勾雪冉
国网蒙东检修公司锡林郭勒盟输电工区 内蒙古 锡林郭勒盟锡林浩特市026000
摘要：电力线路的安全巡检工作对于电网的安全稳定运行有着极为重要的作用，随着无人机技术的成熟化，电网安全工作人员开始把越来越多的无人机应用于电力线路巡检工作。将无人机技术运用到电力线路巡检工作中，以其便利性与灵活性，能为电网系统节省大批的人力资源，促进电力系统安全运行的可持续发展。本文在探讨无人机技术应用于电力线路巡检工作意义基础上，探讨了无人机机载激光雷达系统、巡线原理及技术流程，重点介绍了点云数据的处理，包括点云的分类、危险点分析、工况模拟分析。
关键词：电力巡线；激光雷达；无人机；应用
引言
随着我国电网建设水平不断提高，长距离、高海拔、大跨越等高建设难度的输电线路也越来越多，这些输电线路在提高广大人民群众用电质量的同时也大幅度增加了运维巡检人员的工作难度。巡检作业是保障输电线路稳定运行的重要基础，而无人机巡检作为信息时代新兴起的巡检技术，其不仅可以显著提高巡检效率和巡检质量，且不受环境因素的影响可多方位、多角度完成巡检作业，因而在实际应用中也得到了巡检人员的广泛认可。
1基本概述
1.1无人机巡检技术
无人机是一种可自主飞行或远程引导、不搭载人员的动力飞行器。无人机因可以搭载相机、定位系统、信息传输系统等硬件而广泛应用于紧急救灾、农业、测绘等领域。无人机巡检技术主要是指工作人员通过对无人机进行远程操作，利用无人机中的传感设备来高效、高质地完成对电力工程中架空输电线路的自动巡检工作。与传统的人工巡检方式相比，该技术可以将巡检效率提升八至十倍，且具有成本低廉、安全高效、操作简单、机动灵活、视野良好、无须线路改造等应用优势。虽然目前我国线路巡检工作中人工巡检和无人机巡检各占一半，但显而易见，随着无人机巡检技术的不断优化，想必其所占比例也会随之增加，成为未来电网巡检的重要支柱。
1.2机载激光雷达
机载激光雷达包含了激光扫描仪、GPS、IMU、数码相机等光谱成像设备。激光扫描仪可以主动获取输电线路通道的点云数据，结合GPS定位经坐标的转换获得通道内地物的三维坐标信息。点云数据是离散不规则的点，其格式主要有两种，ASCII码纯文本和LAS格式。由于地物复杂多样，因此需要对点云数据进行分类处理以区别不同的地物。
机载激光雷达技术获得的地物精度准确，操作快捷迅速，在测绘行业具有重要的作用，随着软硬件技术的迅速发展，其已逐步用于地物的自动化分类。
2电力线路巡检工作中无人机技术应用意义
我国幅员辽阔、地大物博，电力线路多架设在环境恶劣地区，且电力线路多是暴露在外，长期经受风吹日晒与自然灾害影响，容易产生一系列故障，这要求电力企业定期对电力线路进行巡检工作，以及时发现问题并解决问题。但以前多采用人工巡检的方法，对电力线路进行巡检工作，但是受环境因素影响，巡检效率一直不高，且容易忽略掉很多细微的问题，导致出现用电安全问题。无人机技术兴起之后，电力系统安全方面人员开始将无人机技术应用于电力线路巡检工作，通过无人机搭载巡检设备完成巡检工作，相对于传统的人力巡检方式有着多方面的积极意义，主要表现在三个方面：
其一，将无人机技术应用在电力线路巡检工作中，能够有效避免恶劣环境对巡检人员的伤害，极具安全性；其二，在任何时候都能进行巡检工作，排查电力系统中的问题，极具便利性；其三，无人机巡检速度最快可达一小时数十公里，相比于传统形式的人工建立巡检工作，极具高效性。
虽然无人机技术应用还处于起步和发展阶段，有着诸多的不足，但是随着科技的发展，这些问题都将得到解决，且如今的无人机电力线路安全巡检系统有效结合了电子通讯技术、雷达定位技术、信息化分析技术等，让无人机在电力线路安全巡检中的应用焕发出更强的生命力。
2无人机激光雷达点云数据技术
2.1技术原理
电力巡检中的无人机设备通过激光雷达技术来采集电力沿线的激光点云，使电力线路的三维模型建立具有参考依据，恢复出沿线的地表形态以及地物等，结合这种功能使输电线路的监护人员在工作中有充分的数据依据，对线路设施等信息进行了解，将其中存在的问题解决，对线路走廊中对线路造成的影响的跨越物进行检测。在巡检的过程中还可以将线路的属性参数进行收集，将这些数据添加到线路资产管理之中。
2.2 机载激光雷达
无人机机载激光雷达技术在发展中，将GPS技术和激光测距技术结合，使其能够获得地面中物体的高精度三维坐标位置，和以往的摄影测量技术比较，这种技术具有更高的精度，使位置获取更加详细。机载激光雷达扫描设备可以对地面进行扫描，得到其种的激光点数据，在空间中以不规则的形式分布的密集点集在三维空间中以离散的点云数据存在。在测量中，数据包括目标点的坐标以及物体的反射强度信息。常用的数据格式包括ASCII码纯文本和LAS格式，同时能够实现不同格式的转化。在激光点中包括一些位于地形表面的点还有位于建筑物上的点，一般情况下，在激光点云数据中去除地物回波点，将数字高程模型（滤波）提取出来。在激光点数据点云中对不同的地物进行区分，包括植被和道路等，这些都未激光数据的分类，滤波和分类在一些时间内容同时进行。
2.3地物点云数据分类
输电线路通道作为电网的重要内容，在通道内包括地形、地物、电塔等，都是电网管理中的重要内容。在实际的飞行巡检中得到的点云中包括了线路走廊中的所有地物，因此需要将这些不同的地物进行分类和去除，通过这种方式使滤波划分为地面点和非地面点，地面的激光点通过插值或者构网能够得出走廊中的数字地形模型，对非地面点进行处理后可以提取出各种地物点。
2.4 激光雷达数据的滤波
激光数据点云中所提取的数字表面高程模型中应将地物数据脚点去除，完成这个环节等于完成了滤波。当需要提取地物或者建立三维模型的时候，应将脚点数据进行分类，将植被的数据和人工地物数据进行划分，提取出数据点云系列，使激光雷达技术应用中的数据得到分类。在电力线点的提取中，需要将滤波进行分离，使地面点和地物点两者区分开，使用分类的方式将植被点和电力线点分离。滤波以及分类处理在激光雷达技术应用中有着重要的效果，通常在激光点云数据滤波中需要花费的时间占据所有时间的将近80%，这表明了滤波的重要性，同时滤波的算法质量对数字表面高程模型的质量有着较大影响，因此激光点云数据的滤波以及分类受到了重视。
2.5建立三维模型
输电线路通道三维模型建立是输电线路的安全分析中的重要基础，通过三维电力巡检地理信息系统的使用使线路的安全检测具有更好的支持，在制作系统数据的时候，应对获取的遥感数据进行分析。系统数据隔一定的时间需要进行重新采集，因此，应将三维重建功能应用与电力线路通道地表模型建立之中，其中包括数字表面高程模型、电力线、电力塔等内容。在应用中，需要对输电线路的通道影像、输电线路通道中的植被等相关数据进行集成，还有电力线安全缓冲区的分析、电力线在最大弧垂中和地面的距离等相关内容。通过这些数据的收集和获取能够使线路的检测分析带来完善的数据参考依据。当前通道中大部分的地物需要使用人工勾绘和其他软件等进行分析，包括Auto CAD等软件，
4结束语
无人机巡检已然成为输电线路项目中巡检作业未来的发展趋势。激光雷达探测技术与无人机技术进行有效的结合，可以让地面工作人员根据激光雷达的扫描线路，获取激光点的云数据信息，然后通过高清摄像机的航拍对故障位置进行三维建模，进而确定其位置，提升故障处理效率，有效加强电力线路巡检质量。
参考文献
[1] 邵瑰玮.架空输电线路无人机巡检技术研究进展[J].高电压技术，2020(01)