[发明专利]基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法，其包括以下步骤：步骤1：获取变电站的待测区域的实际扩建现场目标数据；步骤2：对实际扩建现场目标数据进行处理，生成实际扩建现场的三维激光点云模型，并计算得到实际扩建现场中施工机械的坐标、两两施工机械间的尺寸及参数；步骤3：对实际扩建现场中施工机械的坐标、两两施工机械间的尺寸及参数进行曲面重构造型，得到实际扩建现场对应的虚拟扩建现场；步骤4：基于虚拟扩建现场进行实际扩建现场中物体的添加，并对两两物体进行安全距离标注，进而按照最优路径原则得到不同施工器械的最佳作业路径。本发明能够对施工机械路径进行合理规划，保障变电站改扩建顺利、安全地进行。

技术领域

本发明属于变电站扩建施工技术领域，具体涉及一种基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法和系统。

背景技术

随着大中城市规模的不断发展，许多老旧变电站周边已逐渐成为城市中心区，而随着老旧变电站的负荷及全寿命周期的限制，越来越多的老旧变电站面临扩建改造的问题。

由于变电站在运状态下的扩建设计需要考虑设备内容、设备大小、在运状态、设计施工流程、施工对在运设备的影响等多方面的因素，现有设计对变电站扩建的目标和过程描述的不够合理和精准，工程施工中也无法依据设计过程进行合理、精准的实施，以致最终影响工程的投资造价，并对工程质量和现有的状态造成影响。

需要理解的是，变电站改扩建工程中不可避免的会有施工机械如升降车、汽车吊等设备在现场作业，而且在改扩建过程中存在带电作业的可能，即原有变电站设备继续保持运行，变电站上空母线依然带电，而改扩建区域在带电母线或带电设备附近。在这种情况下，存在由于施工现场规划不合理、人员工作的疏忽，施工机械存在碰线、触电的可能，造成重大安全隐患的问题。

有鉴于此，在开展改扩建时需提取对现场进行设备、空间、安全距离的勘察和规划，从而合理地指导施工机械的布置和调度。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于变电站改扩建中，能够合理指导施工机械作业的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1：对变电站的待测区域进行全景扫描，获取所述待测区域三维点云数据作为实际扩建现场目标数据；

步骤2：对所述实际扩建现场目标数据进行处理，根据所述实际扩建现场目标数据生成实际扩建现场的三维激光点云模型，并计算得到实际扩建现场中施工机械的坐标、两两施工机械间的尺寸及参数；

步骤3：对所述实际扩建现场中施工机械的坐标、两两施工机械间的尺寸及参数进行曲面重构造型，得到所述实际扩建现场对应的虚拟扩建现场；

步骤4：基于所述虚拟扩建现场进行所述实际扩建现场中物体的添加，并对两两所述物体进行安全距离标注，进而按照最优路径原则进行适应性匹配而得到不同所述施工器械的最佳作业路径。

所述步骤2中，对所述实际扩建现场目标数据进行处理前，对所述实际扩建现场目标数据进行识别提取，包括以下步骤：

步骤1-1：基于Retinex算法对所述实际扩建现场目标数据进行多尺度Retinex色彩图像增强，得到还原或者增强的色彩图像；

步骤1-2：将获取的所述还原或者增强的色彩图像转换到HSV色彩空间模型，以单独提取色调分量不变的图像信息，并分离易受环境干扰而进行亮度分量自改变的图像信息；

步骤1-3：基于已知的目标色调取值分布对所述色调分量不变的图像信息进行二值化处理。

所述步骤1-1中，先进行单通道色彩图像增强，再通过对单通道Retinex输出的加权求和进行多尺度Retinex色彩图像增强。