基于pms的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于架空電力線路巡檢【技術領域】的一種基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括由數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置組成的數(shù)據(jù)層和由三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域、監(jiān)控管理區(qū)域、安全性分析區(qū)域、故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域組成的應用層。數(shù)據(jù)采集裝置將硬件資源上傳的到該裝置中的數(shù)據(jù)進行簡單加工；數(shù)據(jù)傳輸裝置將由數(shù)據(jù)采集裝置初步加工處理后的數(shù)據(jù)傳送給應用層。該系統(tǒng)建立于輸電工程管理系統(tǒng)PMS，能夠在地理背景圖上對輸變電區(qū)域內的各種地理信息以及桿塔參數(shù)、電力設備設施等進行綜合分析和管理，從而更好的輔助電網(wǎng)的規(guī)劃、設計、施工、運行管理和科學決策，完成電網(wǎng)運維數(shù)據(jù)分析。
【專利說明】基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于架空電力線路巡檢【技術領域】，特別涉及一種基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]科技信息化技術的不斷發(fā)展使國家電網(wǎng)公司逐漸走向信息化、標準化、規(guī)范化、現(xiàn)代化，開創(chuàng)電網(wǎng)公司信息化工作的新局面，并己經建成并投運了若干管理信息系統(tǒng)。
[0003]PMS (電力生產管理系統(tǒng))是國家電網(wǎng)公司推廣的“SG186”信息化工程的一部分，以國際電工組織CIM模型為基礎，執(zhí)行國網(wǎng)下發(fā)的標準，實現(xiàn)了輸變配電統(tǒng)一設備建模和輸變配電業(yè)務生產管理，以及對電網(wǎng)資源屬性、圖形、拓撲、實時信息的一體化管理。
[0004]目前架空電力線路巡檢運維信息和參數(shù)主要依靠人工收集，電力設備設施的綜合分析和管理也主要依賴人工，但是依靠人工完成架空電力線路信息參數(shù)的收集既效率低下又危險；人工收集數(shù)據(jù)往往實時效果差，不利于對電網(wǎng)進行及時的規(guī)劃決策。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提出一種基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，其特征在于，
[0006]該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層210和應用層200 ；
[0007]所述數(shù)據(jù)層210包括數(shù)據(jù)采集裝置211和數(shù)據(jù)傳輸裝置212 ；
[0008]所述應用層200包括三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201，監(jiān)控管理區(qū)域202，安全性分析區(qū)域203和故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域204 ；
[0009]數(shù)據(jù)采集裝置211和數(shù)據(jù)傳輸裝置212相連；數(shù)據(jù)傳輸裝置212和三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201相連；三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201分別和監(jiān)控管理區(qū)域202，安全性分析區(qū)域203相連；安全性分析區(qū)域203和故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域204相連；
[0010]所述數(shù)據(jù)采集裝置211將硬件資源上傳到該裝置中的點云數(shù)據(jù)進行去噪、整合配準和結構化，以減少點云數(shù)據(jù)傳輸量，增加點云數(shù)據(jù)的緊湊性和密集度；
[0011]所述數(shù)據(jù)傳輸裝置212將由數(shù)據(jù)采集裝置211處理后的點云數(shù)據(jù)傳送給應用層200的三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201 ；
[0012]所述三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201是將數(shù)據(jù)傳輸裝置212傳送來的點云數(shù)據(jù)進行分析處理，應用虛擬現(xiàn)實和三維地圖技術，對輸變電區(qū)域的設備分布進行三維重建，生成三維圖像并顯示；
[0013]所述監(jiān)控管理區(qū)域202用于監(jiān)控三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201生成的動態(tài)顯示的三維圖像；
[0014]所述安全性分析區(qū)域203是對三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201生成的動態(tài)顯示的三維圖像進行處理和分析；
[0015]所述故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域204將安全性分析區(qū)域203得到的線路異常信息、巡檢時間、線路名稱、線路所在地形地貌和氣象情況整理成完整、規(guī)范的故障報告。
[0016]所述硬件資源包括激光雷達和傳感器。
[0017]所述上傳的點云數(shù)據(jù)包括激光雷達掃描數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)。
[0018]所述對點云數(shù)據(jù)整合配準就是確定一個合適的坐標變換，將從各個視角得到的點集合到一個統(tǒng)一的坐標系下，形成一個完整的點云數(shù)據(jù)，然后進行可視化操作；
[0019]所述結構化就是將點云數(shù)據(jù)存儲成激光雷達標準文件格式。
[0020]發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明建立于輸電工程管理系統(tǒng)，能夠在地理背景圖上對輸變電區(qū)域內的各種地理信息以及桿塔參數(shù)、電力設備設施等進行綜合分析和管理，從而更好的輔助電網(wǎng)的規(guī)劃、設計、施工、運行管理和科學決策，完成電網(wǎng)運維數(shù)據(jù)分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為一種基于PMS的電力線路巡檢運維系統(tǒng)架構圖；
[0022]圖2為本發(fā)明提出的基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)結構圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0024]如圖1所示為一種基于PMS的電力線路巡檢運維系統(tǒng)架構圖。其按分層模式進行設計和開發(fā)，共分為三層，分別是需求管理層100、運維計劃管理層110、運維執(zhí)行管理層120，每一層完成相對獨立的功能，由多個功能模塊或組件組成。層與層之間通過定義良好的消息和接口進行交互，防止跨層的信息直接傳遞。
[0025]需求管理層100是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)單元101和用戶需求單元102，分析并制定總需求，是運維計劃管理層110中運維計劃的制定的前提。
[0026]運維計劃管理層110是管理整個輸變電運維系統(tǒng)的決策層，它的核心部分是運維計劃單元111，該運維計劃單元111由需求管理層100提供的分析結果決定。運維計劃單元111可分為設備配置單元112、運行監(jiān)控單元113和安全評估單元114，其中運行監(jiān)控單元113又分為遠程監(jiān)控單元115和人工巡檢單元116。
[0027]運維執(zhí)行管理層120是最終執(zhí)行計劃的管理層，是聯(lián)系運維系統(tǒng)最終執(zhí)行者與運維計劃的樞紐。它分為設備引進與裝配單元123、激光雷達模塊121、人員調度單元122和故障處理單元124，其中設備引進與裝配單元123是運維計劃管理層110中設備配置單元112的最終執(zhí)行管理單元，人員調度單元122是人工巡檢單元116在人員上的安排，故障處理單元124對應于安全評估單元114。激光雷達模塊121是遠程監(jiān)控單元115的執(zhí)行部分，其可采用圖2中所示的基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0028]如圖2所示，基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層210和應用層200兩部分。數(shù)據(jù)層210主要包括數(shù)據(jù)采集裝置211和數(shù)據(jù)傳輸裝置212。應用層200主要包括三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201，監(jiān)控管理區(qū)域202，安全性分析區(qū)域203，故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域204。數(shù)據(jù)采集裝置211和數(shù)據(jù)傳輸裝置212相連；數(shù)據(jù)傳輸裝置212和三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201相連；三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201分別和監(jiān)控管理區(qū)域202，安全性分析區(qū)域203相連；安全性分析區(qū)域203和故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域204相連。
[0029]數(shù)據(jù)采集裝置211將硬件資源(激光雷達和傳感器)上傳給本裝置的點云數(shù)據(jù)進行簡單加工，包括去除由于測量方法、外界環(huán)境干擾等影響所產生的噪聲，然后對點云數(shù)據(jù)進行整合配準和結構化，以減少數(shù)據(jù)傳輸量，增加數(shù)據(jù)的緊湊性和密集度。對點云數(shù)據(jù)整合配準就是確定一個合適的坐標變換，將從各個視角得到的點集合到一個統(tǒng)一的坐標系下，形成一個完整的點云數(shù)據(jù)，然后進行可視化操作；結構化就是將點云數(shù)據(jù)存儲成激光雷達標準文件格式。
[0030]上傳的點云數(shù)據(jù)包括激光雷達掃描數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)。激光雷達掃描數(shù)據(jù)就是激光雷達掃描得到的離散點云數(shù)據(jù)集；飛行數(shù)據(jù)提供無人機飛行的姿態(tài)；傳感器數(shù)據(jù)包括陀螺儀數(shù)據(jù)(測無人機在飛行過程中俯仰角、橫滾角和偏航角的角速度)及超聲波數(shù)據(jù)等。這些點云數(shù)據(jù)主要用來保證平穩(wěn)飛行以及避障。
[0031]數(shù)據(jù)傳輸裝置212將由數(shù)據(jù)采集裝置211處理后的點云數(shù)據(jù)傳送給應用層200的三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201。由于數(shù)據(jù)傳輸中數(shù)據(jù)類型多而雜，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院桶踩?針對激光雷達數(shù)據(jù)的特點,選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)傳輸協(xié)議,并強化數(shù)據(jù)傳輸過程中密鑰類型和身份認證環(huán)節(jié)的保密性。
[0032]三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201是將傳輸?shù)奖緮?shù)據(jù)應用分析模塊中的數(shù)據(jù)進行分析處理，應用虛擬現(xiàn)實和三維地圖等理論和技術，對輸變電區(qū)域的設備分布進行三維重建，生成三維圖像并顯示。此功能區(qū)域是其它區(qū)域的前提和基礎，其它功能區(qū)域是在本區(qū)域的處理結果上進行進一步分析應用的結果。
[0033]監(jiān)控管理區(qū)域202對基于PMS的電力線路巡檢運維系統(tǒng)管理的輸變電區(qū)域進行實時監(jiān)督分析和遠程控制，其主要功能是監(jiān)控三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201生成的動態(tài)顯示的三維圖像，若三維圖像有異常，及時通過基于PMS的電力線路巡檢運維系統(tǒng)或者管理人員人為操作進行及時處理。
[0034]在監(jiān)控管理區(qū)域202，用戶可以選擇全局查看三維圖像，也可以選擇在局部區(qū)域放大重點查看；可以從各個角度觀察三維圖像，用戶也可以直接在三維圖像上量取任意兩點間的真實距離，或者準確量測感興趣地物與線路的距離，也可以對危險點進行地理定位等。
[0035]管理人員通過查看三維圖像發(fā)現(xiàn)有疑似異常點之后，在監(jiān)控管理區(qū)域重點詳細查看，計算各項指標參數(shù)。
[0036]通過查看三維圖像，可以清楚發(fā)現(xiàn)以下輸電線運行異常情況，
[0037]1.桿塔本體異常:桿塔傾斜(甚至倒塔)、撓曲等；
[0038]2.輸電線異常:輸電線斷裂，輸電線弧垂過大等；
[0039]3.輸電線路走廊異常:植被、建筑等與輸電線不在安全距離之內等。
[0040]安全性分析區(qū)域203是對三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域201生成的動態(tài)顯示的三維圖像進行處理和分析。然后根據(jù)國家輸變電的各項標準(例如弧垂、桿塔傾斜角度安全范圍，植被建筑與輸電線路安全距離范圍等)對架空輸電線路運行狀態(tài)進行評估，若某項指標參數(shù)(如弧垂、植被建筑與輸電線路距離和桿塔傾斜角度等)不符合國標中的規(guī)定，及時提醒管理人員并顯示在基于PMS的電力線路巡檢運維系統(tǒng)中。
[0041]其中，弧垂是通過計算導線最低點與兩懸掛點間連線的垂直距離。植被建筑與輸電線路距離通過計算其與輸電線最短垂直距離得到。桿塔傾斜角度可以通過計算桿塔頂部中心到地面鉛垂距離得到。
[0042]故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域204將安全性分析區(qū)域203得到的線路異常信息，以及巡檢時間、線路名稱、線路所在地形地貌、氣象情況等信息整理成完整、規(guī)范的故障報告。
[0043]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以根據(jù)前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層(210)和應用層(200)； 所述數(shù)據(jù)層(210)包括數(shù)據(jù)采集裝置(211)和數(shù)據(jù)傳輸裝置(212); 所述應用層(200)包括三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)，監(jiān)控管理區(qū)域(202)，安全性分析區(qū)域(203)和故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域(204)； 數(shù)據(jù)采集裝置(211)和數(shù)據(jù)傳輸裝置(212)相連；數(shù)據(jù)傳輸裝置(212)和三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)相連；三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)分別和監(jiān)控管理區(qū)域(202)，安全性分析區(qū)域(203)相連；安全性分析區(qū)域(203)和故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域(204)相連； 所述數(shù)據(jù)采集裝置(211)將硬件資源上傳到該裝置中的點云數(shù)據(jù)進行去噪、整合配準和結構化，以減少點云數(shù)據(jù)傳輸量，增加點云數(shù)據(jù)的緊湊性和密集度； 所述數(shù)據(jù)傳輸裝置(212)將由數(shù)據(jù)采集裝置(211)處理后的點云數(shù)據(jù)傳送給應用層(200)的三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)； 所述三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)是將數(shù)據(jù)傳輸裝置(212)傳送來的點云數(shù)據(jù)進行分析處理，應用虛擬現(xiàn)實和三維地圖技術，對輸變電區(qū)域的設備分布進行三維重建，生成三維圖像并顯示； 所述監(jiān)控管理區(qū)域(202)用于監(jiān)控三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)生成的動態(tài)顯示的三維圖像； 所述安全性分析區(qū)域(203)是對三維圖像動態(tài)顯示區(qū)域(201)生成的動態(tài)顯示的三維圖像進行處理和分析； 所述故障數(shù)據(jù)報告區(qū)域(204)將安全性分析區(qū)域(203)得到的線路異常信息、巡檢時間、線路名稱、線路所在地形地貌和氣象情況整理成完整、規(guī)范的故障報告。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件資源包括激光雷達和傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，其特征在于，所述上傳的點云數(shù)據(jù)包括激光雷達掃描數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于PMS的電力線路激光雷達掃描數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，其特征在于，所述對點云數(shù)據(jù)整合配準就是確定一個合適的坐標變換，將從各個視角得到的點集合到一個統(tǒng)一的坐標系下，形成一個完整的點云數(shù)據(jù)，然后進行可視化操作； 所述結構化就是將點云數(shù)據(jù)存儲成激光雷達標準文件格式。
【文檔編號】G01R31/00GK103884939SQ201410115121
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權日:2014年3月26日
【發(fā)明者】柳長安, 吳華, 張璐, 楊國田, 劉春陽 申請人:華北電力大學