[發明專利]一種基于點云數據的變電站設備地基沉降演化過程觀測方法

在審

• 申請號: 202110634495.3
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113326554A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 沈小軍;趙鍇;何蓮
• 申請（專利權）人: 上海慕榮電氣有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06T17/00
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務所(普通合伙) 42237
• 代理人: 康晨

本發明涉及一種變電站設備地基沉降演化過程觀測方法，該方法包括如下步驟：S1、采集變電站被觀測區域在時間維度上的三維點云數據；S2、選取被觀測區域中若干設備本體的點云作為配準用點云；S3、將配準區域點云作為公共特征點，對不同時間點采集的三維點云數據進行配準；S4、對配準后的三維點云數據進行全域比對，獲取不同時間點下三維點云數據的三維偏移向量，所述的三維偏移向量表征不同時間點下變電站設備地基的位移程度；S5、將不同時間點下三維點云數據的三維偏移向量采用色彩誤差圖展示，實現變電站設備地基沉降的演化過程觀測。與現有技術相比，本發明實現了變電站設備地基沉降程度的有效觀測，觀測效果好。

技術領域

本發明涉及一種變電站設備地基沉降觀測方法，尤其是涉及一種基于點云數據的變電站設備地基沉降演化過程觀測方法。

背景技術

近年來，受到電力系統、社會、自然環境等各方面因素的影響，變電站的選址被大大限制，往往不得不建設在地質條件不好的地方，因此設備地基容易受到自然條件和氣候的影響產生沉降、隆起、傾斜等位移。造成變電站設備地基沉降的原因有許多，例如變電站基地排水設施不完善造成濕陷、地基夯實不到位、凍脹、灰脹、鹽脹等。地基的位移將會導致變電站內建(構)筑物變形、機械開關鎖死或拉開、電纜溝開裂、塌陷、電纜受力拉緊等嚴重事故，不僅威脅到設備本身的安全還會威脅到電網的運行安全。傳統觀測手段仍以設置沉降觀測點的方法為主，定期觀測變電站設備地基的凹凸情況。這樣的觀測方法仍是單點觀測，對多期觀測數據進行對比分析，完成對變電站設備地基變形的確定，存在以下兩個問題：(1)采樣點數量十分有限，無法對變電站內每一設備開展地基沉降監測；(2)通過采樣點觀測數據為二維度量數據，僅能得到地基沉降或凸起程度，無法觀測由于地基的平面位移或傾斜程度。三維激光掃描技術憑借其獨特的數據獲取方式，方便、快速、全面地獲取電力設備設施表面的三維數據，精度均勻、密度高，可以很明顯地反映出幾何結構的變化，便于整體從形態上分析和評價變形，是一種全新的三維測量方式，將這樣的三維整體比對稱之為三維全域比對。通過采集不同時間點下同一被測物數據，并將其配準后對比，尋找幾何形態的變化量，這樣的觀測在三維測量上增加了時間的維度，即為演化過程測量，在變電站設備地基沉降監測方面具有廣闊的應用前景，如何基于三維點云數據獲取變電站設備幾何形態的變化從而對地基沉降進行觀測成為本領域研究的重點，也是本發明解決的主要技術問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于點云數據的變電站設備地基沉降演化過程觀測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于點云數據的變電站設備地基沉降演化過程觀測方法，該方法包括如下步驟：

S1、采集變電站被觀測區域在時間維度上的三維點云數據；

S2、選取被觀測區域中若干設備本體的點云作為配準用點云；

S3、將配準區域點云作為公共特征點，對不同時間點采集的三維點云數據進行配準；

S4、對配準后的三維點云數據進行全域比對，獲取不同時間點下三維點云數據的三維偏移向量，通過比對設備的傾斜、偏移觀測地基的位移程度。由于變電站中地基大部分埋入地下，甚至有些沒有地上部分，因此通過全域比對觀測地基所支撐設備的整體偏移情況即可觀測地基的位移情況；

S5、將不同時間點下三維點云數據的三維偏移向量采用色彩誤差圖展示，實現變電站設備地基沉降的演化過程觀測。

優選地，步驟S2中選取被觀測區域中若干設備本體的點云作為配準用點云，選擇的設備應具備以下特征：

a)應選擇變壓器、電抗器、GIS、桿柱類設備等大型、結構規則設備；

b)所選擇的設備至少應有3個，且均勻分布在被觀測區域中。