本发明专利技术提供一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置及方法，所述装置包括激光扫描成像模块、方向传感器、重力传感器、距离计算模块、控制模块。本发明专利技术通过设置激光扫描成像模块对固定区域进行自动扫描，将扫描结果生成点云数据，并进行三维成像，结合方向传感器以及重力传感器获得的与障碍物之间的垂直夹角和水平夹角，以及装置与障碍物之间的直线距离，获得高压输电线路与障碍物之间的直线距离，并根据预设的安全距离进行比对，小于安全距离则进行预警提示，实现了不间断的对高压输电线路周围的环境状况进行实时监测和预警，可及时发现隐患，大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了巡检效率。
【技术实现步骤摘要】
一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置及方法
本专利技术涉及电力系统保护
，特别是一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置及方法。
技术介绍
在国民经济的快速发展和城市规模的不断扩大的过程中，输电线路越来越密集，运行环境日趋复杂；输电线路及相关的电力设施分布广泛.众多线路跨越江河、湖泊、山林、公路、铁路、居民区、军事区域或其它建筑物，或与燃气、石油管道、通信、供水、排水等其它公共设施相邻铺设，常常会发生外力破坏及接触放电的故障。这将对输电网的安全运行造成极大威胁,对人民生命财产造成损失。现今，我国电网正朝着更高电压等级(超高压、特高压)、更大传输容量、更长传输距离的方向发展，首都电网作为一个典型的受端电网，70％以上的负荷需要从其它地区输送，随着传输电压的升高、导线截面的增加，单条线路传输的容量越来越大，输电线路发生线路故障将会引起电网失稳、解列、造成大面积停电，从而对国家安全、社会稳定以及人民群众生产生活构成重大影响，因此保证输电线路的安全运行就尤为重要。我国电网现阶段采取的主要措施主要采取人员巡线方式，对施工业主和施工人员说明线路的电压等级、保护区范围、悬挂安全警告标示牌、发出隐患通知书等措施。但是这种方式存在巡线周期长、人员劳动强度大、不易及时发现隐患等缺点，因此一种科学的监测与预警手段用来24小时不间断的对线路和杆塔周围的环境状况进行实时监测与预警就显得十分必要。目前尚缺乏对输电网实时运行状况的掌控，对环境、设备隐患及输电导线弧垂变化等缺乏有力的防范和应对措施，当前不利因素已经构成了制约输电网发展的瓶颈，现亟需以现代化信息管理平台以及全面的监测和管理手段努力提高电网可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置及方法，旨在解决现有对高压电力线路的保护措施局限于人员巡线方式的问题，实现及时发现隐患且自动报警，减少工作人员的工作量。为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，包括：激光扫描成像模块、方向传感器、重力传感器、距离计算模块、控制模块；所述激光扫描成像模块用于对设定好区域范围内的物体进行周期性扫描，并将扫描结果生成点云数据，进行三维成像；所述方向传感器用于检测障碍物与输电线路的水平夹角；所述重力传感器用于检测障碍物与输电线路的垂直夹角；所述距离计算模块用于根据采集到的数据计算障碍物到输电线路之间的直线距离；所述控制模块用于分析障碍物最近距离点、控制激光发射周期以及进行安全距离比对。优选地，所述障碍物到输电线路之间的直线距离的计算公式如下：A为当前点位置和障碍物最近距离点的距离；β为障碍物与输电线路的水平夹角；α为障碍物与输电线路的垂直夹角。优选地，所述激光扫描成像模块包括：去噪单元，用于对点云数据进行去除噪声；平滑单元，用于对点云数据进行平滑处理；多边形提取单元，用于对点云中提取平面模型，在平面模型上提取凸多边形；三角化单元，用于根据平面模型内三位点的拓扑连接关系获得三角网格曲面模型。优选地，所述控制模块包括：最近距离点确定单元，用于分析障碍物最近距离点；发射周期设置单元，用于控制激光发射周期；安全距离比对单元，用于比对障碍物到输电线路之间的直线距离与预设安全距离，如果大于预设安全距离，则为安全状态；否则进行预警提示。本专利技术还提供了一种用于高压输电线路保护的激光三维成像方法，包括以下步骤：S101、在当前点位置处扫描固定区域，获取点云数据，进行三维成像，确定障碍物最近距离点；S102、利用激光测距获取当前点到最近距离点的距离；S103、获取障碍物与输电线路的水平夹角以及障碍物与输电线路的垂直夹角；S104、根据当前点到最近距离点的距离、水平夹角和垂直夹角获取障碍物到输电线路之间的直线距离；S105、比对障碍物到输电线路之间的直线距离与预设安全距离，如果大于预设安全距离，则为安全状态；否则进行预警提示。优选地，所述障碍物到输电线路之间的直线距离的计算公式如下：A为当前点位置和障碍物最近距离点的距离；β为障碍物与输电线路的水平夹角；α为障碍物与输电线路的垂直夹角。优选地，所述三维成像具体为以下操作：S201、对点云数据进行去除噪声；S202、对点云数据进行平滑处理；S203、对点云中提取平面模型，在平面模型上提取凸多边形；S204、根据平面模型内三位点的拓扑连接关系获得三角网格曲面模型。优选地，在所述步骤S101之前还包括：以当前点位置为坐标原点，建立三维直角坐标系。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：与现有技术相比，本专利技术通过设置激光扫描成像模块对固定区域进行自动扫描，将扫描结果生成点云数据，并进行三维成像，结合方向传感器以及重力传感器获得的与障碍物之间的垂直夹角和水平夹角，以及装置与障碍物之间的直线距离，获得高压输电线路与障碍物之间的直线距离，并根据预设的安全距离进行比对，小于安全距离则进行预警提示，实现了对高压输电线路的保护，解决了现有技术中对于高压输电线路的保护依靠人工巡检的问题，实现了不间断的对高压输电线路周围的环境状况进行实时监测和预警，可及时发现隐患，大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了巡检效率。附图说明图1为本专利技术实施例中所提供的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置结构框图；图2为本专利技术实施例中所提供的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置外观示意图；图3为本专利技术实施例中所提供的一种设备扫描区域实现示意图；图4为本专利技术实施例中所提供的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像方法流程图；图中1-固定卡簧、2-卡扣、3-外壳、4摄像机镜头孔。具体实施方式为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。下面结合附图对本专利技术实施例所提供的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置及方法进行详细说明。如图1所示，本专利技术实施例公开了一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，包括激光扫描成像模块、方向传感器、重力传感器、距离计算模块、控制模块；所述激光扫描成像模块用于对设定好区域范围内的物体进行周期性扫描，并将扫描结果生成点云数据，进行三维成像；所述方向传感器用于检测障碍物与输电线路的水平夹角；所述重力传感器用于检测障碍物与输电线路的垂直夹角；所述距离计算模块用于根据采集到的数据计算障碍物到输电线路之间的直线距离；所述控制模块用于分析障碍物最近距离点、控制激光发射周期以及进行安全距离比对。所述激光扫描成像模块在所能扫描的固定区域空间中，进行周期性自动扫描，将扫描结果生成点云数据，通过点云成像，形成三维模型，所述控制模块对所述三维模型进行分析，获得距离最近点坐标，结合所述方向传感器和重力传感器分别测得的装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，其特征在于，包括：激光扫描成像模块、方向传感器、重力传感器、距离计算模块、控制模块；所述激光扫描成像模块用于对设定好区域范围内的物体进行周期性扫描，并将扫描结果生成点云数据，进行三维成像；所述方向传感器用于检测障碍物与输电线路的水平夹角；所述重力传感器用于检测障碍物与输电线路的垂直夹角；所述距离计算模块用于根据采集到的数据计算障碍物到输电线路之间的直线距离；所述控制模块用于分析障碍物最近距离点、控制激光发射周期以及进行安全距离比对。
【技术特征摘要】
1.一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，其特征在于，包括：激光扫描成像模块、方向传感器、重力传感器、距离计算模块、控制模块；所述激光扫描成像模块用于对设定好区域范围内的物体进行周期性扫描，并将扫描结果生成点云数据，进行三维成像；所述方向传感器用于检测障碍物与输电线路的水平夹角；所述重力传感器用于检测障碍物与输电线路的垂直夹角；所述距离计算模块用于根据采集到的数据计算障碍物到输电线路之间的直线距离；所述控制模块用于分析障碍物最近距离点、控制激光发射周期以及进行安全距离比对。2.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，其特征在于，所述障碍物到输电线路之间的直线距离的计算公式如下：A为当前点位置和障碍物最近距离点的距离；β为障碍物与输电线路的水平夹角；α为障碍物与输电线路的垂直夹角。3.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，其特征在于，所述激光扫描成像模块包括：去噪单元，用于对点云数据进行去除噪声；平滑单元，用于对点云数据进行平滑处理；多边形提取单元，用于对点云中提取平面模型，在平面模型上提取凸多边形；三角化单元，用于根据平面模型内三位点的拓扑连接关系获得三角网格曲面模型。4.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路保护的激光三维成像装置，其特征在于，所述控制模块包括：最近距离点确定单元，用于分析障碍物最近距离点；发射周期设置单元，用于控制激光发射周期；安全距离比对单元，用于比对障碍物到输电线路...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，李孟春，陈高波，张婷婷，黄振宁，李之远，吴晓明，徐晓光，李林，于成涛，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司烟台供电公司，国家电网公司，国网山东省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37
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