一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法及装置，采用电力设备台账与点云模型绑定的方式，设置航拍点，并对航拍点进行碰撞检测后，规划出一条绝对安全的变电站巡检航线，保障变电站无人机巡检的安全性及可靠性，提高了电力巡检作业系统的工作效率。提高了电力巡检作业系统的工作效率。提高了电力巡检作业系统的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力巡检
，尤其是指一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法及装置。

技术介绍

[0002]电力系统对于现代经济社会的发展起着极为关键的作用，保障电力系统的安全可靠运行是一项长期的不可掉以轻心的电力日常工作。其中变电站担负着电能量转换和电能重新分配的任务，是电力系统中不可缺少的重要环节，其站内设备是否安全运行直接关系到整个电网是否能够正常运行，对电网的安全和经济运行有着举足轻重的作用。而随着我国电力技术的快速发展，变电站的规模、容量及电压等级越来越高，对变电站的安全平稳运行也提出了更高要求，对站内电气设备的运行情况进行及时检查成为变电站安全可靠运行的重要保障措施。
[0003]随着无人机巡检技术在电力系统的深度应用，无人机具有飞行高度较高、视野更广阔的特点，将其应用在变电站巡检可巡检到人巡、机器人巡视不到的地方，消除巡检死角及盲区，从而能够及时发现变电站设备缺陷隐患。正是无人机在变电站巡检的优势，使变电站无人机巡检成为一种趋势。
[0004]采用无人机巡检方式，能对变电站的运行情况进行准确、全面地检查，大大提高变电站巡检的效率和质量，减轻运维人员的工作负担，同时降低巡检运行成本。
[0005]然而，目前虽初步验证了无人机在变电站巡检领域应用的可行性，但主要停留在远距离、高空绕飞的阶段，避开了站内巡检穿越密集设备飞行的安全风险难题，未能从本质上破解变电站内推广无人机巡检的难点。同时因无人机一般自带视觉避障功能，如在站内近距离巡检时通常会触发无人机避障模式，导致无人机无法飞行，因此为了近距离巡检变电站设备，需要关掉无人机视觉避障功能，此时极大可能出现无人机与周围设备发生碰撞的现象，导致无人机坠机、电力设备损坏等事故。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中的问题，提供了一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法及装置，可以根据电力设备台账与点云模型绑定的方式，设置航拍点，并对航拍点进行碰撞检测后，规划出一条绝对安全的变电站巡检航线，从而保证在关闭无人机视觉避障功能时，无人机也能够近距离穿梭于变电站设备中，按既定的路径完成无人机巡视任务，从而保障变电站无人机巡检的安全性及可靠性。
[0007]本专利技术所述的一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，包括：
[0008]S1采集变电站电力设备的高精度激光点云数据；
[0009]S2对所述点云数据进行去噪处理形成点云模型；
[0010]S3制作变电站电力设备台账，将台账导入三维航线规划软件；
[0011]S4将所述台账中的电力设备与所述点云模型进行关联绑定；
[0012]S5在三维航线规划软件中设置拍摄各电力设备时的航拍点参数信息；
[0013]S6根据不同电压等级的电力设备的空间距离和最小安全距离调整航拍点；
[0014]S7根据所述台账划分最小巡检单元的点云模型，设置巡检入口节点；
[0015]S8根据所述点云模型设置道路交叉点，构建变电站全局地图；
[0016]S9将所述点云数据、航拍点参数信息、巡检入口节点、道路交叉点、全局地图打包形成三维航线规划算法的输入数据包；
[0017]S10根据所述台账和输入数据包，生成模块化巡检路线界面，用户选取巡检路线界面中的选项控件，自动生成巡检航线。
[0018]所述点云数据是指透过3D扫瞄仪所取得的资料型式。扫描资料以点的型式记录，每一个点包含有三维坐标，也可含有色彩资讯(R,G,B)或物体反射面强度，强度信息的获取是激光扫描仪接受装置采集到的回波强度，与目标的表面材质、粗糙度、入射角方向，以及仪器的发射能量，激光波长有关。
[0019]所述去噪处理是点云数据处理中常用的处理方法，由于采集的点云数据密度不规则需要平滑、因为遮挡等问题造成离群点需要去除、大量数据需要下采样、噪声数据需要去除等多种原因，需要对采集的点云初始数据进行去噪，目前常用的去噪方法有双边滤波、高斯滤波、分箱去噪、KD
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Tree孤立森林、直通滤波、随机采样一致性滤波等。
[0020]所述台账是电力设备安全管理方面的台账，是反映变电站电力设备和工作流程的整体情况的资料记录。变电站设备台账包括一次设备清单、二次设备清单、各设备名称、型号、容量、电压、标准代号、相数、生产厂家、分接位置等具体信息。
[0021]本专利技术采用电力设备台账与点云模型绑定的方式，设置航拍点，并对航拍点进行碰撞检测后，规划出一条绝对安全的变电站巡检航线，保障变电站无人机巡检的安全性及可靠性，提高了电力巡检作业系统的工作效率。
[0022]进一步地，所述高精度激光点云数据是基于WGS84坐标系、采用地面激光雷达扫描系统采集的、坐标精度为10cm以内、密度为500点每平方米的真彩色渲染的点云数据。
[0023]进一步地，对所述高精度激光点云数据进行去噪处理形成点云模型的步骤包括：
[0024]剔除点云数据中的二次回波、空中漂浮物、飞鸟离群点云噪点；
[0025]通过去噪算法对点云数据自动去噪，使目标物体点云肉眼可辨别、无遮挡、周边无散乱无序点；
[0026]清除点云模型空间内影响建模精度的异物点云。
[0027]具体地，所述制作变电站电力设备台账，将台账导入三维航线规划软件的步骤包括：
[0028]构建五个等级的电力设备台账文件，一级为变电站名称，二级为变电站主变区域及设备区域名称，三级为主变区域细分及设备区域按间隔细分名称，四级在三级基础上按方向和高度进行再细分，五级为需要巡检拍摄的设备部件名称；
[0029]将所述电力设备台账文件导入三维航线规划软件，形成五级台账树列表。
[0030]进一步地，将所述台账中的电力设备与所述点云模型进行关联绑定的步骤包括：
[0031]锁定需要进行航线规划的点云区域；
[0032]选中所述点云区域内需要巡检拍摄的设备部件，与所述点云模型进行关联；
[0033]绑定设备部件的台账信息。
[0034]进一步地，在三维航线规划软件中设置拍摄各电力设备时的航拍点参数信息的步骤包括：
[0035]拾取目标点，旋转点云视图查看目标点周围的电力设备分布情况；
[0036]选取遮挡物最少的拍摄视角，设置拍摄目标点时的航拍点的参数信息；所述参数信息包括云台角度、机头朝向、航拍点与目标点的距离；
[0037]三维航线规划软件根据RTK无人机拍照规则，以目标点为中心，该拍摄视角对应的法线方向空间纵向拉伸生成框选区域，对同一设备设置复数个航拍点，使框选区域拍摄到设备全貌。
[0038]进一步地，根据不同电压等级的电力设备的空间距离和最小安全距离调整航拍点的步骤包括：
[0039]对于220kv变电站，低空垂直面处、中空水平面处、高空避雷针处、主变区域处和特殊部件处航拍点与目标点的空间距离在2
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3米范围内；航拍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，包括：采集变电站电力设备的高精度激光点云数据；对所述点云数据进行去噪处理形成点云模型；制作变电站电力设备台账，将台账导入三维航线规划软件；将所述台账中的电力设备与所述点云模型进行关联绑定；在三维航线规划软件中设置拍摄各电力设备时的航拍点参数信息；根据不同电压等级的电力设备的空间距离和最小安全距离调整航拍点；根据所述台账划分最小巡检单元的点云模型，设置巡检入口节点；根据所述点云模型设置道路交叉点，构建变电站全局地图；将所述点云数据、航拍点参数信息、巡检入口节点、道路交叉点、全局地图打包形成三维航线规划算法的输入数据包；根据所述台账和输入数据包，生成模块化巡检路线界面，用户选取巡检路线界面中的选项控件，自动生成巡检航线。2.根据权利要求1所述的基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，其特征在于，所述高精度激光点云数据是基于WGS84坐标系、采用地面激光雷达扫描系统采集的、坐标精度为10cm以内、密度为500点每平方米的真彩色渲染的点云数据。3.根据权利要求1所述的基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，其特征在于，对所述高精度激光点云数据进行去噪处理形成点云模型的步骤包括：剔除点云数据中的二次回波、空中漂浮物、飞鸟离群点云噪点；通过去噪算法对点云数据自动去噪，使目标物体点云肉眼可辨别、无遮挡、周边无散乱无序点；清除点云模型空间内影响建模精度的异物点云。4.根据权利要求1所述的基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，其特征在于，所述制作变电站电力设备台账，将台账导入三维航线规划软件的步骤包括：构建五个等级的电力设备台账文件，一级为变电站名称，二级为变电站主变区域及设备区域名称，三级为主变区域细分及设备区域按间隔细分名称，四级在三级基础上按方向和高度进行再细分，五级为需要巡检拍摄的设备部件名称；将所述电力设备台账文件导入三维航线规划软件，形成五级台账树列表。5.根据权利要求1所述的基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，其特征在于，将所述台账中的电力设备与所述点云模型进行关联绑定的步骤包括：锁定需要进行航线规划的点云区域；选中所述点云区域内需要巡检拍摄的设备部件，与所述点云模型进行关联；绑定设备部件的台账信息。6.根据权利要求1所述的基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，其特征在于，在三维航线规划软件中设置拍摄各电力设备时的航拍点参数信息的步骤包括：拾取目标点，旋转点云视图查看目标点周围的电力设备分布情况；选取遮挡物最少的拍摄视角，设置拍摄目标点时的航拍点的参数信息；所述参数信息包括云台角度、机头朝向、航拍点与目标点的距离；三维航线规划软件根据RTK无人机拍照规则，以目标点为中心，该拍摄视角对应的法线
方向空间纵向拉伸生成框选区域，对同一设备设置复数个航拍点，使框选区域拍摄到设备全貌。7.根据权利要求1所述的基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法，其特征在于，根据不同电压等级的电力设备的空间距离和最小安全距离调整航拍点的步骤包括：对于220kv变电站，低空垂直面处、中空水平面处、高空避雷针处、主变区域处和特殊部件处航拍点与目标点的空间距离在2
‑
3米范围内；航拍点与其最近障碍物的最小安全距离为1.3米；对于500kv变电站，低空垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪杨凯，曾宏宇，许涛，杨冰，李非，韩继东，赵然，许悦，张勇，李云越，潘屹峰，柳红凯，王丹，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司检修公司，
类型：发明
国别省市：