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        徠卡三維激光掃描儀在變電站變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

        2017-10-13 02:28:46黃真輝
        測(cè)繪通報(bào) 2017年9期
        關(guān)鍵詞:掃描儀橫梁架構(gòu)

        黃真輝

        (河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,河北 石家莊 050031)

        徠卡測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用專欄

        徠卡三維激光掃描儀在變電站變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

        黃真輝

        (河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,河北 石家莊 050031)

        當(dāng)代科技技術(shù)的不斷發(fā)展,促進(jìn)了測(cè)繪技術(shù)及電子信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展。 變電站和電力輸送系統(tǒng)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí)所處的環(huán)境危險(xiǎn),利用傳統(tǒng)的測(cè)量手段,很難搜集到完整的數(shù)據(jù)信息。通過三維激光掃描儀可以縮短時(shí)間,實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)采集。采集到的完整數(shù)據(jù)不僅有利于實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)字化建設(shè),對(duì)于變電站的監(jiān)測(cè)等也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取。

        變電站;三維激光掃描;變形監(jiān)測(cè)

        1 項(xiàng)目背景

        2016年底邯鄲永和220 kV變電站區(qū)出現(xiàn)不同程度沉降現(xiàn)象,為保證本站安全運(yùn)行,本次測(cè)量采用激光三維掃描儀對(duì)站區(qū)進(jìn)行掃描觀測(cè),并利用徠卡Cyclone軟件對(duì)站區(qū)三維掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合建模,結(jié)合高精度建模數(shù)據(jù),對(duì)站區(qū)內(nèi)設(shè)備支架、架構(gòu)橫梁等關(guān)鍵區(qū)域變形狀況進(jìn)行分析,為站區(qū)安全措施處理提供參考依據(jù)。

        2 項(xiàng)目實(shí)施

        徠卡P40三維激光掃描儀工作溫度達(dá)到零下20℃,非常適合中國北方區(qū)寒冷、惡劣的室外條件。徠卡ScanStation P40每秒100萬點(diǎn)的掃描速度,可為變電站大場景及復(fù)雜對(duì)象的掃描工作節(jié)省人力、物力及時(shí)間成本,在制作方案時(shí)提供比較大的便利。徠卡Cyclone 9.1版本軟件提供良好的視圖拼接方式,在外業(yè)操作方面參考標(biāo)靶拼接和視圖拼接兩種方式進(jìn)行設(shè)站操作。

        2.1 數(shù)據(jù)獲取

        徠卡ScanStation P40三維激光掃描儀,掃描速度快,并且掃描精度可達(dá)1 mm,這對(duì)于快速獲取現(xiàn)場設(shè)備的三維數(shù)據(jù)有非常重要的意義。

        采用自由設(shè)站的方式,沿順時(shí)針方向進(jìn)行作業(yè)掃描,每站設(shè)置掃描時(shí)間1 min 49 s,共計(jì)完成15站的數(shù)據(jù)獲取。如圖1所示。

        圖1

        2.2 數(shù)據(jù)處理

        徠卡HDS三維激光掃描儀專配有后處理軟件Cyclone,擁有強(qiáng)大的點(diǎn)云處理功能,可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的掃描、拼接、去噪、提取、量測(cè)、建模及發(fā)布網(wǎng)頁瀏覽模式。

        將掃描到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過USB接口導(dǎo)入Cyclone軟件中,查看無誤之后,通過視圖的方式進(jìn)行拼接,拼接精度在2 mm以下。由于在掃描過程當(dāng)中可能會(huì)有一些遮擋或人影對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響,因此一般都要對(duì)已獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)查看之后進(jìn)行去噪處理。在Cyclone中可自動(dòng)整體去噪也可手工去噪,去噪之后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)就已經(jīng)完整地刻畫變電站復(fù)雜的形狀及特征,可進(jìn)行存檔。如圖2所示。

        圖2

        Cyclone軟件不僅在數(shù)據(jù)管理方面有非常大的優(yōu)勢(shì),對(duì)于數(shù)據(jù)建模可以說是事半功倍,如圖3所示。

        圖3

        另外,徠卡還專門開發(fā)了很多應(yīng)用型的插件程序,如網(wǎng)頁插件TruView,可以將徠卡ScanStation P40三維激光掃描儀拍攝的360°全景照片以網(wǎng)頁的方式發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)供客戶查看,各個(gè)角度方便且逼真。CAD插件CloudWorx可以讓龐大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)在CAD中輕松地進(jìn)行操作,生成二維的線畫圖或進(jìn)行量測(cè)。

        2.3 確定監(jiān)測(cè)方案

        根據(jù)擬合建模完成的變電站三維模型,設(shè)置設(shè)備支架部分和架構(gòu)橫梁部分的監(jiān)測(cè)部位。根據(jù)設(shè)置好的位置提取點(diǎn),在模型中進(jìn)行相應(yīng)點(diǎn)的位置提取并整理成表,即可得到具體的形變量情況。如圖4—圖7所示。

        圖4 設(shè)備支架數(shù)據(jù)取位圖

        3 結(jié) 語

        通過此次變電站數(shù)字化、監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目實(shí)踐發(fā)現(xiàn),以后此類的項(xiàng)目應(yīng)用都可以得到有效推廣。另外,因本次三維掃描及監(jiān)測(cè)任務(wù)是第一次數(shù)據(jù)獲取,并沒有與前期觀測(cè)起算點(diǎn)關(guān)聯(lián), 因此無法對(duì)站區(qū)建筑及設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行沉降量分析,只能利用本次三維觀測(cè)結(jié)果對(duì)站區(qū)內(nèi)設(shè)備支架、架構(gòu)橫梁等關(guān)鍵區(qū)域變形狀況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備支架、架構(gòu)橫梁存在安全隱患,建議作相關(guān)安全處理。后期的三維掃描數(shù)據(jù)即可以此次三維掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)起算數(shù)據(jù),做出長期三維掃描監(jiān)測(cè)方案。

        圖5 架構(gòu)橫梁部分

        圖6 設(shè)備支架觀測(cè)表

        圖7 架構(gòu)橫梁觀測(cè)表

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