一文读懂 | 融合激光雷达和视觉的架空线路一体化巡检技术

架空线路作为电能输送的重要设备,其安全稳定运行是电能输送前提和保障。伴随无人机技术在电网中的发展,架空线路巡检的方式也由“传统人工→单兵人机协同→无人机机巢自主巡检”模式逐步递进。

在网格化、差异化部署无人机机巢下,当前架空线路巡检现状已形成基于输、变、配一体化多专业协同作业模式。巡检任务下发后,依托航线自主规划、无人机机巢间的协作控制,实现线路精细化拍照和无人值守化建设,再通过人工智能算法自动将巡检成果上传指挥平台,统一规范化数据管理。

▲架空线路高精度激光点云

在此过程中,数字绿土经过多年的探索,构建了一套集软硬件于一体的架空线路巡检技术方案,实现从点云数据采集(设备端)→点云数据解算(处理端)→航线规划(分析端)→作业APP(自主巡检)→缺陷识别(软件端)→成果综合管理(可视化)的闭环模式,达到架空线路巡检安全、经济、高效的目标。

▲架空线路巡检技术方案

该方案也在多个项目中落地应用,为客户提供了高效、精准的技术支撑。如:

激光雷达工况模拟

模拟并预测台风、高温、覆冰等极端天气下的线路运行环境,提供防灾减灾、灾后恢复预案。

激光雷达竣工验收

对弧垂、相间距离、净空距离等项目进行逐项检测,对比作业规程阈值,定位缺陷点,总结超限数据。

▲激光雷达竣工验收

应急处置

面对复杂难解的“盲盒”问题时,通过点云反向分析,实现隐患的准确定级,如线路频繁跳闸分析。

▲应急处置

点云压缩,4级压缩比97.8%

通过先进压缩技术,可将原始100兆点云数据压缩至2兆,压缩比高达97.8%,提升传输处理效率。

▲点云压缩,4级压缩比97.8%

通过该技术方案的实施,实现了架空线路巡检巡检管理的精益、巡检业务的高效以及巡检作业的智能。但在架空线路一体化巡检的全面需求方面,如杆塔巡检精细航线缺乏灵活针对性;通道巡检首飞难,遇到线路改动复飞受杆塔坐标困扰大、单纯摄像头监测不足;手动沿导地线飞行拍摄难度大,弧垂受地形影响多变导致预制航线也会失效。因此,亟待建设具备网格化、无人值守、摆脱航线限制且行之有效的自主巡检模式。

▲杆塔精细化巡检

近几年,数字绿土对产品功能到技术的全面升级,通过激光雷达与视觉图像融合技术创新,满足行业越来越严苛的业务要求。激光雷达能够快速精准进行三维通道巡检,同时指引无人机摆脱预制航线飞行;视觉图像可用于检测线路本体缺陷,还可以协助激光雷达增强环境感知能力;二者融合实现的通道、杆塔、导地线全场景一体化安全、高效巡检,不仅提高了巡检效率,大大降低了人为因素影响,还提升了巡检人员的安全性和工作环境。

▲架空线路巡检技术体系3.0

自主飞行,LiAir X4

在产品技术上,数字绿土创造性推出LiAir X4自主飞行激光雷达采集系统,系统集成小型32线激光雷达、高精度惯导、高分辨率测绘相机及高算力边缘计算平台。基于自研的 AirPilot 自主飞行算法,设备可实现场景障碍物感知、自主避障飞行。

面对通道巡检任务,LiAir X4在自主飞行过程中,不依赖RTK,实时查看通道点云模型与危险点,自动识别导线、树木,实时计算树障点。

▲通道实时树障

对特定通道(如电缆通道、输电线路通道等)进行多时相的高频监测与对比分析,提前识别可能对通道造成破坏的外部因素(外破源)。

▲通道多时相高频对比、提前识别外破源

基于侧边防线飞行技术对档间电力线和间隔棒巡检,导线断股散股、销钉脱落锈蚀等隐患数据一一可见。

无须事先规划航,无需人工干预,自主识别周围环境,精确锁定并跟随导线进行飞行,还可在不同的回路和相线之间自动进行切换。

▲导地线自动换线、过塔

雷视一体低误报

在此基础上,数字绿土进一步推出了先进的点云在线监测设备,设备能够实现全天候、不间断的7*24小时监测服务。通过高效的数据采集与处理,在线监测潜在的外部破坏风险,如树木生长靠近导线、施工机械侵入安全区域等,防止外破事故的发生。

▲施工现场监测

雷视融合

基于导地线自适应巡检需求,数字绿土通过激光雷达与视觉图像融合技术实现对导地线的实时识别,并指挥无人机仿线飞行,全程不依赖RTK,自动拍摄。配合后台系统,支持对导地线照片的自动分类命名,缺陷AI识别。

未来,随着技术的不断发展,数字绿土将矢志不渝地致力于推动构建更加智能、高效的电力巡检管理体系,为电力输送的稳定与安全提供强有力的保障。