一种输电线的异物监测方法及系统与流程

本发明涉及电力系统自动化，特别是涉及一种输电线的异物监测方法及系统。

背景技术：

1、架空输电线路走廊内乔木生长过快，是导致线路跳闸、放电等故障的主要隐患之一。准确掌握线路走廊内不同树种的生长速度，是实现树障主动修剪、精准预测的基础，但目前缺乏面向输电线路场景的高效测量方法。当前，输电线路树障管控中，树木生长速度的测量主要存在以下技术问题：

2、（一）人工测量效率低、精度差传统方式依赖运维人员使用经纬仪、全站仪或手持测高仪逐株测量树高，通过两次测量差值计算生长量。该方法存在以下缺陷：（1）输电线路走廊跨度大、地形复杂，人工逐株测量耗时费力，难以实现大规模样本的常态化监测；（2）测量结果受人员站位、仪器误差、目测判读等人为因素影响，数据波动性大、一致性差，误差通常在数分米至米级；（3）野外作业存在人身安全风险，尤其在高差较大或植被茂密区域。

3、（二）缺乏面向输电线路场景的针对性方法林业领域虽有基于固定样地的树木生长监测方法，如利用全国固定样地数据建立树种生长指数模型，但此类方法针对大面积森林资源调查设计，监测周期长，无法满足输电线路对树障隐患的精细化、动态化管控需求。另有基于地面激光雷达的森林样地监测方法，虽能获取单木三维结构，但需在样地内布设反射标靶，操作繁琐，且限于固定样地范围，难以覆盖输电线路长距离走廊的规模化测量需求。

4、（三）点云数据价值未能充分挖掘近年来，无人机激光雷达已逐步应用于输电线路通道三维建模与树障测距，获取了大量高精度点云数据。然而，现有应用多局限于单期点云的静态隐患检测（如净空距离计算），对积累的多期时序点云数据缺乏有效利用——未能从中提取树木生长速度这一关键的动态参数，未能实现从“当前隐患检测”到“未来风险预测”的能力跨越。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提出一种输电线的异物监测方法及系统，解决现有技术中输电线路走廊内监测树木生长速度测量效率低、精度差、难以大规模常态化实施的技术问题。

2、一方面，提供一种输电线的异物监测方法，包括：

3、在同一预设的观测网格内，通过预设的固定航线，对至少两个不同时间节点分别进行激光雷达扫描，获取不少于两期的时序点云数据；

4、在观测网格内，选取多株目标树木作为固定观测样本；并将当期点云与历史期点云叠加显示，以树干基部坐标、树冠投影范围、周边地物相对位置为综合判据，进行跨期单木匹配确定同一棵树在不同期次点云中的对应关系；

5、对每株样本树的每期点云分别获取树高值，形成树高时间序列数据集；并针对完整自然年数据计算年均生长速度；

6、对同一观测网格内同一树种的各样本树的生长速度进行统计分析，得到统计结果；根据统计结果确定其是否会干预到输电线，得到对应的输电线的异物监测结果。

7、优选地，还包括，将输电线路走廊按行政区划、地形地貌和植被类型划分为若干观测网格；

8、为每个观测网格规划并固化一条固定的无人机激光雷达扫描航线，得到固定航线；其中，所述固定航线至少设定飞行高度、航向重叠率、旁向重叠率。

9、优选地，所述不同时间节点包括，选择覆盖乔木生长周期中的不同物候阶段。

10、优选地，还包括，以观测网格内的永久性结构物为控制点，对多期点云进行刚性配准，消除不同期次采集的时序点云数据的坐标偏移；

11、设置永久性地面控制标靶，并设置每期扫描前进行坐标测量，作为配准精度的独立验证依据。

12、优选地，所述选取多株目标树木作为固定观测样本包括，在观测网格内，选取至少预设数量具有代表性的目标树木作为固定观测样本；并建立单木档案，其中，所述单木档案至少包括树种、地理位置、编号。

13、优选地，所述对每株样本树的每期点云分别获取树高值包括，确认匹配的单木点云簇中探测树冠顶点候选点；对候选点进行修正确认，记录该点的三维坐标；

14、根据三维坐标对每株样本树的每期点云分别获取树高值，得到树高时间序列数据集。

15、优选地，所述针对完整自然年数据计算年均生长速度包括，对同一棵树在相邻两期点云中测得的树高作差，得到该时间区间内的绝对生长量；

16、计算该时间区间内的月均生长速度，针对完整自然年数据，计算年均生长速度。

17、优选地，所述统计结果至少包括，树种、地理位置、观测周期、月均生长速度、年均生长速度。

18、另一方面，还提供一种输电线的异物监测系统，用以实现所述的输电线的异物监测方法，包括，

19、采集单元，用以在同一预设的观测网格内，通过预设的固定航线，对至少两个不同时间节点分别进行激光雷达扫描，获取不少于两期的时序点云数据；

20、样本处理单元，用以在观测网格内，选取多株目标树木作为固定观测样本；并将当期点云与历史期点云叠加显示，以树干基部坐标、树冠投影范围、周边地物相对位置为综合判据，进行跨期单木匹配确定同一棵树在不同期次点云中的对应关系；

21、计算单元，用以对每株样本树的每期点云分别获取树高值，形成树高时间序列数据集；并针对完整自然年数据计算年均生长速度；

22、统计单元，用以对同一观测网格内同一树种的各样本树的生长速度进行统计分析，得到统计结果；根据统计结果确定其是否会干预到输电线，得到对应的输电线的异物监测结果。

23、综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

24、本发明提供的输电线的异物监测方法及系统，通过对多期无人机激光雷达点云数据的标准化处理与跨期对比分析，实现单木生长量的精确计算与生长速度的批量统计，为输电线路树障主动管控提供数据基础。将时序激光点云用于输电线路走廊树木生长速度的系统性测量。将激光雷达点云从“一次性快照”升级为“动态监测工具”，通过固定观测网格和固定航线的标准化制度，实现了树木生长的持续、可比、可跟踪监测。易于在行业内部推广应用。可直接用于树障修剪量决策和巡视周期预测，支撑从“被动处置”向“主动预警”的管控模式转型。

1.一种输电线的异物监测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，将输电线路走廊按行政区划、地形地貌和植被类型划分为若干观测网格；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述不同时间节点包括，选择覆盖乔木生长周期中的不同物候阶段。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括，以观测网格内的永久性结构物为控制点，对多期点云进行刚性配准，消除不同期次采集的时序点云数据的坐标偏移；

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选取多株目标树木作为固定观测样本包括，在观测网格内，选取至少预设数量具有代表性的目标树木作为固定观测样本；并建立单木档案，其中，所述单木档案至少包括树种、地理位置、编号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对每株样本树的每期点云分别获取树高值包括，确认匹配的单木点云簇中探测树冠顶点候选点；对候选点进行修正确认，记录该点的三维坐标；

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述针对完整自然年数据计算年均生长速度包括，对同一棵树在相邻两期点云中测得的树高作差，得到该时间区间内的绝对生长量；

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计结果至少包括，树种、地理位置、观测周期、月均生长速度、年均生长速度。

9.一种输电线的异物监测系统，用以实现如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，包括，