基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法、介质及设备技术

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，包括：获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；对所述激光点云数据进行分割，得到至少一种线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云计算所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形；根据所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形，计算所述线路类型对应的覆冰重量和覆冰厚度，从而有效地提高了输电线在覆冰情况下的覆冰重量和覆冰厚度的计算精度，提升了输电线覆冰在线监测的效率。冰在线监测的效率。冰在线监测的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法、介质及设备


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法、介质及设备。

技术介绍

[0002]随着全球气候变化加剧，极端天气现象频发，输配电线路结冰的发生概率和极端性进一步提升。在特定地区，输配电线路结冰是造成电网停电的主要原因之一。虽然这种结冰事件依然属于低频事件，但是代价却十分高昂。因此，需要对线路覆冰进行监测并准确评估其状态，以采取相应手段进行治理，防止线路跳闸甚至倒塌的事故发生。
[0003]现有技术假定导体周围的覆冰均沿线路分布，且成规则的圆柱体形状，其几何中心与导体一致，在此假定条件下依靠拉力传感器、风速传感器、温度传感器采集的数据，结合理论推导的解析模型计算得出线路在覆冰情况下的覆冰重量和覆冰厚度。然而，实际覆冰情况受多种情况的影响，除了线路的应力值和图片成像识别的综合方式外，在形成覆冰的气象条件下覆冰监测摄像头会出现起雾、结冰现象，从而导致监控图像模糊、甚至完全是一片空白；而拉力传感器本身故障率较高，现场使用不便，通过拉力传感器测量再经过推导的覆冰厚度及覆冰重量精度不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法、装置、介质及设备，以解决现有输电线在覆冰情况下的覆冰重量和覆冰厚度的计算精度不高的问题。
[0005]一种基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，所述方法包括：获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；对所述激光点云数据进行分割，得到至少一种线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云计算所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形；根据所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形，计算所述线路类型对应的覆冰重量和覆冰厚度。
[0006]可选地，所述对所述激光点云数据进行分割，得到至少一种线路类型对应的激光点云包括：从所述激光点云数据中获取初始激光点，所述初始激光点为与坐标原点的相对距离最小的激光点；从所述初始激光点开始，计算所述激光点云数据中的两两激光点之间的相对距离，构建距离比邻矩阵；构建原始激光点云，所述原始激光点云中包括所述激光点云数据中除所述初始激光点外其他的激光点；
以所述初始激光点为搜索点，按预设方式搜索所述距离比邻矩阵，获取与所述搜索点的相对距离满足预设条件的激光点构成链接矩阵，其中，一个链接矩阵表示一种线路类型对应的激光点云。
[0007]可选地，所述按预设方式搜索所述距离比邻矩阵，获取与所述搜索点的相对距离满足预设条件的激光点构成链接矩阵包括：构建链接矩阵，将所述搜索点添加到所述链接矩阵；在所述距离比邻矩阵中进行搜索，获取所述搜索点对应的最小的n个相对距离，n>0；若所述n个相对距离均小于预设的线路直径阈值，则获取所述n个相对距离对应的激光点，将所获得的激光点从原始激光点云中删除，并添加到所述链接矩阵；以所述n个相对距离中的最小值对应的激光点作为新的搜索点，继续在所述距离比邻矩阵中进行搜索；若所述n个相对距离中存在至少一个相对距离大于或等于预设的线路直径阈值，则获取小于所述线路直径阈值的相对距离对应的激光点，将所获得的激光点从原始激光点云中删除，并添加到所述链接矩阵，以所述链接矩阵为一种线路类型对应的激光点云；构建下一个链接矩阵，在大于或等于预设的线路直径阈值的相对距离中获取最小值，以所述最小值对应的激光点作为新的搜索点，添加到所述下一个链接矩阵，在所述距离比邻矩阵中进行下一轮搜索，以生成下一种线路类型对应的激光点云；直至所述原始激光点云中的所述激光点纳入不同的链接矩阵中。
[0008]可选地，所述获取所述搜索点对应的最小的n个相对距离为：获取所述搜索点对应的最小的6个相对距离。
[0009]可选地，所述根据所述线路类型对应的激光点云计算所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形包括：获取一种线路类型对应的激光点云，按预设分割距离将所述激光点云沿X轴方向分割为若干个数据段，根据每一个数据段中激光点云在Z轴方向的坐标最大值和最小值进行等间距切割，得到个片层及对应的点云片层数据，为大于或等于1的正整数，每一点云片层数据中包括若干个激光点，每一激光点的Z轴坐标均落在所述点云片层对应的Z轴坐标间隔内；遍历每一个点云片层数据，采用步进法对所述点云片层数据中的激光点进行排序，生成所述线路类型在每一个数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形。
[0010]可选地，所述根据所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形，计算所述线路类型对应的覆冰重量包括：根据点云片层数据计算所述线路类型在每一数据段中的每一个片层对应的外轮廓多边形的面积；对每一个点云片层数据的高度和外轮廓多边形的面积之积进行求和处理，得到所述线路类型中每一数据段对应的体积；获取气象特征信息，所述气象特征信息包括温度信息、湿度信息、风速信息、时间信息；
根据所述气象特征信息对冰密度进行修正；根据修正后的冰密度、所述线路类型在每一数据段对应的体积计算所述线路类型在每一数据段的覆冰重量。
[0011]可选地，所述根据所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形，计算所述线路类型对应的覆冰厚度包括：获取所述线路类型中每一个数据段对应的导体中心点；对于所述线路类型每一数据段中的每一片层，计算所述片层对应的外轮廓多边形上的激光点与所述导体中心点的相对距离，对所述相对距离进行加权求和，得到所述线路类型在每一数据段中的片层对应的覆冰厚度；计算所述线路类型在所有数据段的所有片层对应的覆冰厚度的平均值，得到所述线路类型对应的覆冰平均厚度。
[0012]可选地，所述方法还包括：根据所述线路类型对应的导线密度和截面积计算所述线路类型对应的导线自重比载；根据所述线路类型的覆冰重量获取单位距离覆冰重量，根据所述单位距离覆冰重量计算冰重比载；根据所述导线自重比载和冰重比载，计算所述线路类型对应的冰重总比载；获取风载体型系数，根据所述风载体型系数和所述线路类型对应的覆冰厚度计算覆冰风压比载；根据所述线路类型对应的冰重总比载和覆冰风压比载计算所述线路类型在覆冰时的综合比载。
[0013]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法。
[0014]一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法。
[0015]本专利技术实施例通过获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据；然后对所述激光点云数据进行分割，得到至少一种线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型，对不规则覆冰切分片层，根据所述线路类型对应的激光点云计算所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形，实现轮廓边界确定；最后根据所述线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；对所述激光点云数据进行分割，得到至少一种线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云计算所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形；根据所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形，计算所述线路类型对应的覆冰重量和覆冰厚度。2.如权利要求1所述的基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，其特征在于，所述对所述激光点云数据进行分割，得到至少一种线路类型对应的激光点云包括：从所述激光点云数据中获取初始激光点，所述初始激光点为与坐标原点的相对距离最小的激光点；从所述初始激光点开始，计算所述激光点云数据中的两两激光点之间的相对距离，构建距离比邻矩阵；构建原始激光点云，所述原始激光点云中包括所述激光点云数据中除所述初始激光点外其他的激光点；以所述初始激光点为搜索点，按预设方式搜索所述距离比邻矩阵，获取与所述搜索点的相对距离满足预设条件的激光点构成链接矩阵，其中，一个链接矩阵表示一种线路类型对应的激光点云。3.如权利要求2所述的基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，其特征在于，所述按预设方式搜索所述距离比邻矩阵，获取与所述搜索点的相对距离满足预设条件的激光点构成链接矩阵包括：构建链接矩阵，将所述搜索点添加到所述链接矩阵；在所述距离比邻矩阵中进行搜索，获取所述搜索点对应的最小的n个相对距离，n>0；若所述n个相对距离均小于预设的线路直径阈值，则获取所述n个相对距离对应的激光点，将所获得的激光点从原始激光点云中删除，并添加到所述链接矩阵；以所述n个相对距离中的最小值对应的激光点作为新的搜索点，继续在所述距离比邻矩阵中进行搜索；若所述n个相对距离中存在至少一个相对距离大于或等于预设的线路直径阈值，则获取小于所述线路直径阈值的相对距离对应的激光点，将所获得的激光点从原始激光点云中删除，并添加到所述链接矩阵，以所述链接矩阵为一种线路类型对应的激光点云；构建下一个链接矩阵，在大于或等于预设的线路直径阈值的相对距离中获取最小值，以所述最小值对应的激光点作为新的搜索点，添加到所述下一个链接矩阵，在所述距离比邻矩阵中进行下一轮搜索，以生成下一种线路类型对应的激光点云；直至所述原始激光点云中的所述激光点纳入不同的链接矩阵中。4.如权利要求3所述的基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，其特征在于，所述获取所述搜索点对应的最小的n个相对距离为：获取所述搜索点对应的最小的6个相对距离。5.如权利要求1至4任一项所述的基于激光雷达的输电线覆冰在线监测方法，其特征在
于，所述根据所述线路类型对应的激光点云计算所述线路类型在每一数据段中的每一片层对应的外轮廓多边形包括：获取一种线路类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：林培斌，侯鹏，戚远航，
申请(专利权)人：广东安恒电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：