专利名称：电力线路环境中的危险点检测系统和分析方法
技术领域：
本发明涉及三维激光雷达技术应用于电力线路巡线管理，具体是电力线路环境中的危险点检测系统和分析方法。
背景技术：
电力线路环境中的危险点检测，是三维激光雷达技术应用于电力线路巡线管理中的最基础性功能。多树木地带是易发生电力线路危险点的主要场所，但是现有的激光点云分类技术，只是针对实时采集的激光点云进行分类与建模，然后分析计算电力线路激光点云与周边地物激光点云之间的高差，从而检测电力线路的安全性。显然这只是基于激光雷达采集瞬间激光点云数据那一瞬间时电力线路与周边地物之间的安全状态，实际显然会与此有较大区别，因为大量树木类为瘦高型类，以南方楠竹最为典型，树梢容易受到山风影响，在高度上形成大于I米的偏差是常见的，从而严重影响危险点检测判别结果。本方法就是实现对风偏影响下的树梢或树枝高度进行有效修正，从而更合理的分析、检测电力线路的危险点。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力线路环境中的危险点检测系统和分析方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:本发明分为如下两个部分:
1.电力线路环境中的危险点检测系统，系统由以下三个部件组成:1.1)电力线路环境危险点数据采集模块系统主要组成单元为电力线路环境危险点数据采集模块，模块内设有激光点云数据、安全状态数据和风力数据。在电力线路周围有林木地段安装电力线路环境危险点数据采集模块，实时采集危险点激光点云数据，包括电力线路与周边地物之间的安全状态数据、风力数据；1.2)数据存储模块存储电力线路危险点激光点云数据；1.3)数据传输单元数据传输单元的传输方式为无线传输和/或有线传输；三个部件的关系是:通过电力线路环境危险点数据采集模块采集激光点云数据、安全状态数据、风力数据，并由数据传输单元将激光点云数据、安全状态数据、风力数据传输到数据存储模块中存储，从数据存储模块中读取电力线路危险点激光点云数据，通过激光点云分类得到地表模型与潜在危险点区域。2.电力线路环境危险分析方法，分析方法流程如下:I)将电力线路危险点激光点云数据读取出来后，分离出单颗树木所对应所的激光点云，或单个树梢，或单个梢枝部分所对应的激光点云；2)基于步骤I)中所分离的激光点云，计算这些激光点云所在的三维趋势平面方程参数；3)针对的树木类型以及风偏情况，选定树木轴线在风偏作用下的空间形态轨迹线类型，包括而不局限于椭圆曲线、抛物线；4)从步骤I)中所分离的激光点云中选取或计算特征点；特征点:采集的激光点云数据集中，某个平面区域范围上的高度值最大、最小的点、在平面范围边界上或中心位置处的点，激光点云趋势平面在平面投影面范围上边界上或中心位置处的点，以及特定拟合曲线(抛物线、椭圆线)所形成的特征点；5)针对步骤3)中的空间形态轨迹线类型，以及步骤4)中所确定的特征点参数，计算具体的空间形态轨迹线参数；6)计算电力线路与步 骤5)中所生成空间形态轨迹线在空间任意位置变化时之间的最近距离及对应点；每个空间形态轨迹线在不同空间位置上与电力线路都有一个最近点和最近距离；7)从步骤6)中选取最近距离达不到电力线路安全距离的点，作为电力线路危险点。本发明具有的优势:1.本发明方法和系统对电力线路的危险点监测准确、全面。2.本发明方法和系统对电力线路危险点的分析，有效而且分析速度很快，可在电力线路数据传回的短时间内，对电力线路危险点进行处理，为电力线路的安全提供足够的预警时间。3.本发明方法和系统，可以替代大量的人工巡线工作，节约资源，提高了电力线路巡线管理的效率。4.本发明方法和系统，可以设置在人工难以到达的电力线路地段，可以对电力线路进行全息无缝监测和管理，极大的提高了电力线路的安全性。
图1是本发明电力线路危险点监测系统示意图。图中，电力线路环境危险点数据采集模块1，数据存储模块2，数据传输单元3。图2是本发明电力线路危险点分析方法流程图。图3是本发明激光点云图像正视图。图4是本发明激光点云图像俯视图。图5是本发明激光点云图像侧视图。图6是本发明激光点云图像侧面截图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。1.安装电力线路环境监测系统如图1所示，通过电力线路环境危险点数据采集模块I采集激光点云数据、安全状态数据、风力数据，并由数据传输单元3将激光点云数据、安全状态数据、风力数据传输到数据存储模块3中存储。从数据存储模块3中读取电力线路危险点激光点云数据，通过激光点云分类得到地表模型与潜在危险点区域。2、从数据存储模块3中将电力线路危险点激光点云数据读取出来后，分离出单颗树木所对应所的激光点云，或单个树梢，或单个梢枝部分所对应的激光点云；获得潜危险点树木的激光点云数据集((XilYilZi) 0〈i〈N}，其中Xi, Yi, Zi为激光点云的三维坐标，并选定树木根部点以及实际数据坐标系方向建立三维相对直角坐标系；并将激光点云数据集KXiJpZi) I 0〈i〈=N}转换为相对坐标系下的激光点云数据集Kxi, Yi, Zi) |0〈i〈=N}。3、基于步骤2中所分离的激光点云，计算这些激光点云所在的三维趋势平面方程参数；即基于激光点云数据集拟合激光点云树风偏所在趋势平面，拟合的平面参数方程为:ax+by+cz=l,其中(a, b, c)由以下公式确定:
权利要求
1.电力线路环境中的危险点检测系统，其特征在于，系统由以下三个部件组成: I)电力线路环境监测系统组成，系统包括: 1.1)电力线路环境危险点数据采集模块 系统主要组成单元为电力线路环境危险点数据采集模块，模块内设有激光点云数据、安全状态数据和风力数据，在电力线路周围有林木地段安装电力线路环境危险点数据采集模块，实时采集危险点激光点云数据，包括电力线路与周边地物之间的安全状态数据、风力数据； 1.2)数据存储模块 存储电力线路危险点激光点云数据； 1.3)数据传输单元 数据传输单元的传输方式为无线传输和/或有线传输；
2.电力线路环境危险分析方法，其特征在于，分析方法流程如下: 1)将电力线路危险点激光点云数据读取出来后，分离出单颗树木所对应所的激光点云，或单个树梢，或 单个梢枝部分所对应的激光点云； 2)基于步骤I)中所分离的激光点云，计算这些激光点云所在的三维趋势平面方程参数； 3)针对的树木类型以及风偏情况，选定树木轴线在风偏作用下的空间形态轨迹线类型，包括而不局限于椭圆曲线、抛物线； 4)从步骤I)中所分离的激光点云中选取或计算特征点； 特征点:采集的激光点云数据集中，某个平面区域范围上的高度值最大、最小的点、在平面范围边界上或中心位置处的点，激光点云趋势平面在平面投影面范围上边界上或中心位置处的点，以及特定拟合曲线(抛物线、椭圆线)所形成的特征点； 5)针对步骤3)中的空间形态轨迹线类型，以及步骤4)中所确定的特征点参数，计算具体的空间形态轨迹线参数； 6)计算电力线路与步骤5)中所生成空间形态轨迹线在空间任意位置变化时之间的最近距离及对应点； 每个空间形态轨迹线在不同空间位置上与电力线路都有一个最近点和最近距离； 7)从步骤6)中选取最近距离达不到电力线路安全距离的点，作为电力线路危险点。
全文摘要
本发明公开了电力线路环境中的危险点检测系统和分析方法。电力线路环境中的危险点检测系统由1)电力线路环境危险点数据采集模块、2)数据存储模块和3)数据传输单元组成。分析方法参看权利要求2的内容。本发明的优点1.本发明方法和系统对电力线路的危险点监测准确、全面、快速。2.本发明方法和系统，可以替代大量的人工巡线工作，节约资源，提高了电力线路巡线管理的效率，极大的提高了电力线路的安全性。
文档编号G06Q50/06GK103218687SQ201310136279
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者张乐, 李静, 陈超东 申请人:张乐, 李静, 陈超东