关键词：无人机激光雷达技术；输电线路通道；应用
引言
无人机电力巡检应用中通过红外线摄像设备和照相机、可见光录像设备的结合，能够在飞行过程中对线路进行观测，获取线路中的信息和影像资料。这种应用方式具有较多的优势，但是在发展中逐渐出现了问题，随着技术的发展，无人机载激光雷达技术得到了应用，这种技术能够避免巡检中线路闪络等问题，使空间的定位和测量精确性得到改善，在电力巡检中有着重要的作用。
1无人机机载激光雷达技术
无人机机载激光雷达技术在故障巡检中有着良好的应用效果，但是还没有普及到电力生产之中，在电力生产中缺少能够替代直升机操作的技术，通过无人机机载激光雷达技术的应用，可以使输电线路的巡检实现精细化要求，提升巡检的准确性，是一种有效的方式。激光雷达点云数据输电通道特征的提取在技术应用中具有重要的作用，因此应作为重要内容进行分析。在无人机设备中搭载激光雷达设备和高分辨率相机设备，能够对线路走廊的高精度三维激光点云进行获取，同时能够得到高精度的三维线路走路影像信息，对走廊的地形和地物等内容进行获取，得到详细的信息，其中包括杆塔、导线弧垂等，这种技术还能够对电力线点进行提取，并且对线点进行曲线拟合，形成完善的电力线路走廊。无人机机载激光雷达技术能够准确的对线路走廊地物和导线距离进行测量，结合影像资料对输电线路的安全隐患进行了解，对线路走廊进行数据采集和三维建模，使线路巡检中存在的异常情况得到了解。使用三维建模对电力线路的地表形态进行再现，同时将线路的参数录入到线路资产管理之中。
2无人机激光雷达点云数据技术
2.1技术原理
电力巡检中的无人机设备通过激光雷达技术来采集电力沿线的激光点云，使电力线路的三维模型建立具有参考依据，恢复出沿线的地表形态以及地物等，结合这种功能使输电线路的监护人员在工作中有充分的数据依据，对线路设施等信息进行了解，将其中存在的问题解决，对线路走廊中对线路造成的影响的跨越物进行检测。在巡检的过程中还可以将线路的属性参数进行收集，将这些数据添加到线路资产管理之中。
2.2 机载激光雷达
无人机机载激光雷达技术在发展中，将GPS技术和激光测距技术结合，使其能够获得地面中物体的高精度三维坐标位置，和以往的摄影测量技术比较，这种技术具有更高的精度，使位置获取更加详细。机载激光雷达扫描设备可以对地面进行扫描，得到其种的激光点数据，在空间中以不规则的形式分布的密集点集在三维空间中以离散的点云数据存在。在测量中，数据包括目标点的坐标以及物体的反射强度信息。常用的数据格式包括ASCII码纯文本和LAS格式，同时能够实现不同格式的转化。在激光点中包括一些位于地形表面的点还有位于建筑物上的点，一般情况下，在激光点云数据中去除地物回波点，将数字高程模型（滤波）提取出来。在激光点数据点云中对不同的地物进行区分，包括植被和道路等，这些都未激光数据的分类，滤波和分类在一些时间内容同时进行。
2.3地物点云数据分类
输电线路通道作为电网的重要内容，在通道内包括地形、地物、电塔等，都是电网管理中的重要内容。在实际的飞行巡检中得到的点云中包括了线路走廊中的所有地物，因此需要将这些不同的地物进行分类和去除，通过这种方式使滤波划分为地面点和非地面点，地面的激光点通过插值或者构网能够得出走廊中的数字地形模型，对非地面点进行处理后可以提取出各种地物点。
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2.4 激光雷达数据的滤波
激光数据点云中所提取的数字表面高程模型中应将地物数据脚点去除，完成这个环节等于完成了滤波。当需要提取地物或者建立三维模型的时候，应将脚点数据进行分类，将植被的数据和人工地物数据进行划分，提取出数据点云系列，使激光雷达技术应用中的数据得到分类。在电力线点的提取中，需要将滤波进行分离，使地面点和地物点两者区分开，使用分类的方式将植被点和电力线点分离。滤波以及分类处理在激光雷达技术应用中有着重要的效果，通常在激光点云数据滤波中需要花费的时间占据所有时间的将近80%，这表明了滤波的重要性，同时滤波的算法质量对数字表面高程模型的质量有着较大影响，因此激光点云数据的滤波以及分类受到了重视。
2.5建立三维模型
输电线路通道三维模型建立是输电线路的安全分析中的重要基础，通过三维电力巡检地理信息系统的使用使线路的安全检测具有更好的支持，在制作系统数据的时候，应对获取的遥感数据进行分析。系统数据隔一定的时间需要进行重新采集，因此，应将三维重建功能应用与电力线路通道地表模型建立之中，其中包括数字表面高程模型、电力线、电力塔等内容。在应用中，需要对输电线路的通道影像、输电线路通道中的植被等相关数据进行集成，还有电力线安全缓冲区的分析、电力线在最大弧垂中和地面的距离等相关内容。通过这些数据的收集和获取能够使线路的检测分析带来完善的数据参考依据。当前通道中大部分的地物需要使用人工勾绘和其他软件等进行分析，包括Auto CAD等软件，
3无人机机载激光雷达在输电线路通道的应用功能和效果
3.1功能
3.1.1 距离测量
为了给输电线路的监测带来有效的基础，发现其中存在的异常问题，对线路的走廊中的物体的影响进行了解。使用机载激光雷达技术的测量系统收集点云数据，可以检测到建筑和植被等和线路之间的距离，进而判断距离的规范性。
3.1.2 线路资产管理
巡线中收集到的点云以及影像信息能够通过处理变为数字表面高程模型，经过分类可以用于线路的三维模型建立之中，使电力沿线的地表形态以及地物、杆塔等的模型呈现出来，这样可以针对这些模型将线路的属性参数录入，用于线路资产管理之中。
3.2应用效果
使用无人机激光雷达技术在电力生产巡检中具有良好的应用效果，通过这种技术进行电力巡线，在工作效率上可以得到提升，还能够减少工作量，使成本降低。在以往的巡线中，100km的线路需要由20个左右的人员花费1d完成，使用无人技术进行巡视，可以实现更高的效率，同时加强了巡视的效果，不会受到时间和空间的限制。无人机激光雷达技术在电力的走廊中对电线塔、电力线以及植被等点云数据进行收集，通过数据的处理分析，可以得到电线杆塔的三维模型，对植被和电力线进行准确的测量，使线路中存在的安全问题能够被发现，这样可以加强管理的效果，为决策提供有效的数据参考，减少了线路中的事故问题，同时避免了经济损失的产生。
结语
无人机激光雷达技术具有精确度高的优点，能够对输电线路通道中的地物、杆塔等进行点云数据获取，使数据得到有效的处理，建立三维模型，发现输电线路中存在的问题，还能够对存在缺陷的位置进行准确定位，测量线路和地物之间的距离，因此在输电线路的巡检中具有良好的应用效果。应合理的运用激光雷达技术进行检测，使输电线路的管理水平有效提升。
参考文献
[1]黄俊杰,刘晓波,敖宇,胡丹晖,方圆.基于输电线路通道的双目视觉监控方案的研究[J].电气自动化,2019,41(01):38-40+55.
[2]王炜,王树军,徐硕,李铁军.输电线路通道可视化运维管理体系的应用[J].电气时代,2018(11):77-79.
[3]张珣,王星超,吴启进,郭景武,王博文.激光雷达输电线路通道巡检综合应用平台研发[J].中国信息化,2018(09):53-54.
[4]康勇全.500kV输电线路光纤保护通道故障分析[J].机电信息,2017(21):32-33+35.
论文作者:崔健
论文发表刊物:《中国电业》2019年第21期
论文发表时间:2020/4/15
标签：线路论文; 激光论文; 地物论文; 无人机论文; 数据论文; 技术论文; 模型论文; 《中国电业》2019年第21期论文;