电力线激光点云安全检测研究

邝振星，朱红涛，温杰锋

广东电网有限责任公司清远供电局

摘要：激光点云技术是通过海量点集合起来对空间内的物体坐标和分布进行展现的一种技术，从而建立出三维模型来表示空间物体的表面特征。该项技术已经广泛应用到多个行业中，电力行业也不例外，通过电力线激光点云对电力线的运行状态进行控制，对其使用安全性进行精准检测，为电力的高效使用提供保障。基于此，本文将对电力线激光点云的分割以及安全检测进行简单分析，希望能够有效促进该项技术的应用。

关键词：电力线；激光点云；分割；安全检测

在电力行业使用激光点云技术，可以高效获取输电走廊各个元件的高密度激光点云，比如输电线、杆塔以及周围的植被、河流、其他设施等，使得电力运行维护的工程效率有所提高、工作成本有所降低。本文所介绍的激光点云的分割方法是单条电力线激光点云的分割提取方法，采用的方法是具有噪声的基于密度的空间聚类，并根据所提取的激光点云，对电力线周边的环境进行安全检测分析，以为整条电力线的运行状态控制提供较为准确的依据。

1 聚类算法

基于密度的聚类算法即随机找到一个核心点的时候就建立一个簇，里面的所有点是它的下线，然后一直发展下线，一般边界点就不会继续发展了，里面的核心点继续发展下线，并且需要把访问的点标记为已访问，直到该核心点结束，继续访问剩下的点找到一个新的核心，继续发展下线，每次没有下线发展的时候，开始新的一轮发展下线的时候，该点不是核心点就是离群点了。

2 基于聚类算法的电力线激光点云的分割

2.1分割流程

按照聚类算法的基本计算流程，在对电力线聚光点云的分割过程中，可以按照以下流程，首先采用最小二乘法对电力线进行平面上的直线拟合；然后根据激光点云数据对其长度进行计算；再按照一定的规则对提取到的电力线激光点云进行分段处理，这样处理的最终目的是为了能够分段计算投影面积，为后面危险区域面积的计算奠定基础；后对整个计算结果进行归纳、整理和汇合，得到电力线完整的激光点云。

2.2算法设计

选择某段电力线其中一节作为研究对象，根据电力杆标号，我们将其命名为6#-7#电力杆，该电力杆所在电力走廊所承担的输电线路电压为500KV，提取该段电力线的激光点云数据，对其进行算法设计与分析。按照上述介绍的计算流程，我们首先通过最小二乘法得到平面拟合直线图，根据直线方程公式y=kx+b得到该电力线的激光点云的拟合直线，公式中k表示直线的斜率，b表示直线与y轴之间的交点。

然后是计算电力线激光点云的长度，可以设置任意一点的水平坐标为（x0,y0），该点在上述得到的拟合直线上的投影点坐标为（x1,y1），将其带入到上述公式中，可以得到坐标点的计算方法如下所示：，计算计算出所有点在拟合直线上的投影坐标之后，找到最小点和最大点所对应的投影点，将xmin,ymax在拟合直线上的距离按照公式计算电力线激光点云长度。

最后对提取的电力线激光点云进行合理分段，以计算更为精确的结果，后找到每一段所对应的最大投影点，利用拟合直线计算公式得到每一个需要计算的激光点云的结果，形成多条直线，这些所形成的直线就是现实生活中的电线，利用同样的方法获取地面、建筑以及树木的数据形态图，在安全检测分析中就可以利用这些坐标点数据计算出相应的危险点、危险区域面积等信息，为电力工程的维护和运行管理提供较为准确的数据依据，同时也可以根据计算结果，对危险点进行处理，最大程度保障电力线走廊的安全性与稳定性。

3 电力线激光点云的安全检测分析

笔者在此针对电力线激光点云的安全检测分析主要是对危险点距离进行计算和分析，根据提取得到的电力线激光点云所得到的电力线与建筑物、路桥、河流等物体之间的距离，对危险点进行较为准确的分析与判断，以期能够提高电力巡查效率、降低电力线运行维护成本等，同时也有利于及时发展电力线可能存在的故障与安全隐患。

3.1 危险点的安全检测

3.1.1计算危险点距离

以上述激光点云的分割所选择的6#-7#电力杆作为研究对象。在得到6#-7#电力杆激光点云数据信息之后，开启点云库将提取到的电力线激光点云作为搜索点，地物点云作为被搜索点，对其之间的距离进行半径内搜索，在安全半径内出现的地物点云就是危险点。按照电力线等级设置安全半径，6#-7#电力杆所架设的输电线路为500KV，安全半径为7m，利用计算机计算得到的危险点如图1所示。

图1

3.1.2计算危险点长度、危险宽度和危险域面积

根据上述计算得到的危险点距离图，可以将危险点聚类分为7簇，在计算过程中将每一簇中与电力线净空距离最近的一点作为代表点，计算得到的数据如表1所示。从表1数据中可以看出6#-7#电力杆所存在的危险点共有9处，皆为电力线走廊下树木所带来的危险，按照危险的程度分为5处严重危险点和4处一般危险点，具体的危险点所在位置，包括危险点的具体坐标、水平距离、垂直距离以及净空距离等都可以在计算软件上看出来，此处就不赘述。

3.2 电力走廊点云自动分类与安全检测分析

3.2.1 电力走廊点云自动分类

电力走廊点云自动分类与安全检测分析需要对电力走廊的点云数据进行自动分类，在数据提取过程中需要对电力线路、杆塔等输电设备进行三维建模，并且对建筑物道路等走廊的地物模型进行三维重建，通过分类模块将数据进行分段，在电力线的提取、杆塔数据的提取、建筑物提取以及道路提取功能方面进行综合分类和整合，使点云分类的效率得到全面提升，为系统的综合运用提供数据支持在数据分析方面既要掌握数据的来源问题，同时有提高数据的应用效果，使数据在应用过程中能够具备更强的针对性，解决数据应用问题，使数据在应

用方面达到准确性要求，参考数据应用特征以及数据在应用过程中的具体表现和应用需要，在数据分类和数据的分析方面掌握数据的变化情况。

在电力走廊点云自动分类中数据的准确性至关重要，在分析中既要掌握数据的变化幅度和变化特征，同时也要根据数据的类型和数据的形成原因进行综合分析和研判，使电力走廊电源自动分类在具体落实方面能够达到应用要求，同时使电力走廊电源自动分类在数据的分析数据的应用以及数据的综合比对方面能够达到分析要求，为数据的综合分析提供有力支持，保证数据在分析环节能够解决分析问题。参考数据分析的经验以及数据在分析过程中对准确性的要求，在数据分析方面需要掌握数据的类型以及数据的应用特征，避免在数据应用方面因采取的管理方式存在问题影响数据分析效果，导致数据在分析过程中应采取的方式存在问题影响分析效果。

3.2.2 安全检测分析

在安全检测分析中需要了解电力线路的危险节点，对危险节点进行针对性分析，在分析中掌握数据的变化情况以及电力线危险节点的分布状况，为整个系统的安全提供有力支持，在数据分析方面既要掌握数据的类型特征，同时也要判断数据的变化情况以及数据的来源，使数据在分析过程中能够进行调整和优化，按照数据的类型特征和数据的分析要求进行细化，在安全检测分析方面掌握正确的分析方法以及数据特征，并按照数据的类型要求和数据的综合应用需要进行数据的调整和优化，对整个数据分析的准确性具有直接影响。在具体分析方面可以通过模拟计算的方式，将电力线、杆塔、输电设备与建筑物、河流的走廊、地物之间的距离进行综合测算，并做好危险点的定位，使电力线路在运行节点的分析以及数据的完善方面能够达到应用要求。

在安全分析中分析方法的应用对分析的准确性有直接影响，在分析方面既要利用现有的分析手段提高分析效果，同时也要围绕数据的变化情况判断数据的应用内容和要求，使数据在应用方面具备更强的针对性，围绕数据的应用形式和情况做好数据应用工作，避免在数据应用方面因采取的方式出现问题影响数据的分析效果。所以，在数据分析中了解安全分析的重要性的具体情况和数据的要求对做好安全检测至关重要。

4 电力线激光点云安全检测系统的设计和性能分析

4.1 系统功能设计

基于激光点云数据的输电线路安全检测分析系统在功能方面应包括点云自动分类提取和安全检测分析。在电力走廊点云自动分类体系中需要对自动分类提取功能进行设计，需要快速读取输电线路的点云数据，并对电力线杆塔等输电设备的数据以及输电线路所涉及到的地形数据进行实时更新，保证检测到的数据在全面性有效性和数据的准确性方面达标，为数据的应用奠定良好的基础，使数据在具体应用方面达标 [3]。在安全检测分析中需要完成数据的提取与三维的重建，在安全检测功能的设计方面需要对电力走廊的地面建筑物等基本数据以及电力线路的运行危险节点进行分析，掌握电力线路的危险因素，分析杆塔的倾斜度并生成安全检测分析报告，为安全检测工作提供数据支持，在具体应用方面掌握数据的类型以及数据的提取功能，对做好数据提取和完善系统功能具有重要意义。在系统的设计方面既要保证功能的完善性，同时也要解决系统的运行问题，使系统在运行环节能够根据系统的运行要求以及系统的运行特征对系统功能进行调整，掌握系统功能的特征及类型，避免系统在应用中出现问题。通过对系统的分析以及系统运行的了解，在功能方面应建立功能列表，通过模块分析的方式建立系统功能表。可以采取激光点云数据自动分类，提取电力设备数据，走廊点云数据以及安全监测分析的功能方式为整个系统的运行提供技术支持，使数据在分析环节能够达到分析要求，解决数据的分析问题，避免数据在分析中应采取的分析方式不当或分析手段出现错误影响数据的准确性。所以，在数据分析方面应根据数据分析的具体情况找出数据的错误情况，对数据的重要程度进行分类标记。

4.2系统性能分析

在系统性能分析中需要进行技术储备和选择，可以利用无人机激光测距仪，全球导航卫星系统等手段对危险的节点进行距离测量，掌握测量的方法和要点，降低测量风险提高测量的准确性，保证系统性能分析能够达到准确性要求，在系统分析方面在数据的来源分析中，应对数据的测量进行干预，保证监控数据达到正确性要求，同时在数值的误差控制方面应当掌握数据的类型和数据的误差情况，避免数据在管理方面因数据来源不准确以及数据分析出现错误影响数据分析效果，同时在数据分析方面应落实数据分析目标，解决数据分析的难点问题，使数据分析即达到准确性要求，同时也能落实数据分析内容。基于对系统性能分析的了解，在数据分析方面既要根据数据的来源情况进行系统分析，同时要调整系统分析目标，使系统在数据分析方面能够达到分析要求，为数据的分析和落实奠定良好的基础，保证数据的分析落实方面能够更加聚焦为数据分析奠定良好的基础。

5总结

用电力线激光点云对电力走廊的安全使用状态进行检测的技术已经达到相对成熟的程度，满足当前阶段输电线路的安全检测需求，在实际电力工程巡查种具有较高的实用性和高效性，对于提高电力走廊运行稳定的保障性具有非常重要的现实意义，对延长电力线路使用寿命也有一定积极促进作用。

参考文献：

[1]李亚男.基于激光点云的输电线路林木危险区域识别方法[J].福建建设科技,2022(04):104-105.

[2]徐善军,任书楠,李聪利,闫红雨,苑晶.基于激光点云体素区域生长的配电网引线检测[J].自动化与仪器仪表,2022(07):148-153.

[3]陈伯云,陆安江,赵麒,黄际玮,彭熙舜.激光点云中散乱电子元器件分割方法[J].包装工程,2022,43(13):216-224.