项目编号 | 929-2019-J002 |
项目名称 | 超特高压输电线路激光雷达巡检关键技术及应用 |
候选单位 | 中国科学院遥感与数字地球研究所 国网通用航空有限公司 北京拓维思科技有限公司 中国测绘科学研究院 国网经济技术研究院有限公司 国网冀北电力有限公司 |
候选人 | 王 成 王和平 习晓环 汪 骏 浦 石 林祥国 邹 彪 刘 宁 王 濮 韩文军 |
项目简介 | 我国超特高压(330kV及以上交直流)骨干输电线路里程已达25.7万公里(世界第一),地域分布广且环境复杂,给精益化运维带来了极大挑战。机载激光雷达(LiDAR)可直接快速获取输电线路高精度三维信息并进行线路安全定量分析,已成为当前电力巡检不可或缺的手段,但在实际应用中仍存在诸多难题:1)缺失适用于输电通道巡检的宽视角LiDAR系统,巡检效率低;2)缺乏海量激光雷达点云信息提取技术,处理难度大;3)缺少涉及多要素工况的输电线路仿真预警分析模型与平台,应用推广难。在国家电网公司、科技部、北京市等项目资助下,团队针对上述难题进行十余年技术攻关和突破,取得的主要创新成果如下:
1.创新研制了面向电力巡检的机载三维激光扫描仪、大视场扫描吊舱和多传感器集成系统,数据获取效率提高了30%。创建了面向线路场景的激光成像理论模型,研制了电力运维应用型机载激光扫描仪,开发了组合孔径动态平衡探测的大视场扫描吊舱,视场角拓宽至70°,解决了输电通道扫描数据缺失的难题;创新研制了多传感器直升机电力维护系统,实现了输电通道微气象、巡检数据的同步获取。
2.创建了输电通道海量激光雷达数据智能处理与信息提取新方法,攻克了高效数据管理、定量化数据处理、关键要素语义识别等核心技术。提出了顾及输电通道带状特征的离散点云混合空间索引方法,数据检索效率提升了7倍;构建了激光点云数据“系统检校-点云配准-质量评价-点云滤波-点云分类”定量化处理框架,数据有效使用率提升了8%;创新性提出了基于小样本随机森林的语义智能识别算法,电力要素识别精度达95%。
3.突破了电力要素高精度矢量模型构建、树种识别、多工况模拟等关键技术,研发了输电线路隐患检测及预警分析平台,引领了我国激光雷达电力巡检规模化应用。构建了顾及超特高压电力线塔形态的高抗噪三维重建算法,建模误差分别小于7cm(电力线)和20cm(电力塔);提出了综合冠层结构和点云强度信息的树种识别方法,精度达87%;创建了树木生长、高温、大风和覆冰等多工况仿真数学模型,研发了输电线路安全预警分析平台,准确率达95%。
本项目获授权专利13项、软件著作权29项;编制电力行业标准5项;出版专著2部;发表论文143篇,其中SCI收录97篇;获行业奖2项。项目成果推广应用至27个省电力公司并完成超8万公里线路巡检,发现隐患4.4万处;完成了北京市1427公里超特高压输电线路巡检任务,保障了首都用电安全。近3年新增销售额超4亿元,经济和社会效益显著。 |
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