CN115760725A - 基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，包括：获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离，从而有效地提高了现有技术在对输电线的外力入侵进行监测时的监测精度，解决了无法监测外力入侵距离导致的预警效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法、介质及设备。
背景技术
输电架空线路作为电力***的重要组成部分，其运行的安全可靠是保证居民生活用电及生产正常运行的重要工作。架空线路的外力破坏是造成非计划停电的主要原因，大约占整体故障的50％以上。为了减少外力破坏，现有技术对部分线路安装了基于视频的在线监测装置，并逐步采用了图像识别的方法进行故障预测。然而，基于深度学***台对硬件性能、运行功耗、设备尺寸等都存在多方面限制，造成了现有技术对外力入侵的识别准确率只能维持在50％-90％之间。进一步地，基于图像识别的在线监测只能做定性分析，无法准确判断外力距离输电线路导体的准确距离，产生大量无效的警示数据，增加了运维人员二次故障辨识的工作。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法、介质及设备，以解决现有技术在对输电线的外力入侵进行监测时存在的监测精度低、无法监测外力入侵距离导致的预警效率低的问题。
一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，所述方法包括：
获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；
对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；
对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；
每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
可选地，所述对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云包括：
对所述激光点云数据中的激光点进行坐标变换，得到每一个激光点对应的标准坐标，所述标准坐标以激光雷达为坐标系中的原点；
以坐标变换后的原点为起点，计算两两激光点对应的标准坐标之间的相对距离，构建距离比邻矩阵；
构建原始激光点云，所述原始激光点云中包括所述激光点云数据中除所述原点外其他的激光点；
创建分区集合，选取所述原点作为搜索点；
从所述距离比邻矩阵中获取与所述搜索点的相对距离最小的激光点，作为候选点；
当所述相对距离小于或等于预设的线路直径阈值时，将所述候选点添加到所述分区集合，并将所述候选点从原始激光点云中删除，以所述候选点作为搜索点进行下一次搜索；
当所述相对距离大于预设的线路直径阈值时，保存所述分区集合，并创建下一个分区集合，将所述候选点从原始激光点云中删除以及添加到所述下一个分区集合，以所述候选点为搜索点进行下一次搜索；
直至所述原始激光点云中的所述激光点纳入不同的分区集合，其中，每一所述分区集合为一种线路类型对应的激光点云。
可选地，所述线路直径阈值为10倍的架空线路导体直径。
可选地，所述对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数包括：
对于一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云在横轴方向的坐标最大值和坐标最小值进行三等分划分，得到三等分区域及其对应的激光点；
从每一等分区域中随机抽取一个第一激光点，代入第一方程求解系数；从每一等分区域中随机抽取一个第二激光点，代入第二方程求解系数，重复执行S次，得到S个第一方程和S个第二方程；
根据所述线路类型对应的激光点云，计算所述S个第一方程和S个第二方程对应的均方根误差；
选取所述均方根误差的最小值对应的方程，作为所述线路类型对应的数据恢复函数。
可选地，所述根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离包括：
分别从每一种线路类型对应的激光点云中获取所述线路类型对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，和从所述外力对应的激光点云中获取外力对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值；
根据所获取的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，获取所述外力与线路类型的相对位置以及目标线路的编号信息；
根据所述外力与线路类型的相对位置、目标线路的编号信息和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
可选地，所述根据所获取的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，获取所述外力与线路类型的相对位置以及目标线路的编号信息包括：
S1：遍历每一种线路类型，计算所述线路类型对应的Z轴坐标最小值与外力对应的Z轴坐标最大值之间的第一差值；
S2：若存在第一差值大于0的线路类型，则所述外力在第一差值大于0的线路类型的右侧，获取第一差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6；
S3：若不存在第一差值大于0的线路类型，遍历每一种线路类型，计算外力对应的Z轴坐标最小值与线路类型对应的Z轴坐标最大值与之间的第二差值；
S4：若存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在第二差值大于0的线路类型的左侧，获取第二差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6。
S5：若不存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在线路类型的中间，执行S6；
S6：遍历所述编号信息指向的每一种线路类型，计算线路类型对应的Y轴坐标最小值与外力对应的Y轴坐标最大值之间的第三差值；
S7：若存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值最小值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的下方，获取所述目标线路的编号信息；
S8：若不存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值的绝对值中最小的两个值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的上方，获取所述目标线路的编号信息。
可选地，所述根据所述外力与线路类型的相对位置、目标线路的编号信息和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离包括：
当所述外力在单一目标线路的右下方或左下方时，根据所述编号信息获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据所述投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述外力入侵的最短距离；和/或
当所述外力位于输电线的右侧或左侧并且位于两目标线路的高度之间时，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离；和/或
当所述外力位于输电线下方时，获取所述外力对应的激光点云上方左右两侧的目标线路，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离。
可选地，在获取外力入侵的最短距离之后，所述方法还包括：
获取输电线运行的安全距离；
根据所述外力入侵的最短距离和所述安全距离执行不同等级的预警动作。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法。
本发明实施例通过获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离，从而实现对外力入侵的实时防护，提高了对输电线的外力监测精度以及预警效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法的实现流程图；
图2是本发明一实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法中步骤S102的实现流程图；
图3是本发明一实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法中步骤S103的实现流程图；
图4是本发明一实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法中步骤S104的实现流程图；
图5是本发明一实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法中步骤S402的实现流程图；
图6是本发明一实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测装置的示意图；
图7是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，通过获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离，从而实现对外力入侵的实时防护，提高了对输电线的外力监测精度以及预警效率。
以下对本发明实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法进行详细的描述。图1为本发明实施例提供的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法。如图1所示，所述基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法包括：
在步骤S101中，获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据。
其中，所述激光雷达架设在输电铁塔上。本发明实施例通过所述激光雷达对输电线进行扫描，从而可以得到所述输电线对应的激光点云数据。所述激光点云数据中包括若干个激光点，每一个激光点均对应一个三维坐标。从激光雷达中获取的激光点采用大地坐标系。
在步骤S102中，对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云。
在这里，从激光雷达中获取到的激光点云数据中涵盖了输电铁塔上的输电线，以2回的架空线路为例，每一回包括三根输电导线和一根避雷线。因此所述激光点云数据是若干种类型的线路对应的激光点云集合。本发明实施例首先对所述线路类型进行辨识，分割激光点云数据，得到每一种线路类型对应的激光点云。可选地，作为本发明的一个优选示例，如图2所示，步骤S102所述的对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云包括：
在步骤S201中，对所述激光点云数据中的激光点进行坐标变换，得到每一个激光点对应的标准坐标，所述标准坐标以激光雷达为坐标系中的原点。
如前所述，从激光雷达中获取的激光点采用大地坐标系，为了提高计算的效率，本发明实施例对所述激光点云数据中的每一个激光点进行坐标变换，建立以激光雷达为坐标系原点的新坐标。为了便于描述，假设所述激光点云数据中包括J个激光点，这里将变换后的激光点的坐标记为标准坐标qj(xj,yj,zj),j＝1、2…J-1，其中，X轴表示线路长度延伸方向，Y轴表示线路横截面的高度方向，Z轴表示线路横截面的左右方向。
在步骤S202中，以坐标变换后的原点为起点，计算两两激光点对应的标准坐标之间的相对距离，构建距离比邻矩阵。
其中，所述距离比邻矩阵A为以激光点的相对距离为元素构成的矩阵。所述相对距离是指两两激光点在x轴和y轴所成平面上的投影距离。本发明实施例根据所述激光点云数据中激光点的标准坐标计算两两激光点之间的相对距离。具体地，以坐标变换后的原点q0＝(x0,y0,z0)为起点，遍历所述激光点云数据中的每一激光点与其他激光点，计算两两激光点之间的相对距离，并根据所述相对距离构建距离比邻矩阵A。
可选地，为了便于理解，假设所述激光点云数据中包括J个激光点，标记为激光点q0、q1、q2、q3……、qJ-1，所述相对距离的计算公式为：
所述距离比邻矩阵A所包括的元素如下表1所示：
表1
在步骤S203中，构建原始激光点云，所述原始激光点云中包括所述激光点云数据中除所述原点外其他的激光点。
可选地，为了便于理解，假设所述激光点云数据中包括J个激光点，标记为激光点q0、q1、q2、q3……、qJ-1，所述原始激光点云B为{q1、q2、q3……、qJ-1},将每一个激光点按照序号放置于所述原始激光点云B中。应当理解，每一个激光点均为一个三维坐标qj(xj,yj,zj),j＝1、2…J-1。
在步骤S204中，创建分区集合，选取所述原点作为搜索点。
其中，所述原点为激光雷达的坐标，所述分区集合用于在对激光点云数据进行分割时存放激光点，为了便于描述，这里用符号P表示分区集合。在建立分区集合时，所述分区集合P为待生成的分区集合，初始创建时其元素个数为0。
在步骤S205中，从所述距离比邻矩阵中获取与所述搜索点的相对距离最小的激光点，作为候选点。
在开始搜索前，将搜索点添加到分区集合P，此时所述分区集合P包括一个元素，以初始化所述分区集合P，然后以所述搜索点开始搜索所述距离比邻矩阵A。示例性地，以所述原点q0为搜索点为例，将所述原点q0添加到所述分区集合P，即P为{q0}，以所述搜索点q0开始搜索所述距离比邻矩阵A。在所述距离比邻矩阵A中搜索出所述搜索点与其他激光点的相对距离，获取距离值最小的相对距离，得到所述最小的相对距离对应的激光点作为候选点。
在步骤S206中，当所述相对距离小于或等于预设的线路直径阈值时，将所述候选点添加到所述分区集合，并将所述候选点从原始激光点云中删除，以所述候选点作为搜索点进行下一次搜索。
其中，所述线路直径阈值为不同输电线类型或避雷线的分割标准，作为一轮搜索的结束标志。可选地，所述线路直径阈值可以为10倍的导体直径。
在得到最小的相对距离后，将所述相对距离与预设的线路直径阈值进行比较。
当所述相对距离小于或等于预设的线路直径阈值时，表明所获得的候选点为所述分区集合所指向的线路类型的扫描激光点，则将所述候选点添加到所述分区集合，并将所述候选点从原始激光点云B中删除，以所述候选点作为搜索点在距离比邻矩阵A中进行下一次搜索，返回步骤S205。
在步骤S207中，当所述相对距离大于预设的线路直径阈值时，保存所述分区集合，并创建下一个分区集合，将所述候选点从原始激光点云中删除以及添加到所述下一个分区集合，以所述候选点为搜索点进行下一次搜索。
当所述相对距离大于预设的线路直径阈值时，表明检测到了属于不同线路类型的扫描激光点。则保存当前的分区集合，不再更改，在实际应用中，可以根据分区集合P的生成顺序进行标号命名，比如第一分区集合P1、第二分区集合P2、……。
创建下一个分区集合，将当前的候选点从原始激光点云B中删除以及添加到所述下一个分区集合，以所述候选点为搜索点在距离比邻矩阵A中进行下一次搜索，返回步骤S205。应当理解，所述预设的线路直径阈值随所创建的分区集合而更新。
在步骤S208中，直至所述原始激光点云中的所述激光点纳入不同的分区集合中。
重复上述步骤S205至步骤S207，直至所述原始激光点云B中的激光点均被纳入不同的分区集合中，从而完成对激光点云数据的分割，可以生成至少一个分区集合。其中，每一所述分区集合为一种线路类型对应的激光点云，从而得到至少一种线路类型及其对应的激光点云，实现对不同的线路类型的辨识，提高了线路类型分割的精度。
在实际应用中，由于安装位置、角度以及环境的影响，激光雷达扫描得到的不同线路对应的激光点云数据可能无法涵盖全线路，存在部分线路数据缺失的问题。因此，在完成对不同线路类型的分割得到不同线路类型对应的激光点云后，本发明实施例进一步对线路类型对应的激光点云进行数据恢复。通过建立模型来弥补不同线路的缺失数据，并用于后期对外力入侵的监测中，有利于提高对输电线的外力监测精度以及预警效率。
在步骤S103中，对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数。
在这里，本发明实施例采用基于悬链线的数据恢复技术来进行线路数据补充。悬链线是一种曲线，形状与悬在两端的绳子因均匀引力作用下掉下来之形相似而得名。通过基于悬链线的数据恢复技术进行建模，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数，以完成对不同线路的缺失数据的补充。可选地，如图3所示，为本发明实施例提供的对一种线路类型进行线路数据补充的详细过程，所述步骤S103包括：
在步骤S301中，对于一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云在横轴方向的坐标最大值和坐标最小值进行三等分划分，得到三等分区域及其对应的激光点。
假设通过步骤S102得到N个分区集合pn(n＝1、2、……，N)，对应N种线路类型，分别就每一种线路类型，从对应的分区集合中获取横轴方向的横坐标端点，即横坐标最大值xn-max和横坐标最小值xn-min；然后根据所述横坐标最大值xn-max和横坐标最小值xn-min对横轴方向的区间进行三等分划分，得到横轴方向上的三等分区域，以及每一等分区域对应的激光点。如前所述，X轴表示线路长度延伸方向，通过步骤S301可以将所述第n中线路类型对应的激光点云按照线路长度方向划分为三等分。
在步骤S302中，从每一等分区域中随机抽取一个第一激光点，代入第一方程求解系数；从每一等分区域中随机抽取一个第二激光点，代入第二方程求解系数，重复执行S次，得到S个第一方程和S个第二方程。
其中，所述第一方程可以为
a1、b1、c1分别表示方程系数，从每一等分区域对应的激光点中，随机抽取一个激光点，记为第一激光点，三等分区域对应三个第一激光点，将所述三个第一激光点代入所述第一方程，求解所述第一方程的方程系数，从而得到一个第一方程。
所述第二方程可以为y＝a2x2-b2x+c2，a2、b2、c2分别表示方程系数，从每一等分区域对应的激光点中，随机抽取一个激光点，记为第二激光点，三等分区域对应三个第二激光点，将所述三个第二激光点代入所述第二方程，求解所述第二方程的方程系数，从而得到一个第二方程。其中，所述第一激光点与所述第二激光点不相同。
重复执行S次，求解S个第一方程和S个第二方程，得到S个第一方程和n个第二方程。示例性地，在实际应用中，可以重复执行4次，从而得到4个第一方程和4个第二方程。
在步骤S303中，根据所述线路类型对应的激光点云，计算所述S个第一方程和S个第二方程对应的均方根误差。
在得到S个第一方程和S个第二方程后，获取所述线路类型对应的激光点。对于一个方程，将激光点云中的每一个激光点的横坐标代入计算得到所述激光点的方程纵坐标，根据所述激光点的纵坐标和方程纵坐标计算均方根差。其中，所述均方根差的计算公式为：
yj表示激光点的纵坐标，Yj表示方程计算出来的所述激光点的方程纵坐标，RMSE表示方程的均方根差。
遍历所述S个第一方程和S个第二方程，从而得到2S个均方根差。
在步骤S304中，选取所述均方根误差的最小值对应的方程，作为所述线路类型对应的数据恢复函数。
在这里，所述均方根差表示方程相对于所述线路对应的激光点云的拟合度。所述均方根差越小，表明拟合度越好，方程越能代表所述线路类型对应的激光点云，否则均方根差越大，表明拟合度越差，方程越不能代表所述线路对应的激光点云。因此，本发明实施例从所述2S个均方根差中选择最小值对应的方程，作为所述线路类型对应的数据恢复函数，从而完成对所述线路类型的线路数据补充。
遍历每一种线路类型对应的激光点云，重复执行上述步骤S301至步骤S304，从而得到每一种线路类型对应的数据恢复函数，完成对每一种线路类型进行线路数据补充。
在步骤S104中，每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
其中，所述外力是指外力物体在导线附近产生的作用力。在实际的输电线运行中，树枝、车辆以及漂浮物等外力，都会危及到线路的安全运行，尤其是当外力距离线路小于预设距离。本发明实施例根据扫描得到的外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离，以及根据所述最短距离建立对线路的防护区域。
可选地，作为本发明的一个优选实例，如图4所示，步骤S104所述的每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离包括：
在步骤S401中，分别从每一种线路类型对应的激光点云中获取所述线路类型对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，和从所述外力对应的激光点云中获取外力对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值。
假设通过步骤S102得到N个分区集合pn(n＝1、2、……，N)，对应N种线路类型，分别就每一种线路类型，从对应的分区集合中获取竖轴方向的坐标端点，即Y轴坐标最大值yn-max和Y轴坐标最小值yn-min，从对应的分区集合中获取纵轴方向的坐标端点，即Z轴坐标最大值zn-max和Z轴坐标最小值zn-min。从所述外力对应的激光点云中获取竖轴方向和纵轴方向的坐标端点，即外力对应的Y轴坐标最大值yv-max和最小值yv-min、Z轴坐标最大值zv-max和最小值zv-min。
在步骤S402中，根据所获取的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，获取所述外力与线路类型的相对位置以及目标线路的编号信息。
在这里，本发明实施例通过对线路类型对应的Y轴坐标最大值和最小值与外力对应的Y轴坐标最大值和最小值进行比较，判断出外力在线路的上方还是下方，通过对线路类型对应的Z轴坐标最大值和最小值与外力对应的Z轴坐标最大值和最小值进行比较，判断出外力在线路的左方还是右方，从而得到外力与线路类型的相对位置。可选地，如图5所示，所述步骤S402还可以包括：
S1：遍历每一种线路类型，计算所述线路类型对应的Z轴坐标最小值与外力对应的Z轴坐标最大值之间的第一差值。
假设通过步骤S102得到N个分区集合pn(n＝1、2、……，N)，对应N种线路类型，分别就每一种线路类型，计算线路类型对应的Z轴坐标最小值zn-min和外力对应的Z轴坐标最大值zv-max之间的差值Dnz-1＝zn-min-zv-max，记为第一差值。
其中，所述第一差值Dnz-1大于0，表示外力在第n种线路类型的右侧。本发明实施例统计所述第一差值Dnz-1大于0的情况，找到所有第一差值Dnz-1大于0的线路类型。
S2：若存在第一差值大于0的线路类型，则所述外力在第一差值大于0的线路类型的右侧，获取第一差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6。
若找到了第一差值Dnz-1大于0的线路类型，则获取第一差值大于0的所有线路类型的编号信息，所述外力在第一差值大于0的线路类型的右侧，继续执行步骤S6。
S3：若不存在第一差值大于0的线路类型，遍历每一种线路类型，计算外力对应的Z轴坐标最小值与线路类型对应的Z轴坐标最大值与之间的第二差值。
若通过步骤S1和S2无法判断出外力在线路类型的右侧，则对应N种线路类型，分别就每一种线路类型，计算外力对应的Z轴坐标最小值zv-min和线路类型对应的Z轴坐标最大值zn-max之间的差值Dnz-2＝zv-min-zn-max，记为第二差值。
其中，所述第二差值Dnz-2大于0，表示外力在第n种线路类型的左侧。本发明实施例统计所述第二差值Dnz-2大于0的情况，找到所有第二差值Dnz-2大于0的线路类型。
S4：若存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在第二差值大于0的线路类型的左侧，获取第二差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6。
若找到了第二差值Dnz-2大于0的线路类型，则获取第二差值大于0的所有线路类型的编号信息，所述外力在第二差值大于0的线路类型的左侧，继续执行步骤S6。
S5：若不存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在线路类型的中间，执行S6。
若通过上述步骤S1至S4均无法确认外力在线路类型的左侧还是右侧，则认为所述外力入侵在线路类型的中间。
S6：遍历所述编号信息指向的每一种线路类型，计算线路类型对应的Y轴坐标最小值与外力对应的Y轴坐标最大值之间的第三差值。
根据所获取到的编号信息，获取编号信息指向的每一种线路类型。遍历编号信息所指向的每一种线路类型，获取线路类型对应的Y轴坐标最小值yn-min和外力对应的Y轴坐标最大值yv-max，计算第三差值Dny-1＝yn-min-yv-max。
S7：若存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值最小值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的下方，获取所述目标线路的编号信息。
其中，所述第三差值Dny-1大于0，表示外力在第n种线路类型的下方。本发明实施例统计所述第三差值Dny-1大于0的情况，获取大于0的所述第三差值Dny-1中的最小值，以所述最小的第三差值Dny-1对应的线路类型作为目标线路，并获取对应的编号信息，输出所述编号信息。
S8：若不存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值的绝对值中最小的两个值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的上方，获取所述目标线路的编号信息。
若不存在大于0的第三差值Dny-1，则获取所述第三差值的绝对值，以绝对值中最小的两个值对应的线路类型作为目标线路，并获取目标线路的编号信息，所述外力在所述目标线路的上方，输出所述编号信息。
通过上述步骤S1至S8，可以得到外力所作用的目标线路，以及外力相对于目标线路的方位，分别是外力在单一目标线路的左下方、右下方、正下方以及外力位于输电线右侧并且位于两目标线路的高度之间、外力位于输电线左侧并且位于两目标线路的高度之间。
在步骤S403中，根据所述外力与线路类型的相对位置、目标线路的编号信息和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
其中，所述外力入侵的最短距离是指外力与输电线中的线路类型的距离中的最小值，外力沿所述最短距离作用到目标线路上是最快的且最强的。本发明实施例根据步骤S402获取到的外力与目标线路的相对位置，分类别计算外力入侵的最短距离。在这里，输电线包括左右两侧，左侧表示一回，右侧表示一回，每一回可以包括4种线路类型或8种线路类型。
可选地，作为本发明的一个优选实例，当所述外力在单一目标线路的右下方或左下方时，步骤S403所述的获取外力入侵的最短距离包括：
当所述外力在单一目标线路的右下方或左下方时，根据所述编号信息获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据所述投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述外力入侵的最短距离。
在这里，当所述外力在输电线的单一目标线路的右下方或左下方时，表明在Z轴方向上所述外力对应的激光点云必有一侧靠近所述目标线路。本发明实施例根据所述编号信息获取所述目标线路对应的Z轴坐标，然后从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，所述最近的一侧的激光有若干个，此处不做限制。从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，这些目标激光点用于计算所述外力相对于所述目标线路的最短距离。具体地，遍历每一个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点，然后取出投影点的X轴坐标和Y轴坐标，计算所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离d，
(x0,y0)表示坐标原点的X轴坐标和Y轴坐标，(x',y')表示投影点的X轴坐标和Y轴坐标。根据所述投影点的投影距离d和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离
z表示目标激光点的Z轴坐标，z'表示投影点的Z轴坐标，DL表示目标激光点到所述目标线路的三维最短距离。遍历每一个目标激光点，得到若干个三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述外力入侵的最短距离。
可选地，作为本发明的一个优选实例，当所述外力在输电线右侧或左侧的两条目标线路的高度之间时，步骤S403所述的获取外力入侵的最短距离包括：
当所述外力位于输电线的右侧或左侧并且位于两目标线路的高度之间时，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离。
在这里，由于输电线的一回包括若干个导线和避雷线，这些导线和避雷线以一定的高度差架设在空中，因此当所述外力在输电线右侧或左侧的两条目标线路的高度之间时，表明在Z轴方向上所述外力对应的激光点云一侧靠近一路目标线路，另一侧靠近另一路目标线路。为了实现100％的防护，提高最短距离的计算精度，本发明实施例分别就每一路目标线路计算对应的最短距离，然后从两路目标线路对应的最短距离中选择最小值，作为最终的外力入侵的最短距离。其中，计算每一路目标线路对应的最短距离与外力在单一目标线路的右下方或左下方时的计算过程相同，具体请见上述实施例的叙述，此处不再赘述。
可选地，作为本发明的一个优选实例，当所述外力在输电线下方时，步骤S403所述的获取外力入侵的最短距离包括：
当所述外力位于输电线下方时，获取所述外力对应的激光点云上方左右两侧的目标线路，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离。
在这里，当外力位于输电线的下方时，此时的目标线路不再位于同一侧，而是位于检测点，即所述外力对应的激光点云，上方左右两侧。外力入侵的最短距离的计算过程与当所述外力在输电线右侧或左侧的两条目标线路的高度之间时一致，具体请参见上述实施例的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例借助激光雷达对输电线进行扫描，对激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离，有效地提高了外力入侵的最短距离的计算精度，有利于提高对输电线的外力监测精度。
可选地，作为本发明的一个优选示例，在计算出最短距离之后，所述方法还可以包括：
在步骤S105中，获取输电线运行的安全距离。
其中，所述安全距离是指输电线正常运行的距离阈值，可以根据人工调整。
在步骤S106中，根据所述外力入侵的最短距离和所述安全距离执行不同等级的预警动作。
本发明实施例根据所述安全距离设置预警等级。在一个具体的实施例中，所述预警等级可以分为三级预警，分别为：
预警：1.3Dpro≥DL≥1.15Dpro
危险：1.15Dpro≥DL≥Dpro
故障：Dpro≥DL。
其中，Dpro表示安全距离，DL表示外力入侵的最短距离。在得到外力入侵的最短距离DL之后，将所述外力入侵的最短距离DL与预设的预警等级进行匹配，从而得到预警等级，实现在不同线路不同工作条件下对线路周围形成保护网络。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，本发明还提供一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测装置，该基于激光雷达的输电线外力入侵监测装置与上述实施例中基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法一一对应。如图6所示，该基于激光雷达的输电线外力入侵监测装置包括获取模块61、分割模块62、建模模块63、外力监测模块64。各功能模块详细说明如下：
获取模块61，用于获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；
分割模块62，用于对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；
建模模块63，用于对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；
外力监测模块64，用于每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
可选地，所述分割模块62包括：
变换单元，用于对所述激光点云数据中的激光点进行坐标变换，得到每一个激光点对应的标准坐标，所述标准坐标以激光雷达为坐标系中的原点；
矩阵构建单元，用于以坐标变换后的原点为起点，计算两两激光点对应的标准坐标之间的相对距离，构建距离比邻矩阵；
点云构建单元，用于构建原始激光点云，所述原始激光点云中包括所述激光点云数据中除所述原点外其他的激光点；
分区创建单元，用于创建分区集合，选取所述原点作为搜索点；
搜索单元，用于从所述距离比邻矩阵中获取与所述搜索点的相对距离最小的激光点，作为候选点；
添加单元，用于当所述相对距离小于或等于预设的线路直径阈值时，将所述候选点添加到所述分区集合，并将所述候选点从原始激光点云中删除，以所述候选点作为搜索点进行下一次搜索；
存储单元，用于当所述相对距离大于预设的线路直径阈值时，保存所述分区集合，并创建下一个分区集合，将所述候选点从原始激光点云中删除以及添加到所述下一个分区集合，以所述候选点为搜索点进行下一次搜索，直至所述原始激光点云中的所述激光点纳入不同的分区集合，其中，每一所述分区集合为一种线路类型对应的激光点云。
可选地，所述线路直径阈值为10倍的架空线路导体直径。
可选地，所述建模模块63包括：
等分单元，用于对于一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云在横轴方向的坐标最大值和坐标最小值进行三等分划分，得到三等分区域及其对应的激光点；
方程求解单元，用于从每一等分区域中随机抽取一个第一激光点，代入第一方程求解系数；从每一等分区域中随机抽取一个第二激光点，代入第二方程求解系数，重复执行S次，得到S个第一方程和S个第二方程；
计算单元，用于根据所述线路类型对应的激光点云，计算所述S个第一方程和S个第二方程对应的均方根误差；
选取单元，用于选取所述均方根误差的最小值对应的方程，作为所述线路类型对应的数据恢复函数。
可选地，所述外力监测模块64包括：
端点获取单元，用于分别从每一种线路类型对应的激光点云中获取所述线路类型对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，和从所述外力对应的激光点云中获取外力对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值；
定位单元，用于根据所获取的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，获取所述外力与线路类型的相对位置以及目标线路的编号信息；
外力最短距离获取单元，用于根据所述外力与线路类型的相对位置、目标线路的编号信息和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
可选地，所述定位单元用于：
S1：遍历每一种线路类型，计算所述线路类型对应的Z轴坐标最小值与外力对应的Z轴坐标最大值之间的第一差值；
S2：若存在第一差值大于0的线路类型，则所述外力在第一差值大于0的线路类型的右侧，获取第一差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6；
S3：若不存在第一差值大于0的线路类型，遍历每一种线路类型，计算外力对应的Z轴坐标最小值与线路类型对应的Z轴坐标最大值与之间的第二差值；
S4：若存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在第二差值大于0的线路类型的左侧，获取第二差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6。
S5：若不存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在线路类型的中间，执行S6；
S6：遍历所述编号信息指向的每一种线路类型，计算线路类型对应的Y轴坐标最小值与外力对应的Y轴坐标最大值之间的第三差值；
S7：若存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值最小值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的下方，获取所述目标线路的编号信息；
S8：若不存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值的绝对值中最小的两个值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的上方，获取所述目标线路的编号信息。
可选地，所述外力最短距离获取单元包括：
第一获取子单元，用于当所述外力在单一目标线路的右下方或左下方时，根据所述编号信息获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据所述投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述外力入侵的最短距离；和/或
第二获取子单元，用于当所述外力位于输电线的右侧或左侧并且位于两目标线路的高度之间时，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离；和/或
第三获取子单元，用于当所述外力位于输电线下方时，获取所述外力对应的激光点云上方左右两侧的目标线路，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离。
可选地，在获取外力入侵的最短距离之后，所述装置还包括：
预警模块，用于获取输电线运行的安全距离；根据所述外力入侵的最短距离和所述安全距离执行不同等级的预警动作。
关于基于激光雷达的输电线外力入侵监测装置的具体限定可以参见上文中对于基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法的限定，在此不再赘述。上述基于激光雷达的输电线外力入侵监测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；
对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；
对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；
每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取激光雷达对输电线进行扫描得到的激光点云数据，所述激光雷达架设在输电铁塔上；
对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云；
对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数；
每当激光雷达扫描得到外力对应的激光点云时，根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
2.如权利要求1所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，所述对所述激光点云数据进行分割，得到不同的线路类型对应的激光点云包括：
对所述激光点云数据中的激光点进行坐标变换，得到每一个激光点对应的标准坐标，所述标准坐标以激光雷达为坐标系中的原点；
以坐标变换后的原点为起点，计算两两激光点对应的标准坐标之间的相对距离，构建距离比邻矩阵；
构建原始激光点云，所述原始激光点云中包括所述激光点云数据中除所述原点外其他的激光点；
创建分区集合，选取所述原点作为搜索点；
从所述距离比邻矩阵中获取与所述搜索点的相对距离最小的激光点，作为候选点；
当所述相对距离小于或等于预设的线路直径阈值时，将所述候选点添加到所述分区集合，并将所述候选点从原始激光点云中删除，以所述候选点作为搜索点进行下一次搜索；
当所述相对距离大于预设的线路直径阈值时，保存所述分区集合，并创建下一个分区集合，将所述候选点从原始激光点云中删除以及添加到所述下一个分区集合，以所述候选点为搜索点进行下一次搜索；
直至所述原始激光点云中的所述激光点纳入不同的分区集合，其中，每一所述分区集合为一种线路类型对应的激光点云。
3.如权利要求2所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，所述线路直径阈值为10倍的架空线路导体直径。
4.如权利要求1所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，所述对于每一种线路类型对应的激光点云，利用基于悬链线的数据恢复技术进行线路数据补充，得到每一种线路类型对应的数据恢复函数包括：
对于一种线路类型，根据所述线路类型对应的激光点云在横轴方向的坐标最大值和坐标最小值进行三等分划分，得到三等分区域及其对应的激光点；
从每一等分区域中随机抽取一个第一激光点，代入第一方程求解系数；从每一等分区域中随机抽取一个第二激光点，代入第二方程求解系数，重复执行S次，得到S个第一方程和S个第二方程；
根据所述线路类型对应的激光点云，计算所述S个第一方程和S个第二方程对应的均方根误差；
选取所述均方根误差的最小值对应的方程，作为所述线路类型对应的数据恢复函数。
5.如权利要求1所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，所述根据所述外力对应的激光点云、不同的线路类型对应的激光点云和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离包括：
分别从每一种线路类型对应的激光点云中获取所述线路类型对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，和从所述外力对应的激光点云中获取外力对应的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值；
根据所获取的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，获取所述外力与线路类型的相对位置以及目标线路的编号信息；
根据所述外力与线路类型的相对位置、目标线路的编号信息和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离。
6.如权利要求5所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，所述根据所获取的Y轴坐标最大值和最小值、Z轴坐标最大值和最小值，获取所述外力与线路类型的相对位置以及目标线路的编号信息包括：
S1：遍历每一种线路类型，计算所述线路类型对应的Z轴坐标最小值与外力对应的Z轴坐标最大值之间的第一差值；
S2：若存在第一差值大于0的线路类型，则所述外力在第一差值大于0的线路类型的右侧，获取第一差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6；
S3：若不存在第一差值大于0的线路类型，遍历每一种线路类型，计算外力对应的Z轴坐标最小值与线路类型对应的Z轴坐标最大值与之间的第二差值；
S4：若存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在第二差值大于0的线路类型的左侧，获取第二差值大于0的所有线路类型的编号信息，执行S6。
S5：若不存在第二差值大于0的线路类型，则所述外力在线路类型的中间，执行S6；
S6：遍历所述编号信息指向的每一种线路类型，计算线路类型对应的Y轴坐标最小值与外力对应的Y轴坐标最大值之间的第三差值；
S7：若存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值最小值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的下方，获取所述目标线路的编号信息；
S8：若不存在第三差值大于0的线路类型，则获取第三差值的绝对值中最小的两个值对应的线路类型作为目标线路，所述外力在所述目标线路的上方，获取所述目标线路的编号信息。
7.如权利要求5所述的基于激光雷达的输电线路外力入侵监测方法，其特征在于，所述根据所述外力与线路类型的相对位置、目标线路的编号信息和数据恢复函数，获取外力入侵的最短距离包括：
当所述外力在单一目标线路的右下方或左下方时，根据所述编号信息获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据所述投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述外力入侵的最短距离；和/或
当所述外力位于输电线的右侧或左侧并且位于两目标线路的高度之间时，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离；和/或
当所述外力位于输电线下方时，获取所述外力对应的激光点云上方左右两侧的目标线路，遍历每一条目标线路，获取所述目标线路对应的Z轴坐标，从所述外力对应的激光点云中获取离目标线路的Z轴坐标最近的一侧的激光点，从所述最近的一侧的激光点中随机选取若干个目标激光点，获取所述目标激光点在所述目标线路对应的数据恢复函数上的投影点以及所述投影点在X轴和Y轴所成平面上的投影距离，根据每个投影点的投影距离和目标激光点与投影点之间的Z轴坐标差得到每一目标激光点对应的三维最短距离，选取三维最短距离的最小值作为所述目标线路的最短距离，选取两条目标线路的最短距离中的最小值作为外力入侵的最短距离。
8.如权利要求1至7任一项所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法，其特征在于，在获取外力入侵的最短距离之后，所述方法还包括：
获取输电线运行的安全距离；
根据所述外力入侵的最短距离和所述安全距离执行不同等级的预警动作。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的基于激光雷达的输电线外力入侵监测方法。
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