董明

輸電線路走廊樹障清理相關(guān)技術(shù)分析

董明

（海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司?？诠╇娋?，海南 ?？?570102）

在輸電管理工作中，輸電線路的運(yùn)維工作至關(guān)重要。主要根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前輸電線路通道中樹障清理期間所采用的技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，在確保輸電線路能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，利用科學(xué)的清理方式方法及技術(shù)以確保運(yùn)維人員的人身安全。

輸電線路；輸電運(yùn)維；樹障清理；樹線矛盾

電力是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國電網(wǎng)也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，輸電網(wǎng)是電力傳輸?shù)闹骶W(wǎng)架，在輸電線路的運(yùn)行維護(hù)中，樹線矛盾一直是嚴(yán)重威脅電力線路安全穩(wěn)定運(yùn)行一個(gè)重要問題，所以一定要做好電力線路樹障的清理工作，而這同時(shí)也是電網(wǎng)運(yùn)維一項(xiàng)主要的日常工作。

1 輸電線路走廊樹障在線監(jiān)測

1.1 輸電線路走廊樹障測距技術(shù)

1.1.1 導(dǎo)線激光測距

激光測距主要是使用激光來給目標(biāo)距離采取精準(zhǔn)的測定。激光測距實(shí)驗(yàn)則是利用激光來給線樹距離做測量工作。

原理為把高度同向性脈沖激光束射向擺放到角反射鏡中，然后根據(jù)接收的時(shí)間來確定距離。在采用激光測距儀的過程中，要往目標(biāo)位置投設(shè)細(xì)微的激光測距儀光，然后讓光電元件去收集目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)裝置測定激光束在進(jìn)行發(fā)射到接受的整個(gè)過程中，能夠掌握觀測人員和目標(biāo)間的距離。

1.1.2 超聲波測距

主要原理為在超聲波發(fā)射裝置放射超聲波，其主要是依靠接收器獲取超聲波過程中所形成的時(shí)間差，超聲波發(fā)射器在往其中一方位投射超聲波的一剎那進(jìn)行計(jì)時(shí)，此時(shí)空氣能夠作為超聲波傳送的載體，在此過程中如果遇到障礙物的話就能夠馬上返回，超聲波接收器在接受反射波后就要馬上結(jié)束計(jì)時(shí)。在監(jiān)測樹障的過程中，可以在無人機(jī)中搭設(shè)超聲波測距裝置，這樣就能夠達(dá)到理想的測量效果。超聲波測距屬于非接觸測量中比較重要的一個(gè)方式，在諸多的領(lǐng)域中都得到了普遍的使用。

1.1.3 機(jī)載激光雷達(dá)智能測距

激光雷達(dá)主要是通過三維建模而來的，利用掃描的方式能夠精準(zhǔn)地對(duì)電網(wǎng)線路導(dǎo)線進(jìn)行定位，并創(chuàng)建設(shè)備與設(shè)備附近的模型，此外還要對(duì)線路和樹木之間所具有的距離進(jìn)行測量，同時(shí)也要檢測線路和樹木的間距。由于視角的關(guān)系，肉眼可見觀望到的最高樹木并非是最高的。目前利用激光雷達(dá)掃描的方法，可以以立體的形式展現(xiàn)出樹障附近的情況，并且還可以利用三維建模的方式來讓系統(tǒng)確定最高的樹和導(dǎo)線之間的距離，從而便能夠確保測量的準(zhǔn)確性，而且還可以將誤差控制在厘米范圍。此外，多旋翼無人機(jī)搭設(shè)激光雷達(dá)能夠展現(xiàn)出線路附近的三維環(huán)境，這等于是創(chuàng)建了有關(guān)線路的高精度電子沙盤，這樣一來就能夠?yàn)楣ぷ髡邉?chuàng)建隱患防治方案提供合理的參考依據(jù)。激光雷達(dá)智能測距輸電線路樹障一共要經(jīng)歷以下階段：分別是數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)整理，對(duì)結(jié)論進(jìn)行研究。

1.1.4 傾斜攝影測距

傾斜攝影技術(shù)在這些年得到了廣泛的使用，并且屬于攝影測量領(lǐng)域的全新技術(shù)，其不但可以全面地體現(xiàn)出地物的實(shí)際狀況，準(zhǔn)確地獲得物方紋理信息，而且還能夠利用全新的定位、建模等技術(shù)來制作成三維模型。在相同的飛行平臺(tái)中搭設(shè)兩臺(tái)以上的傳感器，并在各種角度下收集影像，以得到與地面物體有關(guān)的信息。如果以垂直角度來進(jìn)行拍攝的話，所得到的影像就被叫做正片，如果鏡頭位于上方并和地面構(gòu)成適度夾角的話，那么所得到的影像就屬于斜片。把傾斜攝影技術(shù)使用到無人機(jī)當(dāng)中，其實(shí)就是一次制作三維模型的過程，不過效果會(huì)更加的逼真，能夠滿足實(shí)際要求。只需要進(jìn)行一次飛行，就可以得到各種視角的影像，而且還可以使用電腦軟件來進(jìn)行紋理自動(dòng)貼圖。整體來講，和過去所使用的技術(shù)比較能夠發(fā)現(xiàn)，傾斜攝影技術(shù)精準(zhǔn)性較高，性價(jià)比也比價(jià)合理，所以得到了普遍的使用。

1.2 電力走廊數(shù)據(jù)處理分析

1.2.1 電運(yùn)分類數(shù)據(jù)處理技術(shù)

對(duì)收集的原始數(shù)據(jù)事先做好預(yù)處理，而在激光點(diǎn)云方面，則要根據(jù)三維激光掃描數(shù)據(jù)來分類，在給激光點(diǎn)云做好大地定向后，再使用激光分類工具給地面的激光點(diǎn)做好分類，并進(jìn)行正確的辨別，從中獲取到高準(zhǔn)確性的線路導(dǎo)線、樹木、跨越、建筑的激光點(diǎn)云，而且還要應(yīng)用分好類的地面激光點(diǎn)云來制作數(shù)字高程模型。而對(duì)于一些非地面激光點(diǎn)云，例如線路導(dǎo)線、樹木等，則可以依據(jù)影像數(shù)據(jù)來做三維可視化高程渲染，然后根據(jù)處理的結(jié)果對(duì)數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像進(jìn)行配準(zhǔn)疊置，并為它們結(jié)合相符的坐標(biāo)，同時(shí)還要根據(jù)矢量化地圖來分配矢量數(shù)據(jù)，對(duì)三維空間數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，創(chuàng)建邏輯關(guān)系，構(gòu)成導(dǎo)線、桿塔、建筑的分類對(duì)象空間，此外還要完成對(duì)輸電線路走廊三維柱子模型的創(chuàng)建工作，這樣就可以掌握收集期間輸電線路走廊三維空間的狀況，其中主要有走廊地形、導(dǎo)線弧垂、桿塔等線路設(shè)備的運(yùn)維信息。

1.2.2 Zigbee+Wi-Fi+3G/4G混合通信組網(wǎng)技術(shù)

從技術(shù)層面進(jìn)行分析，成本不高的混合組網(wǎng)是當(dāng)前最為理想的高空通信方案。用Zigbee+Wi-Fi+3G/4G混合無線通信技術(shù)，來把測距、線路走廊內(nèi)視頻等相關(guān)數(shù)據(jù)輸送進(jìn)后臺(tái)，此類組網(wǎng)形式具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。采用Zigbee無線通信的形式，可以讓測距傳感器和檢測主機(jī)間順利地進(jìn)行通信。此混合組網(wǎng)的通信形式可以對(duì)信號(hào)弱的區(qū)域、難以巡線區(qū)域的線路走廊內(nèi)的樹障隱患進(jìn)行全程監(jiān)控。

2 創(chuàng)建樹障隱患預(yù)警系統(tǒng)

2.1 創(chuàng)建輸電線路通道樹障隱患信息庫

創(chuàng)建能夠方便管理的輸電線路通道樹障隱患信息庫，對(duì)所在地的輸電線路內(nèi)樹障的關(guān)鍵信息做好記錄工作，其中主要包括收集樹種、樹齡、樹高、生長速率、地區(qū)氣候等方面的信息，這樣一來就可以掌握樹障隱患的分布情況和主要的特征。輸電線路走廊樹障隱患動(dòng)態(tài)及預(yù)警分析系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 輸電線路走廊樹障隱患動(dòng)態(tài)及預(yù)警分析系統(tǒng)

2.2 創(chuàng)建樹高生長預(yù)測模型

對(duì)植物的成長情況建立相關(guān)的模型，并掌握好使用情況，同時(shí)還要分析植物生長的趨勢，這樣就可以對(duì)樹障隱患做好管理，并要適當(dāng)?shù)貙?duì)樹種做好處理，以及改進(jìn)輸電線路的搭設(shè)情況。在對(duì)模型的不確定性進(jìn)行評(píng)估的過程中，主要采用的是貝葉斯估算法，這樣就可以提升樹高生長模型參數(shù)估測的準(zhǔn)確性，此方法特別適合用到輸電線路通道樹木的樹高模擬當(dāng)中。

其中，貝葉斯法是以貝葉斯定理為基礎(chǔ)所研發(fā)出來的，主要的作用在于闡明和解決統(tǒng)計(jì)問題。完善的貝葉斯分析主要包含數(shù)據(jù)研究、創(chuàng)建概率模型、效應(yīng)函數(shù)的假設(shè)等。貝葉斯的使用方式把并不了解的參數(shù)的先驗(yàn)信息和樣本信息融合到一起，然后利用貝葉斯定理來獲取后驗(yàn)信息，把這些信息用來預(yù)測參數(shù)的分布情況。

令=（1，2，3，…）為數(shù)據(jù)向量，=（1，2，3，…）為參數(shù)向量，貝葉斯基本方程為：

（，）=（θ）（）=（）（） （1）

式（1）中：為概率分布函數(shù)。

對(duì)于參數(shù)，在以往所采用的算法中，能夠使用最下二乘法來計(jì)算；在貝葉斯法中利用概率分布來表達(dá)的不確定性，這樣就可以對(duì)進(jìn)行估算。通過貝葉斯條件的概率，的條件概率分布情況為（）=（）（）（），而如果是連續(xù)型，則（）=[（）]=p（）p（）（）。

在貝葉斯法當(dāng)中，給定樣本中的的條件概率分布情況為（），這就為參數(shù)的后驗(yàn)信息，（）則為給定下的似然函數(shù)，（）則為的先驗(yàn)信息。

利用上面的方式，來給各樹種樹障創(chuàng)建相符的高度生產(chǎn)模型，最后就可以創(chuàng)建出輸電線路通道數(shù)據(jù)高度生長模型 列表。

3 結(jié)束語

輸電線路的樹障難題始終影響著電力企業(yè)，因此，得到了相關(guān)工作者的高度重視，并加大了對(duì)其的研究力度，也制定出了相應(yīng)的解決措施。其中，全新技術(shù)的使用能夠更好地改善傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，從而為電力線路建立安全、可靠的運(yùn)行環(huán)境。但單一的清障措施難免需要非常多的人力、物力，同時(shí)錯(cuò)誤的清理方法也嚴(yán)重威脅著線路運(yùn)維人員的人身安全，在不同的線路位置及不同的生態(tài)環(huán)境下，一定要運(yùn)用多種措施及方法，全面展現(xiàn)出各種清理方法及工器具的優(yōu)勢，并要把組織工作、清理工具、技術(shù)使用合理地融合到一起，這樣就可以節(jié)省樹障清理的人力和物力，確保輸電線路走廊樹障清理的效果，保障線路樹障清理人員的人身安全，為電網(wǎng)運(yùn)維打造一個(gè)可靠的“安全通道”。

TM75

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.057

2095－6835（2020）02－0139－02

〔編輯：張思楠〕