黃真輝

(河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050031)

徠卡測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用專欄

徠卡三維激光掃描儀在變電站變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

黃真輝

(河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050031)

當(dāng)代科技技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了測(cè)繪技術(shù)及電子信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展。 變電站和電力輸送系統(tǒng)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)所處的環(huán)境危險(xiǎn)，利用傳統(tǒng)的測(cè)量手段，很難搜集到完整的數(shù)據(jù)信息。通過三維激光掃描儀可以縮短時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)采集。采集到的完整數(shù)據(jù)不僅有利于實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)字化建設(shè)，對(duì)于變電站的監(jiān)測(cè)等也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取。

變電站；三維激光掃描；變形監(jiān)測(cè)

1 項(xiàng)目背景

2016年底邯鄲永和220 kV變電站區(qū)出現(xiàn)不同程度沉降現(xiàn)象，為保證本站安全運(yùn)行，本次測(cè)量采用激光三維掃描儀對(duì)站區(qū)進(jìn)行掃描觀測(cè)，并利用徠卡Cyclone軟件對(duì)站區(qū)三維掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合建模，結(jié)合高精度建模數(shù)據(jù)，對(duì)站區(qū)內(nèi)設(shè)備支架、架構(gòu)橫梁等關(guān)鍵區(qū)域變形狀況進(jìn)行分析，為站區(qū)安全措施處理提供參考依據(jù)。

2 項(xiàng)目實(shí)施

徠卡P40三維激光掃描儀工作溫度達(dá)到零下20℃，非常適合中國(guó)北方區(qū)寒冷、惡劣的室外條件。徠卡ScanStation P40每秒100萬點(diǎn)的掃描速度，可為變電站大場(chǎng)景及復(fù)雜對(duì)象的掃描工作節(jié)省人力、物力及時(shí)間成本，在制作方案時(shí)提供比較大的便利。徠卡Cyclone 9.1版本軟件提供良好的視圖拼接方式，在外業(yè)操作方面參考標(biāo)靶拼接和視圖拼接兩種方式進(jìn)行設(shè)站操作。

2.1 數(shù)據(jù)獲取

徠卡ScanStation P40三維激光掃描儀，掃描速度快，并且掃描精度可達(dá)1 mm，這對(duì)于快速獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的三維數(shù)據(jù)有非常重要的意義。

采用自由設(shè)站的方式，沿順時(shí)針方向進(jìn)行作業(yè)掃描，每站設(shè)置掃描時(shí)間1 min 49 s，共計(jì)完成15站的數(shù)據(jù)獲取。如圖1所示。

圖1

2.2 數(shù)據(jù)處理

徠卡HDS三維激光掃描儀專配有后處理軟件Cyclone，擁有強(qiáng)大的點(diǎn)云處理功能，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的掃描、拼接、去噪、提取、量測(cè)、建模及發(fā)布網(wǎng)頁瀏覽模式。

將掃描到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過USB接口導(dǎo)入Cyclone軟件中，查看無誤之后，通過視圖的方式進(jìn)行拼接，拼接精度在2 mm以下。由于在掃描過程當(dāng)中可能會(huì)有一些遮擋或人影對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，因此一般都要對(duì)已獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)查看之后進(jìn)行去噪處理。在Cyclone中可自動(dòng)整體去噪也可手工去噪，去噪之后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)就已經(jīng)完整地刻畫變電站復(fù)雜的形狀及特征，可進(jìn)行存檔。如圖2所示。

圖2

Cyclone軟件不僅在數(shù)據(jù)管理方面有非常大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于數(shù)據(jù)建?？梢哉f是事半功倍，如圖3所示。

圖3

另外，徠卡還專門開發(fā)了很多應(yīng)用型的插件程序，如網(wǎng)頁插件TruView，可以將徠卡ScanStation P40三維激光掃描儀拍攝的360°全景照片以網(wǎng)頁的方式發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)供客戶查看，各個(gè)角度方便且逼真。CAD插件CloudWorx可以讓龐大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)在CAD中輕松地進(jìn)行操作，生成二維的線畫圖或進(jìn)行量測(cè)。

2.3 確定監(jiān)測(cè)方案

根據(jù)擬合建模完成的變電站三維模型，設(shè)置設(shè)備支架部分和架構(gòu)橫梁部分的監(jiān)測(cè)部位。根據(jù)設(shè)置好的位置提取點(diǎn)，在模型中進(jìn)行相應(yīng)點(diǎn)的位置提取并整理成表，即可得到具體的形變量情況。如圖4—圖7所示。

圖4 設(shè)備支架數(shù)據(jù)取位圖

3 結(jié) 語

通過此次變電站數(shù)字化、監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，以后此類的項(xiàng)目應(yīng)用都可以得到有效推廣。另外，因本次三維掃描及監(jiān)測(cè)任務(wù)是第一次數(shù)據(jù)獲取，并沒有與前期觀測(cè)起算點(diǎn)關(guān)聯(lián)， 因此無法對(duì)站區(qū)建筑及設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行沉降量分析，只能利用本次三維觀測(cè)結(jié)果對(duì)站區(qū)內(nèi)設(shè)備支架、架構(gòu)橫梁等關(guān)鍵區(qū)域變形狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備支架、架構(gòu)橫梁存在安全隱患，建議作相關(guān)安全處理。后期的三維掃描數(shù)據(jù)即可以此次三維掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)起算數(shù)據(jù)，做出長(zhǎng)期三維掃描監(jiān)測(cè)方案。

圖5 架構(gòu)橫梁部分

圖6 設(shè)備支架觀測(cè)表

圖7 架構(gòu)橫梁觀測(cè)表