Güç hattı devriyesi çok tehlikeli, Lidar yardım etmek için burada
Editörün Notu: İletim hatlarının düzenli olarak denetlenmesi, olası gizli tehlikeleri veya kayıpları etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir ve şebeke işletiminin güvenliğini sağlayabilir. Bununla birlikte, manuel hat denetimi emek yoğun ve düşük verimlidir ve yüksek gerilim hatlarının incelenmesinde tehlike vardır ve vahşi dağlardan ve derin vadilerden geçen iletim hatları için güçsüzdür. Şu anda, havadan lidar yeteneklerini göstermek için kullanışlı oluyor ve son yıllarda güç sektörü tarafından kademeli olarak kabul edildi ve tanıtıldı. Lidar tam olarak nedir? Çalışma prensipleri ve süreçleri nelerdir? Hangi alanlarda rol oynayabilir?
Lidar nedir?
Lazer algılama ve aralıklandırma olan Lidar, Işık Algılama ve Aralık (LiDAR), lazer teknolojisi ile modern fotoelektrik algılama teknolojisini birleştirir, yayan ışık kaynağı olarak lazer kullanır ve hedefin uzamsal konumunu ve diğer bilgileri elde etmek için algılama hedefine yüksek frekanslı lazer darbeleri yayar. . Lidar sistemleri genellikle hedefin üç boyutlu uzamsal bilgilerini doğrudan, hızlı, aktif ve doğru bir şekilde elde edebilen lazer aralığı teknolojisi, küresel konumlandırma teknolojisi (GPS) ve atalet ölçüm teknolojisini (IMU) entegre eder ve elde edilen veriler yüksek yoğunluk ve çözünürlüğe sahiptir. yüksek. Bu veri toplama avantajlarına dayanarak, lidar, görüntüleme spektroskopi teknolojisi ve görüntüleme radarı teknolojisi, yer gözlemi alanındaki üç sınır teknolojisi olarak listelenmiştir.
Lidar, farklı platformlara göre uzay tabanlı, havadan ve yer tabanlı lidar olarak ikiye ayrılabilir.
Spaceborne lidar, 2003 yılında NASA tarafından fırlatılan ICESat-1 uydusunda taşınan GLAS (Geoscience Lazer Altimetre Sistemi) ve 2007 yılında Çin'de Chang'e-1 üzerinde taşınan lazer altimetre gibi havacılık ve bilimsel deneylerde kullanılmaktadır.
Zemin lidar, küçük ölçekli uygulamalara uygun, temel olarak zemin nesnelerinin üç boyutlu ince modellemesi için kullanılır.
Havadaki lidar, platform olarak dronları, helikopterleri vb. Kullanır.Yüksek frekanslı lazer darbeleri belirli bir penetrasyona sahiptir, yoğun bitki örtüsüne nüfuz edebilir ve dar ve uzun alanlar, bitki örtüsü kapsamı ve karmaşık araziye sahip alanlar için çok uygun olan yer altı arazi bilgilerini elde edebilir. Dijital şebekelerin ve hat güvenliği denetimlerinin inşası için güçlü teknik destek sağlayan üç boyutlu bilginin edinimi ve uygulaması, erken aşamada güç şebekelerinin planlanması, araştırılması, tasarımı ve inşasını ve hatta sonraki aşamada dijital yönetimi, güvenli çalıştırma ve bakımı kapsayabilir. .
Dijital güç şebekelerinin yapımı ve iletim hatlarının güvenlik denetimi için havadan lidar'ın nasıl teknik destek sağladığına bir göz atalım.
Havadaki lidarın çalışma prensibi ve süreci nedir?
Çin Bilimler Akademisi Uzaktan Algılama ve Dijital Dünya Enstitüsü'nden araştırmacı Wang Cheng ekibinin, dijital güç şebekelerinin yapımında ve iletim hatlarının güvenlik denetiminde havadan lidar uygulamasını göstermek için örnek olarak araştırma sonuçlarına katılıyor ve Çin'deki ekip tarafından geliştirilen ilk serbest lazer setini tanıtıyoruz. Radar nokta bulutu veri işleme yazılımı "Point Cloud Cube" içerisindeki güç inceleme modülü.
1 Havadaki lidarın çalışma prensibi
Havadaki lidarın (Şekil 1'de gösterildiği gibi) çalışma yöntemi ve prensibi, yani lazer menzil sistemi, yer nesnesinin yüzeyinin mesafesini, eğimini, pürüzlülüğünü ve yansıtıcılığını doğrudan elde etmek için algılama hedefine aktif olarak yüksek frekanslı lazer darbeleri yayar. İşleme, yüksek yoğunluklu üç boyutlu uzay koordinatları, yani nokta bulutları oluşturur. Lazer nokta bulutu verisinin her noktası sadece x ve y düzlem koordinat bilgisine değil, aynı zamanda yükseklik bilgisine yani z değerine de sahiptir.Aynı zamanda bu nokta bulutları farklı perspektiflerden üç boyutlu olarak görüntülenebilir ve ölçülebilir, nokta bulutları ile ifade edilen noktalar hesaplanabilir. Geleneksel optik uzaktan algılama ve mikrodalga uzaktan algılama verilerinden lidarın en büyük avantajları olan yüzey alanı, hacim vb. Şekil 2, bir yüksek gerilim iletim hattı koridorunun orijinal lazer nokta bulutu verileridir.
Şekil 1 Havadaki LiDAR sisteminin çalışma prensibinin şematik diyagramı
Şekil 2 Bir yüksek voltajlı hat koridorunun orijinal havadan lazer nokta bulutu verileri (yandan görünüm)
2 , Özellik nokta bulutu sınıflandırması
İletim hattı koridoru, elektrik şebekesinin en önemli parçasıdır.Koridordaki arazi, arazi şekilleri, zemin özellikleri (bitki örtüsü, binalar vb.), Güç kuleleri ve kablo bağlantı noktaları, elektrik şebekesi yapımı ve yönetimi için büyük endişe yaratan nesnelerdir. Bununla birlikte, bir uçuş görevi ile elde edilen orijinal nokta bulutu, iletim hattı koridorundaki tüm yer nesnesi hedeflerini içerir.Pratik uygulamalarda, farklı tipteki yer nesnesi hedeflerinin lazer noktalarının ayrılması, yani filtreleme ve sınıflandırma yapmak gerekir. Filtreleme, orijinal noktaların yer noktalarına ve yer olmayan noktalara bölünmesi anlamına gelir (Şekil 3) Zemin lazer noktaları, koridorun dijital arazi modelini (DEM) elde etmek için enterpolasyonlu veya ağa bağlanabilir ve yer olmayan noktalar, çeşitli yer noktalarını çıkarmak için daha fazla işlenebilir. . Şekil 4, iletim koridorunun belirli bir bölümünün nokta bulutu sınıflandırma sonuçlarını gösterir ve Şekil 5-9, her güç elemanının nokta bulutu çıkarma sonuçlarını gösterir.
Şekil 3 Filtreleme sonuçları (üstteki görüntü: orijinal nokta bulutu, alt görüntü: matematiksel morfolojik filtreleme ile elde edilen zemin noktası)
Şekil 4 Elektrik koridorunun nokta bulutu sınıflandırmasının yandan görünümü
Şekil 5 Güç hattı nokta bulutu çıkarma (yukarıda: orijinal nokta bulutu, alttaki resim: çıkarılan güç hattı noktaları)
Elektrik kulesi alanı konum tanıma
T şeklindeki kule çıkarma işlemi
V şeklindeki kule çıkarma işlemi
Kapı kulesi çıkarma işlemi
Şekil 6 Farklı tipteki elektrik kulelerinin lazer nokta bulutu çıkarma işlemi
Şekil 7: Bina noktası bulutu çıkarma sonuçları (üst: orijinal nokta bulutu, alt: bina noktası bulutu çıkarma sonuçları)
Şekil 8 Yol lazer nokta bulutunun çıkarılma sonucu (yukarıda: filtrelenmiş yer noktası, alttaki resim: çıkarılan yol noktası)
Şekil 9: İletim koridorundaki bitki örtüsü noktalarının ekstraksiyon sonuçları (yukarıda: elektrik hatları, kuleler ve bina noktaları hariç tutulduktan sonra yer dışı noktalar; aşağıda: koyu yeşilin yüksek bitki örtüsü, açık yeşilin düşük bitki örtüsü ve kahverenginin zemin olduğu bitki lazer noktaları nokta)
3 , Güç koridoru rekonstrüksiyonu
Koridorun üç boyutlu yeniden inşası aynı zamanda iletim hattının güvenlik analizinin temeli olan iletim hattı ontoloji modellemesidir. Şu anda, DEM gibi otomatik yeniden yapılandırmaya ek olarak, koridordaki birçok özellik esas olarak manuel çizim ve AutoCAD ve 3DMax gibi üçüncü taraf yazılımlara dayanmaktadır. Burada, ekibin otomatik veya yarı otomatik modelleme sonuçlarını göstermek için örnek olarak güç hattı modellemesini alıyoruz.
Dört parçalı tel nokta bulutu verileri (önden görünüm)
Aşağı bakma efekti
Küme analizi
Tel modelleme
Kısmi yakınlaştırma
Şekil 10 Güç hattı bölme ve yeniden yapılandırma süreci
4 , Güç hattı güvenlik denetimi
Enerji hattı koridoru dijital olarak yeniden yapılandırıldıktan sonra elektrik hattının konumu, güç kulesi ve koridor özellikleriyle mekansal ilişkisi bilgisayarda görsel olarak görüntülenebilir; kule üzerine kurulu sıcaklık, nem, rüzgar hızı ve diğer izleme ekipmanlarının getirdiği verilerle birleştirerek, Üç boyutlu bir dijital elektrik şebekesi temelinde, farklı sıcaklıklardaki, rüzgar hızlarındaki ve buzlanma sarkmasındaki değişiklikleri tahmin etme ve simüle etme ve ağaç büyümesini simüle etme gibi çeşitli güç işlemleri analiz edilir. Şekil 11'deki kırmızı noktalar, belirli koşullar altında elektrik hattı güvenliğine tehdit oluşturabilecek bitki örtüsünü temsil eder ve Şekil 12'deki mavi noktalar, ağaçlar bir süre büyüdükten sonra elektrik hattı güvenliğini tehdit edebilecek bitki örtüsü noktalarını (PLS-CADD) temsil eder.
Şekil 11 Tehlikeli bitki örtüsü noktalarının analizi
Şekil 12 İletim hatlarında tehlikeli bitki örtüsü noktalarının tespiti
5 , Havadan Lidar Güç Uygulama Yazılımı
Çin Devlet Grid Corporation'ın bilim ve teknoloji projesinin desteğiyle, araştırmacı Wang Cheng ekibi güç uygulama modülünü lidar nokta bulutu veri işleme yazılımı "Point Cloud Cube" içine entegre etti. Şekil 13 yazılım arayüzünü göstermektedir (yazılım hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın http: // www .radi.cas.cn / dtxw / kjyw / 201607 / t20160729_4646929.html).
Şekil 13 Wang Cheng'in ekibi tarafından geliştirilen havadan lidar veri işleme ve güç uygulama yazılımı arayüzü
Yazılım temel olarak dört çekirdek modülü içerir: güç koridoru lazer nokta bulutu verileri üç boyutlu oluşturma modülü, nokta bulutu veri sınıflandırma modülü, güç hattı simülasyon analiz modülü ve manuel etkileşim modülü. Yazılım, büyük güç hattı koridoru lazer nokta bulutu verilerinin 3 boyutlu olarak oluşturulmasını gerçekleştirir ve aynı zamanda güç koridoru nokta bulutu verimli otomatik sınıflandırma işlevine sahiptir.Şu anda altı tür özelliğe (güç hatları, kuleler, zemin, alçak bitki örtüsü, yüksek bitki örtüsü, binalar ve yollar) ayrılabilir. ). Güç analiz modülü, yalnızca güç hattı üç boyutlu yeniden yapılandırma işlevine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda gerçek zamanlı çalışma koşullarının ve simüle edilmiş çalışma koşullarının analiz işlevine de sahiptir.Elektrik teftiş endüstrisinin dijital sürecine yardımcı olmak için taşıyıcı olarak çapraz nokta, tehlikeli nokta analiz raporları ve enerji endüstrisi kesitsel çıktılarını kullanır. .
Yukarıdakiler, dijital güç şebekelerinin yapımı ve denetiminde havadan lidarın en temel iş akışıdır. Aslında lidar, elektrik enerjisinde hatların dikilmesi, ağaç kesimi ve hafriyat hesaplaması, jeolojik afet izleme, koridor değişikliği tespiti (kaçak binalar, ağaç büyümesi vb.) Gibi geniş bir uygulama alanına sahiptir ve ayrıca üç boyutlu zemin ile birleştirilebilir. Dijital trafo merkezi inşaatı için Karasal Lazer Tarama teknolojisi (TLS); iletim hattı koridorlarının gerçek 3B dijital yeniden yapılandırmasını sağlamak için nokta bulutlarının ve yüksek çözünürlüklü optik dijital görüntülerin birleşmesi; çok fazlı nokta bulutu ve görüntü verilerinin kombinasyonu ve nokta bulutu filtreleme , Mekansal farklılık ve görüntü kaydı ve afet öncesi ve sonrası fark hesaplaması, arazi değişikliklerini veya diğer tematik değişiklik haritalarını çıkarın, hattaki anormal koşulları hızlı ve sezgisel olarak anlayın ve ilgili önlemleri alın.
Yazar, Çin Bilimler Akademisi, Uzaktan Algılama ve Dijital Dünya Enstitüsü'nde araştırmacıdır.
