一种输电线路的三维树障分析方法以及系统

技术领域

本发明具体涉及一种输电线路的三维树障分析方法以及系统，属于无人机巡检作业技术领域。

背景技术

三维树障分析是通过无人机搭载的三维树障软件对输电线路进行三维树障分析，通过无人机高清影像得到空间三维成果，并对点云数据进行分类，区分出地面与地表(植被、房屋等)，可准确计算量取电力线距离地面和地表的准确距离，最终自动进行危险分析，对危险点进行突出显示，并自动输出实时工况树障危险点分析报告。三维树障分析能够为电网故障排查、日常巡视、应急巡视等提供决策依据。

随着多旋翼无人机在电网的深度应用，衍生出一系列数字化电网的应用场景，其中基于电网设备的三维点云数据处理是未来数字化电网建设的关键技术。近年，在输变电领域中提出输电线路巡检模式向以无人机为主的协调自主巡视模式转变，并需要逐年提高无人机自主巡检率，因此，关于输电电路树障分析的技术也需要进行更新和改进。公开号为CN114298129A的专利“无人机巡检全过程树障实时分析研判方法、设备及介质”，其中具体公开了在无人机作业过程中将拍摄的图像实时回传到5G移动边缘计算节点进行实时分析研判，通过AI算法以及5G技术实现无人机巡检过程中的树障缺陷智能化分析。但是现有技术中输电线路三维树障分析无法完成一套完整的输电线路树障分析体系，从而是的输电线路的三维树障分析存在一定局限性，进而影响最终数据。

发明内容

本发明提供一种输电线路的三维树障分析系统，具有完整的输电线路树障分析体系。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种输电线路的三维树障分析方法，包括如下步骤：

S1、新建输电线路的工程信息，并生成工程效果图，同时提供图层列表管理，罗列出树障相关的符号和类别，包括但不限于导线、杆塔和树木；

S2、加载并导入输电线路通道的激光点云数据，处理不同空间坐标系下的激光点云数据，然后进行激光点云二次高速加载；

S3、根据树障分析激光点云廊道范围需求，将导入点云中待分析的杆塔和中间的通道，完成点云智能化区域切割；

S4、分别进行导线拟合和杆塔拟合，快速区别步骤S1中罗列的树障相关的点云类别并对区分为导线的激光点云进行去噪处理，同时结合工况算法实时模拟不同导线状态：

S5、输入树障分析的参数，将经过步骤S4分类得到的导线的点的点云数据与树木的点的点元数据两两点计算距离；距离小于安全距离值的地物点，即判断为隐患点，最终对隐患点标记。

进一步的，在所述步骤S2中同时导入杆塔桩位数据，并对杆塔桩位位置朝向和排序进行更新。

进一步的，所述步骤S4中导线拟合包括新建导线、删除导线、智能化拟合、弧垂调整以及导线着色，选择导线两端点，利用导线悬链线方程拟合导线形态，完成对导线的分类。

进一步的，所述步骤S4中杆塔拟合包括塔基标记、塔身标记和杆塔着色，然后进行标记着色完成杆塔的拟合。

进一步的，所述步骤S4中对区分为导线的激光点云进行去噪处理的具体方法为：针对分类后的导线周边激光点云，构建激光点云导线去噪算法，并对导线进行激光点云智能化去噪，同时结合杆塔桩位数据辅助去噪，根据杆塔大小，距离过远的激光点云作为噪点去除。

进一步的，所述激光点云导线去噪算法采用包围盒估算，经过估算后处于盒外的为噪点。

进一步的，所述步骤S7中树障分析的参数包括但不限于安全距离和缺陷等级。

本发明还提供的一种输电线路的三维树障分析系统，包括：

工程管理模块，用于新建输电线路的工程信息，并生成工程效果图，同时提供图层列表管理，罗列出树障相关的符号和类别；

视角漫游模块，用于多角度查看和采集激光点云数据；

点云加载模块，用于加载并导入输电线路通道的激光点云数据和杆塔桩位数据，处理不同空间坐标系下的激光点云数据，然后进行激光点云二次高速加载；

点云处理模块，用于根据树障分析激光点云廊道范围需求，提供智能化区域切割功能，研究分析激光点云特性，构建激光点云去噪算法，提供激光点云智能化去噪功能；

点云拟合模块，用于进行导线拟合和杆塔拟合，区分点云类别；

树障分析模块，用于计算不同类别的点云之间的距离，根据预先输入的树障分析参数进行比对后，实现树障判断和危险标记。

进一步的，所述点云加载模块包括点云工具和桩位管理单元，所述点云工具支持加载不同坐标系下的海量三维点云数据，同时满足低内存环境下的点云流畅加载，点云格式为Las；所述桩位管理单元支持多种格式的桩位数据导入，同时提供手动桩位管理包括但不限于新建桩位、删除桩位、平移桩位和旋转桩位功能。

相较于现有技术，本发明的有益效果在于：通过设置工程管理模块、视角漫游模块、点云加载模块、点云处理模块、点云拟合模块和树障分析模块，研究输电线路树障分析的规范要素，分析输电线路杆塔结构以及导线力学工况计算原理形成智能化输电线路树障分析报告模板，实现一套完整的输电线路树障分析体系，从而实现输电线路航迹规划三维智能化树障分析。

附图说明

图1为本发明输电线路的三维树障分析系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例1

一种输电线路的三维树障分析方法，包括如下步骤：

S1、新建输电线路的工程信息，其中，工程信息还包括项目名称、路径、电压等级、巡检日期、测区坐标、巡检类型、负责人等，并生成工程效果图，同时提供图层列表管理，罗列出树障相关的符号和类别，包括但不限于导线、杆塔和树木；本实施例中通过各类别点云的分析和比对，来识别树障；

S2、加载并导入输电线路通道的激光点云数据，处理不同空间坐标系下的激光点云数据，然后进行激光点云二次高速加载，而且在低内存环境下的激光点云流畅加载和编辑，以RGB着色和高程着色两种点云着色显示方式；在加载和导入点云数据的同时，导入杆塔桩位数据，并对杆塔桩位位置朝向和排序进行更新；

S3、分析航线规划内点云桩位范围需求，将导入点云中待分析的杆塔和中间的通道，完成点云智能化区域切割；

S4、分别进行导线拟合和杆塔拟合，快速区别步骤S1中罗列的树障相关的点云类别并对区分为导线的激光点云进行去噪处理，同时结合工况算法实时模拟不同导线状态：

其中，导线拟合包括新建导线、删除导线、智能化拟合、弧垂调整以及导线着色，选择导线两端点，利用导线悬链线方程拟合导线形态，完成对导线的分类；杆塔拟合包括塔基标记、塔身标记和杆塔着色，然后进行标记着色完成杆塔的拟合；

其中，去噪的具体方法为：针对分类后的导线周边激光点云，构建激光点云导线去噪算法，在本实施例中采用包围盒估算进行去噪，包围盒估算为现有的用于三维空间的算法，因此适用于三维空间内的激光点云数据，经过估算后盒外的为噪点去除，同时结合杆塔桩位数据辅助去噪，根据杆塔大小，距离过远的激光点云作为噪点去除；

S5、输入树障分析的参数，在本实施例中树障分析的参数包括但不限于安全距离和缺陷等级，将经过步骤S4分类得到的代表导线的点的点云数据与代表树木的点的点元数据两两点计算距离；距离小于安全距离值的地物点，即判断为隐患点，隐患点预先设置的缺陷等级形成隐患列表，并展示危险点信息、标定危险点、危险点详细信息等。

实施例2

如图1所示，一种输电线路的三维树障分析系统，包括：

工程管理模块，用于新建输电线路的工程信息，并生成工程效果图，同时提供图层列表管理，罗列出树障相关的符号和类别；

视角漫游模块，用于多角度查看和采集激光点云数据；

点云加载模块，用于加载并导入输电线路通道的激光点云数据和杆塔桩位数据，处理不同空间坐标系下的激光点云数据，然后进行激光点云二次高速加载；所述点云加载模块还包括点云工具和桩位管理单元，所述点云工具支持加载不同坐标系下的海量三维点云数据，同时满足低内存环境下的点云流畅加载，点云格式为Las；所述桩位管理单元支持多种格式的桩位数据导入，同时提供手动桩位管理包括但不限于新建桩位、删除桩位、平移桩位和旋转桩位功能；

点云处理模块，用于根据树障分析激光点云廊道范围需求，提供智能化区域切割功能，研究分析激光点云特性，构建激光点云去噪算法，提供激光点云智能化去噪功能；

点云拟合模块，用于进行导线拟合和杆塔拟合，区分点云类别；

树障分析模块，用于计算不同类别的点云之间的距离，根据预先输入的树障分析参数进行比对后，实现树障判断和危险标记。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例1所述的输电线路的三维树障分析方法。

实施例4

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例1所述的输电线路的三维树障分析方法。

本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，任一功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory；以下简称：ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。