CN110580564A - 输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法 - Google Patents
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Abstract
一种输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，包括采用输变电工程三维设计模型输出造价工具，结合电力建设工程土建专业的算量规则和电气安装、输电线路专业的提资信息需求，形成计算规则库、清单定额匹配库以及造价信息提资标准；采用激光雷达探测技术，利用激光雷达扫描生成点云数据，对线路走廊地形进行三维实景建模；通过对比将激光雷达三维线路模型进行转换，叠加到三维设计成果；研究线路走廊内地物与导线的安全距离的检测计算，分析线路走廊内的净空距离、交叉跨越检查项目，确定输电线路工程是否满足验收要求。本发明利用激光雷达技术辅助线路验收检查，为输电线路的验收提供更快速、高效和科学的手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网线路工程竣工验收的方法，特别涉及一种输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法。
背景技术
国家电网公司提出加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网，坚强智能电网的建设对于输变电工程全寿命周期管理提出了更高的要求。
目前，世界正在经历以数据为核心，互联网为手段的第二次信息化浪潮，社会正在从IT(信息化)时代转至DT(数据)时代。随着数字化技术的飞速发展，社会上各行各业都开展了数字化建设工作并取得了一定的效果。数字化时代的到来同时给电力企业发展带来了机遇和挑战，将领先的数字化技术应用于全寿命周期管理，提高其经济效益和核心竞争力。
电网发展建设需要利用现有电网资源开展，对影响电网规划的相关问题进行深入研究、科学规划，提升电网的资源优化能力和安全承载能力，是确保我国电网安全可靠运行的重要前提。面对新能源电网建设和电网规模的扩大，现有电网管理方式已不能很好满足电网建设中对数据资源支撑的需求，提出以数字化技术为基础，以电网全寿命周期管理理念为目标的新型电网管理方式，对于电网各阶段生产效率的提升，具有重大意义。
国家电网公司目前已明确提出输变电工程开展数字化三维设计，作为输变电工程全寿命周期的龙头阶段，对于输变电工程数字化基础数据的积累，具有重大的意义。设计阶段所产生的输变电工程三维设计成果，一定要在工程建设过程中得到应用才可以发挥其价值。但是目前在输变电工程建设管理过程中，往往采用传统的手段进行管理，无法应用设计阶段所产生的三维设计成果。因此，开展输变电工程三维设计成果工程建设应用研究尤为必要。
目前输电线路工程质量验收存在以下问题：
第一，由于工期紧张，受各个环节影响，线路建设周期经常倒排工期，加快施工进度，为了防止夜长梦多施工单位经常夜间施工，对有些工序也疏于自检，很容易出现差错。一些隐蔽工程验收只不过是走走过场，有时也会出现在基础混凝土养护期不足的情况下就立塔放线等的情况。
第二，输电线路工程质量验收人员素质不一，并且也不能保证都是业务比较精湛的电力从业人员，对验收结果的准确性造成影响，不能对输电线路工程质量做出正确的评定。由于输电线路工程质量验收人员一般只有3-5个，并且验收人员结构偏向老龄化以及退休减员，导致人均巡视工作量达到75km/月。同时，每年还有约200km的线路要投运，人均工作量有增无减。为了实现公司线路“零外力破坏”的目标，运行人员又将大量精力投入到防外力破坏工作中去，班组很难安排运行人员参加线路验收工作。
第三，“抽检”模式与公司“精细化”管理要求存在差距。在原有的输电线路验收模式下，线路验收较为粗放，通常验收时对线路采取抽检方式，局限在人跑、眼看、手写，同时采用单项主观评定验收的方法，对工程没有做到仔细深入的检查，由此可能带来众多的安全缺陷和隐患。
第四，在输变电工程造价编制管理中，变电站土建专业存在着工程量计算难度高、工作量大，变电站电气专业及输电线路专业中，技经人员填写工程量和筛选匹配清单、定额项有非常多的重复性工作，造成造价编制工作耗时长。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，通过使用输电线路三维设计成果来助线路工程竣工验收，通过使用三维设计成果来对造价管控，提高项目管理效果，同时通过改变传统的抽检方式验收模式，利用激光雷达技术辅助线路验收检查，为输电线路的验收提供更快速、更高效和更科学的手段。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案：
输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，其特征在于，包括以下步骤：1、采用输变电工程三维设计模型输出造价工具，结合电力建设工程土建专业的算量规则和电气安装、输电线路专业的提资信息需求，形成计算规则库、清单定额匹配库以及造价信息提资标准，实现工程量准确快速计算；2、采用激光雷达探测技术，利用无人机携带激光雷达扫描生成点云数据，对线路走廊地形进行高精度三维实景建模；3、通过对比激光雷达三维线路模型与三维设计成果模型的差异，将激光雷达三维线路模型进行转换，叠加到三维设计成果；4、结合验收规范要求，研究线路走廊内地物与导线的安全距离的检测计算，分析线路走廊内的净空距离、交叉跨越检查项目，确定输电线路工程是否满足验收要求。
步骤2的三维实景建模主要通过数据预处理、点云数据处理、DEM、DSM及DOM制作、成果数据质量检查以及点云实景模型构建步骤实现，所述数据预处理的目的是获取激光点云数据的空间坐标和影像外方位元素；点云数据处理的目的是获得有效的点云数据，保障点云实景模型的准确性；DEM、DSM及DOM制作是为了产出可视化的正影像数据；成果数据质量检查是要验证数据的合规性；对经过处理后的数据进行可视化应用，便可形成点云模型，直观地反映工程实景情况。
步骤3的叠加方法包括以下步骤第一步：三维设计成果数据提取，对三维设计成果进行适当密度的均匀采样得到目标几何特征数据；第二步：使用激光雷达扫描设备对工程进行三维测量，获取三维扫描点云数据第三步：特征提取，即对扫描点云进行预处理，得到配准过程中必要的有效数据；第四步：叠加匹配，对三维激光雷达扫描点云和三维设计成果数据进行叠加，使其达到最佳拟合，其中，叠加过程包括两个步骤，步骤一是粗叠加，步骤二是精确叠加。
所述粗叠加步骤，使激光雷达扫描点云与三维设计成果之间的位姿偏差尽最大可能的减小，达到一个大致拟合状态；一般在粗叠加的基础上进行第二个阶段的精确叠加操作，其目的主要是通过精确叠加算法使激光雷达扫描点云与三维设计成果处于最佳的拟合状态。
所述精确叠加步骤，采用最近点迭代(Iterative Closest point，ICP)算法。
有益效果：
(1)实现输变电工程建设管理的电子化、数字化和可视化，为工程项目管理者提供直观、实时、有效的辅助工具。
(2)通过将三维设计成果应用于输电线路工程竣工验收，直观展示线路走廊三维场景，适应新的数字化应用要求，其管理理念与技术应用也逐渐满足了输变电工程发展的需要。在输变电工程三维场景的可视化、精细化展示和应用方面起到显著作用。
(2)创新输电线路工程竣工验收方式
通过对激光雷达扫描技术辅助线路竣工验收应用的研究，可获取导线及其走廊环境内地表物的高精度三维坐标，利用坐标数据对导线进行快速、准确地矢量化，并计算导线与地表物的间距，从而实现对导线安全距离的检测，改变传统的人跑、眼看、手写方式，为输电线路工程竣工验收提供更快速、更科学、更高效的检查方式。
(3)提升输电线路竣工验收的质量和效率,确保线路工程安全稳定的运行
机载激光雷达扫描具有效率高、质量好、受地形条件影响小等特点，能够快速获取大面积高精度的地面点云数据和高分辨率的数码影像，实现输电线路真实三维模型重建，可用于线路通道内任一点的三维数据测量，尤其对线路交叉跨越、植被、建筑物安全距离等的验收工作带来显著的改观，使得输电线路验收工作人员更加准确地了解整条输电线路的情况，进而实现对输电线路的三维可视化管理，提高竣工验收的工作质量和效率，确保线路工程投运后安全稳定的运行。
具体实施方式
输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，包括：1、采用输变电工程三维设计模型输出造价工具，结合电力建设工程土建专业的算量规则和电气安装、输电线路专业的提资信息需求，形成计算规则库、清单定额匹配库以及造价信息提资标准，实现工程量准确快速计算；2、采用激光雷达探测技术，利用无人机携带激光雷达扫描生成点云数据，对线路走廊地形进行高精度三维实景建模；3、通过对比激光雷达三维线路模型与三维设计成果模型的差异，将激光雷达三维线路模型进行转换，叠加到三维设计成果；4、结合验收规范要求，研究线路走廊内地物与导线的安全距离的检测计算，分析线路走廊内的净空距离、交叉跨越检查项目，确定输电线路工程是否满足验收要求。
三维实景建模主要通过数据预处理、点云数据处理、DEM、DSM及DOM制作、成果数据质量检查以及点云实景模型构建步骤实现，所述数据预处理的目的是获取激光点云数据的空间坐标和影像外方位元素；点云数据处理的目的是获得有效的点云数据，保障点云实景模型的准确性；DEM、DSM及DOM制作是为了产出可视化的正影像数据；成果数据质量检查是要验证数据的合规性；对经过处理后的数据进行可视化应用，便可形成点云模型，直观地反映工程实景情况。
叠加方法包括以下步骤：第一步：三维设计成果数据提取，对三维设计成果进行适当密度的均匀采样得到目标几何特征数据；第二步：使用激光雷达扫描设备对工程进行三维测量，获取三维扫描点云数据第三步：特征提取，即对扫描点云进行预处理，得到配准过程中必要的有效数据；第四步：叠加匹配，对三维激光雷达扫描点云和三维设计成果数据进行叠加，使其达到最佳拟合，其中，叠加过程包括两个步骤，步骤一是粗叠加，步骤二是精确叠加。所述粗叠加步骤，使激光雷达扫描点云与三维设计成果之间的位姿偏差尽最大可能的减小，达到一个大致拟合状态；一般在粗叠加的基础上进行第二个阶段的精确叠加操作，其目的主要是通过精确叠加算法使激光雷达扫描点云与三维设计成果处于最佳的拟合状态。所述精确叠加采用最近点迭代(Iterative Closest point，ICP)算法。
Claims (5)
1.输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，其特征在于，包括以下步骤：1、采用输变电工程三维设计模型输出造价工具，结合电力建设工程土建专业的算量规则和电气安装、输电线路专业的提资信息需求，形成计算规则库、清单定额匹配库以及造价信息提资标准，实现工程量准确快速计算；2、采用激光雷达探测技术，利用无人机携带激光雷达扫描生成点云数据，对线路走廊地形进行高精度三维实景建模；3、通过对比激光雷达三维线路模型与三维设计成果模型的差异，将激光雷达三维线路模型进行转换，叠加到三维设计成果；4、结合验收规范要求，研究线路走廊内地物与导线的安全距离的检测计算，分析线路走廊内的净空距离、交叉跨越检查项目，确定输电线路工程是否满足验收要求。
2.根据权利要求1所述的输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，其特征在于，所述的步骤2的三维实景建模主要通过数据预处理、点云数据处理、DEM、DSM及DOM制作、成果数据质量检查以及点云实景模型构建步骤实现，所述数据预处理的目的是获取激光点云数据的空间坐标和影像外方位元素；点云数据处理的目的是获得有效的点云数据，保障点云实景模型的准确性；DEM、DSM及DOM制作是为了产出可视化的正影像数据；成果数据质量检查是要验证数据的合规性；对经过处理后的数据进行可视化应用，便可形成点云模型，直观地反映工程实景情况。
3.根据权利要求1所述的输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，其特征在于，步骤3的叠加方法包括以下步骤第一步：三维设计成果数据提取，对三维设计成果进行适当密度的均匀采样得到目标几何特征数据；第二步：使用激光雷达扫描设备对工程进行三维测量，获取三维扫描点云数据第三步：特征提取，即对扫描点云进行预处理，得到配准过程中必要的有效数据；第四步：叠加匹配，对三维激光雷达扫描点云和三维设计成果数据进行叠加，使其达到最佳拟合，其中，叠加过程包括两个步骤，步骤一是粗叠加，步骤二是精确叠加。
4.根据权利要求1所述的输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，其特征在于，所述粗叠加步骤，使激光雷达扫描点云与三维设计成果之间的位姿偏差尽最大可能的减小，达到一个大致拟合状态；一般在粗叠加的基础上进行第二个阶段的精确叠加操作，其目的主要是通过精确叠加算法使激光雷达扫描点云与三维设计成果处于最佳的拟合状态。
5.根据权利要求1所述的输电线路三维设计成果辅助线路工程竣工验收的方法，其特征在于，所述精确叠加步骤，采用最近点迭代（Iterative Closest point，ICP）算法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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