徕卡三维激光扫描仪在变电站变形监测中的应用

黄真辉

(河北省电力勘测设计研究院，河北 石家庄 050031)

徕卡测量新技术应用专栏

徕卡三维激光扫描仪在变电站变形监测中的应用

黄真辉

(河北省电力勘测设计研究院，河北 石家庄 050031)

当代科技技术的不断发展，促进了测绘技术及电子信息技术在电力系统中的应用与发展。 变电站和电力输送系统往往结构复杂，同时所处的环境危险，利用传统的测量手段，很难搜集到完整的数据信息。通过三维激光扫描仪可以缩短时间，实现全面的数据采集。采集到的完整数据不仅有利于实现变电站的数字化建设，对于变电站的监测等也可实现数据提取。

变电站；三维激光扫描；变形监测

1 项目背景

2016年底邯郸永和220 kV变电站区出现不同程度沉降现象，为保证本站安全运行，本次测量采用激光三维扫描仪对站区进行扫描观测，并利用徕卡Cyclone软件对站区三维扫描数据进行拟合建模，结合高精度建模数据，对站区内设备支架、架构横梁等关键区域变形状况进行分析，为站区安全措施处理提供参考依据。

2 项目实施

徕卡P40三维激光扫描仪工作温度达到零下20℃，非常适合中国北方区寒冷、恶劣的室外条件。徕卡ScanStation P40每秒100万点的扫描速度，可为变电站大场景及复杂对象的扫描工作节省人力、物力及时间成本，在制作方案时提供比较大的便利。徕卡Cyclone 9.1版本软件提供良好的视图拼接方式，在外业操作方面参考标靶拼接和视图拼接两种方式进行设站操作。

2.1 数据获取

徕卡ScanStation P40三维激光扫描仪，扫描速度快，并且扫描精度可达1 mm，这对于快速获取现场设备的三维数据有非常重要的意义。

采用自由设站的方式，沿顺时针方向进行作业扫描，每站设置扫描时间1 min 49 s，共计完成15站的数据获取。如图1所示。

图1

2.2 数据处理

徕卡HDS三维激光扫描仪专配有后处理软件Cyclone，拥有强大的点云处理功能，可以实现点云的扫描、拼接、去噪、提取、量测、建模及发布网页浏览模式。

将扫描到的点云数据通过USB接口导入Cyclone软件中，查看无误之后，通过视图的方式进行拼接，拼接精度在2 mm以下。由于在扫描过程当中可能会有一些遮挡或人影对数据产生影响，因此一般都要对已获取的点云数据查看之后进行去噪处理。在Cyclone中可自动整体去噪也可手工去噪，去噪之后的点云数据就已经完整地刻画变电站复杂的形状及特征，可进行存档。如图2所示。

图2

Cyclone软件不仅在数据管理方面有非常大的优势，对于数据建模可以说是事半功倍，如图3所示。

图3

另外，徕卡还专门开发了很多应用型的插件程序，如网页插件TruView，可以将徕卡ScanStation P40三维激光扫描仪拍摄的360°全景照片以网页的方式发布至网络供客户查看，各个角度方便且逼真。CAD插件CloudWorx可以让庞大的点云数据在CAD中轻松地进行操作，生成二维的线画图或进行量测。

2.3 确定监测方案

根据拟合建模完成的变电站三维模型，设置设备支架部分和架构横梁部分的监测部位。根据设置好的位置提取点，在模型中进行相应点的位置提取并整理成表，即可得到具体的形变量情况。如图4—图7所示。

图4 设备支架数据取位图

3 结 语

通过此次变电站数字化、监测的项目实践发现，以后此类的项目应用都可以得到有效推广。另外，因本次三维扫描及监测任务是第一次数据获取，并没有与前期观测起算点关联， 因此无法对站区建筑及设备基础进行沉降量分析，只能利用本次三维观测结果对站区内设备支架、架构横梁等关键区域变形状况进行分析，发现部分设备支架、架构横梁存在安全隐患，建议作相关安全处理。后期的三维扫描数据即可以此次三维扫描数据为基础起算数据，做出长期三维扫描监测方案。

图5 架构横梁部分

图6 设备支架观测表

图7 架构横梁观测表