一种输电线路交叉跨越检测分析方法与流程

本发明涉及电力线路，具体涉及一种输电线路交叉跨越检测分析方法。

背景技术：

1、架空输电线路的功能是输送电能，线路的设计参数主要是根据电力系统的供需关系通过规划设计来选择确定的，并代表着它的供电能力。但是在满足一定的技术经济条件要求下，怎样合理地架设架空输电线路则是目前所要解决的问题。以往的输电线路设计模式，需要设计人员必须手拿一堆二维平面地形图，一遍遍地跑现场踏勘，外业工作量大，也容易疏漏重要的障碍信息。选线定位、杆塔设计、基础设计、绝缘子组装等各类设计工具软件都以孤立、零散的形式被运用在设计过程当中。专业设计人员使用各自独立工具产生的专业成果不能直接被交互使用，大量交互数据需要专门整理提交和手工重新录入。近几年随着科技的发展，无人机技术、遥感技术的兴起，不同于传统输电线路设计手段，利用无人机搭载激光雷达扫描采集数据生成实景模型，在输电线路三维设计中可以更加直观地构建三维场景，利用三维设计软件的功能进行距离校验等设计工作。采用此方法能更加方便编辑，节约设计、校对时间，降低了劳动强度和人力成本。因此，有必要借助先进的无人机技术、遥感技术及信息处理技术，改进传统的输电线路设计手段，解决线路交跨设计过程中人工测量耗时过长、部分地形条件下无法精确测量、复杂交跨物测量困难、设计数据无法交互等问题。

技术实现思路

1、本发明主要是为了解决线路交跨设计过程中人工测量耗时过长、复杂交跨物测量困难、设计数据无法交互等问题，提供了一种输电线路交叉跨越检测分析方法，利用无人机搭载激光雷达巡视输电线路廊道，获得高精度三维线路走廊地物信息并建立激光点云模型，然后进行导线三维设计数据的空间三维模拟，并与线路走廊范围的交跨和地物进行安全距离分析，解决线路交跨设计过程中人工测量耗时过长、复杂交跨物测量困难、设计数据无法交互等问题，为线路施工前对三维设计参数准确性和新增地物交跨风险进行安全验证提供精确、快速的测量手段，实现输电线路交跨安全距离分析。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

3、一种输电线路交叉跨越检测分析方法，作为优选，包括以下步骤：

4、步骤s1：利用搭载激光雷达的无人机巡视输电线路廊道，获取点云数据；

5、步骤s2：将点云数据转换成输电线路廊道地形、地貌、地物信息，生成激光点云模型；

6、步骤s3：根据导线三维设计数据建立线路三维空间模型和杆塔三维空间模型；

7、步骤s4：将步骤s2和s3建立的模型融合，获得设计导线模拟实况三维模型；

8、步骤s5：基于设计导线模拟实况三维模型，自动测量设计导线到输电线路廊道地物的距离，然后进行设计导线交跨安全距离分析，最后生成输电线路交跨检测分析报告。

9、本发明提供了一种输电线路交叉跨越检测分析方法，包括：使用无人机搭载激光雷达对输电线路走廊扫描，将激光测量数据转换为高精度三维线路走廊地形、地貌、地物信息，生成激光点云模型；根据线路三维设计数据建立线路设施设备空间信息点云模型，包括杆塔、挂点位置、导线弧垂等信息；精确、快速测算导线到线路走廊地物（特别是树木、房屋、交叉跨越等）的距离；自动分析交跨安全距离并生成输电线路交叉跨越安全距离检测分析报告。本发明利用无人机搭载激光雷达巡视输电线路廊道，获得高精度三维线路走廊地物信息并建立激光点云模型，然后进行导线三维设计数据的空间三维模拟，并与线路走廊范围的交跨和地物进行安全距离分析，解决线路交跨设计过程中人工测量耗时过长、复杂交跨物测量困难、设计数据无法交互等问题，为线路施工前对三维设计参数准确性和新增地物交跨风险进行安全验证提供精确、快速的测量手段，实现输电线路交跨安全距离分析。

10、作为优选，步骤s1还包括：无人机和激光雷达设备选型以及无人机飞行方式设置，所述无人机飞行方式设置包括无人机飞行高度、飞行速度、飞行航线的设置。激光雷达的选型主要是从扫描射程、扫描视场角、点云精度、点云密度以及点云色彩等方面分析，而无人机的选型主要是从负载能力、续航、稳定性以及安全性等方面分析。无人机搭载激光雷达飞行方式的设置，即在对输电线路走廊进行扫描时，设置无人机飞行的方式，包括飞行高度、飞行速度、飞行航线等。

11、作为优选，步骤s2中，对无人机搭载激光雷达扫描的输电线路廊道原始数据进行解算，获得输电线路廊道三维激光点云模型，所述解算的具体过程包括航线惯导解算、点云坐标解算、点云赋色以及点云去噪。本发明在输电线路设计领域使用了结构参数化的三维建模方式，大大降低了三维模型的数据量，也明显降低了对硬件设备的要求，输电线路三维设计技术有了较高的实用性。

12、作为优选，步骤s3中，所述线路三维空间模型对应的导线三维设计数据包括线路两端挂点的三维坐标和设计k值。线路空间模拟需用户输入线路所在档的小号塔编号、大号塔编号、小号塔挂点三维坐标、大号塔挂点三维坐标以及设计k值，通过上述参数，系统可自动拟合电力线的三维空间模拟并在系统中显示。

13、作为优选，步骤s3中，采用基于杆塔模板的空间相似变换方法建立所述杆塔三维空间模型，所述杆塔模板包括杆塔的空间点云及其定位信息；所述杆塔三维空间模型对应的导线三维设计数据包括杆塔模板和杆塔设计参数。杆塔空间模拟的基本方法为基于杆塔模板的空间相似变换方法，因此该功能的实现需研发人员收集不同类型及尺寸的杆塔模板，模板包括杆塔的空间点云以及其定位信息。在杆塔空间模拟过程中，用户需输入对应的杆塔模板和杆塔主要设计参数，例如杆塔编号、类型和定位坐标等，系统即可重构杆塔的模拟空间三维模型，并在系统中显示。

14、作为优选，步骤s5中，测量输电线路导线之间的距离以及输电线路导线与地面、建筑物、树木、线路交叉跨越的间距。基于拟建线路的模拟点云数据和实际测量的现场地物激光点云数据，自动进行输电线路导线之间，导线与地面、建筑物、树木、线路交叉跨越、交通设施等其他线路间距的自动测量，形成安全距离测量报告。

15、作为优选，步骤s5中，根据安全距离阈值和测量的设计导线到输电线路廊道地物的距离，计算交跨危险等级，所述交跨危险等级包括紧急、重大和一般。为保证线路交跨施工过程中与运行电力线路的安全距离以及线路建成后的安全运行，电力线路相互水平接近时的最小净距、电力线路交叉时电力线间的最小距离、导线表面与地面距离、导线表面与树木的最小距离、导线与建筑物的最小距离等都应在安全距离内。不同的交跨类型可设置不同的安全距离阈值，系统根据输入的安全距离阈值自动计算出紧急、重大和一般各级别隐患对应的距离阈值。

16、作为优选，步骤s5中，所述输电线路交跨检测分析报告包括交跨明显表、交跨模拟图和交跨详细信息。检测报告的主要内容包括危险点明细表和危险点详细描述，明细表内容包括但不限于危险点区间、具体定位、坐标点、危险点类型、水平距离、垂直距离、净空距离等信息。

17、作为优选，步骤s5中设计导线交跨安全距离分析工况类型包括设计工况、模拟最高温工况以及模拟最大覆冰工况，所述设计工况下需输入导线的各种设计参数；所述模拟最高温工况下需输入档距、设计温度、最高温度和膨胀系数；所述模拟最大覆冰工况下需输入设计温度、覆冰温度、覆冰厚度、膨胀系数、弹性系数、导线外径、导线截面以及导线单位长度质量。交跨分析的对象为交跨电力线、交跨公路和交跨铁路，同时分析的工况包括设计工况、模拟最高温工况以及模拟最大覆冰工况三种。

18、因此，本发明的优点是：

19、（1）利用无人机搭载激光雷达巡视输电线路廊道，获得高精度三维线路走廊地物信息并建立激光点云模型，然后进行导线三维设计数据的空间三维模拟，并与线路走廊范围的交跨和地物进行安全距离分析，解决线路交跨设计过程中人工测量耗时过长、复杂交跨物测量困难、设计数据无法交互等问题，为线路施工前对三维设计参数准确性和新增地物交跨风险进行安全验证提供精确、快速的测量手段，实现输电线路交跨安全距离分析；

20、（2）在输电线路设计领域使用了结构参数化的三维建模方式，大大降低了三维模型的数据量，也明显降低了对硬件设备的要求，输电线路三维设计技术有了较高的实用性。