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      特高壓工程施工可視化管控系統(tǒng)研究

      2015-03-22 05:09:40賈高毅王小松李志斌
      電力勘測設(shè)計 2015年4期
      關(guān)鍵詞:索道水保桿塔

      林 松,賈高毅,王小松,李志斌

      (1. 北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司,北京 100120;2. 國家電網(wǎng)公司交流建設(shè)分公司,北京 100052)

      為進(jìn)一步加強特高壓輸電線路工程施工現(xiàn)場規(guī)范化管理,克服地形復(fù)雜地區(qū)輸變電線路施工難度大、施工地點之間交通周期長、人為檢查效果不理想等問題,更好地將安全、質(zhì)量和環(huán)保水保工作落實到位,提高施工現(xiàn)場過程管控水平,國家電網(wǎng)公司提出利用無人機(jī)輔助施工“飛行”檢查。以無人機(jī)航攝技術(shù)為基礎(chǔ),建立施工可視化管控系統(tǒng),實現(xiàn)輸電線路通道走廊空中全景監(jiān)測,客觀真實反映施工現(xiàn)場狀態(tài),更好地輔助管理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查和管理工作,加強安全質(zhì)量文明監(jiān)管工作。

      1 無人機(jī)數(shù)據(jù)的獲取及快速處理

      無人機(jī)航攝具備靈活、機(jī)動、高效的特點,在施工路徑確定后,即可進(jìn)場實施航拍,一般100 km線路使用無人機(jī)1~2天即可完成航攝任務(wù),完成航拍后移交數(shù)據(jù)部門進(jìn)行后續(xù)處理工作,次日就可以提交施工現(xiàn)場信息,便于及時準(zhǔn)確的掌握現(xiàn)場施工真實情況。

      考慮現(xiàn)場建設(shè)進(jìn)展、軍事管制、氣象等影響因素,借助無人機(jī)遙感技術(shù)實現(xiàn)施工過程的遠(yuǎn)程可視化,采用固定翼無人機(jī)對全線重點區(qū)段進(jìn)行無人機(jī)航攝,獲取原始影像數(shù)據(jù)。完成影攝后,對于海量的影像數(shù)據(jù)借助專業(yè)軟件完成數(shù)據(jù)處理工作。

      1.1 圖像快速檢查與分類

      無人機(jī)航攝完成后,快速對影像與每基桿塔數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配,將影像的POS點與桿塔終勘坐標(biāo)進(jìn)行對比分析,采用臨近點判別的方法,快速判別各影像與桿塔的對應(yīng)關(guān)系,建立桿塔與照片對應(yīng)的索引表,獲取每基桿塔對應(yīng)的影像。

      1.2 無人機(jī)數(shù)據(jù)快速處理

      無人機(jī)遙感影像獲取后,要及時完成從數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)加載到施工可視化管控系統(tǒng)平臺的過程。首先經(jīng)過畸變糾正,消除景像產(chǎn)生的誤差,然后借助專業(yè)軟件對影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,獲取影像所在區(qū)域數(shù)字高程模型和影像鑲嵌圖,最后將結(jié)果載入到管控系統(tǒng)。

      2 構(gòu)建施工可視化管控系統(tǒng)

      2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

      施工可視化管控平臺采用多層C/S架構(gòu)體系,能夠在整個工程建設(shè)的過程中,最大限度的保障平臺安全性、穩(wěn)定性。系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖1。

      圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

      2.2 建立施工可視化管控系統(tǒng)

      在三維信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,加載無人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù),建立施工可視化管控平臺,實現(xiàn)重要工作面、重要工序遠(yuǎn)程管控,提高工程管理水平和效率,監(jiān)督現(xiàn)場安全、文明施工,盡早排查安全隱患,在完善整個工程管控體系的同時,加大施工現(xiàn)場的管控力度。

      系統(tǒng)的功能設(shè)計見圖2。

      主要包含以下內(nèi)容:

      (1)系統(tǒng)管理。包括系統(tǒng)工程信息管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)基本工具。系統(tǒng)工程信息管理是對特高壓輸變電線路的工程信息進(jìn)行管理,可以在三維場景中對桿塔、變電站、牽張場等信息進(jìn)行管理、查詢、定位。系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理主要對衛(wèi)星影像、航空影像、多期無人機(jī)影像以及交叉跨越等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。系統(tǒng)基本工具包括在三維場景中常用的測量、分析工具,量測工具包括長度量測、面積量測、高程量測;分析工具包括通視分析、剖面分析、淹沒分析、坡度分析和土方分析等。

      (2)施工進(jìn)度管控。包括施工進(jìn)度四維展現(xiàn)、施工狀態(tài)信息統(tǒng)計和施工現(xiàn)場解譯信息統(tǒng)計。施工進(jìn)度四維展現(xiàn)可以方便的對每基桿塔的施工進(jìn)度進(jìn)行查看,支持多期影像施工情況的對比,并實現(xiàn)了對每基桿塔施工解譯過程的編輯、查看和對比。施工狀態(tài)信息統(tǒng)計主要按塔號、設(shè)計包、施工標(biāo)、航攝時間和施工狀態(tài)為檢索條件進(jìn)行施工工序統(tǒng)計,并支持統(tǒng)計結(jié)果的輸出。施工現(xiàn)場解譯信息統(tǒng)計主要按塔號、設(shè)計包、施工標(biāo)、航攝時間為檢索條件進(jìn)行安全、質(zhì)量、環(huán)保水保解譯成果統(tǒng)計,并支持統(tǒng)計結(jié)果的輸出。

      (3)遠(yuǎn)程巡視檢查。實現(xiàn)施工沿線中存在的危險點、關(guān)鍵工序等熱點區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識,以便對工程施工有影響區(qū)域進(jìn)行快速的查找。并支持對多期無人機(jī)影像根據(jù)自定義范圍進(jìn)行對比分析。

      (4)輔助環(huán)保水保。查看特高壓輸電線路現(xiàn)場施工單位是否按照要求采取了規(guī)定措施,實現(xiàn)大范圍、長期監(jiān)測施工現(xiàn)場周圍環(huán)境變化,并對變化區(qū)域進(jìn)行編輯、查看和導(dǎo)出,作為將來工程驗收和環(huán)保水保評估的重要依據(jù)。

      (5)輔助索道信息監(jiān)測。通過高清的無人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù),在三維場景中對索道信息進(jìn)行管理,建立三維模型來標(biāo)識索道,并支持對索道信息的查看、編輯、統(tǒng)計和分析。

      4 輔助施工現(xiàn)場空中全景管控

      4.1 線路走廊三維展示

      平臺集成了各種基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、沿線高清無人機(jī)影像等信息,實現(xiàn)三維地形、地貌和電網(wǎng)信息等仿真布置,每基桿塔與多期無人機(jī)影像一一對應(yīng),便于快速查閱每基桿塔不同時間施工現(xiàn)場的情況。此外,提供了桿塔、重要交叉跨越、牽張場和變電站等要素查詢與定位,長度、高度、坡度等量測與分析,為施工與管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),效果見圖3。質(zhì)量保障措施以及環(huán)保水保措施執(zhí)行情況。

      4.3 輔助遠(yuǎn)程巡視檢查

      施工現(xiàn)場影像快速加載到施工可視化管控平臺,實現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員的安全施工情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督;對關(guān)鍵工序、項目危險點進(jìn)行巡視與檢查,及時發(fā)現(xiàn)安全、質(zhì)量隱患點,并采取整改措施。通過遠(yuǎn)程可視化管控,可以提高各管理層對施工問題的監(jiān)管效率,實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的安全和質(zhì)量進(jìn)行遠(yuǎn)程管控。

      4.4 輔助現(xiàn)場環(huán)保水保

      通過無人機(jī)定期航攝施工現(xiàn)場環(huán)境,利用系統(tǒng)實現(xiàn)多期高清數(shù)據(jù)的對比分析,能夠有效監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)保水保工程措施、臨時保護(hù)措施、植被恢復(fù)措施的執(zhí)行情況;利用高清影像發(fā)現(xiàn)和觀察是否存在在因工程引發(fā)的山體滑坡、水土流失、環(huán)境污染、水體污染等事故;對工程環(huán)保水保工作情況進(jìn)行隨時監(jiān)控,輔助監(jiān)控施工現(xiàn)場環(huán)保水保措施執(zhí)行情況。

      4.5 輔助索道信息監(jiān)測

      圖4 施工現(xiàn)場索道架設(shè)

      通過系統(tǒng)平臺加載的高清無人機(jī)影像,可以清晰查看施工沿線索道的架設(shè)情況。利用三維支架模型對施工現(xiàn)場架設(shè)的索道進(jìn)行三維可視化展現(xiàn)。通過架設(shè)的三維索道模型,輔助管理人員識別索道的架設(shè)情況信息、周邊的地形地貌信息以及工程人員的施工情況信息,及時掌控施工現(xiàn)場索道架設(shè)情況、總索道條數(shù),達(dá)到監(jiān)控索道現(xiàn)場實際施工情況的目的。

      5 結(jié)論

      通過無人機(jī)進(jìn)行空中全景監(jiān)測,建立施工可視化管控系統(tǒng),以空間、時間、進(jìn)度三維聯(lián)動的管理方式,為工程施工過程管理提供直觀的、及時有效的輔助工具,客觀真實反映施工現(xiàn)場狀態(tài),能夠更好的輔助管理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查和管理工作,有效解決人手不足和檢查浮于表面的問題。同時針對工程中的重點區(qū)域、危險地段,以及施工安全、質(zhì)量管理不到位的地段進(jìn)行抽查,有助于實現(xiàn)“四不兩直”安全督查,對于加強和改進(jìn)安全、質(zhì)量、文明監(jiān)管工作具有重要意義。同時管控施工現(xiàn)場的環(huán)保水保情況,為工程建設(shè)環(huán)保水保工作的落實提供了監(jiān)督和管控。

      [1]周潔萍,等.汶川地震災(zāi)區(qū)無人機(jī)遙感影像獲取與可視化管理系統(tǒng)研究[J].遙感學(xué)報.2008,12(6).

      [2]魯恒,等.無人機(jī)影像數(shù)字處理及在地震災(zāi)區(qū)重建中的應(yīng)用[J],西南交通大學(xué)學(xué)報.2010,45(4).

      [3]張君,李?。疅o人機(jī)遙感系統(tǒng)在走馬塘拓浚延伸工程環(huán)水保管理中的應(yīng)用[J].水土保持應(yīng)用技術(shù).2013,(5).

      [4]李長平.無人機(jī)在水利工程中的應(yīng)用[J].中華民居.2014,(04).

      [5]張啟元.無人機(jī)航攝技術(shù)在高原峽谷區(qū)水利工程中的應(yīng)用[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)報).2013,(3).

      [6]常文見,等.無人機(jī)遙感技術(shù)在長輸管道中的應(yīng)用探討[J].價值工程.2013,(32).

      [7]朱京海,徐光,劉家斌.無人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì).2011,(9).

      [8]李志斌,馮再福.無人機(jī)遙感系統(tǒng)在電力工程環(huán)保水保中的應(yīng)用[J].電力勘測設(shè)計,2013,(5).

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