張博

摘要：LiDAR是Light Detection And Ranging的簡稱，中文名稱為機載激光雷達，是一種利用光脈沖信號作為傳輸介質(zhì)進行三維坐標數(shù)據(jù)收集的平臺，是線路數(shù)據(jù)收集及安全巡檢的基礎，是當前電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)檢測一種先進的技術手段，能夠更加直接的觀測到電力系統(tǒng)線路敷設的安全距離，進而提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。基于無人機電力巡檢工作對于電力安全重要的價值，依托于電力巡檢工作中LiDAR點云計算方法概述，明確大型無人機電力巡檢作業(yè)時LiDAR點云安全診斷技術應用的主要方法，提升電力巡檢工作的整體效能，為電力事業(yè)的有序開展貢獻更大的力量。

關鍵詞：電力工程;無人機巡檢;LiDA點云;安全檢測

中圖分類號：TM755?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0083-01

1?電力巡檢工作中LiDAR點云計算方法概述

電力巡檢是當前確保電力系統(tǒng)運行線路安全的保障手段，直接影響到整個電力項目的安全。通過對電力線路架設周邊地理環(huán)境、地貌信息、河流、植被等構筑物安全距離的計算，從而確定線路之間的安全范圍。根據(jù)當前存在的安全問題，結合當前安全距離的相關標準，進而對存在危險的線路制定合理的應對措施進行改造，提供電力管線的安全性能。當前電力線路檢測時，通常利用激光雷達作為搭載的平臺，利用無人機進行測量的形式，獲取LiDAR點云數(shù)據(jù)的相關信息，通過對價值數(shù)據(jù)的處理，完成整個電力線路系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，從而進行整個電力線路類別的劃分。相對于整個空間系統(tǒng)，電力線路屬于空間之中的離散點，利用信息技術將點云生成具有矢量象素的線路，并將其存儲至矢量圖片之中。電力線路的安全與其自身的電壓及地面的構筑物有直接的關系，比如在進行220kV輸電線路架設時，線路與樹木需要至少保持垂直方向4.5m遠的距離，建筑物的垂直距離要控制在6m，與公路的路面需要保持至少8m的距離。依據(jù)線路之間走廊與地面安全距離的標準，能夠?qū)κ噶繄D像之中的安全距離進行仔細的分析，從而制定線路安全距離的相關標準，使線路之間的安全距離得到更好控制。

2?大型無人機電力巡檢LiDAR點云安全診斷技術應用的主要方法

2.1數(shù)據(jù)信息的采集。利用無人機開展線路巡檢時，需要依據(jù)的線路作業(yè)的相關管理規(guī)范，開展架空線路的檢測工作，導線向外擴展的距離與地面垂直所形成的平面全部屬于電力線路的保護區(qū)域，同時配合線路的電壓等級，能夠確定電力線路的保護區(qū)域。外線的兩側各增大50～100m的檢測面積。66～110kV外側連線的距離為10m，電壓的等級與電線的安全距離成正比，750kV線路的外連線距離為25m，1000kV和±800kV線路的外連線距離為30m。因此，無人機在對100～200m范圍開展巡檢工作時，無人機所攜帶攝像頭帶寬與飛行距離之比通常為0.8：1，如果飛行的整體高度達到100m，則可以覆蓋80m范圍的距離，根據(jù)地形的高度及激光云的數(shù)據(jù)密度，能夠?qū)崿F(xiàn)其高度及速度的控制。利用圖像圖層結合的技術，能夠預先進行拍攝時間的設置。

在進行電力線路巡檢期間，傳統(tǒng)的檢測方式通常是利用桿塔信息的獲取，再進行空間與導線信息的創(chuàng)建，利用橢圓掃描的形式，通過對側面輪廓與相關數(shù)據(jù)的收集，進行為后期的模型創(chuàng)建提供強大的數(shù)據(jù)素材。在進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集時，首先需要在滿足高精度數(shù)據(jù)采集的前提條件之下，在大型無人機設施的底部架設激光雷達的相關組件，利用其定位功能及參考點的地理坐標，進行預測位置的測定，使無人機能夠在10～15m /s的高度進行飛行，利用自動化巡檢的手段進行線路空間數(shù)據(jù)的計算、收集，通過INS進行姿態(tài)參數(shù)的設置，進而通過所測量的點位信息、參考信息及定位信息，完成數(shù)據(jù)的運算。

2.2點云數(shù)據(jù)信息的創(chuàng)建。在進行LiDAR 數(shù)據(jù)信息的采集中，需要對采集的信息進行綜合的處理，從而獲取LAS數(shù)據(jù)文件，利用TerraScan對3D信息進行分析，從而實現(xiàn)地面構筑物價值數(shù)據(jù)的提取，進而形成數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)建及距離的判斷。在實際作業(yè)開展期間，通常會將數(shù)據(jù)利用Waypoint Inertial Explorer進行處理，利用定位系統(tǒng)對OUT路線的航跡數(shù)據(jù)，將RXP格式與激光測量技術進行有機的融合，最終形成LAS格式的點云數(shù)據(jù)文件。

文件中植被、桿塔等大量的價值信息，包括周邊氣候環(huán)境及噪聲污染等相關的信息，噪點信息具有一定的孤立性，在對噪點進行篩查時，需要選擇云數(shù)據(jù)中最低的控制點作為測量參考，但由于這些數(shù)據(jù)在計算時較晚出現(xiàn)誤差，因此，在最終計算的過程中，需要進行模型的創(chuàng)建，利用多次迭代的形式，使數(shù)據(jù)模型與地面的真實情況得到真實的反映。如構筑物60m時，60×60m的取值范圍之內(nèi)存在三角面的落腳點，其三角面上與其最近目標頂點所形成的角度值最大，利用三角形迭代期間出現(xiàn)的差異性變化作為基礎，將地面模型的信息作為基礎，進而形成地物點云數(shù)據(jù)的分類。

2.3矢量模型數(shù)據(jù)的分析。在進行完數(shù)據(jù)信息的分類之后，利用走廊地物及導線距離的測算，可以為安全數(shù)據(jù)的制定奠定堅實的基礎，利用矢量擬合的功能，對垂弧坐標的數(shù)據(jù)進行準確的拾取，進而為導線的距提供強大的數(shù)據(jù)支持。在三維空間構建中，桿塔間的導線一般是具有一定曲率的曲線，不可 利用桿塔的距離進行數(shù)據(jù)信息的認定;在整體線路劃分存在較大差異性時，利用分段質(zhì)心擬合的形式，能夠更為輕松的完成激光測量的相關要求。

2.4安全距離的診斷。利用擬合曲線功能能夠?qū)崿F(xiàn)對距離的精準測繪，利用分段剖面對曲線是云數(shù)據(jù)計算的形式，能夠?qū)⒕嚯x與安全距離進行準確的對比，一旦出現(xiàn)不符標準相關測量，系統(tǒng)便將其作為測量的危險點，釋放預警信號并對進行危險等級的預報。與此同時，還要依據(jù)桿塔云密度相關剖面數(shù)據(jù)的精準計算，從而獲得導線距離構筑物、樹木等物體的垂直安全距離及水平安全距離。

3?結語

電力巡檢是電力系統(tǒng)使用安全性能重要的檢測方式之一，不僅會影響到整個電力系統(tǒng)的正常運營秩序，更會作用于電力工程作業(yè)人員的人身安全，因此，傳統(tǒng)的人工檢測形式已經(jīng)不能適應電力系統(tǒng)的建設進程。通過對線路安全距離的診斷，可以及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行期間的安全問題，對于減少能源消耗、合理控制電力運營成本，提高線路使用效率，具有重要指導意義。

參考文獻：

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