激光雷达输电线路通道巡检综合应用平台研发
整个电力系统中电力线是最关键的组成部分，但是由于电力线在自然环境中大多以裸露形式存在，经常受到周围环境变化等外界因素的影响。上述原因会造成输电线路及元件的锈浊、老化等现象，因而很有可能造成重大的后果和危害。因此，为保证电网企业的正常运营，必须定期对电力线路进行检查，以便及时发现设备存在的隐患和缺陷，防止意外的发生。
长期以来，我国电网高压输电线路的运维模式和巡检方式还是主要通过维护人员利用地面交通工具或徒步行走、采用手持仪器或肉眼来巡查设施处理缺陷，不但劳动强度高，条件艰苦，而且工作效率低，已不能适应现代化电网的发展和安全运行需要。
在当今电力企业快速发展的过程中，急需找到一种高效的巡检方式。机载激光雷达测量技术弥补了传统巡检方式的不足，在实现电力线自动提取的基础上，能够快速量测电力线周围地物到导线的距离，及时发现缺陷并消除故障隐患，实现了危险区域的自动化检测，大大提高了巡检的效率，节省了巡检的成本。
为了解决我国常规的人工电力巡线工作劳动量大，效率低的问题，保证电网安全稳定运行。国网湖北省电力有限公司通过研制开发一套激光雷达输电线路通道巡检综合应用平台的方式，实现输电线路航检信息综合应用前期研究。
二、系统架构设计
激光雷达输电线路通道巡检综合应用平台包括数据管理与可视化、数据处理共性技术、专业应用处理技术三大组成部分，如图2-1所示，同时也是本分系统的三个层次。
图 2-1 系统架构其中数据管理与可视化层是整个平台的基础和数据载体，数据载体负责海量数据的组织、调度和各种形式的可视化（二维、三维、剖面）；共性处理技术主要包括点云滤波、点云分类，是应用处理技术的基础，根据实际需求的不同，该层次的功能模块可以扩展，如增加CCD影像基础处理、数据融合等模块；应用处理建立在前两个层次基础上，主要涵盖电力设施提取、通道三维巡视、复杂工况分析和平台综合管理等专业应用模块。针对海量点云数据工程化批处理的需求，在共性处理和应用处理层次提供分布式网络计算接口，实现数据的分布式存储，每个节点装相同程序处理节点内数据，将结果最后返回合并。
三、系统功能设计激光雷达输电线路通道巡检综合应用平台主要的研究内容包括通道三维重建、距离量测、预警分析、通道管理几个模块。系统整体界面如图3-1所示。其中三维重建包含了电力杆塔三维定位、DEM/DOM制作、三维通道重建等，距离量测模块包含净空量测、杆塔倾斜量测、交叉跨越量测等功能，预警分析模块包含工况模拟分析、风偏分析、弧垂分析等，通道综合管理包含通道三维可视化、多源信息集成、综合数据分析等。
图 3-1软件界面图
图 3-2功能模块图（一）输电线路通道三维重建模块
采用点云数据自动/半自动处理技术与语义解析技术，对所有的点云数据进行编辑处理，采用三维重建的技术，可以实现杆塔精确三维坐标的准确重建，生成DEM、DOM，构建线路本体和通道的三维模型。
（二）功能量测模块
针对获取得高精度线路设施以及地形、地貌、地物和三维空间信息，能精确、便捷地量测线路走廊地物（特别是房屋、树木、交叉跨越）到电线的净空距离、相间距等，能在二三维视图中方便地量测地表地物的面积、体积等。
（三）通道状态预警分析模块
根据安全运行要求，能模拟各种工况进行预警分析，评估分析输电线路的最大弧垂情况。
（四）通道管理模块
实现通道状态的三维可视化快速显示，避免作业员手工制图的繁杂劳动，使通道状态结果直观可见；提供查询检索手段，迅速为作业员查询显示所关注的输电线路的危险点和隐患点等热点，做出完备的统计信息方便管理人员分析通道运行维护情况。
四、社会经济效益分析
本软件的完成提高了输电线路通道巡检效率、危险预警分析能力及信息综合管理能力，主要经济效益如下：
（一）提高巡检效率，减少人工成本
传统巡线工作存在以下弊端：①巡检人员在地面目视电力线，在山头及植被遮蔽条件下，无法通视，存在巡检盲区；②巡检结果高度依赖巡检人员的作业经验，存在很大的主观性，缺乏定量测量依据。而使用基于机载激光雷达数据的巡检方法则可以很好的弥补这些弊端。
（二）增强危险预警分析能力，有效预测评估线路通道运行风险，及时发现危险点
根据激光雷达电力输电通道综合处理平台模拟各种工况进行预警分析，评估分析输电线路的最大弧垂、最大风偏等，对可能发生危险的线路段提前进行预测，避免了事故后线网不能正常运行造成的经济损失。
（三）提高信息综合管理能力，集成多种来源的信息，对线路通道信息进行综合管理
激光雷达电力输电通道综合处理平台以机载LiDAR数据管理与处理为核心，可以集成多种类型和来源的其它数据。通过把各种有效信息集成到同一个平台进行管理，便于管理人员对线路通道运行状况进行综合评估和信息维护。
五、问题及展望
项目完成后，仍有如下问题需要进一步解决和完善：（一） 通过科研探索，实现对通道走廊中建筑、树木等地物的单体自动建模，便于通道走廊地物信息的分析与管理；（二）进一步提高平台点云自动分类的精度与效率，减少人工参与点云分类的工作量，提高整体作业工作效率；（三）改进平台软件的功能设计，使之更符合用户操作习惯，优化各种算法以提高运行效率，丰富平台所支持的输入输出数据的类型。
作者单位：国网湖北省电力有限公司检修公司