低空经济时代：无人机激光雷达点亮电力巡检新未来

　　一、引言

　　低空经济作为综合性经济形态，正以迅猛之势发展，为电力行业带来了新的机遇。低空经济积极探索与电力行业的结合模式，推动产业深度融合创新。国网能源院和国网空间技术公司主办的电力低空经济发展研讨会在北京召开，与会人士表示，低空经济作为国家战略性新兴产业，是新质生产力的重要组成部分，是具有广阔发展前景的蓝海市场。

　　二、低空经济与电力巡检的紧密联系

　　1. 电力路线巡检新模式

　　低空经济为电力路线巡检带来了全新模式。通过无人机进行电力线路快速巡检，能够在短时间内覆盖大面积区域，相比传统人工巡检，极大地提高了巡检效率。

　　同时，无人机巡检还能降低人工成本。传统巡检方式需要大量人力投入，且在复杂地形如山区、高海拔地区等，巡检难度大、成本高。而无人机可以轻松飞越这些复杂地形，完成巡检任务。

　　此外，无人机巡检为智能电网建设提供了数据支持。多旋翼无人机能够搭载外挂吊舱设备精准定位潜在故障、快速覆盖电网线路，相比人工巡检更高效、准确。通过对电力线路的实时监测，获取大量运行数据，结合物联网技术实现对电力设施的远程实时监控，确保电网安全稳定运行。

　　2. 智能电网建设助力

　　无人机激光雷达在搭建智能电网方面发挥着重要作用。它可以定期收集电力线路运行数据，为智能电网的规划和优化提供依据。全国每年有数千公里的输电线路工程规划及改造，采用无人机测绘系统，在高效获得数据的同时，还能优化输电线路的路径，并在多方面降低环境对信息采集与勘测的影响，为未来整体智能电网建设提供基础数据。

　　三、案例展示

　　1.设备介绍

　　云雀激光雷达系统是北科天绘公司自研产品，由AK-1500激光雷达、组合惯性导航系统、数字相机和电源组成。其尺寸小巧，全系统重量约为3.5 kg-5.5 kg，因此适用于大多数飞行平台。

　　云雀激光雷达系统具有数据采集速度快，测量精度高、探测距离远等特点，是适应于我国多山地貌和高效航测作业需求而研发的微型机载激光雷达设备，可广泛用于城市三维、电力巡线、海岛礁测量、林业普查、地籍测量、变形监测及水利勘测、灾害评估等各种需要灵捷、高效和高精度三维测量的领域。

　　1)云雀激光雷达系统主要特点

　　70°×40°扫描视场覆盖，螺旋扫描

　　内置GPS接收机，可灵活配置1或2个GPS天线

　　配置IMU接口模块，可以根据系统解决方案需要配置IMU

　　自带SD卡存储，灵活设置飞行航线并存储激光雷达作业数据

　　尺寸小，重量轻，适用于多旋翼及垂起固定翼等多种无人机平台

　　灵活的系统集成能力，系统集成度高，软、硬件操作简单

　　开放式软件接口，用户可以根据自身需求进行二次开发

　　2)云雀激光雷达系统详细参数

　　2、飞行概况

　　项目线路位于兰州、资阳两市，电力线为750KV、500KV电压等级，线路总长度500km，云雀激光雷达系统搭载垂起固定翼，总起落架次15架次，因地势起伏较大采用仿地飞行的作业模式对地高设定为260米。实际对地高度230-350米，航速120km/h。

　　兰州750KV电力线路

　　3、外场作业

　　1)架设静态基站，静态采集频率1Hz/2Hz，接收GPS、北斗及伽利略卫星系统。并至少先于设备开机5min以上开机。

　　2)将云雀激光雷达系统适配安装到无人直升机上

　　3)航线规划,航线规划根据测区实际情况设定。然后云雀激光雷达系统上电静置5min。系统包含惯导系统，因此在起飞之前需要静止5min以使惯导达到良好的作业状态。

　　4)根据设定航线设备自动飞行。

　　5)飞行完成，地面静置5min。

　　6)至少5min以上结束地面静态基准站数据采集。

　　4、内业数据处理

　　1)使用GINS 软件进行轨迹解算。

　　将静态基准站数据和设备流动站数据以及惯导数据导入进行融合解算，然后将轨迹输出。原始数据为*.imp格式，输出out格式轨迹文件。

　　2)使用北科天绘StarSolve预处理软件将轨迹和原始点云进行融合解算，得到WGS84坐标系下的UTM-6度带投影数据。原始点云格式为IMP，解算后输出LAS格式点云文件。

　　5、项目成果

　　1)输出树障分析报告

　　生长在线路通道内的树木随着高度增长会逐渐接近导线，当距离较近时，高压电流久会击穿空气，长生放电，对线路运行安全造成影响。

　　单距离线路一定距离内的树木生长到一定高度后，受到大风影响倒伏后会影响导线安全，预估树木倒伏情况，排除隐患。

　　2)精细巡检航线规划

　　无人机全自主飞行的航线就是利用云雀激光雷达系统采集的输电线路高精度三维点云数据来规划设计的，其输出高精度地理坐标的航线以供多旋翼无人机进行自主导航飞行作业。

　　四、云雀机载激光雷达在电力巡检中的应用

　　1. 高精度技术应用

　　精准空间定位与测量：利用云雀激光雷达系统获取的高精度三维点云模型数据和真彩色影像信息，可确定地面、植被、建筑物、导地线、杆塔、索道、绝缘子串等相应属性目标的空间位置和轮廓，实现线路高精度实时浏览、查询与测量。

　　塔身倾斜检测：可利用云雀激光雷达生成的精确的杆塔点云模型一键化检测塔身有无倾斜、倾斜角度多大、有无位移、位移向量值等，定制化输出量化数据报告，为及时发现和处理杆塔安全隐患提供准确依据。

　　动态植被检测：通过对云雀激光雷达生成的植被点云的周期性分析，可动态检测植被，模拟植被生长状态，从而设计优化线路维护计划，有效预防因植被生长过度接近电力线路而引发的安全事故。

　　危险距离分析与应急预警：在云雀激光雷达生成的线路模型中通过对导线参数、环境参数、运行参数的设定模拟出恶劣条件下输电线路的运行状态，进而进行危险距离分析和应急预警。

　　地质灾害分析：通过云雀激光雷达获取线路走廊的精确三维地形，分析线路走廊的地质灾害及地质灾害对线路安全运行的影响，为电力线路的规划和维护提供重要参考。

　　辅助精细化巡检：在云雀激光雷达生成的线路走廊模型中对绝缘子串、杆塔号牌、挂点等目标点位空间坐标进行选取定位，用以辅助精细化巡检的外业项目实施。通过精细化巡检的影像可识别排查螺栓、绝缘子串、鸟巢、悬挂物等，提高巡检的全面性和准确性。

　　线路资产管理与智能电网结合：结合云雀激光雷达生成的塔杆模型、线路模型、地形地貌模型以及收集的线路属性参数，还可以辅助实现线路资产管理，与智能电网方案结合，效果更好。可根据不同的技术要求，集成可见光相机/多光谱相机/红外相机等实施个性化巡检，满足不同场景下的电力巡检需求。

　　2. 数据处理与成果分析

　　数据预处理：经过对云雀激光雷达飞行轨迹预处理，获取标准点云轨迹。预处理的数据经过无人机管家解算后得出点云数据，点云解算完成后，利用智激光的剖面功能来检查数据质量。在两条航带重叠区域做剖面，观察剖面视图是否存在明显的分层情况，确保点云数据的准确性和完整性。

　　点云成果：结合云雀激光雷达整体点云，可以看到点云数据密度高、分层清晰，交跨、电塔、植被清晰可见且条理分明。将点云导入到专业电力点云分析软件中进行处理，根据输电线路安全距离的要求，分析线路走廊内导线与植被、建筑物、交叉跨越等净空距离，确定线路运行状态是否安全，并对超过预定安全距离的危险点形成报表并进行标识提示，最大限度保障用电输送安全。

　　成果分析：经过以上分析流程，最终形成一份全面准确的工况安全距离分析报告，发现潜在危险和注意事项。从报告中可直接看到线路走廊内的缺陷信息，设置导线最低点预警，除了检测当前危险点信息，还可进行风偏、高温、覆冰等模拟分析，查找最大危险点，有针对性地进行消缺，极大地提高了巡线作业的效率。

　　五、经济效益与市场前景

　　1、经济价值与潜在收益

　　降低巡检成本：相比传统的人工巡检方式，无人机搭载的云雀激光雷达技术可以大大降低巡检成本。人工巡检需要大量的人力、物力和时间，而无人机巡检可以快速、高效地完成任务，减少了人力成本和时间成本。

　　提高巡检效率：无人机搭载云雀激光雷达巡检速度快，可以在短时间内覆盖大面积的线路区域。同时，云雀激光雷达能够获取高精度的数据，提高了巡检的准确性和效率。

　　减少设备故障损失：通过及时发现线路设施的故障和隐患，能够避免设备故障造成的停电损失和维修成本。

　　2、市场需求与竞争态势

　　市场需求：随着电力行业的发展，对输电线路的安全运行要求越来越高。无人机搭载的云雀激光雷达技术能够满足电力巡线的需求，具有广阔的市场前景。

　　竞争态势：目前，国内外有多家企业和科研机构在研发和推广无人机搭载激光雷达技术，市场竞争较为激烈。但是，由于该技术具有较高的技术门槛和专业性，云雀激光雷达凭借其核心技术和丰富经验，在市场竞争中具有较大的优势。

　　3、预期发展趋势

　　低空经济与电力巡检的结合前景广阔。随着技术的不断进步，低空飞行器的性能将持续提升，如飞行稳定性、续航能力、智能化水平等。新型传感器、人工智能、大数据等技术的融合应用，将进一步提升巡检的准确性和时效性，推动巡检行业的智能化发展。

　　应用场景将不断拓展。除了传统的电力巡检领域，低空经济 + 巡检还将在环保监测、农林植保、城市规划等更多领域发挥作用。随着无人机等低空飞行器在复杂环境下的应用能力不断提升，云雀机载激光雷达应用场景将更加广泛。

　　政策支持将为行业发展带来更多机遇。政府对低空经济的支持和推动，将为巡检行业的发展提供更多政策红利。随着技术的不断进步、应用场景的不断拓展、政策与标准的逐步完善以及市场需求的持续增长，低空经济与电力巡检的结合将为构建安全、高效、智能的电力网络贡献更大力量。