一种输配电线路安全距离预警方法、系统、设备及介质与流程

本申请涉及激光雷达测距，尤其涉及一种输配电线路安全距离预警方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、在输电线路的施工过程中，车辆、打桩机等机械设备由于靠近架空输电线路，可能会在作业过程中接触到线路，从而引发严重的安全隐患，如线路下垂、电力中断甚至发生事故。此外，在施工现场，由于特定条件的限制，部分老旧线路、临时架设的线路往往设置得较低，一些大型车辆由于高度超限，这大大增加了过往车辆与导线发生剐蹭，导致线路施工外破跳闸的风险。目前，大多数应对措施仅限于在导线上安装警示灯或设置简单的提示牌。然而，这些措施对所有经过的车辆都采取同样的警示方式，缺乏针对性，实际效果并不理想。

2、现有的车辆高度测量技术主要采用视频监控和红外检测方法，但这些方法在实际应用中存在诸多问题。例如，视频监控系统受限于光照条件和天气变化，无法在雨雪天气或夜间提供可靠的检测结果；红外检测方法则容易受到高温物体或其他热源的干扰，导致误报和漏报。

3、除此之外，现有的地面识别和实时高度校正方面也存在问题。在地面识别方面，由于地形复杂性和外界干扰因素，现有技术往往无法准确识别地面和其他障碍物，影响对车辆高度的测量。而在实时高度校正方面，由于缺乏有效的机制来应对因外力或人为因素导致的导线高度变化，传统方法无法实现对高度变化的及时校正，影响了车辆高度测量的准确性和可靠性。

技术实现思路

1、本申请提供了一种输配电线路安全距离预警方法、系统、设备及介质，用以解决上述问题。

2、本申请提供的算法结合点云数据处理、动态环境识别和实时高度校正技术，通过融合多传感器数据，实现高效、准确、稳定的车辆高度检测，能够有效防止车辆对输配电线路造成破坏。算法的核心是通过激光雷达设备采集点云数据，并进行一系列的预处理、地面识别、动态环境过滤和实时高度校正，最终准确计算车辆的高度。下面具体阐述本申请涉及的
技术实现要素：
。

3、一方面，本申请提供了一种输配电线路安全距离预警方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤s1：获取基于安装在所述输配电线路导线上方的激光雷达设备通过发射激光脉冲并接收反射信号生成的点云数据；

5、步骤s2：对所述点云数据进行预处理；

6、步骤s3：基于ransac算法对预处理后的数据进行地面平面拟合，滤除异常值并获得地面平面模型；其中，所述地面平面模型用于获取地面高度；

7、步骤s4：实时校正导线高度变化对所述地面高度的误差；

8、步骤s5：基于聚类算法从所述点云数据中分离出独立的车辆群组，计算车辆的绝对高度，若超过预设高度阈值则报警。

9、在本申请的一种实现方式中，所述步骤s2，具体包括：

10、步骤s21：去除所述点云数据中的噪声点和无效数据；

11、步骤s22：采用体素滤波、统计滤波的方法提高数据质量。

12、在本申请的一种实现方式中，所述步骤s21，具体包括：

13、计算每个点云数据的k近邻点，计算该点与其k近邻点的平均距离，根据预设的距离阈值，判断该点是否是噪声点；

14、设置点云数据的感兴趣区域，只保留在该区域内的点云数据，滤除无效数据。

15、在本申请的一种实现方式中，k近邻点距离计算公式为：

16、

17、其中，pi是当前点，pij是其第j个近邻点，k是近邻点数量，meandist(pi)是当前点到其近邻点的平均距离。

18、在本申请的一种实现方式中，所述步骤s22，具体包括：

19、将所述点云数据划分为固定大小的体素网格；

20、计算每个体素内所有点的质心；

21、用每个体素内点的质心替代该体素内的所有点，公式如下：

22、

23、其中，cvoxel是体素的质心，n是体素内点的数量，pi是体素内第i个点的坐标。

24、在本申请的一种实现方式中，所述步骤s3之后，所述方法还包括：

25、连续采集多帧数据，通过分析时间序列中物体的运动特征来区分动态干扰物和静态物体，公式如下：

26、

27、其中，(xi,yi,zi)是当前帧的点坐标，(xi-1,yi-1,zi-1)是前一帧的点坐标，diff表示两帧之间的点云变化。

28、在本申请的一种实现方式中，计算车辆的绝对高度，公式如下：

29、hvehicle＝hlidar-(hmax-(axmax+bymax+c))

30、其中，hvehicle是车辆的绝对高度，hlidar是激光雷达的实时高度，hmax是车辆群组的最高点高度，axmax+bymax+c是地面平面高度。

31、本申请还提供了一种输配电线路安全距离预警系统，所述系统包括：

32、点云获取模块，用于获取基于安装在所述输配电线路导线上方的激光雷达设备生成的点云数据；

33、预处理模块，用于对所述点云数据进行预处理；

34、地面平面拟合模块，用于基于ransac算法对预处理后的数据进行地面平面拟合，滤除异常值并获得地面平面模型；其中，所述地面平面模型用于获取地面高度；

35、校正模块，用于实时校正导线高度变化对所述地面高度的误差；

36、计算报警模块，用于基于聚类算法从所述点云数据中分离出独立的车辆群组，计算车辆的绝对高度，若超过预设高度阈值则报警。

37、本申请还提供了一种输配电线路安全距离预警设备，所述设备包括：

38、至少一个处理器；以及，

39、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

40、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够完成前述的一种输配电线路安全距离预警方法。

41、本申请还提供了一种输配电线路安全距离预警的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行完成前述的一种输配电线路安全距离预警方法。

42、本申请提供的一种输配电线路安全距离预警方法、系统、设备及介质，具有以下有益效果：

43、(1)、利用激光雷达的高分辨率和多帧数据融合，提高了车辆高度检测的精度；

44、(2)、通过时间序列分析和形状特征分析，有效过滤低空飞行的小动物和动态环境中的其他干扰物；

45、(3)、实时测量激光雷达与地面的相对高度，校正因导线高度变化带来的误差，确保检测结果的准确性。

技术特征：

1.一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，所述步骤s2，具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，所述步骤s21，具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，k近邻点距离计算公式为：

5.根据权利要求2所述的一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，所述步骤s22，具体包括：

6.根据权利要求1所述的一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，所述步骤s3之后，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的一种输配电线路安全距离预警方法，其特征在于，计算车辆的绝对高度，公式如下：

8.一种输配电线路安全距离预警系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种输配电线路安全距离预警设备，其特征在于，所述设备包括：

10.一种输配电线路安全距离预警的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行完成权利要求1-7任意一项所述的一种输配电线路安全距离预警方法。

技术总结
本申请公开了一种输配电线路下方车辆高度预警方法、系统、设备及介质，涉及激光雷达测距技术领域，方法包括：获取基于安装在所述输配电线路导线上方的激光雷达设备生成的点云数据；对所述点云数据进行预处理；基于RANSAC算法对预处理后的数据进行地面平面拟合，滤除异常值并获得地面平面模型；其中，所述地面平面模型用于获取地面高度；实时校正导线高度变化对所述地面高度的误差；基于聚类算法从所述点云数据中分离出独立的车辆群组，计算车辆的绝对高度，若超过预设高度阈值则报警。通过融合多传感器数据，实现高效、准确、稳定的车辆高度检测，能够有效防止车辆对输输配电线路造成破坏。

技术研发人员：刘安迪,孙文浩,李瑞欣,刁守斌,赵建伟,许喆,亓莉莉,崔华玮,杨柳青,张丰铎,吴明阳,商建鑫,程煜萌,苏仁华,韩帅
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司济南市历城区供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11