电力设备变形监测方法及装置与流程

本申请涉及电力设备运检技术领域，更具体地说，涉及一种电力设备变形监测方法及装置。

背景技术

为了保证电力设备(如，发电设备，输电设备，变电设备或配电设备等)正常运行，需要对电力设备进行定时或不定时的巡检，以对电力设备是否发生变形进行监测。而目前电力设备的巡检仍然是以人工为主，不但巡检效率慢，还耗费了大量的人力、物力。因此，如何提高巡检效率成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种电力设备变形监测方法及装置，以提高电力设备的巡检效率。

为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：

一种电力设备变形监测方法，包括：

采集电力设备的点云数据；

对所述点云数据进行拼接处理，得到拼接后的点云数据；

对所述拼接后的点云数据进行空间分割，以得到若干长方体空间，其中，每个长方体空间中包括一个电力设备的点云数据；

对所述长方体空间中的点云数据进行去噪处理；

将所述长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型库中的各个点云数据模型进行匹配，以确定所述长方体空间内去噪后的点云数据所表征的第一电力设备的第一属性信息；

将所述长方体空间内的去噪后的点云数据与所述第一属性信息相关联的保存；

获取关联有所述第一属性信息的历史点云数据

根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析。

上述方法，优选的，所述历史点云数据包括：在预设历史时刻保存的关联了所述第一属性信息的点云数据。

上述方法，优选的，所述根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析，包括：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一顶部平面的点云数据和第一立面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二顶部平面的点云数据和第二立面的点云数据；

根据所述第一顶部平面的点云数据和所述第二顶部平面的点云数据，计算所述第一顶部平面与所述历史点云数据中电力设备的点云数据的质心的第一高程差，以及所述第二顶部平面与所述质心的第二高程差；

若所述第一高程差与所述第二高程差的差值的绝对值大于第一差值阈值，确定所述第一电力设备发生垂直位移；

根据所述第一立面的点云数据和所述第二立面的点云数据，计算所述第一立面与所述质心的第一水平差，以及所述第二立面与所述质心的第二水平差；

若所述第一水平差与所述第二水平差的差值的绝对值大于第二差值阈值，确定所述第一电力设备发生水平位移。

上述方法，优选的，所述根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析，包括：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一立面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二立面的点云数据；

根据所述第一立面的点云数据和所述第二立面的点云数据，计算所述第一立面与所述第二立面的夹角角度；

若所述夹角角度大于预置的角度阈值，确定所述第一电力设备发生倾斜。

上述方法，优选的，所述根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析，包括：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一顶部平面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二顶部平面的点云数据；

根据所述第一顶部平面的点云数据，计算所述第一顶部平面与水平面的第一夹角的角度，并根据所述第二顶部平面的点云数据，计算所述第二顶部平面与水平面的第二夹角的角度；

若所述第一夹角和所述第二夹角的角度差大于第三差值阈值，确定所述第一电力设备发生倾斜。

上述方法，优选的，所述根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析，包括：

按照预设步长和方向分别对所述长方体空间内的第一电力设备的点云数据进行第一剖切，对所述历史点云数据中的第一电力设备的点云数据进行第二剖切；

每进行一次剖切，计算所述第一电力设备的剖切面的面积以及剖切面的点云数据的密度；

若所述第一电力设备的第一剖切面的面积与所述第一电力设备的第二剖切面的面积差的绝对值大于第四差值阈值，确定所述第一电力设备在剖切面边缘发生凹/凸变形；

若所述第一电力设备的第一剖切面中点云数据的密度小于所述第二剖切面中点云数据的密度，且所述第一电力设备的第二剖切面中点云数据的密度与所述第一剖切面中点云数据的密度的差值大于第五差值阈值，确定所述第一电力设备在剖切面边缘发生表皮翘起变形。

上述方法，优选的，还包括：

对所述第一剖切面的点云数据进行圆形拟合，并确定圆形拟合率；

根据拟合的圆的直径，以及拟合圆所使用的点云数据所表征圆弧的深度，计算所述圆弧的凹陷率；

若所述凹陷率大于预置凹陷率阈值，确定所述第一电力设备发生非均匀损伤；

若所述圆形拟合率大于预置拟合率阈值，确定所述第一电力设备发生均匀损伤。

一种电力设备变形监测装置，包括：

采集模块，用于采集电力设备的点云数据；

拼接模块，用于对所述点云数据进行拼接处理，得到拼接后的点云数据；

分割模块，用于对所述拼接后的点云数据进行空间分割，以得到若干长方体空间，其中，每个长方体空间中包括一个电力设备的点云数据；

去噪模块，用于对所述长方体空间中的点云数据进行去噪处理；

匹配模块，用于将所述长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型库中的各个点云数据模型进行匹配，以确定所述长方体空间内去噪后的点云数据所表征的第一电力设备的第一属性信息；

关联模块，用于将所述长方体空间内的去噪后的点云数据与所述第一属性信息相关联的保存；

获取模块，用于获取关联有所述第一属性信息的历史点云数据；

分析模块，用于根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析。

上述装置，优选的，所述历史点云数据包括：在预设历史时刻保存的关联了所述第一属性信息的点云数据。

上述装置，优选的，所述分析模块具体用于：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一顶部平面的点云数据和第一立面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二顶部平面的点云数据和第二立面的点云数据；

根据所述第一顶部平面的点云数据和所述第二顶部平面的点云数据，计算所述第一顶部平面与所述历史点云数据中电力设备的点云数据的质心的第一高程差，以及所述第二顶部平面与所述质心的第二高程差；

若所述第一高程差与所述第二高程差的差值的绝对值大于第一差值阈值，确定所述第一电力设备发生垂直位移；

根据所述第一立面的点云数据和所述第二立面的点云数据，计算所述第一立面与所述质心的第一水平差，以及所述第二立面与所述质心的第二水平差；

若所述第一水平差与所述第二水平差的差值的绝对值大于第二差值阈值，确定所述第一电力设备发生水平位移。

11、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述分析模块具体用于：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一立面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二立面的点云数据；

根据所述第一立面的点云数据和所述第二立面的点云数据，计算所述第一立面与所述第二立面的夹角角度；

若所述夹角角度大于预置的角度阈值，确定所述第一电力设备发生倾斜。

上述装置，优选的，所述分析模块具体用于：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一顶部平面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二顶部平面的点云数据；

根据所述第一顶部平面的点云数据，计算所述第一顶部平面与水平面的第一夹角的角度，并根据所述第二顶部平面的点云数据，计算所述第二顶部平面与水平面的第二夹角的角度；

若所述第一夹角和所述第二夹角的角度差大于第三差值阈值，确定所述第一电力设备发生倾斜。

上述装置，优选的，所述分析模块具体用于：

按照预设步长和方向分别对所述长方体空间内的第一电力设备的点云数据进行第一剖切，对所述历史点云数据中的第一电力设备的点云数据进行第二剖切；

每进行一次剖切，计算所述第一电力设备的剖切面的面积以及剖切面的点云数据的密度；

若所述第一电力设备的第一剖切面的面积与所述第一电力设备的第二剖切面的面积差的绝对值大于第四差值阈值，确定所述第一电力设备在剖切面边缘发生凹/凸变形；

若所述第一电力设备的第一剖切面中点云数据的密度小于所述第二剖切面中点云数据的密度，且所述第一电力设备的第二剖切面中点云数据的密度与所述第一剖切面中点云数据的密度的差值大于第五差值阈值，确定所述第一电力设备在剖切面边缘发生表皮翘起变形。

上述装置，优选的，所述分析模块还用于：

对所述第一剖切面的点云数据进行圆形拟合，并确定圆形拟合率；

根据拟合的圆的直径，以及拟合圆所使用的点云数据所表征圆弧的深度，计算所述圆弧的凹陷率；

若所述凹陷率大于预置凹陷率阈值，确定所述第一电力设备发生非均匀损伤；

若所述圆形拟合率大于预置拟合率阈值，确定所述第一电力设备发生均匀损伤。

通过以上方案可知，本申请提供的一种电力设备变形监测方法及装置，对电力设备的点云数据进行拼接、分割、去噪处理，得到包含单个电力设备的点云数据，将单个电力设备的点云数据与点云数据模版进行匹配，得到单个电力设备的点云数据所表征的电力设备的属性信息，根据该属性信息确定历史点云数据，根据该历史点云数据对电力设备进行变形分析。实现了电力设备的自动化巡检，提高了电力设备的巡检效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电力设备变形监测方法的一种实现流程图；

图2为本申请实施例提供的对拼接后的点云数据进行空间分割的一种实现流程图；

图3为本申请实施例提供的电力设备变形监测装置的一种结构示意图。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的电力设备变形监测方法的一种实现流程图，可以包括：

步骤s11：采集电力设备的点云数据。

可以通过三维激光扫描仪对电力设备进行扫描得到。为了使得点云数据的处理结果的精度较高，可以选择高精度的三维激光扫描仪对电力设备进行扫描。例如，可以选择采样精度为mm级的三维激光扫描仪。

在通过三维激光扫描仪完成对电力设备的扫描后，可以将所采集的点云数据存储到预置数据库中，当需要进行点云数据处理时，从该预置数据库中获取点云数据。

其中，三维激光扫描仪可以搭载在机器人、无人机、车载平台等运动平台上。该运动平台上安装有支撑装置，该支撑装置可以包括：可伸缩桅杆，固定在所述可伸缩桅杆的可活动的一端的旋转轴，固定于所述旋转轴上，用于承载三维激光扫描仪的支撑平台，所述支撑平台随着所述旋转轴的转动而转动，使得三维激光扫描仪可以从不同的角度对电力设备进行扫描。支撑平台下设置有倾角传感器，用于测量支撑平台相对于水平面的倾斜角度。在采样作业前，先调整旋转轴的角度以及可伸缩桅杆的长度，使得支撑平台在一定的高度以某种角度对电力设备进行扫描。

步骤s12：对点云数据进行拼接处理，得到拼接后的点云数据。

在通过三维激光扫描仪对电力设备进行扫描时，受到许多客观因素的影响，通常需要从多个不同的视角(即不同位置)对电力设备进行扫描，这样三维激光扫描仪获取的点云数据是一些散乱的点，无明显的几何特征。将获取的点云数据进行拼接处理，就是将不同视角下采集的点云数据转换到同一坐标系下，以获得体现电力设备完整轮廓的点云数据。也就是说，拼接后的点云数据就是体现电力设备完整轮廓的点云数据。

本申请实施例中，在三维激光扫描仪进行扫描作业时，记录三维激光扫描仪的坐标，并将扫描仪的坐标与在该坐标处扫描到的点云数据相关联。在扫描完成后，所记录的坐标按照记录的先后顺序形成一坐标序列，也就是说，坐标序列中的坐标按照坐标记录的先后顺序进行排列。每一个坐标关联的点云数据构成一个点云数据片，也就是说，不同的坐标对应不同的点云数据片，不同的坐标对应的点云数据片包含的点云数据中存在部分相同的点云数据。

具体在进行拼接时，可以按照三维激光扫描仪进行扫描作业时的坐标序列中坐标的排列顺序，将相邻两个坐标对应的点云数据片进行拼接。

本申请实施例中，通过在进行采集作业时，记录三维激光扫描仪的坐标，并将扫描仪的坐标与在该坐标处扫描到的点云数据相关联，按照坐标序列中坐标的排列顺序，将相邻两个坐标对应的点云数据片进行拼接，避免随机从采集的点云数据中获取的待拼接的两个点云数据片不能进行拼接，需要重新从采集的点云数据中获取另一点云数据片进行拼接，导致拼接速度慢的问题。

步骤s13：对拼接后的点云数据进行空间分割，以得到若干长方体空间，其中，每个长方体空间中包括一个电力设备的点云数据。

本申请实施例中，不是将单个电力设备的轮廓从拼接后的点云数据中分割出来，而是将单个电力设备的点云数据划分到一个独立的长方体空间中，也就是说，一个长方体空间内的点云数中仅包含一个电力设备的点云数据，不是两个或更多个电力设备的点云数据，即该一个长方体空间内包含的点云数据只体现一个电力设备的轮廓，而不是两个或更多个电力设备的轮廓。换句话说，每个长方体空间是按预设规则得到的能够包含一个电力设备的点云数据的最小空间。具体分割过程可以包括：

根据电力设备的坐标，将预置的长方体包围盒放置在拼接后的点云数据所在空间中所述电力设备的坐标处。

这里电力设备的坐标是指电力设备的实际地理坐标，是预先存储好的。电力设备的实际地理坐标可以是指电力设备的底座的中心的地理坐标，则将预置长方体包围盒放置在拼接后的点云数据所在空间中电力设备的坐标处是指，将预置长方体包围盒的底座的中心点放置在电力设备的底座的中心的地理坐标处，且预置的长方体包围盒的长、宽、高与电力设备所在长方体空间的长、宽、高相平行。

将长方体包围盒进行缩小或放大，每缩小或放大一次，计算长方体包围盒缩小或放大前后，长方体包围盒第一平面中点云的计数结果的差值。

若差值的绝对值大于预设差值阈值，则若长方体包围盒被缩小了，则将长方体包围盒缩小前第一平面的位置确定为第一平面的最终位置，若长方体包围盒被放大了，则将长方体包围盒放大后的第一平面的位置确定为第一平面的最终位置。

若差值的绝对值小于或等于预设差值阈值，则返回执行将长方体包围盒进行缩小或放大的步骤，直至长方体包围盒的各个平面均确定最终位置。

具体的，本申请实施例提供的对拼接后的点云数据进行空间分割的一种实现流程图如图2所示，可以包括：

步骤s201：根据电力设备的坐标，将预置的长方体包围盒放置在所述拼接后的点云数据所在空间中所述电力设备的坐标处。

步骤s202：对长方体包围盒的每一个平面中的点云数据分别进行计数。

本施例中预置长方体包围盒的长、宽、高均小于电力设备的实际的长、宽、高。

步骤s203：确定目标平面，在长方体包围盒确定位置后，将长方体包围盒的各个平面均作为目标平面。

步骤s204：按预设步长将各个目标平面向远离长方体包围盒中心的方向移动，以放大长方体包围盒的体积。

其中该预设步长小于或等于预置步长阈值，该步长阈值为：上述预置长方体包围盒的最大边长的5％。

步骤s205：对放大后的长方体包围盒中，各个目标平面中的点云数据进行计数；

步骤s206：将对应同一目标平面(为方便叙述，记为第一平面)的放大前后的计数结果进行比较。

步骤s207：根据比较结果判断是否可以确定第一平面的位置，若可以，则执行步骤s208。否则，执行步骤s209。

具体的，若放大前后第一平面中点云的计数结果的差值的绝对值大于预置差值阈值，则可以确定第一平面的位置，否则不能确定第一平面的位置。

步骤s208：确定第一平面的位置。将第一平面的当前位置确定为第一平面的最终位置，也就是说，保持第一平面的当前位置不变。

步骤s209：将第一平面作为新的目标平面，返回执行步骤s204。

图2所示示例中，预置的长方体包围盒的长、宽、高小于电力设备的长、宽、高。在另一示例中，预置的长方体包围盒的长、宽、高可以大于电力设备的长、宽、高。则在确定预置的长方体包围盒的位置后，按预设步长将长方体包围盒的各个平面向靠近长方体包围盒中心的方向移动，以缩小长方体包围盒的体积。则长方体包围盒每缩小一次，对缩小后的长方体包围盒中，各个平面中的点云数据进行计数；将长方体包围盒缩小前后，对应同一平面(为方便叙述，记为第一平面)的前后两次计数结果进行比较，若计数结果的差值的绝对值大于预置差值阈值，则将长方体包围盒缩小前第一平面的位置确定为第一平面的最终位置，而若计数结果的差值的绝对值小于或等于预置差值阈值，则继续将第一平面向靠近长方体包围盒中心的方向移动，直至长方体包围盒中的各个平面均确定最终位置。

步骤s14：对上述各个长方体空间中的点云数据进行去噪处理。

本申请实施例中，只对包含电力设备的点云数据的长方体空间中的点云数据进行去噪处理，而不是对拼接后的所有点云数据进行去噪处理，从而减少了去噪过程中点云数据的处理量，提高点云数据处理效率。

通过步骤s12-步骤s14的处理，最大限度的保留了点云数据中的有效空间信息，减少了遮挡、缺损、噪点、压缩的影响。

具体去噪过程可以包括：

将长方体空间平均划分为若干立方体网格，该立方体网格的边长的长度为预置长度，例如1cm。

对立方体网格中的点云数据进行计数。

若计数结果小于第三预设阈值，则删除立方体网格内的点云数据；否则，保留立方体网格内的点云数据。

步骤s15：将长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型库中的各个点云数据模型进行匹配，以确定长方体空间内去噪后的点云数据所表征的电力设备(为方便叙述，记为第一电力设备)的第一属性信息。

点云数据模型库中可以包括各类电力设备的点云数据模型，例如，可以包括风力发电机的点云数据模型，变压器的点云数据模型等等，这里不再一一列举。

在将长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型库中的各个点云数据模型分别进行匹配时，可以从长方体空间内去噪后的点云数据中，以及点云数据模型中，提取预设的特征数据，根据提取的特征数据计算长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型的相似度，将最大相似度对应的点云数据模型确定为与长方体空间内去噪后的点云数据匹配的点云数据模型。所确定的匹配的点云数据模型对应的属性信息即为长方体空间内去噪后的点云数据所表征的第一电力设备的属性信息。

其中，电力设备的属性信息可以包括：名称(如，风力发电机、变压器等)、所属的场景层次(如，设备层、道路层、障碍物层等)、几何类型(如，点、线、面、长方体)、地理位置(该地理位置可以是一个地理区域)等。

对于电力设备来说，其所属的场景层次是设备层。

上述特征数据可以包括以下特征中的至少一种特征：骨架特征、面积特征、体积特征、投影轮廓特征、边界曲率特征等。

下面举例说明将长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型进行匹配的具体实现过程。

举例一

将长方体空间内的点云数据在三维坐标系中三个相互垂直的平面上分别进行投影，并提取各个投影的轮廓特征(为方便叙述，记为第一轮廓特征)和边界点曲率特征(为方便叙述，记为第一边界点曲率特征)。

将点云数据模型在相同的三维坐标系中三个相互垂直的平面上分别进行投影，并提取各个投影的轮廓特征(为方便叙述，记为第二轮廓特征)和边界点曲率特征(为方便叙述，记为第二边界点曲率特征)。

计算同一平面上的第一轮廓特征与第二轮廓特征的第一距离，以及同一平面上的第一边界点曲率特征与第二边界点曲率特征的第二距离；

将对应同一平面的第一距离和第二距离求和，得到第一和值；三个平面一共得到三个第一和值。

将三个第一和值求和，得到第二和值。该第二和值表征长方体空间内的点云数据与点云数据模型的相似度。第二和值越大，相似度越低，第二和值越小，相似度越高。

举例二

分别提取长方体空间内点云数据的第一骨架特征，以及点云数据模型的第二骨架特征；

将第一骨架特征与第二骨架特征进行比对，若第一骨架特征与第二骨架特征的路径数、节点数，以及节点之间的连通关系均一致，则长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型相同，否则二者不同。

下面以点云数据模型为例，说明提取骨架特征的过程：

确定初始表面骨架：将点云数据模型的边界点中，曲率大于预设曲率阈值的点作为特征点，为方便叙述，这里假设一共有m个特征点。

计算点云数据模型中，每个特征点到点云数据模型的质心的最短路径，得到m个最短路径，将该m个最短路径作为点云数据模型的初始表面骨架。

对初始表面骨架进行简化：对初始表面骨架中的节点进行三角连接，计算三角的质心坐标，对质心所属的预置大小的立方体网格中的点云数据进行计数，若计数结果大于第一预设阈值，则确定与三角的三个顶点处的节点(记为第一节点)连接的第二节点，删除第一节点与第二节点的连接路径，将三角的质心与第二节点连接，形成新路径，以便用尽量少的节点表征点云数据模型的骨架。

优选的，三角质心所属的预置大小的立方体网格是指以三角质心为质心的立方体网格，该立方体网格的边与点云数据所在三维坐标系的三个坐标轴平行或垂直，该立方体网格的边的长度为预置长度，例如1cm。

步骤s16：将长方体空间内的去噪后的点云数据与第一属性信息相关联的保存。

步骤s17：获取关联有第一属性信息的历史点云数据。关联有第一属性信息的历史点云数据所表征的电力设备与第一电力设备是同一型号的电力设备。

步骤s18：根据历史点云数据对上述第一电力设备进行变形分析。

其中，历史点云数据可以是在预设历史时刻保存的关联了第一属性信息的位于一个长方体空间内的点云数据。例如，历史点云数据可以是指在电力设备在首次安装或布置好之后，采集点云数据并对采集的点云数据通过步骤s12～步骤s16的处理得到的关联了第一属性信息的位于长方体空间内的点云数据。该历史点云数据也可以是在对出现异常(如平移、覆雪、部件缺失等)的电力设备进行修复后，采集点云数据并对采集的点云数据通过步骤s12～步骤s16的处理得到的关联了第一属性信息的位于长方体空间内的点云数据。也就是说，历史点云数据是对某个历史时刻采集的电力设备的点云数据通过步骤s12～步骤s16的处理得到的关联了第一属性信息的位于长方体空间内的点云数据。上述预设历史时刻保存的关联了第一属性信息的点云数据，还可以关联有部件标记，用于标记点云数据中表征电力设备的部件的点云数据，该部件标记可以是人为手动添加的标记，也可以是根据匹配的点云数据模型中携带的部件标记自动添加得到。该预设历史时刻保存的关联了第一属性信息的点云数据可以关联有多个部件标记，不同的部件标记用于标记电力设备的不同的部件。

也就是说，历史点云数据中，也只包含一个电力设备的点云数据，当然除了该一个电力设备的点云数据，还可以包括其它物体的点云数据，例如道路的点云数据，障碍物的点云数据等。换句话说，历史点云数据中，可以包括多个对象的点云数据，但是该多个对象中仅有一个对象为电力设备。

由于需要监测电力设备是否发生异常，因此，可以周期性执行本申请提供电力设备巡检方法。在每个执行周期内，均执行步骤s11～步骤s18。当然，也可以在需要的时候(如在温度骤变、高温、覆冰、冰雹、冰雪、大雾、重度雾霾、大风、连阴雨、大雨、雷雨等第一类气象条件下，或者，在出现第一类气象条件后，天气转好的第二类气象条件下)执行本申请提供电力设备巡检方法，而不必仅仅局限于周期性执行本申请提供的电力设备巡检方法。另外，周期的长短也可以根据实际需求进行调整，例如，在有雾、雪、雨、大风等气象条件下，可以缩短周期，而在晴天情况下，则可以延长周期。

需要说明的是，本申请对步骤s16与步骤s17～步骤s18的执行顺序不做具体限定，可以先执行步骤s16，再执行步骤s17～步骤s18，或者先执行步骤s17～步骤s18，再执行步骤s16，或者，步骤s16在步骤s17～步骤s18之间的某个时刻执行。

本申请实施例中，电力设备的变形可以包括以下列举的几种情况：发生位移、发生倾斜、凹/凸变形、表皮翘起等。

本申请提供的电力设备巡检方法，对电力设备的点云数据进行拼接、分割、去噪处理，得到包含单个电力设备的点云数据，将单个电力设备的点云数据与点云数据模版进行匹配，得到单个电力设备的点云数据所表征的电力设备的属性信息，根据该属性信息确定历史点云数据，根据该历史点云数据对电力设备进行变形分析。实现了电力设备的自动化巡检，提高了电力设备的巡检效率。

在一可选的实施例中，上述根据历史点云数据对第一电力设备进行变形分析的一种实现方式可以为：

在长方体空间内的去噪后的点云数据中提取第一电力设备的第一顶部平面的点云数据和第一立面的点云数据，并在历史点云数据中提取第一电力设备的第二顶部平面的点云数据和第二立面的点云数据。

电力设备通常是放置在地上的，本申请实施例中，顶部平面是指电力设备上，与地面平行或近似平行，并远离地面的平面。立面是指电力设备上与地面垂直或近似垂直的平面。

电力设备通常会包括多个立面，一般为位于四个侧边的立面。上述第一立面和第二立面是指第一电力设备的同一侧边的立面。

根据第一顶部平面的点云数据和第二顶部平面的点云数据，计算第一顶部平面与历史点云数据中第一电力设备的点云数据的质心的第一高程差，以及第二顶部平面与上述质心的第二高程差。高程差是指顶部平面与质心在垂直于地面方向的距离。

可选的，可以根据第一顶部平面的点云数据拟合第一平面，然后计算第一平面与质心的第一高程差。同理，可以根据第二顶部平面的点云数据拟合第二平面，然后计算第二平面与质心的第二高程差。

若第一高程差与第二高程差的差值的绝对值大于第一差值阈值，确定第一电力设备发生垂直位移，即在垂直于地面的方向上发生位移。

具体的，在第一高程差与第二高程差的差值的绝对值大于第一差值阈值时，若第一高程差大于第二高程差，说明第一电力设备被抬高，如地面隆起导致第一电力设备被抬高；若第一高程差小于第二高程差，说明第一电力设备发生沉降，如地基沉降导致第一电力设备沉降。

根据第一立面的点云数据和第二立面的点云数据，计算第一立面与上述质心的第一水平差，以及第二立面与上述质心的第二水平差。

本申请中，水平差是指：立面与质心在水平方向的距离。

可选的，可以根据第一立面的点云数据拟合第三平面，然后计算第三平面与质心的第一水平差。同理，可以根据第二立面的点云数据拟合第四平面，然后计算第四平面与质心的第二水平差。

若第一水平差与第二水平差的差值的绝对值大于第二差值阈值，确定第一电力设备发生水平位移。

具体的，在第一水平差与第二水平差的差值的绝对值大于第二差值阈值时，若第一水平差大于第二水平差，确定第一电力设备朝着远离质心和第一立面的方向发生平移；若第一水平差小于第二水平差，确定第一电力设备朝着远离第一立面并接近质心的方向发生平移。

在一可选的实施例中，根据历史点云数据对第一电力设备进行变形分析的另一中实现方式可以为：

在长方体空间内的去噪后的点云数据中提取第一电力设备的第一立面的点云数据，并在历史点云数据中提取第一电力设备的第二立面的点云数据。

电力设备通常会包括多个立面，一般为位于四个侧边的立面，该四个侧边立面中，相邻两个侧边的立面相互垂直。上述第一立面和第二立面是指第一电力设备的同一侧边的立面。

根据第一立面的点云数据和第二立面的点云数据，计算第一立面与第二立面的夹角的角度。

具体的，可以根据第一立面的点云数据拟合第三平面，根据第二立面的点云数据拟合第四平面，然后计算第三平面与第四平面的夹角。

若夹角的角度大于预置的角度阈值，确定第一电力设备发生倾斜。

进一步的，可以根据第一立面与第二立面的相对位置关系确定第一电力设备的倾斜方向。

由于一个侧边的立面只能判断第一电力设备在垂直于该立面的方向上是否发生倾斜，而无法判断第一电力设备是否在平行于该立面的方向上是否发生倾斜，因此，可以选择相互垂直的两个立面分别判断第一电力设备是否发生倾斜。即，假设长方体空间内的点云数据中的第一电力设备中与第一立面垂直的立面为第三立面，历史点云数据中的第一电力设备中与第二立面垂直的立面为第四立面，则第三立面和第一立面的相对位置关系与第四立面和第二立面的相对位置关系相同。那么，可以根据第一立面和第二立面判断第一电力设备在垂直于第一立面的方向上是否发生倾斜(如前述内容所述)，根据第三立面和第四立面判断第一电力设备在平行于第一立面的方向上(也就是垂直于第三立面的方向上)是否发生倾斜(具体可以参看前述内容，这里不再详述)。

在一可选的实施例中，上述根据所述历史点云数据对所述第一电力设备进行变形分析的另一种实现方式可以为：

在长方体空间内的去噪后的点云数据中提取第一电力设备的第一顶部平面的点云数据，并在历史点云数据中提取第一电力设备的第二顶部平面的点云数据。

根据第一顶部平面的点云数据，计算第一顶部平面与水平面的第一夹角的角度，并根据第二顶部平面的点云数据，计算第二顶部平面与水平面的第二夹角的角度。

若第一夹角和第二夹角的角度差大于第三差值阈值，确定第一电力设备发生倾斜。

与前一实施例不同，本实施例中，利用夹角偏差判断第一电力设备是否发生倾斜。

进一步的，可以根据第一顶部平面与水平面的交线方位确定第一电力设备的倾斜方向。

在一可选的实施例中，上述根据历史点云数据对第一电力设备进行变形分析的又一种实现方式可以为：

按照预设步长和方向分别对长方体空间内的第一电力设备的点云数据进行第一剖切，对历史点云数据中的第一电力设备的点云数据进行第二剖切。

本申请实施例中，假设对长方体空间内的第一电力设备的点云数据进行第一剖切时的步长为第一步长，剖切方向是从上到下，则对历史点云数据中的第一电力设备的点云数据进行第二剖切时，剖切步长也为第一步长，剖切方向也是从上到下。

每进行一次剖切，计算剖切面的面积以及剖切面的点云数据的密度；

若第一电力设备的第一剖切面的面积与第一电力设备的第二剖切面的面积差的绝对值大于第四差值阈值，确定第一电力设备在剖切面边缘发生凹/凸变形。

可选的，在第一剖切面的面积与第二剖切面的面积差的绝对值大于第四差值阈值的情况下，若第一剖切面的面积大于第二剖切面的面积，说明第一电力设备在剖切面的边缘发生凸变形；若第一剖切面的面积小于第二剖切面的面积，说明第一电力设备在剖切面的边缘发生凹变形。

若第一剖切面中点云数据的密度小于第二剖切面中点云数据的密度，且第二剖切面中点云数据的密度与第一剖切面中点云数据的密度的差值大于第五差值阈值，确定第一电力设备在剖切面边缘发生表皮翘起变形。

当第一电力设备为金属设备时，第一电力设备的损伤可以分为均匀损伤和非均匀损伤。发明人研究发现，电力设备的均匀损伤多为金属锈蚀，其切面近似圆形。非均匀损伤多为金属凹陷、水泥剥落等。

进一步的，为了对变形进行定性分析，在确定长方体空间内的电力设备在剖切面边缘发生凹/凸变形后，还可以包括：

对第一剖切面的点云数据进行圆形拟合，并确定圆形拟合率。

根据拟合的圆的直径，以及拟合圆所使用的点云数据所表征圆弧的深度，计算圆弧的凹陷率。

凹陷率可以为：圆弧的深度除以拟合得到的圆的直径得到的商值。

若凹陷率大于预置凹陷率阈值，确定第一电力设备发生非均匀损伤。

若圆形拟合率大于预置拟合率阈值，确定第一电力设备发生均匀损伤。

与方法实施例相对应，本申请还提供一种电力设备变形监测装置。本申请提供的电力设备变形监测装置的一种结构示意图如图2所示，可以包括：

采集模块31，拼接模块32，分割模块33，去噪模块34，匹配模块35，关联模块36，获取模块37和分析模块38；其中，

采集模块31用于采集电力设备的点云数据；

拼接模块32用于对采集的点云数据进行拼接处理，得到拼接后的点云数据；

分割模块33用于对拼接后的点云数据进行空间分割，以得到若干长方体空间，其中，每个长方体空间中包括一个电力设备的点云数据；

去噪模块34用于对长方体空间中的点云数据进行去噪处理；

匹配模块35用于将长方体空间内去噪后的点云数据与点云数据模型库中的各个点云数据模型进行匹配，以确定长方体空间内去噪后的点云数据所表征的第一电力设备的第一属性信息；

关联模块36用于将长方体空间内的去噪后的点云数据与所述第一属性信息相关联的保存；

获取模块37用于获取关联有第一属性信息的历史点云数据；

分析模块38用于根据历史点云数据对第一电力设备进行变形分析。

本申请提供的电力设备变形监测装置，对电力设备的点云数据进行拼接、分割、去噪处理，得到包含单个电力设备的点云数据，将单个电力设备的点云数据与点云数据模版进行匹配，得到单个电力设备的点云数据所表征的电力设备的属性信息，根据该属性信息确定历史点云数据，根据该历史点云数据对电力设备进行变形分析。实现了电力设备的自动化巡检，提高了电力设备的巡检效率。

在一可选的实施例中，上述历史点云数据可以包括：在预设历史时刻保存的关联了第一属性信息的点云数据。

在一可选的实施例中，分析模块38具体可以用于：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一顶部平面的点云数据和第一立面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二顶部平面的点云数据和第二立面的点云数据；

根据所述第一顶部平面的点云数据和所述第二顶部平面的点云数据，计算所述第一顶部平面与所述历史点云数据中电力设备的点云数据的质心的第一高程差，以及所述第二顶部平面与所述质心的第二高程差；

若所述第一高程差与所述第二高程差的差值的绝对值大于第一差值阈值，确定所述第一电力设备发生垂直位移；

根据所述第一立面的点云数据和所述第二立面的点云数据，计算所述第一立面与所述质心的第一水平差，以及所述第二立面与所述质心的第二水平差；

若所述第一水平差与所述第二水平差的差值的绝对值大于第二差值阈值，确定所述第一电力设备发生水平位移。

在一可选的实施例中，分析模块38具体可以用于：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一立面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二立面的点云数据；

根据所述第一立面的点云数据和所述第二立面的点云数据，计算所述第一立面与所述第二立面的夹角角度；

若所述夹角角度大于预置的夹角角度阈值，确定所述第一电力设备发生倾斜。

在一可选的实施例中，分析模块38具体可以用于：

在所述长方体空间内的去噪后的点云数据中提取所述第一电力设备的第一顶部平面的点云数据，并在所述历史点云数据中提取所述第一电力设备的第二顶部平面的点云数据；

根据所述第一顶部平面的点云数据，计算所述第一顶部平面与水平面的第一夹角的角度，并根据所述第二顶部平面的点云数据，计算所述第二顶部平面与水平面的第二夹角的角度；

若所述第一夹角和所述第二夹角的角度差大于第三差值阈值，确定所述第一电力设备发生倾斜。

在一可选的实施例中，分析模块38具体可以用于：

按照预设步长和方向分别对所述长方体空间内的第一电力设备的点云数据进行第一剖切，对所述历史点云数据中的第一电力设备的点云数据进行第二剖切；

每进行一次剖切，计算所述第一电力设备的剖切面的面积以及剖切面的点云数据的密度；

若所述第一电力设备的第一剖切面的面积与所述第一电力设备的第二剖切面的面积差的绝对值大于第四差值阈值，确定所述第一电力设备在剖切面边缘发生凹/凸变形；

若第一剖切面中点云数据的密度小于第二剖切面中点云数据的密度，且第二剖切面中点云数据的密度与所述第一剖切面中点云数据的密度的差值大于第五差值阈值，确定所述第一电力设备在剖切面边缘发生表皮翘起变形。

在一可选的实施例中，分析模块38还可以用于：

对所述第一剖切面的点云数据进行圆形拟合，并确定圆形拟合率；

根据拟合的圆的直径，以及拟合圆所使用的点云数据所表征圆弧的深度，计算所述圆弧的凹陷率；

若所述凹陷率大于预置凹陷率阈值，确定所述第一电力设备发生非均匀损伤；

若所述圆形拟合率大于预置拟合率阈值，确定所述第一电力设备发生均匀损伤。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

应当理解，本申请实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。