基于全景3D透視定位的配網架空通道防護研究

呂培強

摘 ?要：為了更形象、直觀地反映配網架空通道內經濟作物、周邊移動作業、勘查設計的全景式3D透視探測定位接收斷面信號，并將連續捕獲越限值進行斷面掃描，得到預警清障的三維數據，再采用架空線路最低弧垂投影算法直接在3D斷面進行限位提示，得到了縱向越限、生長期和修復的3D重構圖像。由實驗結果表明，通過該方法構建的3D圖像與場景十分吻合，分辨率較高，對比度較好，為以后遙傳系統傳輸的3D成像監測提供一定的技術支持。

關鍵詞：配電通道 ?3D定位 成像探測 防護管控

中圖分類號：TM77 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（c）-0029-02

近年來配電架空線路通道資源遭受“樹線矛盾”困擾且屢禁屢犯，所引發的線路跳閘停電損失事件呈多發趨勢，究其原因，一方面是社會群眾對電力設施保護意識不強，土地資源再利用，種植經濟作物收益高，綠化覆蓋面廣、修剪維護配備不足等因素。而在另一方面也值得關注，供電部門所提出的電力通道內安全距離與樹種、樹齡及生長周期科學管理、動態管控技術手段不盡完善，具體表現在丘陵地帶、大范圍綠化區域、街道公園等場所護綠修剪周期隨意性較大，局部區段遺留樹杈與電力線路互碰相生矛盾突出，亟待進行現場3D造型成像新技術的深入研究，預判電力通道周遭經濟植被生長期，通過數據建模分析指導修護，保障配電架空線路通道清障的信息化預判。

1 ?現狀分析

配電線路專業領域，由于面廣量大，輻射地域廣分支多，近年來新技術研究與應用，更多偏向于設備的自動化、發熱重載檢測，局部紅外成像跟蹤，對突出的易受外力破壞的線段點采用固定點攝錄像觀察，取得了一定的防控保護作用。但相對于全域配電網絡監測“樹線矛盾”、臨近配電線路市政施工預控防護，深入3D造型成像新技術的研究，幾乎處于摸索起步階段。

三維（Three-dimensional，3D）顯示成為繼平板和高清之后顯示領域的熱點追蹤方向之一。1908 年，諾貝爾獎獲得者、法國物理學家G.Lippmann首次提出集成成像[1]，通過針孔陣列或者微透鏡陣列將微圖像陣列中的信息還原到現實空間中，從而重構出空間場景下的3D圖像。集成成像3D顯示具有全視差、連續視點、適合多人觀看、易于實現雙視3D顯示、無需助視設備相干光源等優點[2-4]，具有巨大的研究價值和廣泛的應用前景。

2 ?新方案研究

2.1 3D建模

結合已有配網線路GIS沿布成果，劃分城市道路綠色景觀帶、城鎮化市政建設地段、鄉村果樹林場經濟作物區、偏遠丘陵樹障地帶等典型“外力破壞”易發源，建立配電架空線路保護通道內3D數學模型，提出配電架空線路保護通道內基于3D成像外破防護預控技術方案。

（1）建立3D構造模型。以現場架空通道斷面圖數據為基礎，在aisle建立與實際情況相符的構造模型，檢查并修改模型中交叉物的接觸面，需要提示的控制點、線、面，從而符合架空線路季節性通道防護要求。在構造模型中，夏季弧垂變化下出現錯判;沒有桿深基準的控制，沿水平張力方向上的連續性，需要關注。模型中的障礙框線與斷面，將會控制后續的觀測插值過程;構造模型前采集顆粒度將會對最終的觀測模型產生較大的影響。因此，必須建立與現狀架空通道相符的構造模型。

（2）采樣密度。對初始采樣，將采樣密度經驗值作為后續插值的參考。為建立合適的測距場，此次研究建立非均勻觀測進行斷面采樣，在成像誤差符合要求的區域中，采用舒展方式加長觀測距離。對于成像誤差不準確的區域，采用補漏巡回，目的在于篩選誤差，趨向于有效均值。根據觀測分析過程中的不均勻區域和觀測目標脫離所在縱斷面的范圍，要合理選擇、補充采樣。

2.2 預警防護

根據配電架空線路保護通道技術規程確定各類安全凈距，研判保護通道內“樹障”生長期匹配樹齡樹種，提出“樹障”生長期預警防護防控技術方案。

（1）3D觀測空間插值。以構造模型中的斷面觀測點為基礎，應用選取的插值算法進行縱向插值。縱向插值時，由極點斷面的觀測點位置處，按照前行方向往靠近斷面最小值處插值。在斷面的控制下，越限插值將不能跨越斷面進行插值，停頓片刻約定記憶避免插值的無效性，斷面兩側的捕捉分布將更符合通道描述。沒有斷面控制，越限插值將會穿過基準值，使斷面兩側的觀測點差異化丟失。

（2）斷面控制的更新優化。在構建模型的控制下，使設定的3D斷面控制模型和架空通道的實際情況相符。

2.3 全景定位

根據運檢班組提供的通道“障礙物”信息，運用已有區域配網GIS定位，全景觀測桿線、障礙物及周邊臨近市政建設工地，全覆蓋收集配網設備設施安全運行距離，提出3D定線透視和剖面定位技術方案，解決人工巡視“盲區”或不能通暢到達的點位。

經應用資料證實，新方法的成像結果更準確，采集有效斷面更好。在水平方向上成像的極點剖面上，架空通道最低點弧垂應交匯至警戒斷面，同時實際觀測點升至受限位置;在新的通道成果圖模分析上，通道成果和實際架空通道相吻合，誤差率在可控范圍內。

2.4 成像解析

基于模糊圖像信息解析，確定保護通道內“清障”最佳設置時間節點，提出相關配電架空線路改遷、入地、原址升高等可行性研究方案，優化不停電檢修消缺、結合合適時間停電檢修方案，有序指導運維人員按時及時“清障”，綜合提升配網運維檢修質量。

3 ?結語

該文利用全景式3D透視探測定位接收架空通道斷面信號，并將連續捕獲越限值進行斷面掃描，得到預警清障的三維數據;采用架空線路最低弧垂投影算法直接在3D斷面進行限位提示，得到了縱向越限、生長期和修復的3D重構圖像。由模擬仿真和實驗結果表明，通過該方法構建的3D圖像與場景十分吻合，分辨率較高，對比度較好，也客觀、形象、直觀地反映了通道內障礙物的位置、形態和警戒級別，為以后遙傳系統傳輸的3D成像監測提供一定的技術支持。

參考文獻

[1] Lippmann G.La photographie integrale[J].Comptes Rendus de l′Académie des Sciences，1908（146）：446-451.

[2] Kwon KC，Erdenebat MU，Alam MA，et al.Integral imaging microscopy with enhanced depth-of-field using a.spatial multiplexing[J].Optics Express，2016，24（3）：2072-2083.

[3] Wang Qionghua，Ji Chaochao，Li Lei，et al.Dual-view integral imaging 3D display by using orthogonal polarizerarray and polarization switcher[J].Optics Express，2016，24（1）：9-16.

[4] Wu Fei，Deng Huan，Luo Chenggao，et al.Dual-view integral imaging three-dimensional display[J].Applied Optics，2013，52（20）：4911-4914.