專利名稱：電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)和分析方法
技術領域：
本發(fā)明涉及三維激光雷達技術應用于電力線路巡線管理，具體是電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)和分析方法。
背景技術：
電力線路環(huán)境中的危險點檢測，是三維激光雷達技術應用于電力線路巡線管理中的最基礎性功能。多樹木地帶是易發(fā)生電力線路危險點的主要場所，但是現(xiàn)有的激光點云分類技術，只是針對實時采集的激光點云進行分類與建模，然后分析計算電力線路激光點云與周邊地物激光點云之間的高差，從而檢測電力線路的安全性。顯然這只是基于激光雷達采集瞬間激光點云數(shù)據那一瞬間時電力線路與周邊地物之間的安全狀態(tài)，實際顯然會與此有較大區(qū)別，因為大量樹木類為瘦高型類，以南方楠竹最為典型，樹梢容易受到山風影響，在高度上形成大于I米的偏差是常見的，從而嚴重影響危險點檢測判別結果。本方法就是實現(xiàn)對風偏影響下的樹梢或樹枝高度進行有效修正，從而更合理的分析、檢測電力線路的危險點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)和分析方法。本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:本發(fā)明分為如下兩個部分:
1.電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)由以下三個部件組成:1.1)電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊系統(tǒng)主要組成單元為電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊，模塊內設有激光點云數(shù)據、安全狀態(tài)數(shù)據和風力數(shù)據。在電力線路周圍有林木地段安裝電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊，實時采集危險點激光點云數(shù)據，包括電力線路與周邊地物之間的安全狀態(tài)數(shù)據、風力數(shù)據；1.2)數(shù)據存儲模塊存儲電力線路危險點激光點云數(shù)據；1.3)數(shù)據傳輸單元數(shù)據傳輸單元的傳輸方式為無線傳輸和/或有線傳輸；三個部件的關系是:通過電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊采集激光點云數(shù)據、安全狀態(tài)數(shù)據、風力數(shù)據，并由數(shù)據傳輸單元將激光點云數(shù)據、安全狀態(tài)數(shù)據、風力數(shù)據傳輸?shù)綌?shù)據存儲模塊中存儲，從數(shù)據存儲模塊中讀取電力線路危險點激光點云數(shù)據，通過激光點云分類得到地表模型與潛在危險點區(qū)域。2.電力線路環(huán)境危險分析方法，分析方法流程如下:I)將電力線路危險點激光點云數(shù)據讀取出來后，分離出單顆樹木所對應所的激光點云，或單個樹梢，或單個梢枝部分所對應的激光點云；2)基于步驟I)中所分離的激光點云，計算這些激光點云所在的三維趨勢平面方程參數(shù)；3)針對的樹木類型以及風偏情況，選定樹木軸線在風偏作用下的空間形態(tài)軌跡線類型，包括而不局限于橢圓曲線、拋物線；4)從步驟I)中所分離的激光點云中選取或計算特征點；特征點:采集的激光點云數(shù)據集中，某個平面區(qū)域范圍上的高度值最大、最小的點、在平面范圍邊界上或中心位置處的點，激光點云趨勢平面在平面投影面范圍上邊界上或中心位置處的點，以及特定擬合曲線(拋物線、橢圓線)所形成的特征點；5)針對步驟3)中的空間形態(tài)軌跡線類型，以及步驟4)中所確定的特征點參數(shù)，計算具體的空間形態(tài)軌跡線參數(shù)；6)計算電力線路與步 驟5)中所生成空間形態(tài)軌跡線在空間任意位置變化時之間的最近距離及對應點；每個空間形態(tài)軌跡線在不同空間位置上與電力線路都有一個最近點和最近距離；7)從步驟6)中選取最近距離達不到電力線路安全距離的點，作為電力線路危險點。本發(fā)明具有的優(yōu)勢:1.本發(fā)明方法和系統(tǒng)對電力線路的危險點監(jiān)測準確、全面。2.本發(fā)明方法和系統(tǒng)對電力線路危險點的分析，有效而且分析速度很快，可在電力線路數(shù)據傳回的短時間內，對電力線路危險點進行處理，為電力線路的安全提供足夠的預警時間。3.本發(fā)明方法和系統(tǒng)，可以替代大量的人工巡線工作，節(jié)約資源，提高了電力線路巡線管理的效率。4.本發(fā)明方法和系統(tǒng)，可以設置在人工難以到達的電力線路地段，可以對電力線路進行全息無縫監(jiān)測和管理，極大的提高了電力線路的安全性。


圖1是本發(fā)明電力線路危險點監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。圖中，電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊1，數(shù)據存儲模塊2，數(shù)據傳輸單元3。圖2是本發(fā)明電力線路危險點分析方法流程圖。圖3是本發(fā)明激光點云圖像正視圖。圖4是本發(fā)明激光點云圖像俯視圖。圖5是本發(fā)明激光點云圖像側視圖。圖6是本發(fā)明激光點云圖像側面截圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。1.安裝電力線路環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示，通過電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊I采集激光點云數(shù)據、安全狀態(tài)數(shù)據、風力數(shù)據，并由數(shù)據傳輸單元3將激光點云數(shù)據、安全狀態(tài)數(shù)據、風力數(shù)據傳輸?shù)綌?shù)據存儲模塊3中存儲。從數(shù)據存儲模塊3中讀取電力線路危險點激光點云數(shù)據，通過激光點云分類得到地表模型與潛在危險點區(qū)域。2、從數(shù)據存儲模塊3中將電力線路危險點激光點云數(shù)據讀取出來后，分離出單顆樹木所對應所的激光點云，或單個樹梢，或單個梢枝部分所對應的激光點云；獲得潛危險點樹木的激光點云數(shù)據集((XilYilZi) 0〈i〈N}，其中Xi, Yi, Zi為激光點云的三維坐標，并選定樹木根部點以及實際數(shù)據坐標系方向建立三維相對直角坐標系；并將激光點云數(shù)據集KXiJpZi) I 0〈i〈=N}轉換為相對坐標系下的激光點云數(shù)據集Kxi, Yi, Zi) |0〈i〈=N}。3、基于步驟2中所分離的激光點云，計算這些激光點云所在的三維趨勢平面方程參數(shù)；即基于激光點云數(shù)據集擬合激光點云樹風偏所在趨勢平面，擬合的平面參數(shù)方程為:ax+by+cz=l,其中(a, b, c)由以下公式確定:
權利要求
1.電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由以下三個部件組成: I)電力線路環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)組成，系統(tǒng)包括: 1.1)電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊 系統(tǒng)主要組成單元為電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊，模塊內設有激光點云數(shù)據、安全狀態(tài)數(shù)據和風力數(shù)據，在電力線路周圍有林木地段安裝電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊，實時采集危險點激光點云數(shù)據，包括電力線路與周邊地物之間的安全狀態(tài)數(shù)據、風力數(shù)據； 1.2)數(shù)據存儲模塊 存儲電力線路危險點激光點云數(shù)據； 1.3)數(shù)據傳輸單元 數(shù)據傳輸單元的傳輸方式為無線傳輸和/或有線傳輸；
2.電力線路環(huán)境危險分析方法，其特征在于，分析方法流程如下: 1)將電力線路危險點激光點云數(shù)據讀取出來后，分離出單顆樹木所對應所的激光點云，或單個樹梢，或 單個梢枝部分所對應的激光點云； 2)基于步驟I)中所分離的激光點云，計算這些激光點云所在的三維趨勢平面方程參數(shù)； 3)針對的樹木類型以及風偏情況，選定樹木軸線在風偏作用下的空間形態(tài)軌跡線類型，包括而不局限于橢圓曲線、拋物線； 4)從步驟I)中所分離的激光點云中選取或計算特征點； 特征點:采集的激光點云數(shù)據集中，某個平面區(qū)域范圍上的高度值最大、最小的點、在平面范圍邊界上或中心位置處的點，激光點云趨勢平面在平面投影面范圍上邊界上或中心位置處的點，以及特定擬合曲線(拋物線、橢圓線)所形成的特征點； 5)針對步驟3)中的空間形態(tài)軌跡線類型，以及步驟4)中所確定的特征點參數(shù)，計算具體的空間形態(tài)軌跡線參數(shù)； 6)計算電力線路與步驟5)中所生成空間形態(tài)軌跡線在空間任意位置變化時之間的最近距離及對應點； 每個空間形態(tài)軌跡線在不同空間位置上與電力線路都有一個最近點和最近距離； 7)從步驟6)中選取最近距離達不到電力線路安全距離的點，作為電力線路危險點。
全文摘要
本發(fā)明公開了電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)和分析方法。電力線路環(huán)境中的危險點檢測系統(tǒng)由1)電力線路環(huán)境危險點數(shù)據采集模塊、2)數(shù)據存儲模塊和3)數(shù)據傳輸單元組成。分析方法參看權利要求2的內容。本發(fā)明的優(yōu)點1.本發(fā)明方法和系統(tǒng)對電力線路的危險點監(jiān)測準確、全面、快速。2.本發(fā)明方法和系統(tǒng)，可以替代大量的人工巡線工作，節(jié)約資源，提高了電力線路巡線管理的效率，極大的提高了電力線路的安全性。
文檔編號G06Q50/06GK103218687SQ201310136279
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權日2013年4月18日
發(fā)明者張樂, 李靜, 陳超東 申請人:張樂, 李靜, 陳超東