王彪
国网四川雅安电力（集团）股份有限公司 运维检修部 625000
摘要：电力是中国经济的命脉，输电线路等基础设施作为电力的载体，其安全运行对国民经济的正常发展起着至关重要的作用。近年来，我国国民经济持续快速发展，对我国电力行业提出了越来越高的要求。500千伏输电线路已成为各大电力系统的骨干和省区间的联络线。高压输电线路的快速发展缓解了经济发展带来的电力短缺矛盾，但输电线路的检查和维护成本大幅增加。本文对激光雷达在输电线路检测中的关键技术及应用进行了分析，以供参考。
关键词：激光雷达；输电线路巡检；应用
引言
激光雷达传输线通道检测综合应用平台的主要研究内容包括三维通道重建、距离测量、预警分析和通道管理。三维重建包括电力铁塔三维定位、DEM/DOM制作、三维通道重建等。距离测量模块包括间隙测量、塔架倾斜测量、交叉测量等。预警分析模块包括工况模拟分析、风偏分析、垂度分析等。综合渠道管理包括三维渠道可视化、多源信息集成、综合数据分析等。。
1概述
电力线是整个电力系统中最重要的部分，但它往往受到环境变化等外部因素的影响，因为电力线通常暴露在自然环境中。这些原因可能会导致输电线路和部件生锈和老化，从而导致重大后果和危险。因此，为了保证电网企业的正常运行，有必要定期对电力线路进行检查，以便及时发现设备的风险和缺陷，防止事故发生。在电力企业快速发展的今天，迫切需要找到有效的检测方法。机载激光雷达测量技术弥补了传统检测方法的不足。在电力线自动提取的基础上，可以快速测量电力线周围地面物体与线路的距离，及时发现故障，消除故障风险，实现危险区域的自动检测，大大提高检测效率，节约检测成本。
2激光雷达系统
激光雷达系统在功能上整合了激光雷达技术、全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS），通过搭载于不同的遥感平台，实现了高精度地形地貌数据的快速采集。其拥有以下几个特点：①数据精度高，目前激光雷达可获得毫米甚至微米级别的探测。②数据量大。激光雷达每秒可以获取数十万个点云数据，这为后期对目标地物进行还原和建模提供了大量可靠的数据资源。③不受天气、太阳高度角、地形等自然条件影响，支持全天候作业。④激光雷达不受电磁波的干扰，因此在低空、超低空的条件下仍可获得清晰的影像。激光雷达系统根据搭载平台的不同可分为星载、机载、车载和地面4类，其中机载激光雷达受天气影响小，扫描角度灵活，应用最为广泛。
3无人机激光雷达技术实现距离的准确测量
通过无人机激光雷达技术的应用，可以对输电线路通道、设备及相关设施进行实时监测和检查。一旦发现设备运行异常或存在安全隐患，可以迅速为输电线路监护人提供真实的数据信息和准确的定位，特别是针对输电线路走廊穿越对象带来的风险进行数据分析和预警。其高精度激光雷达测量系统对输电线路的实际情况进行高精度点云检测，及时获取建筑物、植被、道口等线路距离是否满足运行标准和规范要求，并做出准确判断。
4技术应用
三维激光技术巡线数据处理，基于直升机平台的电力巡线专用激光雷达吊舱设备由激光扫描仪、高分辨率量测型相机、定姿定位系统和气象观测单元组成，通过航飞作业，采集点云和影像数据，进而可生产高精度的真三维点云数据、航迹、数字高程模型以及数字正射影像，其中点云高程精度可达10cm，平面精度可达15cm，能够还原通道真实环境，并支持相对距离量测。
5机载激光雷达主要应用
5.1模拟工况分析
输电线路常暴露在复杂的自然环境下，受到恶劣的自然条件影响。
采用激光雷达技术可以快速获取输电线路的三维空间信息和影像信息，实现缺陷的识别、定位，便于巡检人员对缺陷严重程度进行判断，辅助制定缺陷修复进程安排。此外在大风覆冰等恶劣自然条件下，输电线会发生舞动，弧垂状态随之改变，通过在软件系统中输入气温、风速、覆冰厚度等自然条件参数以及导线自身参数，运用架空线路电线力学计算可实现电力线状态动态模拟，结合扫描点云数据能够对不同气候条件下的电力线进行安全距离检测，可及时发现输电线走廊下的隐患点。
5.2线路防舞
在覆冰强风区，输电线路常发生舞动现象，导致闪络跳闸，给输电部门带来巨大损失。为防止导线舞动，通常会在易发生舞动的导线间架设相间间隔棒，这需要对导线间距进行测量。利用点云数据构建高精度导线模型，可以在没有拉闸断电的情况下进行导线间的距离测量，为制作相间间隔棒提供数据支持，同时保证了社会各项生产生活的正常运行。
5.3输电线路资产管理
将巡线采集的点云和高清图像数据处理成DOM和DEM图像。结合分类后的点云，实现了电力线的三维建模，表面形态、表面附着物(建筑物、树木等)。)，恢复输电线路沿线杆塔的三维位置和模型。将线路的名称、杆塔信息、巡检历史、缺陷和故障等信息记录到系统中，实现线路的三维信息资产管理。
6无人机激光雷达技术的应用分析
6.1关于无人机激光雷达技术的应用分析
这项技术的首次研究可以追溯到20世纪90年代中后期。其主要原理是GPS和激光测距相结合，可以快速、准确地测量并获得具有更精确测量水平的地面物体的高精度三维坐标，可以快速获得电力系统输电线路的巡检信息。一旦使用机载激光扫描技术收集和返回沿传输线的地形数据和空间环境参数，就形成了空间3D结构。其主要应用原理是激光雷达技术可以获得完整的强度信息。此外，形成三维模型，使得技术人员能够确定输电线路的实际运行状态，并通过使用根据这些参数数据建立的三维模型来了解输电线路的实际环境条件和空间关系。
6.2针对激光雷达数据滤波功能的应用分析
在激光雷达数据滤波功能的应用过程中，例如为了提取地物和建筑物，建立三维模型，需要使用激光聚焦的数据云进行精确分割，重点是清晰区分植被数据点和人工地物。这一步称为激光雷达数据分割。然而，在输电线路巡检过程中，电力线点的提取需要通过滤波将地面点与地面物点清晰分离。需要注意的是，在分割过程中，植被点和电力线点的数据处理是极其关键的。必须引起重视，这部分研究也是目前国内外学者专家关注的研究课题之一。
结束语
综上所述，仍有如下问题需要进一步解决和完善：（一）通过科研探索，实现对通道走廊中建筑、树木等地物的单体自动建模，便于通道走廊地物信息的分析与管理；（二）进一步提高平台点云自动分类的精度与效率，减少人工参与点云分类的工作量，提高整体作业工作效率；（三）改进平台软件的功能设计，使之更符合用户操作习惯，优化各种算法以提高运行效率，丰富平台所支持的输入输出数据的类型。
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