伴隨著大疆經(jīng)緯M300對行業(yè)無人機(jī)的賦能，使得北科天繪蜂鳥微型激光雷達(dá)在電力巡檢行業(yè)的應(yīng)用又一次成為了焦點(diǎn)。

激光雷達(dá)對輸電線路的巡檢只是去排查樹障嗎？

和其他技術(shù)有什么差別？

對運(yùn)維效率提升了多少？

面對這段時(shí)間廣大業(yè)內(nèi)同仁們的提問，我們在這里進(jìn)行了搜集整理和大家共同探討。

01

激光雷達(dá)在電力巡檢上到底能干啥？

激光雷達(dá)掃描技術(shù)是電磁波測距、空間定位、姿態(tài)融合等多種技術(shù)手段的綜合利用。其主要成果為三維激光點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)，結(jié)合各類光學(xué)相機(jī)數(shù)據(jù)可得到正射影像、真彩色三維激光點(diǎn)云模型和其他二三維數(shù)據(jù)成果。主要實(shí)現(xiàn)原理在這里不做贅述。電力巡檢工作習(xí)慣上被分為兩大類一類為通道巡檢，一類為精細(xì)化巡檢。

其具體技術(shù)應(yīng)用如下：

1. 利用獲取的高精度三維點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)和真彩色影像信息，可確定地面、植被、建筑物、道路、導(dǎo)線、地線、交跨線、桿塔、掛點(diǎn)、索道、絕緣子串等相應(yīng)屬性目標(biāo)的空間位置和輪廓，實(shí)現(xiàn)線路高精度實(shí)時(shí)瀏覽、查詢與測量；

2. 依據(jù)行業(yè)規(guī)程可在模型中檢測導(dǎo)線弧垂與地面、建筑、植被等目標(biāo)物之間的安全距離，各導(dǎo)線間安全距離，桿塔與目標(biāo)物間安全距離，導(dǎo)線交跨距離等。實(shí)現(xiàn)線路安全距離范圍內(nèi)障礙物和懸掛物的自動識別與定位，并可自動輸出全線路通道內(nèi)障礙物統(tǒng)計(jì)列表；

線路走廊三維點(diǎn)云模型

3. 可利用精確的桿塔點(diǎn)云模型一鍵化檢測塔身有無傾斜、傾斜角度多大、有無位移、位移向量值等定制化輸出量化數(shù)據(jù)報(bào)告；

4. 通過對植被點(diǎn)云的周期性分析，可動態(tài)檢測植被，模擬植被生長狀態(tài)從而設(shè)計(jì)優(yōu)化線路維護(hù)計(jì)劃；

5. 在線路模型中通過對導(dǎo)線參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定模擬出高溫、大風(fēng)、覆冰、強(qiáng)電流等不同工況條件下輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)而進(jìn)行危險(xiǎn)距離分析和應(yīng)急預(yù)警；

6. 獲取線路走廊的精確三維地形，分析線路走廊的地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害對線路安全運(yùn)行的影響。

7. 在線路走廊模型中對絕緣子串、桿塔號牌、掛點(diǎn)等目標(biāo)點(diǎn)位空間坐標(biāo)進(jìn)行選取定位，通過軟件自動生成包含相機(jī)觸發(fā)時(shí)間和拍照角度的標(biāo)準(zhǔn)化無人機(jī)飛行文件，用以輔助精細(xì)化巡檢的外業(yè)項(xiàng)目實(shí)施；

8. 以標(biāo)準(zhǔn)化飛行文件為基礎(chǔ)，通過技術(shù)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)全自動精細(xì)化巡檢；

9. 通過精細(xì)化巡檢的影像可識別排查螺栓、絕緣子串、鳥巢、懸掛物等；

精細(xì)化巡檢航跡文件設(shè)計(jì)

10. 結(jié)合塔桿模型、線路模型、地形地貌模型以及收集的線路屬性參數(shù)，還可以輔助實(shí)現(xiàn)線路資產(chǎn)管理，與智能電網(wǎng)方案結(jié)合，效果更好。

11. 可根據(jù)不同的技術(shù)要求，集成可見光相機(jī)／多光譜相機(jī)／紅外相機(jī)等實(shí)施個(gè)性化巡檢。

通道巡檢報(bào)告

桿塔傾斜檢測報(bào)告

02

和其他技術(shù)方案的差異怎么樣？

綜合行業(yè)和項(xiàng)目的既有經(jīng)驗(yàn)，從技術(shù)、作業(yè)和成果方面進(jìn)行對比分析。我們列出了如下表格：

傳統(tǒng)的人工巡檢模式主要通過技術(shù)人員手持望遠(yuǎn)鏡，負(fù)載紅外熱成像儀等設(shè)備從地面對輸電線路進(jìn)行檢驗(yàn)，由于輸電網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，運(yùn)檢模式隨之轉(zhuǎn)變，使得弊端逐漸顯現(xiàn)：

1. 巡線距離長，工作量大，步行巡線效率非常緩慢，不能滿足電網(wǎng)要求。

2. 架空輸電線路多跨越高山、河流等復(fù)雜地形，技術(shù)人員常常無法抵達(dá)，且山區(qū)巡線具有高危險(xiǎn)性，時(shí)刻威脅巡線人員的生命安全。

3. 由于采取人工目判為主的巡檢手段使得檢修類別極其有限，巡檢結(jié)果較為粗糙難免出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象，導(dǎo)致安全隱患。

人工巡檢輸電線路

無人機(jī)可見光巡線包括航攝相機(jī)和傾斜相機(jī)兩大類，通過無人機(jī)對輸電線路進(jìn)行巡查首先解決了巡線距離的問題，根據(jù)不同的載體可在單位時(shí)間內(nèi)同比人工巡檢提升數(shù)十倍乃至數(shù)百倍的外業(yè)巡檢效率。

憑借靈活的空間機(jī)動性無人機(jī)可以到達(dá)幾乎任何地方，配備可見光設(shè)備后不僅可以到達(dá)人員到不了的地方，還可以在完全帶電的環(huán)境中持續(xù)作業(yè)，在提升巡檢效率的同時(shí)極大的保障了技術(shù)人員的生命安全。

無人機(jī)和可見光的組合多是對電力通道二維層面的屬性研判，雖然部分方案在布設(shè)大量控制點(diǎn)后可以輸出三維成果，其過程也十分繁瑣，精度較低無法準(zhǔn)確應(yīng)用在凈空排查、桿塔傾斜、交跨等實(shí)際巡檢作業(yè)中。

航測生產(chǎn)現(xiàn)狀

無人機(jī)載激光雷達(dá)的作業(yè)方式在綜合以往無人機(jī)巡線的優(yōu)勢后利用激光雷達(dá)掃描的方式完整獲取了電力走廊的三維點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)，使得所有的巡檢線路變成了可任意量測分析的精準(zhǔn)立體模型，結(jié)合影像文件可對其進(jìn)行三維乃至四維（包含時(shí)間）層面的動態(tài)分析與模擬，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)線路巡檢的范圍全覆蓋，屬性狀態(tài)全覆蓋，位置結(jié)構(gòu)全覆蓋。最大程度反饋消除隱患點(diǎn)。

03

綜合效率怎樣？運(yùn)維成本如何？

以蜂鳥型激光設(shè)備為例，我們通過實(shí)際飛行作業(yè)測試統(tǒng)計(jì)出以下數(shù)據(jù)：

從項(xiàng)目實(shí)施來講：

1. 無人機(jī)激光雷達(dá)對于10km的線路長度，2小時(shí)即可生成巡檢報(bào)告，獲取通道內(nèi)的凈空數(shù)據(jù)，外業(yè)人員可及時(shí)聯(lián)系相關(guān)人員，在短時(shí)間內(nèi)，排除凈空障礙隱患。這種效率是傳統(tǒng)人工巡檢無法做到的。

2. 由于傳統(tǒng)的人工巡線很難確保巡線人員能夠百分之百到達(dá)位置，即使是使用GPS“打考勤”，也不能確保巡線人員對每個(gè)檢測點(diǎn)都進(jìn)行認(rèn)真可靠的檢測。因此，對于數(shù)據(jù)收集的可靠性上，使用無人機(jī)搭載激光雷達(dá)，是更具備真實(shí)客觀性。

3. 傳統(tǒng)人工巡檢為手工紙介質(zhì)記錄，存在人為因素多、管理成本高、無法有效監(jiān)督、巡檢數(shù)據(jù)信息化程度低等缺陷。基于電力走廊三維點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)的管理引入三維輸電線路類GIS軟件可以使巡檢結(jié)果數(shù)字化、可追溯化和可分析化。

從經(jīng)濟(jì)效益來講：

1. 傳統(tǒng)的巡線模式，由于其規(guī)模效應(yīng)不明顯，隨著線路長度的增加使得管理的工作量和單位成本也持續(xù)上升。而使用無人機(jī)搭載激光雷達(dá)巡線，隨著線路長度的增加，其規(guī)模效應(yīng)越來越明顯，單位成本反而會越來越低。

2. 電力走廊三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高精度、高密度和海量信息的特性使其可作為輸電線路增容分析、三維可視化資產(chǎn)管理等專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的基本數(shù)據(jù)源，真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)一次采集多次利用。

輸電線路增容分析