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      2. 直升機電力巡線 | 基于直升機應用激光雷達技術進行高壓輸電線路巡檢

        一、應用背景

        輸電線路巡檢是電網運營維護管理部門需要進行的一項重要工作,為了確保電力線路的運營安全,通常需要定期對線路進行巡檢,以便及時發現和排除安全隱患。隨著高電壓、大功率、長距離輸電線路越來越多,線路走廊穿越的地理環境也越來越復雜,如經過大面積的水庫、湖泊和崇山峻嶺,對其運行維護日趨困難。依靠人工為主的巡檢模式因巡視效果差、工作效率低等原因難以滿足發展需要。

        直升機巡檢高壓輸電線路,具有效率高、不受地域影響等優勢,利用直升機平臺搭載三維激光雷達掃描系統,快速獲取輸電線路走廊的精確三維坐標,結合輸電線路相關運行規程對線路通道內樹障、交跨等缺陷進行分析,為輸電線路安全運行和檢修服務提供數據支撐,直升機激光雷達巡檢已成為電力巡線的主要手段。

        二、設備選配

        數據采集設備:LiEagle 1350機載激光雷達掃描系統

        LiEagle1350 機載激光雷達系統是基于直升機/輕型有人機平臺的長距離激光雷達掃描系統,集成長距離激光掃描儀、IMU、GPS 以及數碼相機,通過自主研發的控制系統,同時采集激光雷達點云數據及影像數據。搭配LiAcquire激光雷達系統控制軟件、LiGeoreference激光雷達點云解算軟件和LiPowerline激光雷達電力巡線處理軟件,為用戶提供數據采集、解算、處理和分析的一站式解決方案。

         

        產品特點

        • 精細化巡檢

        協同可見光,紅外作業,單機精細化日巡 150 ~200 公里

        • 快速巡檢

        單機日巡 300 公里以上

        • 設備采集的原始數據重影少、無折線
        • 可定制化“星際差分”功能,實時獲取精確定位信息,優于0.06m

        技術參數

        重要參數 絕對精度 飛行高度: 200m
        平面精度: 8cm
        高程精度: 5cm
        掃描范圍 5~1350m(@反射率≥60%)
        掃描視場角 330°
        重量 11.8kg
        尺寸 435mm X 225mm X 280mm
        功耗 100W
        慣導系統 GNSS GPS
        姿態精度(后處理) 0.005(RMS)
        方位角精度(后處理) 0.017(RMS)
        激光雷達單元 激光傳感器 Riegl VUX-1LR
        安全等級 1級
        測量范圍 5~1350m(@反射率≥60%)
        精度 ±15mm
        重復精度 10mm
        掃描視場角 330°(全范圍的測量性能)
        掃描頻率 10Hz~200Hz
        激光波長 近紅外
        最大有效測量速率 750,000Pts/sec(@820kHz PRR&330°FOV)
        適配軟件 點云數據解算 LiGeoreference 激光雷達點云解算軟件
        點云數據處理分析 LiPowerline 激光雷達電力巡線軟件

         

        作業圖片

        硬件設備控制/作業狀態監控軟件:LiAcquire機載激光雷達控制軟件

        • 控制激光掃描儀、相機和POS系統數據采集。
        • 監測采集過程,包括已采集數據大小、GPS衛星狀態、IMU狀態等。
        • 支持航帶裁切、點云解算、點云量測、數據回放。
        • 支持啟動設備星際差分功能,實時解算點云數據。

        點云數據解算軟件:LiGeoreference激光雷達點云解算軟件

        • 支持多類型激光器數據、多種組合導航數據及可見光影像數據。
        • 向導式操作,支持參數記憶和導出導入,參數配置簡單。
        • 高效率解算速度,支持多種輸出成果。

        點云數據處理分析軟件:LiPowerline激光雷達電力巡線軟件

        LiPowerline通過海量點云數據的處理分析,快速精準提取電力通道內的危險目標信息,并為綜合模擬工況下的電力安全運行提供分析預測。

        • TB級點云數據可視化編輯。
        • 機器學習點云分類。
        • 精準計算危險樹木砍伐量。
        • 模擬工況,科學預警。

        三、作業流程

        數據采集過程

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        注意事項:

        • 基站擺放位置:位置開闊、無信號干擾,多個架次時基準站位置固定。
        • 飛行前檢查:設備狀況、起降場地狀況。
        • 飛行作業中注意:線路情況,排除人員及其他信號干擾,航速、航高等飛行參數。
        • 切換巡檢線路時:進入輸電線路提前啟動激光掃描儀,出輸電線路后延遲關閉激光雷達掃描儀。
        • 環境及氣象條件:避免在陰雨天、大霧等天惡劣氣下作業。

        數據處理分析過程

        • 導入點云數據,批量化預處理。
        • 檢測參數設置,桿塔坐標及屬性編輯。
        • 數據切檔,點云分類。
        • 絕緣子編輯,桿塔/電力線矢量化。
        • 實時工況 / 模擬工況分析,報告生成。

        (1)點云數據加載

        將直升機巡檢獲取的點云數據無抽稀加載到LiPowerline軟件,進行數據處理和分析。

        • 支持不抽稀加載> 1000 基桿塔原始數據,(>300G,超過50億點)。
        • 支持常用點云數據格式(LAS、TXT、 CSV等)快速構建LiData,便于可視化及編輯。

        (2)電力模塊參數設置

        電力線模塊參數設置分為基本設置和檢測參數設置,基本設置包括工作目錄(用于存放中間結果和最終結果)、目標坐標系、點云坐標系,檢測參數設置包括類別設置,電壓等級設置。

        (3)桿塔信息加載及編輯

        根據用戶提供的KML地理信息數據文件進行桿塔位置編輯,該功能可以自動根據KML文件獲取桿塔位置坐標,并輸出桿塔文件(.LiTower文件),同時,用戶可以手動對位置不準確的桿塔點進行修改。

        • 根據KML文件生成塔文件。
        • 導入桿塔坐標表格文件(表格或txt文件)。
        • 輸入起始桿塔號,手動點選桿塔位置、輸入桿塔類型,生成塔文件。

        (4)點云分類樣本訓練

        LiPowerline采用機器學習的方法對電力線和桿塔進行自動分類,在自動分類之前,需要用戶從待處理數據中選擇具有代表性的數據作為訓練數據,人工分出電力線、桿塔、地面點等類別,然后生成訓練模型。

        • 在點云數據中選擇一段地物簡單、地勢平坦的數據作為樣本數據。
        • 樣本數據需包含完成的一檔電力線和電力塔。
        • 分類精度隨著樣本數據庫的豐富而不斷提高。

        (5)點云切檔和自動分類

        根據桿塔文件對輸電線路點云數據進行分檔,同時將點云分為桿塔、電力線、地面點、植被、噪點和未分類等,點云分類完成后可按類別顯示。

        (6)電力線矢量化

        若數據中存在斷線情況,可在電力線分類完成過后對電力線進行擬合,然后再進行危險點檢測。可基于實時工況矢量數據完成實施工況安全距離檢測、樹倒 / 樹生長分析,也可基于模擬工況矢量數據進行上述分析檢測,以及與實施工況對比。

        • 絕緣子編輯,確定絕緣子位置。
        • 電力線矢量化,單根/批量擬合電力線。
        • 桿塔矢量化,五點創建桿塔,創建 / 刪除桿塔臂。

        (7)危險點檢測及報告輸出

        根據地物點(非電力線和電力塔類別點)與電力線點的空間距離判斷是否存在危險性,依據對應安全等級閾值范圍,確定其危險等級,并配置為.xml文件。

        • 安全距離快速檢測報告。
        • 實時工況安全距離檢測報告。
        • 實時工況交叉跨越檢測報告。
        • 樹倒/樹生長安全距離檢測報告。

        (8)模擬工況預警分析

        從點云中提取導線、桿塔模型后,可在此基礎上進行各種電力作業分析,研究其在不同溫度、風速、覆冰等環境下,導線的風偏、弧垂等變化狀態,評估不同條件下輸電線路的安全狀態。

        四、服務客戶

        廣東電網有限責任公司機巡作業中心

        廣西電網有限責任公司機巡作業中心

         

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