无人机电力巡线 | 基于无人机应用激光雷达技术的输电线路树障普查及预警


一、概述

树线矛盾一直以来都是电力部门巡检关注的重点对象,当树与线的安全距离不足时,很容易引发跳闸、放电等事故。而树障处理的两大难点,一是树木到导线距离的估算,二是树障砍伐的赔偿问题。前者可以通过技术手段来实现,后者则需要各方配合。

估算树木到导线的距离,传统的作业方式有人工目测并心算弧垂到树顶距离,这需要班组成员从多种角度观察,由人的观察角度和错觉引起的误差难以避免。如果要较准确计算导线弧垂与树木之间的距离,避免乱砍乱伐,破坏植被,则需要携带专业测高杆、经纬仪等笨重仪器,线路巡护人员因此工作负担巨大。激光雷达无人机作业已成为电力巡线新手段。

随着激光雷达技术的发展,无人机激光雷达系统作业逐渐成为电力巡线的新手段。以LiAir 无人机激光雷达扫描系统为例进行阐述,以整体作业流程,包含外业数据采集,内业的数据处理、到安全距离快速检测报告生成来具体说明。

二、设备简介

 电力走廊数据采集设备---LiAir 无人机激光雷达扫描系统

LiAir 无人机激光雷达扫描系统是一款的轻型激光雷达点云数据采集系统 ,一体化集成集激光雷达扫描仪、GNSS 和 IMU 定位定姿系统及存储控制单元,可实时、 动态、海量采集高精度点云数据及丰富的影像信息,通过配套的LiAcquire 机载激光雷达地面站软件,快速获取电力走廊数据。

 

产品展示

 

LiAir Standard 32E
重要参数 绝对精度 ±12cm
重量 3.3kg
扫描范围 100m以内
相机 可选配
激光雷达单元 安全等级 1级
测量范围 1-120m以内
测距精度 ±2cm
最大有效测量速率 700,000Pts/sec
搭载平台 DJI M600
起飞重量 15.5kg
作业时间 3.2kg载荷:21min
最大风抗性 8m/s
巡航半径 2Km
惯导系统 姿态精度(后处理) 0.1°(1σ)
方位角精度(后处理) 0.1°(1σ)

 

LiAcquire 机载激光雷达地面站软件,用于设备的控制和实时监测。

  • 开启和关闭扫描仪、相机、惯导
  • 实时显示设备状态、行进轨迹、扫描点云
  • 支持航带裁切,真彩色点云解算,点云量测,数据回放
电力走廊点云数据处理分析--- LiPowerline激光雷达电力巡线软件

LiPowerline激光雷达电力巡线软件,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

外业数据采集过程
  • 航线设计采
  • 集过程实时监测
  • 数据预处理,点云数据解算(POS数据的处理)

注意事项

  • 基站摆放位置:位置开阔、无信号干扰,多条航带基站位置固定
  • 飞行前检查:设备状况、起降场地状况
  • 飞行作业中注意:线路情况,排除人员及其他信号干扰,航速、航高等飞行参数
  • 环境及气象条件
数据处理分析过程
  • 导入点云数据,批量化预处理
  • 检测参数设置,杆塔坐标及属性编辑
  • 数据切档,点云分类
  • 绝缘子编辑,杆塔/电力线矢量化
  • 实时工况 / 模拟工况分析,报告生成

(一)导入点云数据

将获取到的数据无抽稀加载到LiPowerline软件,进行数据的处理分析。

大数据量承载能力,单次加载量超过1000基杆塔(220kV),推荐单次作业量为100-150基杆塔。

TB 级点云数据可视化编辑

  • 支持不抽稀加载> 1000 基杆塔原始数据
  • 多种点云显示模式,地物类别清晰

(二)杆塔编辑

  • 根据KML文件生成塔文件
  • 导入杆塔坐标表格文件(表格或txt文件)
  • 输入起始杆塔号,手动点选杆塔位置、输入杆塔类型,生成塔文件

(三)切档/分类

  • 手动分类/创建分类训练模型
  • 自动切档/分类
  • 分类完成后按类别显示

按类别显示

(四)矢量化

1.绝缘子编辑

2.电力线矢量化

  • 单根拟合电力线
  • 批量拟合电力线

3.杆塔矢量化

  • 五点创建杆塔
  • 创建 / 删除杆塔臂
    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
    
    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

(五)实时工况危险点检测

  • 根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
  • 根据地物点(非电力线和电力塔类别点)与电力线点的最近空间判断是否存在危险性

 

交跨危险点                                                     引流线危险点

(六)树生长分析

设置树生长参数,根据危险点检测参数(.xml),判断树木生长情况下的净空距离,分析可能出现的净空危险点。

(七)树倒分析

设置单木分割参数,根据危险点检测参数(.xml),判断树木倒伏情况下的净空距离,分析可能出现的净空危险点。

(八)模拟工况分析

设置实时工况参数(导线温度、覆冰厚度、风速)以及模拟工况参数,分析模拟工况下的净空距离。

(九)报告生成

  • 安全距离快速检测报告
  • 实时工况安全距离检测报告
  • 实时工况交叉跨越检测报告
  • 树木倒伏安全距离检测报告