[发明专利]一种基于点云数据的变电站设备地基沉降演化过程观测方法

说明书

本发明涉及一种变电站设备地基沉降演化过程观测方法，该方法包括如下步骤：S1、采集变电站被观测区域在时间维度上的三维点云数据；S2、选取被观测区域中若干设备本体的点云作为配准用点云；S3、将配准区域点云作为公共特征点，对不同时间点采集的三维点云数据进行配准；S4、对配准后的三维点云数据进行全域比对，获取不同时间点下三维点云数据的三维偏移向量，所述的三维偏移向量表征不同时间点下变电站设备地基的位移程度；S5、将不同时间点下三维点云数据的三维偏移向量采用色彩误差图展示，实现变电站设备地基沉降的演化过程观测。与现有技术相比，本发明实现了变电站设备地基沉降程度的有效观测，观测效果好。

技术领域

本发明涉及一种变电站设备地基沉降观测方法，尤其是涉及一种基于点云数据的变电站设备地基沉降演化过程观测方法。

背景技术

近年来，受到电力系统、社会、自然环境等各方面因素的影响，变电站的选址被大大限制，往往不得不建设在地质条件不好的地方，因此设备地基容易受到自然条件和气候的影响产生沉降、隆起、倾斜等位移。造成变电站设备地基沉降的原因有许多，例如变电站基地排水设施不完善造成湿陷、地基夯实不到位、冻胀、灰胀、盐胀等。地基的位移将会导致变电站内建(构)筑物变形、机械开关锁死或拉开、电缆沟开裂、塌陷、电缆受力拉紧等严重事故，不仅威胁到设备本身的安全还会威胁到电网的运行安全。传统观测手段仍以设置沉降观测点的方法为主，定期观测变电站设备地基的凹凸情况。这样的观测方法仍是单点观测，对多期观测数据进行对比分析，完成对变电站设备地基变形的确定，存在以下两个问题：(1)采样点数量十分有限，无法对变电站内每一设备开展地基沉降监测；(2)通过采样点观测数据为二维度量数据，仅能得到地基沉降或凸起程度，无法观测由于地基的平面位移或倾斜程度。三维激光扫描技术凭借其独特的数据获取方式，方便、快速、全面地获取电力设备设施表面的三维数据，精度均匀、密度高，可以很明显地反映出几何结构的变化，便于整体从形态上分析和评价变形，是一种全新的三维测量方式，将这样的三维整体比对称之为三维全域比对。通过采集不同时间点下同一被测物数据，并将其配准后对比，寻找几何形态的变化量，这样的观测在三维测量上增加了时间的维度，即为演化过程测量，在变电站设备地基沉降监测方面具有广阔的应用前景，如何基于三维点云数据获取变电站设备几何形态的变化从而对地基沉降进行观测成为本领域研究的重点，也是本发明解决的主要技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于点云数据的变电站设备地基沉降演化过程观测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于点云数据的变电站设备地基沉降演化过程观测方法，该方法包括如下步骤：

S1、采集变电站被观测区域在时间维度上的三维点云数据；

S2、选取被观测区域中若干设备本体的点云作为配准用点云；

S3、将配准区域点云作为公共特征点，对不同时间点采集的三维点云数据进行配准；

S4、对配准后的三维点云数据进行全域比对，获取不同时间点下三维点云数据的三维偏移向量，通过比对设备的倾斜、偏移观测地基的位移程度。由于变电站中地基大部分埋入地下，甚至有些没有地上部分，因此通过全域比对观测地基所支撑设备的整体偏移情况即可观测地基的位移情况；

S5、将不同时间点下三维点云数据的三维偏移向量采用色彩误差图展示，实现变电站设备地基沉降的演化过程观测。

优选地，步骤S2中选取被观测区域中若干设备本体的点云作为配准用点云，选择的设备应具备以下特征：

a)应选择变压器、电抗器、GIS、杆柱类设备等大型、结构规则设备；

b)所选择的设备至少应有3个，且均匀分布在被观测区域中。