輸電線路承載著國民生產和生活所需的能源運輸命脈,是電網系統(tǒng)的重要組成部分,線路巡檢是有效保證輸電線路安全運維的基礎工作。長期以來,輸電線路的巡檢主要以人力徒步或直升機搭載光學相機的形式執(zhí)行巡檢,不但帶來較高的生產成本和較長的作業(yè)周期,而且因人眼識別能力有限和圖像的空間定位精度不高,所獲取的信息不夠準確。激光雷達(Li DAR)能夠獲取走廊場景的高精度三維空間幾何信息,利用其采集的數(shù)據可以使高效且自動化精準檢測輸電線走廊樹障危險點成為可能。另外,采用機載測量方式可以進一步提高效率并降低成本。因而,應用機載Li DAR測量技術執(zhí)行輸電線走廊巡檢具備更為廣闊的應用前景。本文首先從機載Li DAR獲取的三維點云數(shù)據出發(fā),根據點云特性和走廊內不同的地物特征,對走廊點云進行地物分類。之后挖掘了除點云之外的信息,結合氣象條件和導線參數(shù)信息進行輸電線工況模擬。在此基礎上,結合電力線安全距離檢測完成輸電線路樹障危險點預警分析。相關研究如下:(1)本文介紹了機載Li DAR系統(tǒng)組成和工作原理;重點闡述所采集的點云數(shù)據特性、存儲形式以及常見的點云數(shù)據空間索引組織形式。尋找能夠有效提高點云數(shù)據特征提取效率的點云索引方式。(2)本文研究了基于曲率和鄰域特征的電力線分類。根據電力線本身線狀特征,探討了曲面特征對電力線點云識別的有效性。曲率的估計的要對一個點的臨近點集構建二次曲面,而線狀的電力線無法完成此構建,據此進行電力線識別分類。并結合鄰域特征將噪聲點去除,保留完整的電力線點。(3)通過地形濾波可將點云分為地面點和非地面點。進一步在非地面點中結合先驗桿塔坐標定位桿塔,并根據圓柱形模型分類桿塔點。由于走廊內地物多為植被,從而提取桿塔點后保留的非地面點記為植被點。(4)在架空電力線力學理論基礎上,結合氣象條件和導線參數(shù)進行輸電線工況模擬。模擬多種工況條件下(如高溫、覆冰或大風舞動)的輸電線形態(tài),并將具有最大弧垂狀態(tài)的輸電線作為點云數(shù)據的輔助數(shù)據,執(zhí)行安全距離檢測,以實現(xiàn)輸電走廊樹障危險點預警分析。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM75;P237
【部分圖文】：

蘭州交通大學碩士學位論文測量技術在三維空間信息的實時采集方面具有重要的限制，可全天候全天時工作，這些特性使得這一業(yè)的濃厚興趣，在地形測繪、森林管理、海岸帶監(jiān)重要的角色并具有廣泛的應用前景。對狹長目標而言，如輸電線走廊、河流、道路等區(qū)相比，通常需在較低的高度上飛行(小于 300m)，低。面對大規(guī)模的電力網絡，人工檢測費用較高，且測繪成為新興的無人機巡檢技術(包括機載激光雷監(jiān)測電力線基礎設施的主要目標是發(fā)現(xiàn)威脅輸電線力巡線數(shù)據后處理的相關研究主要有四個方面: 輸電力線三維重建、樹障危險點檢測、輸電線走廊三

圖 1.2 廣東電網 Z-5 無人直升機電力巡線平臺中國測繪科學研究院、武漢大學、總參 60 所和南方電制大型無人直升機LiDAR電力通道巡檢的軟硬件系統(tǒng)公里電力巡線任務。機載 LiDAR 巡檢系統(tǒng)在南方電網家電網公司在國內最早開展了機載 LiDAR 巡線系統(tǒng)研。最近幾年，旋翼無人機 LiDAR 測量系統(tǒng)由于其成本和應用，其可以作為很好的短距離范圍內的電力線巡線巡線相關的 LiDAR 數(shù)據處理的專業(yè)軟件如 Lidarstatio的點云處理軟件，可以實現(xiàn)航帶平差、點云濾波和人機線危險點檢測模塊可實現(xiàn)輸電線廊道樹障檢測分析并包括線路基本信息、使用的電力標準要求、危險點明細點詳細描述包括危險點的描述信息和危險點的俯視圖和云數(shù)據處理軟件有TerraScan、PLS-CADD和ENVI LiDaScan 模塊是以插件軟運行在 Microstation 環(huán)境之上的波和電力線三維矢量化。數(shù)據的具體組織形式多樣，除

圖 1.3 輸電線走廊樹障風險示意圖電力線檢測和維護主要是通過人工地面巡檢，目視檢測輸電方式工作周期長、效率低、巡視質量差、成本高，而且很多抵達。隨著遙感技術的應用，尤其是機載 LiDAR，有效的彌機載激光雷達測量系統(tǒng)在巡視過程中采集的激光點云，反映三維空間信息，包括走廊地形、地物和電網設施設備的空間點云數(shù)據可以準確地測量走廊內地物到導線的距離是否滿 LiDAR 點云數(shù)據的輸電線路風險管理存在后期成熟的自動診斷研究較少，主要依靠人工判讀，內業(yè)工作量較大的問題路工況模擬的文獻。由于輸電線路工況條件的變化，導線和態(tài)變化，輸電線走廊內的潛在危險地物目標位置也有可能在迫切需要輸電線路工況模擬的方法提供風險預警信息，延長期，提高巡檢效率。
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本文編號：2854869