本發(fā)明涉及一種輸電桿塔關(guān)鍵部件定位方法，屬于電力巡檢。

背景技術(shù)：

1、在輸電線路的維護(hù)和管理中，桿塔作為支撐電力線路的重要結(jié)構(gòu)，具有至關(guān)重要的作用。桿塔的各個(gè)部件(如塔身、橫擔(dān)、絕緣子等)承受著巨大的機(jī)械應(yīng)力和環(huán)境影響，定期檢查和維護(hù)這些部件是確保輸電線路安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

2、桿塔結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，包含多個(gè)部件和連接點(diǎn)。不同部件的設(shè)計(jì)和布局會(huì)受到結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)及環(huán)境因素的綜合影響。桿塔的部件包括主塔體、水平臂、斜拉線、絕緣子、接地裝置等，通常具有高度的幾何復(fù)雜性和內(nèi)部的鏤空結(jié)構(gòu)。正確定位和識(shí)別這些部件對(duì)于后續(xù)的維護(hù)和修復(fù)工作至關(guān)重要。

3、傳統(tǒng)的桿塔部件定位方法依賴人工檢查和傳統(tǒng)測量工具，如全站儀、經(jīng)緯儀等。這些方法通常耗時(shí)長、效率低，并且受限于環(huán)境條件(如天氣、光線等)和人工測量的誤差。人工檢查難以全面、準(zhǔn)確地獲取桿塔的詳細(xì)信息，尤其是在高空或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的部件。

4、公開號(hào)為“cn116756817a”的發(fā)明專利提出了一種根據(jù)桿塔關(guān)鍵參數(shù)快速構(gòu)建桿塔三維模型的方法，包括以下步驟：s1、根據(jù)現(xiàn)有塔型庫制作桿塔的塔頭、橫擔(dān)、塔身和塔腿模板；s2、按電壓、回路和類型對(duì)上述模板進(jìn)行組合歸類并進(jìn)行定義；s3、根據(jù)呼高選出桿塔模板組合唯一方案，并參數(shù)化調(diào)整模型高度；s4、展示組合并顯示參數(shù)化調(diào)整后的塔模型，輸出桿塔gim。該方法解決了現(xiàn)有桿塔設(shè)計(jì)過程效率低、周期長、質(zhì)量難保證和容易影響整個(gè)工程設(shè)計(jì)進(jìn)度的技術(shù)問題，它通過采用優(yōu)選組合加參數(shù)化的方法，只需要桿塔關(guān)鍵參數(shù)就能構(gòu)快速構(gòu)建桿塔三維模型，不僅可以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，而且使設(shè)計(jì)有繼承性，易于被工程設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)和掌握；

5、但是上述方法僅提出了桿塔三維模型構(gòu)建方法，并未提出關(guān)鍵部位的定位方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種輸電桿塔關(guān)鍵部件定位方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種輸電桿塔關(guān)鍵部件定位方法，包括以下步驟：

4、采集輸電桿塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再基于預(yù)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)輸電桿塔進(jìn)行建模；

5、構(gòu)建輸電桿塔建模修復(fù)模型，通過輸電桿塔建模修復(fù)模型對(duì)輸電桿塔建模進(jìn)行修復(fù)，得到修復(fù)完成的輸電桿塔建模；

6、將修復(fù)完成的輸電桿塔建模進(jìn)行部件分割，通過關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)從分割后的部件中篩選關(guān)鍵部件。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理步驟具體包括：

8、通過統(tǒng)計(jì)濾波器計(jì)算點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)到其k個(gè)鄰近點(diǎn)的平均距離，具體如下式所示：

9、

10、其中：oi表示點(diǎn)云中的第i個(gè)點(diǎn)；oj表示點(diǎn)oi的第j個(gè)鄰近點(diǎn)；

11、基于每個(gè)點(diǎn)到其k個(gè)鄰近點(diǎn)的平均距離，通過下式判斷該點(diǎn)是否為噪點(diǎn)，并去除所有噪點(diǎn)；

12、dmean(oi)>μ+α·σ

13、其中：μ為全局平均距離；σ為標(biāo)準(zhǔn)差；α為去噪系數(shù)。

14、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述輸電桿塔建模修復(fù)模型的訓(xùn)練步驟為：

15、將不完整的輸電桿塔三維模型以及其對(duì)應(yīng)完整的電桿塔三維模型輸入輸電桿塔建模修復(fù)模型進(jìn)行訓(xùn)練，輸電桿塔建模修復(fù)模型提取不完整的輸電桿塔三維模型的幾何特征，具體步驟為：

16、構(gòu)建輸電桿塔三維模型的頂點(diǎn)集v＝{v1,v2,…,vi}，對(duì)于每個(gè)頂點(diǎn)，構(gòu)建其鄰域頂點(diǎn)集ni，并基于鄰域頂點(diǎn)提取該頂點(diǎn)的幾何特征；

17、通過不完整的輸電桿塔三維模型所有頂點(diǎn)的幾何特征判斷該輸電桿塔三維模型的缺失區(qū)域，并根據(jù)缺失區(qū)域周圍固定范圍內(nèi)頂點(diǎn)的幾何特征，對(duì)缺失區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)；

18、將修補(bǔ)完成的輸電桿塔三維模型與其對(duì)應(yīng)完整的電桿塔三維模型進(jìn)行比對(duì)，通過損失函數(shù)判斷模型損失，當(dāng)模型損失達(dá)到閾值時(shí)，模型訓(xùn)練完成。

19、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于輸電桿塔三維模型中的鏤空區(qū)域，通過定義鄰域空隙度進(jìn)行判斷，具體如下式所示：

20、

21、其中：gi表示vi的鄰域空隙度，當(dāng)鄰域空隙度大于閾值時(shí)，判斷該頂點(diǎn)屬于鏤空區(qū)域，并構(gòu)建鏤空區(qū)域頂點(diǎn)集vhole；

22、當(dāng)輸電桿塔三維模型進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，通過鏤空區(qū)域的修補(bǔ)函數(shù)lhole約束鏤空區(qū)域之間的間隔具體如下式所示：

23、

24、其中：dtarget表示鏤空區(qū)域的目標(biāo)間隔距離。

25、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述修復(fù)完成的輸電桿塔建模的部件分割通過部件分割模型實(shí)現(xiàn)，所述部件分割模型的訓(xùn)練步驟為：

26、基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建部件分割模型，將輸電桿塔建模以及其分割完成的部件建模作為訓(xùn)練集，將訓(xùn)練集輸入部件分割模型進(jìn)行訓(xùn)練，部件分割模型學(xué)習(xí)分割完成的部件建模的幾何特征，對(duì)輸電桿塔建模進(jìn)行分割，計(jì)算每次分割結(jié)果準(zhǔn)確率，當(dāng)分割結(jié)果準(zhǔn)確率達(dá)到閾值時(shí)，停止訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成部件分割模型。

27、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算公式為：

28、kcii＝α1·sgeo,i+α2·sconn,i+α3·sfune,i+α4·ssta,i

29、其中：kcii表示第i個(gè)部件的關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)；sgeo,i表示第i個(gè)部件的幾何特征評(píng)分；sconn,i表示第i個(gè)部件的連接性評(píng)分；sfune,i表示第i個(gè)部件的故障概率評(píng)分；ssta,i表示第i個(gè)部件的穩(wěn)定性評(píng)分；α1、α2、α3、α4均為權(quán)重參數(shù)；

30、設(shè)置關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)閾值，篩選關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)大于閾值的部件為關(guān)鍵部件。

31、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算公式為：

32、

33、其中：cmean,i表示第i個(gè)部件的曲率；c表示所有部件的曲率集合；ai表示第i個(gè)部件的表面積；a表示所有部件的表面積集合；αcurv、αarea、τ分別為權(quán)重參數(shù)；sf表示形狀因子；

34、所述連接性評(píng)分的計(jì)算公式為：

35、sconn,i＝(b,ri)+tanh(βt·tconn,i)

36、其中：b為鄰接矩陣；ri為第i個(gè)部件的連接向量；tconn,i為第i個(gè)部件的連接類型因子；βt為權(quán)重參數(shù)；

37、所述故障概率評(píng)分的計(jì)算公式為：

38、

39、其中：hi表示第i個(gè)部件的歷史維修記錄；表示經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；

40、所述穩(wěn)定性評(píng)分的計(jì)算公式為：

41、

42、其中：t表示時(shí)間閾值；σi表示部件i承受應(yīng)力；ei表示部件i的剛度；e-λt表示衰減指數(shù)；tevn表示環(huán)境因子。

43、另一方面，本發(fā)明還提供了一種輸電桿塔關(guān)鍵部件定位系統(tǒng)，包括輸電桿塔建模模塊、輸電桿塔建模修復(fù)模塊以及關(guān)鍵部件定位模塊；

44、所述輸電桿塔建模模塊用于采集輸電桿塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再基于預(yù)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)輸電桿塔進(jìn)行建模；

45、所述輸電桿塔建模修復(fù)模塊用于構(gòu)建輸電桿塔建模修復(fù)模型，通過輸電桿塔建模修復(fù)模型對(duì)輸電桿塔建模進(jìn)行修復(fù)，得到修復(fù)完成的輸電桿塔建模；

46、所述關(guān)鍵部件定位模塊用于將修復(fù)完成的輸電桿塔建模進(jìn)行部件分割，通過關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)從分割后的部件中篩選關(guān)鍵部件。

47、再一方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明任一實(shí)施例所述的方法。

48、再一方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明任一實(shí)施例所述的方法。

49、本發(fā)明具有如下有益效果：

50、1、本發(fā)明通過集成點(diǎn)云數(shù)據(jù)、圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸電桿塔部件的高精度建模和自動(dòng)化修復(fù)，同時(shí)通過關(guān)鍵部件評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)輸電桿塔的關(guān)鍵部件進(jìn)行定位，減少了人工操作和成本，增強(qiáng)了維護(hù)和管理能力。