(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112466104 A(43)申请公布日 2021.03.09
(21)申请号 202011372687.3(22)申请日 2020.11.30
(71)申请人 深圳供电局有限公司
地址 518000 广东省深圳市罗湖区深南东
路4020号电力调度通信大楼(72)发明人 李清
(74)专利代理机构 深圳汇智容达专利商标事务
所(普通合伙) 44238
代理人 帅进军(51)Int.Cl.
G08B 31/00(2006.01)H02J 13/00(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图1页
CN 112466104 A(54)发明名称
一种电网输电线的树障预警方法及预警系统
(57)摘要
本发明公开了一种电网输电线的树障预警方法及预警系统，方法包括：采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据；计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离；根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类；根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度；根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。本发明能够对树障进行预警，减小树障清理工作中人工参与的程度，并且提高了树障预警的实时性。
CN 112466104 A
权 利 要 求 书
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1.一种电网输电线的树障预警方法，其特征在于，包括：步骤S1，采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据；
步骤S2，根据所述第一点云数据和所述第二点云数据计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离；
步骤S3，根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类；步骤S4，根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度；
步骤S5，根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。
2.根据权利要求1所述的电网输电线的树障预警方法，其特征在于，所述植物生长模型为3-PG生长模型或Richards生长方程。
3.根据权利要求1所述的电网输电线的树障预警方法，其特征在于，所述待测植物的生长环境包括所处地形、植物密度和气候。
4.根据权利要求1所述的电网输电线的树障预警方法，其特征在于，所述预警时间节点包括安全调度时间节点、预警调度时间节点以及紧急调度时间节点；所述紧急调度时间节点晚于所述预警调度时间节点，所述预警调度时间节点晚于所述安全调度时间节点。
5.根据权利要求4所述的电网输电线的树障预警方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
当判断当前时间达到所述安全调度时间节点时，发出三级预警信息；当判断当前时间达到所述预警调度时间节点时，发出二级预警信息；当判断当前时间达到所述紧急调度时间节点时，发出一级预警信息。6.一种电网输电线的树障预警系统，其特征在于，包括：点云数据采集单元，用于采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据；
距离计算单元，用于根据所述第一点云数据和所述第二点云数据计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离；
植物种类判断单元，用于根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类；生长速度计算单元，用于根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度；
预警单元，用于根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。
7.根据权利要求6所述的电网输电线的树障预警系统，其特征在于，所述植物生长模型为3-PG生长模型和/或Richards生长方程。
8.根据权利要求6所述的电网输电线的树障预警系统，其特征在于，所述待测植物的生长环境包括所处地形、植物密度和气候。
9.根据权利要求6所述的电网输电线的树障预警系统，其特征在于，所述预警时间节点
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权 利 要 求 书
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包括安全调度时间节点、预警调度时间节点以及紧急调度时间节点；所述紧急调度时间节点晚于所述预警调度时间节点，所述预警调度时间节点晚于所述安全调度时间节点。
10.根据权利要求9所述的电网输电线的树障预警系统，其特征在于，所述预警单元包括：
三级预警单元，用于当判断当前时间达到所述安全调度时间节点时，发出三级预警信息；
二级预警单元，用于当判断当前时间达到所述预警调度时间节点时，发出二级预警信息；
一级预警单元，用于当判断当前时间达到所述紧急调度时间节点时，发出一级预警信息。
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说 明 书
一种电网输电线的树障预警方法及预警系统
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技术领域
[0001]本发明属于电力输电领域，具体涉及一种电网输电线的树障预警方法及预警系统。
背景技术
[0002]当电网输电线正常运行时，若电网输电线通道范围内的树木生长到输电线路安全距离之内就有可能引发树障事故，会威胁到整条线路，乃至整个电网的安全稳定运行。[0003]目前都是巡线人员对重点区域定期进行巡检，巡线人员采用GPS手持机、角规、盒尺等多种传统测量仪器进行实地测量，发现问题后，对树障进行及时清理。这样需要耗费大量的人力，无法做到预警。发明内容
[0004]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种可以有效预测树障发生时间避免投入大量人力巡检的电网输电线的树障预警方法及预警系统。[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种电网输电线的树障预警方法，包括：[0006]步骤S1，采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据；
[0007]步骤S2，根据所述第一点云数据和所述第二点云数据计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离；[0008]步骤S3，根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类；[0009]步骤S4，根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度；[0010]步骤S5，根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。[0011]进一步地，所述植物生长模型为3-PG生长模型或Richards生长方程。[0012]进一步地，所述待测植物的生长环境包括所处地形、植物密度和气候。[0013]进一步地，所述预警时间节点包括安全调度时间节点、预警调度时间节点以及紧急调度时间节点；所述紧急调度时间节点晚于所述预警调度时间节点，所述预警调度时间节点晚于所述安全调度时间节点。[0014]进一步地，所述步骤S5具体包括：
[0015]当判断当前时间达到所述安全调度时间节点时，发出三级预警信息；[0016]当判断当前时间达到所述预警调度时间节点时，发出二级预警信息；[0017]当判断当前时间达到所述紧急调度时间节点时，发出一级预警信息。[0018]一种电网输电线的树障预警系统，包括：[0019]点云数据采集单元，用于采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测
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植物的第二点云数据；[0020]距离计算单元，用于根据所述第一点云数据和所述第二点云数据计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离；[0021]植物种类判断单元，用于根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类；[0022]生长速度计算单元，用于根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度；[0023]预警单元，用于根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。[0024]进一步地，所述植物生长模型为3-PG生长模型和/或Richards生长方程。[0025]进一步地，所述待测植物的生长环境包括所处地形、植物密度和气候。[0026]进一步地，所述预警时间节点包括安全调度时间节点、预警调度时间节点以及紧急调度时间节点；所述紧急调度时间节点晚于所述预警调度时间节点，所述预警调度时间节点晚于所述安全调度时间节点。[0027]进一步地，所述预警单元包括：[0028]三级预警单元，用于当判断当前时间达到所述安全调度时间节点时，发出三级预警信息；
[0029]二级预警单元，用于当判断当前时间达到所述预警调度时间节点时，发出二级预警信息；
[0030]一级预警单元，用于当判断当前时间达到所述紧急调度时间节点时，发出一级预警信息。
[0031]实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过无人机搭载激光雷达可以有效的提高数据采集的能力，通过采集的目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据可以计算出输电线与待测植物之间的最小距离，相较于传统的人工在现场进行测量和计算的方式，可以有效的提高数据处理的效率。通过预设的植物生长模型，预测输电线附近的待测植物的生长速率，进而可以预测待测植物在未来一段时间内的植物高度；通过构建待测植物预警表，可以以树障触发时间节点作为预警依据，进而在检测出输电线与待测植物之间的实际距离后，可以快速利用植物预警表判断是否出现预警。附图说明
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本发明实施例一的电网输电线的树障预警方法的流程示意图。
具体实施方式
[0034]以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。[0035]请参照图1所示，本发明实施例一提供一种电网输电线的树障预警方法，包括步骤
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S1-S5。
[0036]
步骤S1，采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云
数据。
具体地，目标区域可以是变电站、山区或树木茂密区等，可以通过无人机搭载激光
雷达对目标区域的输电线进行扫描，采集输电线的第一点云数据；同时扫描输电线周围待测植物，采集待测植物的第二点云数据。实际执行过程为一次扫描完成，通过点云数据分类、拟合等处理步骤，完成输电线和待测植物的点云数据分离及识别。[0038]步骤S2，根据所述第一点云数据和所述第二点云数据计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离。[0039]具体地，采集的输电线的第一点云数据和待测植物的第二点云数据都包含空间坐标信息，输电线与待测植物最近的地方才是风险最先发生的位置，因此，可以采用包络面对待测植物进行包络，电力线可以近似为直线，计算直线到包络面的最近距离，该最近距离视作输电线与待测植物之间的最小距离。[0040]步骤S3，根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类。[0041]具体地，预测输电线与待测植物未来发生干涉风险的关键因素就是待测植物的生长速度。由于不同植物的生长速度差别很大，因此首先得识别待测植物的种类。可以预先建立植物种类数据库，数据库中，可以将植物种类与植物叶子的形状一一对应，通过点云数据识别植物叶子的形状即可判断待测植物的种类。因此，对于待测植物，可以提高点云数据的采集精度，以便能够准确还原待测植物的叶子形状，进而获取待测植物的种类。[0042]步骤S4，根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度。[0043]可以预先构建植物生长模型，植物生长模型需要考虑的因素包括植物的种类以及生长环境因素，例如所处地形、植物密度和气候等，接近于湖泊沼泽湿地、植物密度大以及常年阳光照射充足、温暖如春的南方亚热带气候，在这些生长环境下，待测植物的生长速度会更大，可以根据具体情况将各因素设置权重因子。也可以根据当地林业部门的数据，采用现有的数据对不同的植物的生长速度模型进行训练，得到各植物的生长速度模型。在一些实施例中，可以采用3-PG生长模型和/或Richards生长方程。3-PG生长模型或Richards生长方程是使用较为成熟的技术，特别是3-PG生长模型在预测植物生长方面，因考虑的因素全面，具备了较高的准确性。[0044]步骤S5，根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。[0045]在得到待测植物的生长速度V后，可以根据当前计算的输电线与待测植物之间的最小距离L0以及待测植物的生长速度得到输电线与待测植物之间的距离随时间t的变化关系：L(t)＝L0-Vt。随着时间推移，输电线与待测植物之间的距离越来越接近，直到达到预先设置的风险值，则进行预警。可以根据该计算方法对达到风险值的时间节点进行预测。[0046]可选地，可以根据预警时间节点包括安全调度时间节点、预警调度时间节点以及紧急调度时间节点；紧急调度时间节点晚于所述预警调度时间节点，所述预警调度时间节点晚于所述安全调度时间节点，对于三种时间节点可以分别对应三级预警。在实际应用中，
[0037]
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可能会出现人员调度困难等情况，因此不能一开始就等到达到紧急调度时间节点，触发树障一级预警之后，再安排人员调度，以免在一些较偏远的地方调度时间不够造成被动。因此会在紧急调度时间节点之前再设置安全调度时间节点、预警调度时间节点。例如，根据计算，待测植物在生长10天就会对输电线造成风险的时间节点定义为紧急调度时间节点，则依次往前推，将待测植物在生长20天就会对输电线造成风险的时间节点定义为预警调度时间节点，将待测植物在生长30天就会对输电线造成风险的时间节点定义为安全调度时间节点。
[0047]根据设置，当判断当前时间达到安全调度时间节点时，发出三级预警信息；当判断当前时间达到预警调度时间节点时，发出二级预警信息；当判断当前时间达到紧急调度时间节点时，发出一级预警信息。控制中心可根据处理树障的紧急程度做好树障排除工作。[0048]本发明通过采集的目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据可以计算出输电线与待测植物之间的最小距离，相较于传统的人工在现场进行测量和计算的方式，可以有效的提高数据处理的效率。通过预设的植物生长模型，预测输电线附近的待测植物的生长速率，进而可以预测待测植物在未来一段时间内的植物高度；通过构建待测植物预警表，可以以树障触发时间节点作为预警依据，进而在检测出输电线与待测植物之间的实际距离后，可以快速利用植物预警表判断是否出现预警。[0049]相应于本发明实施例一提供的电网输电线的树障预警方法，本发明实施例二还提供一种电网输电线的树障预警系统，包括：[0050]点云数据采集单元，用于采集目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据；[0051]距离计算单元，用于根据所述第一点云数据和所述第二点云数据计算所述输电线与所述待测植物之间的最小距离；[0052]植物种类判断单元，用于根据所述第二点云数据判断所述待测植物的种类；[0053]生长速度计算单元，用于根据所述待测植物的种类以及所述待测植物的生长环境，并结合植物生长模型，确定所述待测植物的生长速度；[0054]预警单元，用于根据所述输电线与所述待测植物之间的最小距离以及所述待测植物的生长速度，确定所述待测植物与所述输电线的距离达到预警距离时的预警时间节点，并在当前时间达到所述预警时间节点时，发出预警信息。[0055]进一步地，所述植物生长模型为3-PG生长模型和/或Richards生长方程。[0056]进一步地，所述待测植物的生长环境包括所处地形、植物密度和气候。[0057]进一步地，所述预警时间节点包括安全调度时间节点、预警调度时间节点以及紧急调度时间节点；所述紧急调度时间节点晚于所述预警调度时间节点，所述预警调度时间节点晚于所述安全调度时间节点。[0058]进一步地，所述预警单元包括：[0059]三级预警单元，用于当判断当前时间达到所述安全调度时间节点时，发出三级预警信息；
[0060]二级预警单元，用于当判断当前时间达到所述预警调度时间节点时，发出二级预警信息；
[0061]一级预警单元，用于当判断当前时间达到所述紧急调度时间节点时，发出一级预
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警信息。
[0062]有关本实施例电网输电线的树障预警系统的工作原理和过程，参见前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。[0063]通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过采集的目标区域输电线的第一点云数据和输电线周围待测植物的第二点云数据可以计算出输电线与待测植物之间的最小距离，相较于传统的人工在现场进行测量和计算的方式，可以有效的提高数据处理的效率。通过预设的植物生长模型，预测输电线附近的待测植物的生长速率，进而可以预测待测植物在未来一段时间内的植物高度；通过构建待测植物预警表，可以以树障触发时间节点作为预警依据，进而在检测出输电线与待测植物之间的实际距离后，可以快速利用植物预警表判断是否出现预警。[0064]以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
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