基于海量点云数据的变电站三维全真建模方法

面向变电站管理工作中对三维场景模型的实际需求,构建了基于三维激光扫描采集的海量点云数据的三维全真模型。首先运用激光扫描仪对变电站进行高精度测量,获得海量的离散点云数据,然后重点研究了基于海量点云数据预处理及自动曲面重建方法,实现了点云数据的自动遍历,快速重建出几何和拓扑真实的变电站三维模型,直观展示变电站场景真实的三维空间信息。     

基于实景点云数据的变电站三维重构方法研究

提出了基于点云数据的变电站三维实景重构的基本方法与流程,构建了变电站规范化、高效化三维建模的理论体系,提出了变电站三维模型质量评估的标准。通过变压器三维模型重构的实例验证了方法的高效性与可行性,进一步证明了基于点云数据的变电站三维实景重构技术具有高效、高精度、高真实性的优点。     

基于点云数据的变电站三维仿真模型的实现及展望

使用GPS、Street View全景相机、室内三维移动扫描仪IMS3D、DPI-8手持式三维激光扫描仪的作业方法,获取变电站室内室外设备、场景等的多角度实景照、片点云数据,进而对获取的数据进行分析处理。然后使用Autodesk 3d Max工具,对三维场景中的变电站设备、建筑及周边地形环境等按照给定的建模标准进行高精细建模。首先建立设备模型库;再结合真实地形绘制整个变电站三维模型;最后获得与现场一致的三维模型。     

一种三维激光点云数据纠偏误差抽样验证方法

随着三维点云数据获取设备成本的降低和点云数据处理技术的成熟,基于点云数据处理的各种应用逐渐出现在了电网业务的各种应用场景中。由于RTK得到的飞行轨迹绝对坐标误差随飞机距离起飞点越来越远先是轻微的线性增加,在达到一定距离后将衍变为剧烈的非线性误差,由此得到的点云绝对坐标也将随着远离起飞点的距离产生随机误差,且大范围内的点云采数据采集,将生成数量巨大的点云数据,其中必然存在大量的错误坐标,为了减少错误坐标需要对采集到的点云坐标数据进行纠偏工作。在本文中我们提出了一种输电线路三维激光点云数据纠偏误差抽样验证方法（限制性百分比抽样检验法）。首先,我们对输电线路三维激光点云数据纠偏验证数据进行采样和统计分析;第二,对纠偏误差数据的分布曲线进行拟合确定误差的分布类型;第三,根据误差分布的上α分位点选取误差判断阈值d;第四,根据输电线路三维激光点云数据纠偏误差与杆塔类型和地形地貌等之间的关系,给出误差纠偏验证的规则;第五,提出限制性百分比抽样验证方法。实验结果表明我们所提出的限制性百分比抽样验证方法,能够灵活适应输电线路三维激光点云数据纠偏误差抽样验证场景。     

数字化变电站边坡验收方法研究

变电站边坡建设是电网建设的重点环节，针对目前验收效率低、全面性低等问题，研究采用激光点云和三维模型拟合分析的数字化方法验收变电站边坡。验收方法为：建立三维模型、采集现场点云数、处理点云数据、对比点云与三维模型、得出结论。采用该方法，可有效提高验收效率和全面性，提升基建现场管控力。     

基于BIM 技术的变电站装配式钢结构土建项目应用设计

为了优化现行方法在变电站装配式钢结构土建项目中的应用效果,确保三维可视化建模的精准度,并提升 项目全生命周期成本管理质量,提出了基于BIM 技术的变电站装配式钢结构土建项目应用设计.采用激光雷达技术 采集变电站装配式钢结构土建点云数据,并对点云数据归一化处理,通过对钢结构土建点云数据融合,利用BIM 技 术搭建钢结构土建三维可视化信息模型,对项目施工过程中全生命周期成本进行控制,以此完成基于BIM 技术的变 电站装配式钢结构土建项目应用设计.将设计方法应用于某变电站装配式钢结构土建项目中,构建的三维可视化建模 在形状和尺度不变的情况下交叉相关系数为0.983,计算时间为15.03s,说明该方法具有较高的相似度结果,且能更 快得到验证.项目施工全生命周期成本预测结果为323948元,说明应用该方法能有效控制项目施工的全生命周期成 本,具有良好的应用前景.     

点云技术在±1100kV特高压直流输电线路高海拔地区带电作业中的应用

随着我国电网的快速发展,2019年全球电压等级最高的±1100 kV吉泉线投入运行.为给特高压直流输电线路带电作业开展提供技术支撑,在高海拔地区通过点云逆向工程建立数字三维铁塔,对点云数据与实际数据进行了核比;同时针对相关作业方法在数字三维铁塔上进行了安全距离校核.通过现场应用的成功开展表明,点云技术在±1100 kV...     

变电站应用实景复制技术建模和网络安全监控

随着物联网技术和三维激光技术的快速发展,针对国网公司对电网设备安全运行的智能化需求,提出了一种实景复制技术。采用全局和局部点云特征表示的深度网络架构的新型变电站物联网安全监控平台,网络直接将原始点云作为网络的输入数据而未进行体素化或渲染操作。针对电力设备对象,通过提取点云数据局部几何主导子空间来实现快速数据处理,提高数据质量并估算点云法矢,自动识别输变电物联网安全场景中的重复结构,实现数据增强和结构建模。该算法可以使得模型与原始点云拟合误差最小,从而快速得到电力物联网设备对象的三维模型,最终实现输变电物联网安全场景的智能理解和高质量重构。在此基础上,建立了变电站物联网安全监控平台提升了设备的安全性,对变电站进行了仿真与建模、可视化分析和管理等,有效地保障了变电站的物联网安全监控能力。     

变电站扩建工程中存在的问题及对策

随着国家对电网投入的不断加大,基建任务日趋繁重,现场安全管理不完善特别是在变电站改扩建工程中基建、生产、多经等交互地带出现管理真空的情况时有发生,给安全生产带来隐患。现就某220kV变电站扩建工程现场发现的一些问题从现场安全管理、人员安全技能、外用工安全教育等方面进行分析并提出对策。1检查发现的问题某220kV变电站扩建1台主变及三侧间隔,新增3台电容器以及110kV副母等设备。该工程由某供电企业所属多经企业进行施工。1.1土建施工阶段检查发现的问题(1)一张土建施工工作票内有3个相距较远的施工点,但只有一施工点有监护人且…     

基于激光点云数据的架空输电线路动态增容交叉跨越校核方法

架空输电线路交叉跨越校核是线路动态增容的重要环节.传统交叉跨越校核方法基于人工现场测量交跨点线路弧垂、环境温度等数据,计算得到增容后导线温度下的交叉跨越距离,过程较繁琐且易产生人为测量误差.提出一种基于输电通道激光点云数据的交叉跨越校核方法,仅需在点云数据采集时同步采集导线温度,在三维模型中完成动态增容交叉跨越校核,提高了交叉跨越距离测量精度,并在此基础上实现了最大允许载流量计算.     

基于三维激光点云的220kV线路风偏跳闸故障分析

输电线路外部运行环境恶劣,导线在极端大风等强对流天气下发生摆动,对附近物体净空距离减小,容易引发线路跳闸故障.相较传统人工巡视,利用三维激光扫描设备对输电通道进行扫描建模,基于模型对大风工况下导线摆动轨迹进行模拟,能快速定位出净空距离危险点,有力支撑线路跳闸风险预警分析.以某地区一起220 kV线路风偏跳闸故障为例,基于三维激光点云数据对导线风偏过程进行模拟.结合工况模拟与现场巡视结果,确定了该次故障为大风导致线路风偏后对线下路灯放电引起,验证了三维激光点云技术在线路故障分析过程中的有效性.     

基于无人机激光扫描的输电通道安全距离诊断技术

结合输电线路巡线和维护的需求,提出了利用机载激光扫描数据诊断输电线路安全距离的方法。该方法首先采用顾及地形起伏特征的点云自动滤波方法分离地面点和非地面点,利用维数特征对非地面点进行初分类,并根据投影点密度获取杆塔点。然后采用二维霍夫变换以及分块质心解算方法获取输电线的三维节点,采用区域生长方法获取建筑物目标,根据植被的最高点以及边缘点获取植被目标。从而可以量测出输电线与其周围物体之间的距离,进而根据距离的大小对输电线路及其周围环境高程信息进行诊断。采用有人、无人机载激光数据对算法进行验证,实验结果表明了文中方法的有效性和精确性。该诊断机制可以判别线路附近的建筑物或植被等目标是否已达到危险的高度或位置,以便及时修剪或清除,确保线路运行安全。     

一种面向复杂环境的自适应激光里程计设计

针对在复杂环境下使用传统三维点云配准算法构建的激光里程计精度低且建图易发生漂移的问题，本文设计了一种面向复杂环境的自适应激光里程计。首先通过三维激光雷达采集原始点云数据，经过点云预处理环节后，采用地面分割方法完成点云数据分割并获取路面点云丰富度信息；然后，使用NDT算法将前后两帧点云数据极大限度的进行拉近，实现点云数据的粗配准；最后，在环境判断结论指引下选择合适的ICP算法完成三维点云的高精度配准并根据输出的点云变换关系构建激光里程计。通过在数据集以及不同环境下的大量实车测试，得出该激光里程计在室内结构化环境中的平均位移误差为0026 m，在室外非结构化环境中的平均位移误差为01 m。结果表明，本文构建的激光里程计能够更好的适应复杂环境从而得到更加精确的三维点云地图与SLAM轨迹。     

基于激光点云智能分类技术的输电线路设计应用研究

为了提高输电线路设计过程中地物距离信息校核的精确性,利用激光点云技术进行地物智能分类,从而实现精准的地物距离校核,为路径优化提供依据.首先通过激光雷达获取三维地理信息点云数据,然后利用点云分割等智能算法实现地物自动分类和三维矢量化建模,最后导入三维设计平台内为设计提供数据支撑,从而更好地满足校核需求.该研究成果对于提升输电设计可视化水平及线路路径优化效率具有重要意义.     

基于双目立体匹配和场景元素识别的变电人员近电安全距离检测方法研究

考虑到变电站带电设备周边环境中存在的强电场、暂态电击、稳态电击以及静电感应等安全影响因素，近电安全距离作为风险防护的重要指标对保障电力设备安全稳定运行及作业人员生命安全至关重要。为此，该文提出了一种基于双目立体匹配和场景元素识别的变电人员近电安全距离检测方法。该方法首先通过基于通道注意力模块的多阶段双目立体匹配模型获取作业场景空间信息，其次通过场景元素高效识别模型区分人与带电设备，然后基于空间信息和识别结果计算元素空间表面中心，最后基于空间表面中心计算人员近电安全距离，实现人员与带电设备间实时高精度距离检测。实际数据表明，该文方法实现了对现场作业人员与带电设备近电安全距离的实时准确测量。     

大型无人机电力巡检LiDAR点云安全距离诊断方法

输电线路走廊中地物安全距离检测是电力运维部门日常线路巡检作业中的重要一环。结合此项运维实际需求,提出一种无人机电力巡检LiDAR点云数据的自动安全距离诊断方法:首先依据已知的线路位置与走向对无人机巡检系统采集的LiDAR点云进行裁剪,获得线路走廊区域点云;其次,采用自适应分区滤波的方法滤除地面点,获得非地面点云;在此基础上,在非地面点数据中,依据点云维数特征以及空间几何分布特性从非地面点中分离出导线点、杆塔点、及林木植被、建筑物等安全距离诊断所关注的线路走廊其他地物;继而提出一种迭代最小二乘电力线悬链线模型解算方法,自无序电力线激光点云数据拟合悬链线方程,用于后续安全距离计算;最后使用分段剖面安全距离计算方法计算线路与线路走廊下方地面/地物距离,并与标准安全距离做比较,对于距离小于安全距离的区域进行危险预警。采用大型无人机电力线路巡检系统采集的多组LiDAR点云数据对文中算法进行实验验证,并对检测结果与人工点云量测值与实地巡检值进行了定性与定量的对比分析。实验结果表明提出的安全距离诊断方法能准确探测树障等安全距离超限地物。     

基于激光测距的变电站机械作业安全预警系统

在变电站内施工过程中,常采用诸如吊车的大型机械以提高效率,而大型机械在停电区域作业时,因操作员视角差、未安装近电禁止器等因素时常超越安全距离,带来安全隐患。本文通过分析变电站内典型作业区域及影响安全的因素,提出一种基于激光测距的变电站机械施工作业安全预警系统,在某变电站扩建现场实测该系统在机械越界时能够准确发出预警信息,保障人员和设备安全。     

无人机载多载荷输电线路巡检方法研究

为提高线路巡检效率、提高隐患目标识别准确度,针对目前无人机及有人机挂载激光雷达进行巡检的作业方式,本文提出激光雷达和可见光相机一体化应用的方法来提高巡检自动化程度、提高巡检精细度、作业效率及可靠性。首先,利用一次飞行同步采集巡检区域的激光点云数据和可见光影像数据,分别进行相应的预处理;然后,将点云数据和影像数据融合处理分析,实现输电线路隐患目标自动识别和精准定位。采用旋翼无人机实际巡检获取的输电线路激光点云数据和影像数据对该过程进行了验证,试验结果表明,基于无人机载多载荷的输电线路巡检具有较高的自动化程度和准确性,缺陷检测的水平距离误差为0.146 7 m,垂直距离误差为0.102 5 m,净空距离误差为0.1 57 5 m,精度优于当前输电线路巡检要求。     

基于LiDAR技术的圆形堆取料机智能化控制系统研发与应用

针对煤场自动堆取实时性差、精度差、盘煤效率低等现状,本文设计了一套多功能控制系统。该系统基于激光雷达(Li DAR)技术,实时获取仓库内燃料三维分布点云数据,并根据所获取到的全场离散点云数据,通过Delaunay算法对点云数据进行三维模型重建,计算仓库内燃料的存储量;同时根据现场煤料分布的点云数据,分析和计算堆料、取料控制策略,控制圆形堆取料机自动执行操作。本文设计的控制系统,能够满足料场对燃料管理的需求,达到降本增效的目的。     

基于三维重建数据的双向点云去噪方法研究

逆向工程中,三维点云数据的重构是最终获取物体形貌的关键一环,如何从复杂的点云中去除噪声干扰是人们一直研究的重点。根据测量环境中产生的不同类型噪声数据进行分析,对于物体轮廓外的噪声点,采用人机交互的方式直接去除噪声点,对于物体轮廓内单个明显的噪声点采用相邻点加权平均的方法去除,而对轮廓内连续错误的噪声点,采用了双向去噪的方法,即在点云的垂直方向通过相邻点夹角的大小去除起伏明显的噪声点,在点云的水平方向通过相邻点云水平距离的加权平均来调整水平方向其余点的距离,最后应用最小二乘法拟合得到去除噪声点处的三维坐标。结果表明该种方法不仅有效去除了点云数据中夹杂的噪声,还对物体表面失真的数据进行了有效地调整和修改,获得了连续光滑的测量表面,具有良好的效果。