基于杆塔挂线及档距的树障分析方法、装置及电子设备与流程

1.本发明涉及电力树障分析领域，特别是涉及一种基于杆塔挂线及档距的树障分析方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.电网安全是社会公共安全的重要组成部分，电网故障隐患大部分是由于树障隐患造成的，为了确保电网安全和电力供应，相关人员应适时对电力线环境进行巡检做好树障分析，并通过无人机等航测设备沿着电力线布设线路进行飞行航测以获取点云数据，然后再进行树障分析。基于点云数据进行树障分析时，在树木繁茂的情况下难以全方位观察树顶、树冠和电力线之间的关系，容易造成电力线的误判，即难以从航测采集的点云数据中准确地把电力线分离出来，进而影响到树障分析的准确性。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种基于杆塔挂线及档距的树障分析方法、装置及电子设备，基于杆塔挂线及档距的树障分析方法能够基于杆塔挂线以及杆塔档距确定包括电力线的目标隐患区域，再基于树障点云数据的定位判断植被点云是否落在目标隐患区域内，从而更加准确的实现树障分析。
4.根据本发明实施例的第一方面，本实施例的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法，包括如下步骤：
5.获取初始点云数据，从所述初始点云数据中获取树障点云数据；
6.获取杆塔挂线方式以及两相邻杆塔的杆塔坐标，根据所述杆塔挂线方式和相邻杆塔的所述杆塔坐标确定目标隐患区域；
7.基于所述树障点云数据以及所述目标隐患区域进行树障隐患分析。
8.根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于杆塔挂线及档距的树障分析装置，包括：
9.树障点云获取模块，用于获取初始点云数据，从所述初始点云数据中获取树障点云数据；
10.隐患区域确定模块，用于获取杆塔挂线方式以及两相邻杆塔的杆塔坐标，根据所述杆塔挂线方式和相邻杆塔的所述杆塔坐标确定目标隐患区域；
11.隐患分析模块，用于基于所述树障点云数据以及所述目标隐患区域进行树障隐患分析。
12.根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，电子设备包括相互电连接的处理器和存储器；
13.其中，存储器存储有计算机程序，
14.该计算机程序适于由处理器加载并执行如上任意一项实施例的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法。
15.应用本技术的上述技术方案，通过获取杆塔挂线方式以及杆塔档距确定包括电力线的目标隐患区域，再基于树障点云数据的坐标定位判断树障点云是否落在目标隐患区域内，从而更加准确的实现树障隐患分析，无需直接在点云数据中确定树障和电力线之间的间距，使得树障隐患分析更加准确，并且在后续的树障隐患分析中可以直接利用目标隐患区域进行匹配分析，进一步加快后续隐患分析的速率。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
17.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
18.图1为本发明实施例示出的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法的流程示意图；
19.图2为本发明实施例示出的树障分析方法的步骤s2的流程示意图；
20.图3为本发明实施例示出的树障分析方法的步骤s23的流程示意图；
21.图4为本发明实施例示出的树障分析方法的步骤s233的流程示意图；
22.图5为本发明实施例示出的树障分析方法的目标隐患区域的示意图；
23.图6为本发明实施例示出的树障分析方法的步骤s3的流程示意图；
24.图7为本发明实施例示出的树障分析方法的应用示意图；
25.图8为本发明实施例示出的基于杆塔挂线及档距的树障分析装置的结构示意图；
26.图9为本发明实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
27.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
28.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
29.应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
30.本发明实施例的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法，能够基于杆塔挂线以及杆塔档距确定包括电力线的目标隐患区域，再基于树障点云数据的定位判断植被点云是否落在目标隐患区域内，从而更加准确的实现树障分析。
31.以下通过具体的实施例进行说明。
32.根据本发明实施例的第一方面，公开了一种基于杆塔挂线及档距的树障分析方
法，应用于电子设备，电子设备可以通过纯软件的方式实现基于杆塔挂线及档距的树障分析方法，也可以采用软硬件结合的方式来实现。本实施例中，基于杆塔挂线及档距的树障分析方法应用于电力树障隐患分析场景中。电子设备可以为计算机、交互平板、服务器等智能设备。本技术的电子设备可以为用于电力树障隐患分析处理的服务器。
33.请参阅图1，图1为本发明实施例示出的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法的流程示意图。
34.该基于杆塔挂线及档距的树障分析方法，包括以下步骤：
35.s1：获取初始点云数据，从所述初始点云数据中获取树障点云数据。
36.本实施例中，通过安装于无人机上的航测设备进行飞行航测，采集到的初始点云数据保存于无人机上的航测设备的存储器中，当无人机航测任务结束后，将航测设备上的存储器与数据上传设备连接，通过数据上传设备将初始点云数据上传至服务器上，再通过服务器执行本发明中的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法对点云数据进行处理分析。
37.初始点云数据为包括有树障点云数据、杆塔点云数据、电力线点云数据以及其他物体的点云数据。
38.需要说明的是：树障隐患分析的精度会收到初始点云数据的精度的影响，即若初始点云数据的精度越高，则树障隐患分析时的精度就越高。
39.在一个可选的实施例中，无人机上的航测设备可以设置有用于将初始点云数据回传至服务器的无线通信模块，通过无线通信模块与服务器建立实时连接，及时将采集到的原始点云数据回传到服务器上，便于服务器及时对点云数据进行处理，提高点云数据处理的时效性。其中，无线通信模块可以为4g通信模块，或5g通信模块，还可以其他的通信模块。
40.在通过无人机飞行采集初始点云数据时，初始点云数据可以为由高精度采集设备沿预设电力线路飞行，对电力线以及周围环境特别是树障进行航拍获得高精度点云数据，高精度采集设备的具体型号和结构设置本实施例中不做限定。获取初始点云数据时可以采用全方位拍摄的飞行方式，如迂回飞行方式，以使采集到的高精度点云数据中包含有足够分析的电力线以及树障点云。
41.在一个可选的实施例中，从所述初始点云数据中获取树障点云数据的方法可以为：通过点云分类模型对初始点云数据进行分类处理可以获得树障点云数据、杆塔点云数据和电力线点云数据，以将树障点云数据从初始点云数据中分离出来，以便于后续的隐患分析，而不用直接在初始点云数据中进行电力线的提取，从而降低了数据处理难度，能够提高树障隐患分析的效率。
42.在一个可选的实施例中，在提取树障点云数据时，还对高精度点云数据进行预处理，其中预处理包括降噪处理，如将高低点的噪点去除。
43.步骤s2，获取杆塔挂线方式以及两相邻杆塔的杆塔坐标，根据所述杆塔挂线方式和相邻杆塔的所述杆塔坐标确定目标隐患区域。
44.获取杆塔挂线方式便可以确定目标隐患区域的端面，确定相邻杆塔的杆塔坐标就可以确定目标隐患区域的长度，从而可以进一步确定目标隐患区域。
45.在一个可选的实施例中，如图2所示，步骤s2包括：
46.s21：获取杆塔挂线方式，基于所述杆塔挂线方式确定与电力线走向相互垂直的平面区域。
47.本实施例中，获取杆塔挂线方式可以从电力线布设数据库直接获取杆塔挂线方式，也可以从初始点云数据中分离出杆塔挂线方式，还可以在树障未触及电力线时，即电力线无遮挡时，通过航测设备沿预设电力线线路定点飞行，对电力线环境进行全方位航测获得电力线点云数据，从电力线点云数据中分析出来。
48.其中，电力线布设数据库可以为kml文件，由电力布设人员提供。获得kml文件后，可以对其进行解析获得杆塔坐标以及杆塔编号信息等。
49.为了减少数据处理量，优先选择从电力线布设数据库中直接获取杆塔挂线方式。
50.若从初始点云数据中分离出杆塔挂线方式，则杆塔可能被树障遮挡，需要进行优化处理。
51.其中，杆塔挂线方式可以包括以下方式：单回垂直、单回品字、单回一字、双回垂直、双回上字、或者其他的电力线挂线方式。
52.基于所述杆塔挂线方式确定与电力线走向相互垂直的平面区域，以便于确定目标隐患区域的端面大小。
53.s22：获取两相邻杆塔的杆塔坐标。
54.获取两相邻杆塔的杆塔坐标的方法包括：从电力线布设数据中获取两相邻杆塔的杆塔坐标，或者从初始点云数据中分离出杆塔坐标，或者在树障未触及杆塔时，即杆塔无遮挡时，通过航测设备飞行对杆塔环境进行全方位航测获得杆塔点云数据，从杆塔云数据中分析出来。
55.获取两相邻杆塔的杆塔坐标，以便于确定出目标隐患区域的端面的位置。
56.s23：根据两相邻杆塔的所述杆塔坐标以及所述平面区域确定目标隐患区域。
57.具体的，如图3所示，步骤s23可以包括：
58.s231：根据相邻杆塔的杆塔坐标确定相邻杆塔的杆塔档距。
59.电力架空线路在平行于相邻两杆塔间导线所受比载的平面内的两悬挂点之间的水平距离，为这两座杆塔的档距。
60.s232：以相邻杆塔的杆塔坐标为中心点确定两个对应的平面区域，即确定目标隐患区域的端面。
61.由于本实施例是将目标隐患区域确定之后，若树障点云的坐标落在目标隐患区域内，即判定树障点云为隐患点，因此，若目标隐患区域的边缘距离电力线太近，则隐患分析时容易出现误差或误判，因此，在以相邻杆塔的杆塔坐标为中心点确定两个对应的平面区域时，基于电力线安全隐患距离对所述平面区域进行调整。
62.根据架空线路杆塔设计规范，杆塔的尺寸和档距都须满足电路要求：导线与导线、导线与避雷线之间，均应保持必要的最小安全距离。避雷线对导线的保护角及使用双避雷线时的两个避雷线之前的水平最小距离都存在相关规定。并根据各电压等级、线路回路数、导线避雷线的布置方式、结构形式、水平最小距离等综合因素确定一个布线的区域范围。基于该区域范围确定一个较为合适的平面区域的扩展。
63.具体的，若平面区域为矩形时，在平面区域的靠近地面以及远离地面的两边进行第一预设宽度的扩展，而在其他两边进行第二预设宽度的扩展。可选的，在平面区域的靠近地面以及远离地面的两边进行1.5米的扩展，而在其他两边进行1米扩展。
64.若平面区域为其他形状时，还可以以其他预设宽度进行扩展，本实施例中不做限
定。
65.s233：根据两个对应的平面区域以及相邻杆塔的档距确定目标隐患区域。
66.在一个可选的实施例中，如图4所示，步骤s233可以包括以下步骤：
67.s2331：根据相邻杆塔的杆塔坐标以及相邻杆塔档距拟合出中心导线；
68.s2332：根据两个对应的平面区域的边缘点以及相邻杆塔的杆塔档距拟合出若干边缘导线；
69.s2333：以所述中心导线为中线，以若干所述边缘导线为边线确定目标隐患区域。
70.目标隐患区域的端面形状基于电力挂线方式确定，端面形状可以为梯形、矩形、或者其他形状，因此，目标隐患区域可以为一个带弧垂的梯形区域或矩形区域。如图5所示，其为一个矩形目标隐患区域的示意图。
71.s3：基于所述树障点云数据以及所述目标隐患区域进行树障隐患分析。
72.请参阅图6，图6为本发明实施例示出的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法的步骤s3的流程示意图。
73.s31：基于所述树障点云数据确定若干树障点云坐标。
74.确定树障点云坐标，将树障点云坐标与目标隐患区域进行对比即可判断树障点云坐标是否落在目标隐患区域内。
75.s32：将树障点云坐标位于所述目标隐患区域内的树障点云确定为隐患点。
76.s33：根据隐患点的坐标和所述目标隐患区域的中心导线的距离确定隐患等级。
77.为保证电力线不会受到树障的干扰，保证电力运输的安全性，树障和电力线之间需要保持一定的预设安全距离，若树障与电力线之间的距离小于预设安全距离，则树障可能会对电力运输造成影响，带来安全隐患，故将距离小于预设安全距离的树障点进行标识。
78.本实施例中，可以根据树障与目标隐患区域的中心导线之间的距离设定隐患等级，树障距离中心导线越近则隐患等级越高，如可以设定为一级，树障距离中心导线越远则隐患等级越低，如可以设定为二级、三级或四级。在展示树障信息时，可以结合地图对树障隐患区域的隐患等级进行标识，或者用不同颜色进行标识。
79.在一个可选的实施例中，通过树障隐患分析后可以形成隐患列表并且带隐患标志的点云。隐患列表结合点云进行展示，提供隐患标记异常功能、隐患合并功能、导出等。其中，隐患标记异常：避免程序的异常识别可将隐患设置为异常状态后不参与数据导出。
80.隐患合并：当两个隐患非常靠近时，可将两个隐患合并为一个减少后续除障的工作量。隐患导出：提供不同形式的隐患数据进行导出，包括隐患不同视图截图、净空距离、经纬度、缺陷等级、隐患造成后果程度、隐患类型、word、excel等不同类型与数据。
81.在确定隐患点和隐患等级之后，可以自动生成树障隐患报告供用户查看。树障隐患分析结果精确可靠，能够满足电力线巡检要求，自动化程度较高，可以为输电线路树障隐患排查提供技术支撑。
82.如图7所示，其为本发明实施例示出的树障分析方法的应用示意图。
83.在图7中，确定了目标隐患区域之后，一些树障点云的坐标会落在目标隐患区域内，因此需要将这些树障点云标注出来，从而实现树障隐患分析。
84.应用本技术的上述技术方案，通过获取杆塔挂线方式以及杆塔档距确定包括电力线的目标隐患区域，再基于树障点云数据的坐标定位判断树障点云是否落在目标隐患区域
内，从而更加准确的实现树障隐患分析，无需直接在点云数据中确定树障和电力线之间的间距，使得树障隐患分析更加准确，并且在后续的树障隐患分析中可以直接利用目标隐患区域进行匹配分析，进一步加快后续隐患分析的速率。
85.该树障分析方法受电力线走廊走向、地形影响较小，对点云密度，电塔类型等因素不敏感，电力线点云提取与三维重建可以具有较高精度，并且具备良好的稳健性和抗干扰性，可以应用于大规模复杂环境下的电力线走廊点云数据处理中。
86.同时，有利于实现大批量的树障隐患危险点检测预警，极大地方便了电力企业对输电线路运营状态的监控和管理。
87.进一步的，本技术的技术方案可以应用于电力线树障隐患分析，后续也可将相关技术延伸用于建筑施工预警、区域工程监管、生态工程监管等场景中，对经济社会发展提供可靠的支撑和保障。
88.根据本发明实施例的第二方面，公开了一种基于杆塔挂线及档距的树障分析装置，该装置可以用于执行本技术对应实施例基于杆塔挂线及档距的树障分析方法的内容，并具备相应的功能和有益效果。对于本技术基于杆塔挂线及档距的树障分析装置实施例中未披露的细节，请参照本技术基于杆塔挂线及档距的树障分析方法的内容。
89.请参阅图8，图8为本发明实施例示出的基于杆塔挂线及档距的树障分析装置的结构示意图。
90.基于杆塔挂线及档距的树障分析装置600，包括：
91.树障点云获取模块610，用于获取初始点云数据，从所述初始点云数据中获取树障点云数据；
92.隐患区域确定模块620，用于获取杆塔挂线方式以及两相邻杆塔的杆塔坐标，根据所述杆塔挂线方式和相邻杆塔的所述杆塔坐标确定目标隐患区域；
93.隐患分析模块630，用于基于所述树障点云数据以及所述目标隐患区域进行树障隐患分析。
94.相对于现有技术方案中，通过获取杆塔挂线方式以及杆塔档距确定包括电力线的目标隐患区域，再基于树障点云数据的坐标定位判断树障点云是否落在目标隐患区域内，从而更加准确更加便捷的实现树障隐患分析，无需直接在点云数据中确定树障和电力线之间的间距，使得树障隐患分析更加准确，并且在后续的树障隐患分析中可以直接利用目标隐患区域进行匹配分析，进一步加快后续隐患分析的速率。
95.值得注意的是，上述实施例提供的基于杆塔挂线及档距的树障分析装置在执行上述基于杆塔挂线及档距的树障分析方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分发由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的基于杆塔挂线及档距的树障分析装置与基于杆塔挂线及档距的树障分析方法实施例属于同一构思，其体现过程详见实施例，这里不再赘述。
96.根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，请参阅图9，图9为本发明实施例示出的电子设备的结构示意图。
97.电子设备100包括：处理器110和存储器140；存储器140通过通信总线150与处理器110电连接；其中，存储器140存储有计算机程序，计算机程序适于由处理器110加载并执行
如上任意一项实施例的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法。
98.电子设备100包括至少一个处理器110、至少一个网络接口120、用户接口130、存储器140以及至少一个通信总线150。其中，通信总线150用于实现这些组件之间的连接通信。
99.其中，用户接口130可以包括用于连接显示屏的接口，和用于连接摄像头的接口，可选用户接口130还可以包括标准的有线接口、无线接口。
100.其中，网络接口120可选包括标准的有线接口、无线接口(如wifi接口)。
101.其中，处理器110可以包括一个或多个处理核心。处理器110利用各种接口和线路连接整个电子设备100内的各个部分，通过运行或执行存储在处理器110内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器140内的数据，执行智能设备100的各种功能和处理数据。可选的，处理器110可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic arrays，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器110可集成中央处理器(central processing unit，cpu)、图像处理器(graphics processing unit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器110中，单独通过一块芯片进行实现。
102.其中，存储器140可以包括随机存储器(random access memory，ram)，也可以包括只读存储器(read-only memory)。可选的，该存储器140包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器140可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器140可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器140可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器110的存储装置。如图9所示，作为一种计算机存储介质的存储器140中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及智能设备的操作应用程序。
103.在图9所示的电子设备100中，用户接口130主要用于为用户提供输入的接口，用于接收用户上传的点云原始数据；而处理器110可以用于调用存储器140中存储的智能设备的操作应用程序，并执行上述实施例中基于杆塔挂线及档距的树障分析方法中的相关操作。
104.上述电子设备可以用于执行本技术对应实施例的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法的内容，并具备相应的功能和有益效果。
105.根据本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项实施例所述的基于杆塔挂线及档距的树障分析方法中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。
106.其中，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或
其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
107.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
108.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本技术的范围由所附的权利要求范围决定。