“工欲善其(qi)事必，先利其(qi)器(qi)”

　　你有巡線利器沒？

　　沒有(you)？

　　看(kan)看(kan)我的

　　“神器”

一(yi)、概(gai)況

　　如何(he)快速準確巡(xun)查樹線(xian)矛(mao)盾(dun)？

　　如(ru)何快速(su)(su)快速(su)(su)判斷地物(wu)走廊(lang)到線(xian)路的距(ju)離？

　　如何能保證(zheng)獲取(qu)的(de)線(xian)路數據具有準確(que)的(de)空間定位(wei)信息？

　　隨著激光(guang)雷(lei)達(da)技術的發展(zhan)，激光(guang)雷(lei)達(da)現在可用(yong)于電(dian)(dian)(dian)力巡查(cha)。傳統(tong)的巡查(cha)方式(shi)空(kong)間定位精(jing)度不高，難以(yi)精(jing)確判斷線(xian)(xian)路走廊地物(wu)(wu)到線(xian)(xian)路距(ju)離，無法快速分類(lei)整理(li)；而機載(zai)激光(guang)測量(liang)系統(tong)可以(yi)更(geng)好地解決這些問題，從激光(guang)雷(lei)達(da)數據中可以(yi)完整提取電(dian)(dian)(dian)力線(xian)(xian)點，并三維(wei)重建電(dian)(dian)(dian)力線(xian)(xian)走廊。電(dian)(dian)(dian)力線(xian)(xian)具有較強的延伸(shen)性，還能快速優化和維(wei)護(hu)收集到的信息，機載(zai)激光(guang)雷(lei)達(da)技術還可以(yi)通過激光(guang)測量(liang)多(duo)次(ci)回波在一次(ci)測量(liang)時同時獲取電(dian)(dian)(dian)力線(xian)(xian)、電(dian)(dian)(dian)力設施(shi)、植被、地表構造物(wu)(wu)的三維(wei)坐標，在數字(zi)地面模型和高分辨影像支持下(xia)，實(shi)現高效率、高精(jing)度巡線(xian)(xian)應用(yong)。

　　圖(tu)1：電力(li)巡線點云數據

二、設備簡介

　　ARS-100機(ji)載(zai)(zai)激(ji)光測量系統以(yi)多旋(xuan)翼無人(ren)機(ji)平臺為(wei)載(zai)(zai)體(ti)，一體(ti)化(hua)集成高精度激(ji)光掃(sao)描儀、航攝相機(ji)、GPS、IMU等傳感器，以(yi)海達數(shu)云自(zi)主知識產權的時間同(tong)步(bu)技術(shu)和一體(ti)化(hua)多傳感器集成技術(shu)為(wei)支(zhi)撐，同(tong)步(bu)獲(huo)取三維(wei)激(ji)光點(dian)云和定位(wei)定姿數(shu)據(ju)，通過配套(tao)的數(shu)據(ju)處理軟件(jian)，，可快速獲(huo)取電力巡檢(jian)報告和電力走廊(lang)數(shu)據(ju)。

　　ARS-100機載激光測(ce)(ce)量系(xi)統具有重量輕、攜帶方(fang)便(bian)、成果處(chu)理效(xiao)率(lv)高等(deng)優點，廣泛(fan)用于(yu)應(ying)急測(ce)(ce)量、小范圍地形測(ce)(ce)繪、電力巡檢、公(gong)路勘測(ce)(ce)、海岸島礁測(ce)(ce)量、挖填方(fang)計算、數字城市等(deng)領(ling)域。

　　圖(tu)2：ARS-100機載激光測(ce)量系統

　　圖3：機(ji)載系統參數

三、目標與(yu)作業流(liu)程

　　（一）電力(li)巡線與風險(xian)排查

　　通過ARS-100無人(ren)機激(ji)(ji)光(guang)雷(lei)(lei)達(da)系統和數據處(chu)理系統為輸電(dian)線(xian)路監護人(ren)員提(ti)供數據基礎，發現輸電(dian)線(xian)路設施設備(bei)異常(chang)和隱患，以及(ji)線(xian)路走廊(lang)中(zhong)被(bei)跨越物對線(xian)路的威脅。利(li)用機載激(ji)(ji)光(guang)雷(lei)(lei)達(da)測量系統獲取的高精度點云可以檢(jian)測建筑物、植被(bei)、交叉(cha)跨越等對線(xian)路的距離是否符合運行規(gui)范。

　　圖(tu)4：三(san)維點云(yun)測量分析

　　（二）線路資產管(guan)理(li)的數據(ju)基礎(chu)

　　基于激光點云對電(dian)力(li)走(zou)廊范圍的(de)(de)地(di)物建立三維(wei)模(mo)型(xing)，不(bu)(bu)地(di)景觀共同(tong)組成電(dian)力(li)線路資(zi)產(chan)管(guan)理(li)平臺。根(gen)據已(yi)知的(de)(de)電(dian)力(li)資(zi)產(chan)信息建立資(zi)產(chan)管(guan)理(li)數據庫，增加三維(wei)模(mo)型(xing)的(de)(de)拓撲關系和(he)詳細的(de)(de)資(zi)產(chan)信息，實現(xian)電(dian)力(li)資(zi)產(chan)的(de)(de)三維(wei)可視化管(guan)理(li)。根(gen)據電(dian)塔上的(de)(de)監控設備傳回的(de)(de)數據，在三維(wei)數字化電(dian)網的(de)(de)基礎上進行(xing)各種專業電(dian)力(li)分析，如預測模(mo)擬不(bu)(bu)同(tong)溫度、風速、覆蓋(gai)條件下弧垂(chui)發化情(qing)況，模(mo)擬樹(shu)木生長情(qing)況，為(wei)線路管(guan)理(li)決策提供有力(li)支撐。

　　圖5：電力線通(tong)道可視(shi)化(hua)

　　（三）ARS-100機載激光測(ce)量系統

　　1.采集(ji)過程

　　航線(xian)設(she)(she)計(ji)：航線(xian)設(she)(she)計(ji)時(shi)應(ying)該考慮到地(di)形(xing)的(de)(de)起伏、荷(he)載無(wu)人飛(fei)(fei)行(xing)(xing)高度、飛(fei)(fei)行(xing)(xing)速度等因(yin)素。如果遇到地(di)形(xing)起伏比較大(da)的(de)(de)地(di)塊航線(xian)的(de)(de)設(she)(she)計(ji)盡量的(de)(de)在目視范圍內，無(wu)人機(ji)飛(fei)(fei)行(xing)(xing)的(de)(de)高度和速度決定(ding)掃描點云(yun)的(de)(de)點間距(ju)。在上述(shu)因(yin)素全部考慮到航線(xian)設(she)(she)計(ji)中(zhong)(zhong)后，提前講軌(gui)跡線(xian)路(lu)導入飛(fei)(fei)行(xing)(xing)平臺飛(fei)(fei)控中(zhong)(zhong)并進行(xing)(xing)航線(xian)驗證，并確(que)定(ding)飛(fei)(fei)行(xing)(xing)任務結束(shu)后無(wu)人機(ji)的(de)(de)動作。以保證整個飛(fei)(fei)行(xing)(xing)架次的(de)(de)安全；再此(ci)航線(xian)設(she)(she)計(ji)主要是沿著(zhu)高壓(ya)線(xian)兩側來回設(she)(she)計(ji)，飛(fei)(fei)行(xing)(xing)高度略(lve)高于電力(li)線(xian)，飛(fei)(fei)行(xing)(xing)速度恒(heng)定(ding)為(wei)6m/s；

　　圖6：航線設計

　　圖7：數據(ju)采集1

　　圖8：數據采集2

　　圖9：去(qu)噪后點云數(shu)據

　　2.數據處理(li)分析過程

　　機載(zai)激光測量系統數(shu)據(ju)(ju)的處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)主(zhu)要(yao)有POS數(shu)據(ju)(ju)的處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)、點云數(shu)據(ju)(ju)的處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，通過高自動化軟件進行(xing)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，獲得配(pei)電線路巡(xun)檢(jian)所需的各項報(bao)告成果。電力數(shu)據(ju)(ju)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)流程分為點云處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)、巡(xun)檢(jian)報(bao)告的生成兩大塊。

　　圖10：點云數據處理整(zheng)體流程(cheng)

　　（1）電(dian)力分檔

　　將獲(huo)取到的4基塔(ta)數(shu)據進(jin)行分為三檔數(shu)據，并對每(mei)一檔數(shu)據進(jin)行分析(xi)檢測。

　　A分檔(dang)前(qian)

　　圖(tu)11：分(fen)檔前基塔數據

　　B分檔后

　　圖12：分檔后基塔數(shu)據(ju)1

　　圖13：分檔后基塔數(shu)據2

　　圖14：分檔后基塔數據(ju)3

　　在(zai)電力平臺軟件中閾值設置為(wei)10m時(shi)，識別出樹線矛盾如下圖所示；

　　圖15：10m閾(yu)值

　　圖16：10m閾(yu)值局部

　　（2）報告輸出(chu)

　　電(dian)力(li)平(ping)臺軟件中如有超過安全閾值的(de)(de)點，測量出(chu)電(dian)力(li)線弧垂到地表之(zhi)間的(de)(de)距離(li)，根(gen)據設(she)定的(de)(de)安全距離(li)閾值，自動檢測出(chu)危險點，并自動輸(shu)出(chu)word版的(de)(de)樹(shu)障分析報(bao)告，報(bao)告支持國網(wang)標準(zhun)或南(nan)網(wang)標準(zhun)的(de)(de)模(mo)板生成，也可以(yi)自定義樹(shu)障報(bao)告模(mo)板。

　　圖17：輸(shu)電線路巡檢報(bao)告

　　圖18：工況距離檢(jian)測報(bao)告

　　3.三(san)維(wei)模(mo)型

　　通過巡線(xian)采集的激(ji)光點(dian)云(yun)數(shu)據，處(chu)理成標準(zhun)的DEM，結(jie)合分類(lei)后(hou)的點(dian)云(yun)可以實(shi)現電力(li)線(xian)路(lu)(lu)的三維數(shu)字化，恢復電力(li)線(xian)沿線(xian)地表形(xing)態、地表附著物（建筑、樹木等(deng)），線(xian)路(lu)(lu)桿塔三維位置(zhi)和模型(xing)等(deng)，并將線(xian)路(lu)(lu)的屬性(xing)參數(shu)錄入，成為實(shi)現線(xian)路(lu)(lu)資產管理的重要(yao)依據。

　　利(li)用(yong)建(jian)模軟件(jian)，可將獲(huo)取的到(dao)電(dian)塔(ta)、電(dian)線的點云數據進行矢量(liang)化、模型化，同時能(neng)1:1的還(huan)原電(dian)力設施本身(shen)的面貌。

　　圖19：電塔和電力線(xian)點(dian)云(yun)分類(lei)

　　圖20：三(san)維模型(xing)構建(jian)

　　圖21：高清模型(xing)視頻