一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法

技术领域

本发明涉及输电线路监测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法。

背景技术

电力设备的安全对电力用户供应可靠性、社会的稳定以及经济的发展起着重要的作用，输电线路多数裸露在野外，其位置和环境的情况都很复杂，而且安装杆塔的地点较多，距离较长，面积较广，遭受外力破坏导致故障和损失的事件较多，线下违章施工、违章建筑、树竹障碍等外力破坏是导致输电跳闸的主要原因，其中工程车辆违章施工造成的外力破坏具有高发、突发、难以及时发现和制止的特点。

公开号为CN114578374A的中国发明专利公开了一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法，包括：远距离对准待监测的输电线路通道；激光雷达多次扫描获取输电线路通道的点云数据，得到高密度的点云数据；分离出输电线点云数据和非输电线路点云数据并进行数据保存；激光雷达扫描输电线路通道，实时获取输电线路通道点云数据；根据输电线点云数据，取单根输电导线的点云数据，沿导线架设方向，以用户设定的间隔距离查找安全范围内是否有其他点云数据，判断输电线路是否存在外破风险。该发明能采集远距离输电线点云数据，解决了远距离输电线在激光雷达中难以实时生成点云数据并监测的难题，通过沿输电线遍历查找指定范围内的点云数据，实现了实时快速地防外破监控。

上述专利通过采集点云数据实现实时监测和防外破效果，在实际使用时，存在一些不足，如当监测点的激光雷达设备受损时，一方面不能对该受损位置进行及时检修，且在受损后，没有可备用的激光雷达设备进行使用，造成该区域位置处于长时间无法采集点云数据；另一方面，不方便在计算机上实现可视化测距效果，对可发生的外力破坏因素不能判断间距进行预判，使得防外破效果不理想。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法，具体方法步骤如下：

步骤一、在选定的待监测地域建立监控总站，并将待监测地域划分成若干个子区域，每个子区域上均建立子监控站，且每个子区域上均加装若干个对准待监测的输电线路通道的激光雷达设备，每个子监控站对所处子区域内安装的激光雷达设备的状态及反馈数据信息上传至监控总站；

步骤二、对每个安装位置的激光雷达设备都进行数字编号，并在每个子区域安装的激光雷达设备附近并联安装备用的激光雷达设备，利用智能断路器进行控制电路的闭合，智能断路器可通过远程的子监控站或监控总站进行控制；

步骤三、每个子区域位置上安装的激光雷达设备利用360度旋转对安装区域的输电线路通道进行扫描并获得的点云数据，并使不同位置安装的多个激光雷达设备相互配合获得整个检测地域扫描后的点云数据，使其在计算机中进行数据整合分析并进行空间建模使其呈现一种三维预览状态；

步骤四、实时对采集的点云数据进行AI分析，判断采集的点云数据有无外破风险。

进一步地，所述步骤一中对于激光雷达设备的安装，采用每个激光雷达设备覆盖半径300米范围的输电线路进行点云数据的采集，且每个激光雷达设备的安装位置要求覆盖半径范围内无其他影响监测距离的物体阻挡。

进一步地，所述步骤二中对每个子区域进行数字编号，每个子区域上安装常规使用的激光雷达设备在此数字编号的基础上进行再编号，同时，对每个激光雷达设备附近并联安装的备用激光雷达设备进行对应数字的编号，如子区域编号为1，常规使用的激光雷达设备则为1-01、1-02、1-03，依次类推，而对应的备用激光雷达设备则为1-01′、1-02′、1-03′，依次类推，并在计算机上对三维预览状态的各个显示区域添加该编号数据，在实际监测过程中，当常规使用的激光雷达设备故障无法工作时，后台计算机对缺少该子区域上某一激光雷达设备采集的点云数据，能够进行精准定位，此时，能够通过启动备用的激光雷达设备再次进行点云数据的采集，不影响实时监测，同时，对出现故障的区域能够及时维修。

进一步地，所述步骤三中对激光雷达设备的360度旋转控制可可用底部加装电机控制的方式进行，电力供应部分每个子区域上均采用光伏发电，每个子区域上的光伏储电供应该子区域上所有的激光雷达设备以及电机的使用。

进一步地，所述步骤三中激光雷达设备扫描获得点云数据的原理为激光雷达设备通过向周围发射激光信号，然后收集反射的激光信号来进行点云数据的采集，通过联合解算、偏差校正，计算出这些点的准确空间信息并建立空间模型，通过建立空间模型进行三维预览，使得每一个点云都具备空间坐标信息，因此使得测得的点云数据具备测量能力，能够对地表空间上的某个点的坐标信息进行显示和计算点云数据之间的长度、面积、体积、角度信息。

进一步地，基于建立的具有空间坐标信息的三维预览图像，能够对每个子区域上安装的不同位置及编号的激光雷达设备进行三维坐标显示，即每个子区域上的激光雷达设备编号如1-01′、1-02′、1-03′都具备对应的三维坐标数据，如1-01′（1-01′x，1-01′y，1-01′z）、1-02′（1-02′x，1-02′y，1-02′z）、1-03′（1-03′x，1-03′y，1-03′z）。

进一步地，所述步骤四中利用激光雷达设备对周围实时采集的点云数据通过计算机AI系统进行分析，对周围存在判断采集的点云数据有无外破风险。

本发明的有益效果：

本发明设计一方面能够实现对输电线路的激光雷达点云采集和防外破实时监测效果，另一方面，能够对每个激光雷达设备的空间位置进行编号标记，并能够在每个正常使用的激光雷达设备旁并联一个备用的激光雷达设备，能够在使用过程中，当激光雷达设备受损无法正常使用时，工作人员能够远程控制备用激光雷达设备开启，从而实现对受损区域进行再次激光雷达扫描，方便实现不间断监测；进而使得利用本技术一方面能够避免受损后不能及时发现受损位置影响监测，另一方面能够避免受损后长时间无法正常采集数据对监测造成影响，从而实现对输电线路杆塔的全方位监测，利用空间坐标特征实现可视化测距以及防外破效果。

具体实施方式

下面将结合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做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。

一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法，具体方法步骤如下：

步骤一、在选定的待监测地域建立监控总站，并将待监测地域划分成若干个子区域，每个子区域上均建立子监控站，且每个子区域上均加装若干个对准待监测的输电线路通道的激光雷达设备，每个子监控站对所处子区域内安装的激光雷达设备的状态及反馈数据信息上传至监控总站；

步骤二、对每个安装位置的激光雷达设备都进行数字编号，并在每个子区域安装的激光雷达设备附近并联安装备用的激光雷达设备，利用智能断路器进行控制电路的闭合，智能断路器可通过远程的子监控站或监控总站进行控制；

步骤三、每个子区域位置上安装的激光雷达设备利用360度旋转对安装区域的输电线路通道进行扫描并获得的点云数据，并使不同位置安装的多个激光雷达设备相互配合获得整个检测地域扫描后的点云数据，使其在计算机中进行数据整合分析并进行空间建模使其呈现一种三维预览状态；

步骤四、实时对采集的点云数据进行AI分析，判断采集的点云数据有无外破风险。

其中，步骤一中对于激光雷达设备的安装，采用每个激光雷达设备覆盖半径300米范围的输电线路进行点云数据的采集，且每个激光雷达设备的安装位置要求覆盖半径范围内无其他影响监测距离的物体阻挡。

其中，步骤二中对每个子区域进行数字编号，每个子区域上安装常规使用的激光雷达设备在此数字编号的基础上进行再编号，同时，对每个激光雷达设备附近并联安装的备用激光雷达设备进行对应数字的编号，如子区域编号为1，常规使用的激光雷达设备则为1-01、1-02、1-03，依次类推，而对应的备用激光雷达设备则为1-01′、1-02′、1-03′，依次类推，并在计算机上对三维预览状态的各个显示区域添加该编号数据，在实际监测过程中，当常规使用的激光雷达设备故障无法工作时，后台计算机对缺少该子区域上某一激光雷达设备采集的点云数据，能够进行精准定位，此时，能够通过启动备用的激光雷达设备再次进行点云数据的采集，不影响实时监测，同时，对出现故障的区域能够及时维修。

其中，步骤三中对激光雷达设备的360度旋转控制可可用底部加装电机控制的方式进行，电力供应部分每个子区域上均采用光伏发电，每个子区域上的光伏储电供应该子区域上所有的激光雷达设备以及电机的使用。

其中，步骤三中激光雷达设备扫描获得点云数据的原理为激光雷达设备通过向周围发射激光信号，然后收集反射的激光信号来进行点云数据的采集，通过联合解算、偏差校正，计算出这些点的准确空间信息并建立空间模型，通过建立空间模型进行三维预览，使得每一个点云都具备空间坐标信息，因此使得测得的点云数据具备测量能力，能够对地表空间上的某个点的坐标信息进行显示和计算点云数据之间的长度、面积、体积、角度信息。

其中，基于建立的具有空间坐标信息的三维预览图像，能够对每个子区域上安装的不同位置及编号的激光雷达设备进行三维坐标显示，即每个子区域上的激光雷达设备编号如1-01′、1-02′、1-03′都具备对应的三维坐标数据，如1-01′（1-01′x，1-01′y，1-01′z）、1-02′（1-02′x，1-02′y，1-02′z）、1-03′（1-03′x，1-03′y，1-03′z）。

其中，步骤四中利用激光雷达设备对周围实时采集的点云数据通过计算机AI系统进行分析，对周围存在判断采集的点云数据有无外破风险。

工作原理：首先，在选定的待监测地域建立监控总站，并将待监测地域划分成若干个子区域，每个子区域上均建立子监控站，且每个子区域上均加装若干个对准待监测的输电线路通道的激光雷达设备，每个子监控站对所处子区域内安装的激光雷达设备的状态及反馈数据信息上传至监控总站，其中，对于激光雷达设备的安装，采用每个激光雷达设备覆盖半径300米范围的输电线路进行点云数据的采集，且每个激光雷达设备的安装位置要求覆盖半径范围内无其他影响监测距离的物体阻挡；

其次，对每个安装位置的激光雷达设备都进行数字编号，并在每个子区域安装的激光雷达设备附近并联安装备用的激光雷达设备，利用智能断路器进行控制电路的闭合，智能断路器可通过远程的子监控站或监控总站进行控制，其中，对每个子区域进行数字编号，每个子区域上安装常规使用的激光雷达设备在此数字编号的基础上进行再编号，同时，对每个激光雷达设备附近并联安装的备用激光雷达设备进行对应数字的编号，如子区域编号为1，常规使用的激光雷达设备则为1-01、1-02、1-03，依次类推，而对应的备用激光雷达设备则为1-01′、1-02′、1-03′，依次类推，并在计算机上对三维预览状态的各个显示区域添加该编号数据，在实际监测过程中，当常规使用的激光雷达设备故障无法工作时，后台计算机对缺少该子区域上某一激光雷达设备采集的点云数据，能够进行精准定位，此时，能够通过启动备用的激光雷达设备再次进行点云数据的采集，不影响实时监测，同时，对出现故障的区域能够及时维修；

然后，每个子区域位置上安装的激光雷达设备利用360度旋转对安装区域的输电线路通道进行扫描并获得的点云数据，并使不同位置安装的多个激光雷达设备相互配合获得整个检测地域扫描后的点云数据，使其在计算机中进行数据整合分析并进行空间建模使其呈现一种三维预览状态，其中，对激光雷达设备的360度旋转控制可可用底部加装电机控制的方式进行，电力供应部分每个子区域上均采用光伏发电，每个子区域上的光伏储电供应该子区域上所有的激光雷达设备以及电机的使用；激光雷达设备扫描获得点云数据的原理为激光雷达设备通过向周围发射激光信号，然后收集反射的激光信号来进行点云数据的采集，通过联合解算、偏差校正，计算出这些点的准确空间信息并建立空间模型，通过建立空间模型进行三维预览，使得每一个点云都具备空间坐标信息，因此使得测得的点云数据具备测量能力，能够对地表空间上的某个点的坐标信息进行显示和计算点云数据之间的长度、面积、体积、角度信息；且基于建立的具有空间坐标信息的三维预览图像，能够对每个子区域上安装的不同位置及编号的激光雷达设备进行三维坐标显示，即每个子区域上的激光雷达设备编号如1-01′、1-02′、1-03′都具备对应的三维坐标数据，如1-01′（1-01′x，1-01′y，1-01′z）、1-02′（1-02′x，1-02′y，1-02′z）、1-03′（1-03′x，1-03′y，1-03′z）；

最后，实时对采集的点云数据进行AI分析，判断采集的点云数据有无外破风险，该技术利用激光雷达设备对周围实时采集的点云数据通过计算机AI系统进行分析，对周围存在判断采集的点云数据有无外破风险；

综合上述一种输电线路激光雷达点云采集和防外破实时监测方法，本发明设计一方面能够实现对输电线路的激光雷达点云采集和防外破实时监测效果，另一方面，能够对每个激光雷达设备的空间位置进行编号标记，并能够在每个正常使用的激光雷达设备旁并联一个备用的激光雷达设备，能够在使用过程中，当激光雷达设备受损无法正常使用时，工作人员能够远程控制备用激光雷达设备开启，从而实现对受损区域进行再次激光雷达扫描，方便实现不间断监测；进而使得利用本技术一方面能够避免受损后不能及时发现受损位置影响监测，另一方面能够避免受损后长时间无法正常采集数据对监测造成影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。