電力設(shè)施水淹三維預(yù)警方案研究

賈衍立

摘要：為全面升輸電線路智能化運(yùn)檢水平，對(duì)已有電網(wǎng)自然資源災(zāi)害預(yù)警、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)感知進(jìn)行性能及功能的優(yōu)化提升。進(jìn)行電力設(shè)施水淹三維預(yù)警方案研究，以實(shí)景化的三維設(shè)備、臺(tái)賬為基礎(chǔ)，全面收集輸電本體信息，匯總氣象、水文、地質(zhì)、電力設(shè)備設(shè)施結(jié)構(gòu)等相關(guān)運(yùn)行環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施采集信息的一站式匯總展示、數(shù)據(jù)集中交互處理、大數(shù)據(jù)累積分析、現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程輔助和智能決策指揮等功能，大幅提升災(zāi)害預(yù)測(cè)精度、預(yù)警有效性及信息送達(dá)精準(zhǔn)度，提升輸電線路智能化運(yùn)檢水平。

關(guān)鍵字：電力設(shè)施水淹、三維預(yù)警、激光Lidar、傾斜攝影測(cè)量

一、概述

針對(duì)已有的電網(wǎng)設(shè)施水淹災(zāi)害預(yù)警，引入全省高精度三維地圖，提升電網(wǎng)水淹災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中地形參數(shù)取值準(zhǔn)確性，提出水淹、內(nèi)澇精細(xì)化告警算法;基于北斗定位、視覺(jué)圖像識(shí)別及5G通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)告警信息與電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施坐標(biāo)相擬合的“三維地圖”式應(yīng)用體驗(yàn)，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的水淹災(zāi)害智能預(yù)警體系。

構(gòu)建三維激光點(diǎn)云及傾斜攝影可視化相結(jié)合的三維場(chǎng)景，接入可視化平臺(tái)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)感知、評(píng)估分析及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)（告）警功能，打通與電力調(diào)度平臺(tái)數(shù)據(jù)接口。

二、建設(shè)方案

1、數(shù)據(jù)建設(shè)

（1）無(wú)人機(jī)搭載激光lidar建模技術(shù)

利用大疆多旋翼無(wú)人機(jī)搭載激光lidar相機(jī)進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集。

在國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范的嚴(yán)格約束下，利用激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件，利用海量點(diǎn)云LOD技術(shù)、點(diǎn)云自動(dòng)降噪技術(shù)，通過(guò)典型特征的點(diǎn)云自動(dòng)分類(lèi)算法、點(diǎn)云三維空間自動(dòng)量算分析技術(shù)、模擬分析算法以及電網(wǎng)專業(yè)算法等激光點(diǎn)云及電網(wǎng)業(yè)務(wù)算法基礎(chǔ)組件，實(shí)現(xiàn)的面向電網(wǎng)應(yīng)用的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的工程化組織管理與分析處理工作。

以巡檢任務(wù)為工程單位的數(shù)據(jù)組織與分析管理邏輯，以同電壓等級(jí)同線路下巡檢區(qū)間為點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理單元，開(kāi)展電網(wǎng)行業(yè)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的自動(dòng)化與智能化分析處理作業(yè)。

l地形數(shù)據(jù)三維建模

利用激光LiDAR相機(jī)可以穿透植被冠層，從而獲取地面DEM點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的建模，可提供數(shù)字高程模型等一系列包括高度、坡度、坡面、坡向在內(nèi)的地形產(chǎn)品。同時(shí)可以完成地面建筑物構(gòu)筑物的三維模型數(shù)據(jù)建設(shè)。

l設(shè)備本體三維建模

通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載的激光雷達(dá)對(duì)線路通道電力設(shè)施等進(jìn)行掃描，獲取高精度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)后期處理形成電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的本體三維數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的高精度建模。

（2）無(wú)人機(jī)搭載傾斜相機(jī)建模技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是通過(guò)多旋翼無(wú)人機(jī)搭載傾斜相機(jī)，利用地面像控點(diǎn)標(biāo)記進(jìn)行定位，從一個(gè)垂直方向、多個(gè)傾斜方向同時(shí)才加影像，全自動(dòng)化完成模型構(gòu)建和紋理映射，由于同一立面經(jīng)歷了多次采集，不但可以真實(shí)、立體、多維地反映地物信息，還可以直接進(jìn)行坐標(biāo)、高程、距離等數(shù)據(jù)的量測(cè)。

通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施本體進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集，經(jīng)后期處理后形成相對(duì)精度的三維數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)分米或米級(jí)的相對(duì)精度建模。

2、系統(tǒng)建設(shè)

對(duì)于局部地區(qū)的暴雨水淹等災(zāi)情防范，應(yīng)遵循“以防為主，防治結(jié)合”的工作原則，采用綜合防治措施。首先要在思想上重視，消除任何麻痹意識(shí)，加強(qiáng)防汛工作的領(lǐng)導(dǎo)，提高認(rèn)識(shí)，加大防汛投入。其次，要從電力設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工、廠所選址考慮防洪問(wèn)題，做好排水設(shè)計(jì)，保證施工質(zhì)量。做好電力防汛檢查工作。對(duì)于現(xiàn)有電力設(shè)施，應(yīng)制定合理的暴雨水淹應(yīng)急措施和預(yù)案。結(jié)合氣象預(yù)報(bào)，設(shè)置暴雨雨量警戒值，利用現(xiàn)代化科技手段進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的獲取，建立預(yù)警平臺(tái)完成數(shù)據(jù)分析，切實(shí)保障電力設(shè)施設(shè)備安全運(yùn)行。

根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際業(yè)務(wù)的需求，電力設(shè)施水淹預(yù)警平臺(tái)支持如下業(yè)務(wù)應(yīng)用：

（1）設(shè)備設(shè)施本體全景展示

通過(guò)融合三維激光點(diǎn)云和傾斜模型數(shù)據(jù)可顯示地形、電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施等整體信息和地理位置信息，如桿塔本體、導(dǎo)地線、絕緣子等主設(shè)備臺(tái)賬、歷史變遷等重要信息。通過(guò)三維模型可查看安裝在本體上的各類(lèi)設(shè)備信息，可對(duì)設(shè)備的相關(guān)信息進(jìn)行查閱。

（2）氣象數(shù)據(jù)分析

接入實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，以累計(jì)雨量、實(shí)時(shí)雨量、地形地貌等基本信息要素作為區(qū)域?yàn)?zāi)情、風(fēng)險(xiǎn)判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水淹隱患點(diǎn)進(jìn)行指數(shù)評(píng)估，并根據(jù)指數(shù)數(shù)值在GIS地圖上以不同顏色進(jìn)行展示。還可以結(jié)合實(shí)測(cè)的水位、雨量等信息，運(yùn)用模型來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)所關(guān)心的電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施所在區(qū)域水淹及流量變化情況，并通過(guò)圖文并茂及三維GIS的方式進(jìn)行展現(xiàn)。

（3）水淹分析

在用戶指定的范圍內(nèi)，模擬水淹沒(méi)到一定高程點(diǎn)后的效果。對(duì)三維地形上某一區(qū)域進(jìn)行淹沒(méi)模擬，得到相關(guān)淹沒(méi)面積、區(qū)域面積等數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施所在任意地形的洪水淹沒(méi)情況進(jìn)行分析，以便進(jìn)行防洪方面的研究，發(fā)生洪災(zāi)時(shí)，通過(guò)水淹分析可以模擬、預(yù)測(cè)和顯示洪水淹沒(méi)范圍。

（4）災(zāi)害應(yīng)急搶修

電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施發(fā)生故障或者隱患時(shí)，工作人員基于三維可視化場(chǎng)景可以在第一時(shí)間內(nèi)掌握故障點(diǎn)的地理信息以及設(shè)施信息，在三維場(chǎng)景中顯示檢修作業(yè)所需的工器具配置、作業(yè)人員、作業(yè)車(chē)輛等信息，根據(jù)調(diào)度指派工作負(fù)責(zé)人，通過(guò)定位技術(shù)快速尋找到設(shè)備故障點(diǎn)，并為搶修人員提供路徑導(dǎo)航，提供搶修最佳路線，而不至于走錯(cuò)路徑，從而提高工作的效率。

檢修作業(yè)配置展示：根據(jù)故障發(fā)生的種類(lèi)，通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的檢修決策方案，可獲取方案中涉及到的檢修作業(yè)配置，同時(shí)在三維場(chǎng)景中顯示當(dāng)前可調(diào)配的檢修作業(yè)資源并進(jìn)行比對(duì)，分析出工器具配置、生產(chǎn)車(chē)輛、檢修作業(yè)人員來(lái)源以及調(diào)度可行性，分析結(jié)果在三維場(chǎng)景中高亮顯示。

最優(yōu)搶修路徑分析：發(fā)生線路故障時(shí)，通過(guò)路徑分析可以實(shí)時(shí)制定最佳搶修路徑，指導(dǎo)應(yīng)急搶修工作。

三、總結(jié)

電力設(shè)施水淹三維預(yù)警方案研究以實(shí)景化的三維設(shè)備、臺(tái)賬為基礎(chǔ)，全面收集電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施本體信息，匯總氣象、水文、地質(zhì)、電力設(shè)施結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)等相關(guān)運(yùn)行環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施及各類(lèi)系統(tǒng)設(shè)備采集信息的一站式匯總展示、數(shù)據(jù)集中交互處理、大數(shù)據(jù)累積分析、現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程輔助和智能決策指揮等功能，大幅提升災(zāi)害預(yù)測(cè)精度、預(yù)警有效性及信息送達(dá)精準(zhǔn)度，提升電網(wǎng)智能化運(yùn)檢水平。

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