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三维激光扫描技术在电力行业的应用

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2019-08-01
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摘要 : 采用三维激光扫描技术,能够有效解决巡检工作中的诸多难题,在电网建设和管理中具有广泛的用途。

三维激光扫描技术在电力的应用

电力传输巡检是有效保证电力设备安全、提高电力设备可靠率、确保电力设备最小故障率的一项基础工作。


如今,自动化电力系统管理平台对真实性、时效性、安全性以及精细化、智能化、立体化的要求非常高,传统的测量手段难以适应和满足这样的需求。


采用三维激光扫描技术,基于长距离三维激光测量系统同步采集高精度的点云以及高分辨率影像数据,与地理信息技术结合,能够有效解决巡检工作中的诸多难题,在电网建设和管理中具有广泛的用途。

下面以Maptek三维激光扫描仪为例,为大家详细介绍三维激光扫描技术在电力行业的应用。



1

三维激光测量方案


Maptek三维激光扫描仪——多种测量模式结合应用,实现全方位覆盖,高效率测量,最大限度降低作业强度,提高工作效率。


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2

三维激光测量系统

在电力线巡检及监控中的应用


01

Maptek三维激光扫描仪在外业采集中的应用


?  1、保障作业安全,提高作业效率


传统电力线巡检方法是由电力公司采取人工空中作业的方式用皮尺来量取,获取数据会受到风振、温差和人为等因素的影响。


Maptek三维激光扫描仪非接触式测量,安全、快速、低成本、数据精确可靠, 避免了传统人工上线带电作业的危险性和人为因素对测量结果的影响,数据成果更加客观、真实。


因此将三维激光测量技术应用到电力线路巡检领域,可以大大降低人为因素在测量上引起的误差,有效减少了风振因素等对测距精度影响,同时有效提高作业人员安全性。


?  2、大范围测量,快速获取地表信息


在电力线路测量中,需要对电杆倾斜度、基础下沉及防护设施等情况进行数据的采集。Maptek三维激光扫描仪一站数据采集仅需 3 分钟,即可获取直径 4KM 范围内的地表及地物信息。


同时,Maptek三维激光扫描仪垂直视角 80 度,可以同步采集几米、几十米上空的导线信息,通过专业配套的数据处理软件,可以直接在采集的点云数据或三维模型上快速计算导线对地面、路面、树木、建筑物的距离是否合格,以及周边建筑物或设备是否侵入线路界限。


?  3、点云与真实影像同步采集,成果丰富


Maptek三维激光扫描仪内置的1.47亿像素高分辨率相机,可以同步采集测区真实影响,这些数据给工作人员提供了实时、可靠的现场信息,我们在办公室内就可以直观分析电力线路配套设施、附件的完好度,线路上是否有悬挂物,以及周边是否存在动土等施工情况。


?  4、高精度测量,保障数据准确有效


Maptek三维激光扫描仪具备毫米级测量精度,外业测量中不仅能快速获取电缆、导线的绝对坐标数据,通过后期建模,能够快速分析线缆张弛度有无过大、过紧或不均等情况。


02

Maptek维激光测量系统外业工作方法介绍


?  1、测量前地形勘察


采用Maptek三维激光测量系统进行外业扫描之前,需要对测区进行地形及路况勘察,并根据地形及路况设计测量路线。


?  2、测量方法选择


Maptek三维激光测量系统测量方式十分灵活,可采用三脚架架站测量、车载测量、GPS 结合测量、后视点测量等多种方式。


在电力线路测量中,因为测区范围广,外业工作量大,建议结合 GPS 获取绝对坐标,采用后视测量方法,保证每站测量精度。


在设备架设上,可选用三角架测量或车载方式均可。


?  3、测量站点及控制点选择


通过野外实际考察,电力线一般呈直线走势,每两个之间的间距在 400-800 米左右,高度几米至十几米不等。在测站点和后视点的选择上,尽量选择视野开阔通视条件良好的地区架设或者高地上架设后视点,且保证测站点与后视点距离大于 500 米,保证测量精度的同时减少后视点架设次数。


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▲电力线路(黄色)以及测站点、

后视点布设示意图


?  4、扫描范围及点密度选择


Maptek三维激光测量系统特别设计了 5 个扫描档位,可实现快速全局扫描的同时, 针对现场环境及测量成果需求,用户可自定义多任务的高密度扫描,获取更加丰富的测区细节信息。


Maptek三维激光测量系统配备了可视化的手持控制器,能实现 WIFI 控制,同时现场即可查看扫描的点云和影像结果。因此,在外业实际测量中,建议先采用全局扫描,先查查看结果并完善测量方案后后,可对重点区域进行高精度局部扫描方法。


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03

三维激光测量系统内业工作方法介绍


Maptek三维激光测量系统配有专业的点云数据处理及成果输出软件——pointstudio。其智能化的模块设计,可快速实现多站数据的自动拟合、过滤、抽稀工作,并可以输出与 CAD、CASS、3DMAX 等软件兼容的三维模型、平面立面图、现状图等文件。


数据处理主要步骤

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点云数据的处理,可通过功能强大的Maptek Studio 点云处理软件,快速实现智能化的数据过滤、多站数据拟合工作,地形建模;


精细建模采用 Point Cloud 软件;设备建模采用 Cyclone、Edgewise 软件等,完成真实精准的三维模型。


数据处理如下图:


(1)多站点云数据拟合

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▲高压杆塔、线、地表点云数据


(2)提取电力线位置线画图与成果输出


激光测量同步采集影像数据和点云数据,可以用于档距、高差、三相最近距离、最大弧垂以及间隔棒的布置。

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▲电力线、杆塔、地形

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▲三相间距分布

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▲间隔棒的布置


(3)建立地表模型

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(4)输出并保存成果

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▲平面图、地表等高线


3

Maptek三维激光扫描仪

应用于变电站检查


变电站是电力输送系统交汇站点,往往结构复杂,巡检工作环境危险,利用传统测量手段,很难搜集到完整的基础数据信息。设计资料与实践建设有着巨大差异,设备更新和改造, 需要使用最新准确的档案,因此需要对现有的设备进行高精度测量。从成本方面考虑,重新测量及影响设备正常运转的时间越短越好。


利用激光扫描仪仅仅花费一天的时间进行现场勘察就能得到完整的数据,最重要的是不影响变电站的正常运作及现场安全,还可模拟紧急逃生、消防演练等,节省了必要的经济损失及人员伤害,提高工作效率。


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