的杆塔点进行修改。
(4)点云分类样本训练
LiPowerline采用机器学习的方法对电力线和杆塔进行自动分类,在自动分类之前,需要用户从待处理数据中选择具有代表性的数据作为训练数据,人工分出电力线、杆塔、地面点等类别,然后生成训练模型。
(5)点云切档和自动分类
根据杆塔文件对输电线路点云数据进行分档,同时将点云分为杆塔、电力线、地面点、植被、噪点和未分类等,点云分类完成后可按类别显示。
(6)电力线矢量化
若数据中存在断线情况,可在电力线分类完成过后对电力线进行拟合,然后再进行危险点检测。可基于实时工况矢量数据完成实施工况安全距离检测、树倒 / 树生长分析,也可基于模拟工况矢量数据进行上述分析检测,以及与实施工况对比。
(7)危险点检测及报告输出
根据地物点(非电力线和电力塔类别点)与电力线点的空间距离判断是否存在危险性,依据对应安全等级阈值范围,确定其危险等级,并配置为.xml文件。
(8)模拟工况预警分析
从点云中提取导线、杆塔模型后,可在此基础上进行各种电力作业分析,研究其在不同温度、风速、覆冰等环境下,导线的风偏、弧垂等变化状态,评估不同条件下输电线路的安全状态。
四、服务客户
广东电网有限责任公司机巡作业中心
广西电网有限责任公司机巡作业中心