禪思 L2 電網(wǎng)應(yīng)用實測案例介

　　大疆發(fā)布全新一代的機載高精度激光雷達禪思 L2。通過慣導(dǎo)優(yōu)化、量程提升和光斑縮小等技術(shù)改進，禪思 L2 為電網(wǎng)輸電、變電和配電設(shè)備的點云掃描工作帶來了效率和質(zhì)量的雙重提升。
 
　　為了確保禪思 L2 在電網(wǎng)點云建模業(yè)務(wù)中的最佳性能，大疆行業(yè)應(yīng)用進行了大量的業(yè)務(wù)場景實際測試。本文將詳細介紹測試情況，并與上一代的禪思 L1 產(chǎn)品進行對比，探索全新禪思 L2 在電網(wǎng)應(yīng)用中所帶來的價值和優(yōu)勢。
 

DJI M350 RTK 搭載禪思 L2
 
　　禪思 L2 電網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵提升包括：
 
　　1.雷達和慣導(dǎo)模塊升級：作業(yè)飛行速度更快，效率提升 110% 。
 
　　2. 慣導(dǎo)無需預(yù)熱：無懼轉(zhuǎn)場等待，開機就可起飛，節(jié)省至少 5 分鐘的預(yù)熱時間。
 
　　3. 量程較 L1 提升 30%：超高壓和特高壓線路，一次掃描即可覆蓋弧垂處導(dǎo)線，點云還原精準(zhǔn)。
 
　　4. 作業(yè)質(zhì)量報告：自動生成質(zhì)量報告，現(xiàn)場查看作業(yè)效果，有問題現(xiàn)場及時補拍修正。
 
　　5. 支持增強圖傳：支持大疆增強圖傳，依托運營商網(wǎng)絡(luò)，解決信號遮擋難題，有效增加激光雷達作業(yè)距離。
 
　　6. 支持云 PPK：與中國移動合作，支持 PPK 匹配離線基站數(shù)據(jù)進行點云重建，無論是否有網(wǎng)絡(luò)或飛行中 RTK 中斷，都能順利進行作業(yè)采集。
 

DJI M350 RTK 搭載禪思 L2
 
　　效率提升實測
 
　　在電網(wǎng)激光雷達點云采集中，采集效率是一個核心需求指標(biāo)。為此，禪思 L2 采用了升級的激光雷達和慣導(dǎo)模塊，使得無人機能以更快的飛行速度進行作業(yè)采集。
 
　　以某條 220kV 輸電線路為例，我們對比了禪思 L1 和禪思 L2 在飛行速度上的表現(xiàn)。以往，禪思 L1 的典型飛行速度約為 7m/s ，本次我們實測了禪思 L2 在 7m/s 和達到最大速度 15m/s 時的采集情況。
 
　　對比桿塔結(jié)果，即使在無人機飛行速度提升至 15m/s 時，點云成果仍能滿足需求。由于飛行速度的翻倍提升，估算得出禪思 L2 的整體采集效率提升了約110%。
 

禪思 L1 在 7m/s 自主飛行時采集成果
 

禪思 L2 在 15m/s 自主飛行時采集成果
 
　　采集質(zhì)量實測
 
　　除了效率提升外，點云質(zhì)量也需要有效保證。
 
　　禪思 L2 重點升級光斑，大小為 4 × 12 厘米(100 米飛行高度時)，這個光斑尺寸僅為禪思 L1 的 20%。更小的光斑有助于獲取更精細的模型，也可識別更細小的目標(biāo)物。
 
　　以本次對比測試為例，可以看到禪思 L2 對桿塔還原的更加精細，噪點更少。此外，我們也測試了配電線路和變電站建模效果，點云模型均有顯著提升。
 

光斑優(yōu)化，模型更精細(左為禪思 L1，右為禪思 L2)
 

配電桿塔建模更精細(左為禪思 L1，右為禪思 L2)
 

500kV 四分裂導(dǎo)線間隔棒
 
　　量程實測
 
　　禪思 L2 量程達 250 米(反射率 10%，100 klx)、450 米(反射率 50%，100 klx)，典型作業(yè)航高可達 150 米，基本覆蓋電力所有工作場景。
 
　　本次測試了某 500kV 跨江線路和某 1000kV 特高壓線路，按照典型作業(yè)方式(桿塔上方飛行、非重復(fù)掃描)，一遍即可完成采集作業(yè)任務(wù)，有效解決因量程問題導(dǎo)致下相導(dǎo)線采集斷裂等情況，成果滿足應(yīng)用需求。
 


某 500kV 跨江線路，弧垂處導(dǎo)線掃描清晰可見
 

某 1000kV 線路，八分裂導(dǎo)線和間隔棒清晰分明
 
　　配電場景實測
 
　　配電導(dǎo)線外徑更細，對激光雷達掃描方式要求更高，對于垂直于飛行軌跡的線路(如分裂線路)，由于光斑尺寸較大，只有很少的面積能夠覆蓋到線路上，而更多光斑則覆蓋到了地面上(如下圖所示)。這導(dǎo)致雷達接收到的地物能量大于線路能量，從而無法還原顯示線路模型。
 

激光雷達掃描光斑示意圖(紅色橢圓形為光斑)
 
　　禪思 L2 優(yōu)化了光斑，光斑尺寸僅為禪思 L1 的 20%。如此一來，在配電線路掃描上，即使是垂直于航線的分裂線路，光斑的大部分面積仍可覆蓋到線路上，從而可以更好的還原分裂線路。
 
　　對于飛手來說，無需在分裂線路上旋轉(zhuǎn)無人機，仍可按照直線飛行即可采集成功，進一步提高了配電采集效率。
 

禪思 L2 對配網(wǎng)提升了分裂線路導(dǎo)線建模效果
 
　　(左為禪思 L1，右為禪思 L2)
 
　　變電場景實測
 
　　本次測試也對某 220kV 變電站進行了點云采集測試，得益于光斑優(yōu)化等提升，禪思 L2 對于變電站的設(shè)備細節(jié)(如：隔離開關(guān)、互感器、瓷瓶等)均可提供高質(zhì)量的點云成果，可以通過點云模型直接規(guī)劃無人機變電巡檢航線。
 

某 220kV 變電站點云成果圖(使用禪思 L2)
 
　　總結(jié)
 
　　大疆全新禪思 L2 給電力場景帶來效率和質(zhì)量的雙重提升效果。
 
　　在激光雷達和慣導(dǎo)模塊升級的幫助下，L2 實現(xiàn)了線路采集效率的翻倍提升。此外，更小的光斑廣泛適用于輸電、變電和配電等多個電力場景的點云采集工作。禪思 L2 為無人機自主巡檢，電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型數(shù)據(jù)采集工作帶來全新解決方案。