電力線

低空飛行中，電力線是最具威脅的危險源，同時也是最難避開的障礙物之一。因此，研究航拍圖像中電力線檢測對UAV 自動避障與低空飛行、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有十分重要的現(xiàn)實意義。UAV 巡檢獲得的海量圖像引起了研究者的廣泛關(guān)注，大量輸電線路航拍圖像用于線路設(shè)備目標(biāo)識別及缺陷檢測研究（徐晶 等，2017；Zhai 等，2018，2021；Nguyen 等，2018；Bian 等，2019；Miao 等，2019；Zhao 等，2020；Han 等，2020；戚銀

件，其中“高速電力線載波通信成果轉(zhuǎn)化典型案例”入選核心型高價值專利，標(biāo)志著我國高速電力線載波技術(shù)（HPLC）取得重大突破。據(jù)了解，電力線載波通信是利用電線來發(fā)送和接收信號的通信技術(shù)，在國際上多用于電力抄表。盡管電力線載波通信技術(shù)具有無須布線、成本低廉等優(yōu)點，但電力線信道中存在高強度的噪聲、干擾、多徑和衰落，通信性能一直受到調(diào)制方式及信道的制約，因此難以支撐基于高速、穩(wěn)定傳輸?shù)纳罨瘧?yīng)用業(yè)務(wù)。據(jù)中國電力科學(xué)研究院計量所介紹，該院針對傳統(tǒng)電力線載波的痛點，突破時

件，其中“高速電力線載波通信成果轉(zhuǎn)化典型案例”入選核心型高價值專利，標(biāo)志著我國高速電力線載波技術(shù)（HPLC）取得重大突破。據(jù)了解，電力線載波通信是利用電線來發(fā)送和接收信號的通信技術(shù)，在國際上多用于電力抄表。盡管電力線載波通信技術(shù)具有無須布線、成本低廉等優(yōu)點，但電力線信道中存在高強度的噪聲、干擾、多徑和衰落，通信性能一直受到調(diào)制方式及信道的制約，因此難以支撐基于高速、穩(wěn)定傳輸?shù)纳罨瘧?yīng)用業(yè)務(wù)。據(jù)中國電力科學(xué)研究院計量所介紹，該院針對傳統(tǒng)電力線載波的痛點，突破時

的作用[1]。電力線作為一種特殊的直線目標(biāo)，是無人機、直升機等飛行器重點關(guān)注的障礙物目標(biāo)，也是電網(wǎng)巡檢過程中的主要目標(biāo)[2-3]。為了應(yīng)對實際飛行過程中的復(fù)雜惡劣環(huán)境和狀況，保障執(zhí)行任務(wù)的無人機、直升機的安全，需要對電力線目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測與識別，該類目標(biāo)的檢測識別是機器視覺領(lǐng)域的經(jīng)典問題之一[4-7]?？偟膩碚f，現(xiàn)有電力線檢測識別算法可以分為傳統(tǒng)方法[8-12]和人工智能算法[13-14]兩大類?，F(xiàn)有的基于深度學(xué)習(xí)的電力線檢測識別算法采用常規(guī)目標(biāo)檢測識別算

掌握地形信息及電力線和電力桿塔等地障信息，因此數(shù)字地形及三維地障信息是無人機三維航跡規(guī)劃軟件極重要的一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，獲取地形信息的方法主要有地面外業(yè)測量、地形圖數(shù)字化、光學(xué)攝影測量、合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture Radars，SAR)測量、激光雷達(dá)(light detection and ranging，LiDAR)測量等，其中除了LiDAR技術(shù)之外，其他方法均很難在獲取數(shù)字地形的同時快速獲取電力線等細(xì)小地物的三維信息。隨著無人機

勢，能快速獲取電力線3維坐標(biāo)，克服傳統(tǒng)攝影測量因影像分辨率等原因而無法進(jìn)行電力線測量的缺憾，在電力巡線工作方面具有重要的現(xiàn)實意義[1]。然而，電力線周邊環(huán)境復(fù)雜，周圍生長的樹木以及電力設(shè)施周邊的建(構(gòu))筑物等都會對電力的安全運行構(gòu)成潛在威脅[2-3],因此，如何從獲取的激光雷達(dá)3維數(shù)據(jù)中高效、自動地進(jìn)行電力線提取，對電力走廊設(shè)備監(jiān)測及設(shè)備之間的空間關(guān)系分析十分重要[4-7]。針對激光雷達(dá)電力線信息的自動提取問題，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究，常用的方法包含兩

，能夠快速獲取電力線走廊的電力設(shè)施、植被分布、沿線建筑等空間信息。因此，機載LiDAR可以應(yīng)用于電力巡檢工作中，快速排查電力設(shè)施周圍的安全隱患。在數(shù)據(jù)中自動識別分類并提取單根電力線點云是該技術(shù)應(yīng)用的難點之一，目前，已有學(xué)者對此進(jìn)行了研究，并且取得了一定成果。劉正軍等基于直方圖統(tǒng)計分析法對電力線點云進(jìn)行分層，然后對單根電力線進(jìn)行分離，從而建立了懸鏈線方程模型，不過該方法對懸垂較大的電力線數(shù)據(jù)處理效果不佳，同時對數(shù)據(jù)點缺失的電力線也不能適用[6-7]。邱煥斌采

線路走廊點云中電力線點云數(shù)據(jù)的分割提取與三維重建，直接關(guān)系到此技術(shù)在輸電線路測量中的應(yīng)用價值，因此有必要研究一種高效精準(zhǔn)的電力線點云提取與重建方法。目前，國內(nèi)外關(guān)于電力線點云自動提取的研究通常是利用基于高程和密度的提取算法進(jìn)行電力線候選點集的提取，利用K-means聚類算法以及Hough Transform算法實現(xiàn)單根電力線的提取?；诟叱毯兔芏鹊奶崛∷惴ㄊ抢幂旊娋€路走廊中電力線與其他元素在高程和密度上的差異來實現(xiàn)電力線點云的提取[7-11]，對輸電線路

其廣泛地應(yīng)用于電力線走廊的巡檢，通過對掃描到的電力線走廊點云進(jìn)行處理可以實現(xiàn)電力線3維重建[5-7]。電力線3維重建主要包括電力線點提取與重建兩個部分，電力線點提取有識別和聚類兩個步驟，其中聚類是電力線提取的關(guān)鍵，目前，已有的相關(guān)聚類方法包括Hough變換[8]、3-D連通成分分析[9]、電力線模型生長與合并方法[10]等。電力線重建主要是選擇合適的電力線模型，目前單檔單根電力線的重建模型主要有直線和懸鏈線組合的模型、直線和拋物線組合的模型、直線和二元二次

構(gòu)日益復(fù)雜，對電力線周期性巡檢提出了新的挑戰(zhàn)。機載激光雷達(dá)技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地獲取輸電線路附近地形地物的高精度、高密度3維點云信息，具備巡檢效率高、成本低、點云數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)勢，因此近年來，機載激光雷達(dá)技術(shù)在電力線無人機巡檢中得到了廣泛應(yīng)用，為輸電線路防災(zāi)減災(zāi)和安全隱患分析等工作提供了大量準(zhǔn)確可靠的點云數(shù)據(jù)[1-8]。如何從輸電線路激光點云數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確提取電力線點，精確擬合生成電力線矢量是電力線無人機巡檢的主要研究內(nèi)容之一。近年來，眾多學(xué)者對此展開了研究，

、分類分析以及電力線重建之后，結(jié)合相應(yīng)規(guī)程規(guī)范便可實現(xiàn)對輸電線路通道安全距離的驗證以及預(yù)警分析，確保輸電線路的安全穩(wěn)定運行。當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于激光LiDAR在輸電線路的運維管理中的研究主要集中在點云預(yù)處理、輸電線路通道走廊地表分類、電力線三維重建、危險點檢測以及線路通道安全距離預(yù)警等方面[3-8]。作為輸電線路通道安全距離分析的重要步驟，電力線三維重建的精度對計算結(jié)果的可靠性至關(guān)重要。已有的線路建模模型包括直線段與拋物線模型、直線段與懸鏈線模型、直線段與二元二

1-11］，而電力線在自然環(huán)境中大多以裸露形式存在，會受到氣象條件等外界因素以及工況條件的影響，導(dǎo)線與地物的距離也在動態(tài)變化，靜態(tài)的數(shù)據(jù)不能及時發(fā)現(xiàn)潛在的危險點，因而對各工況條件下的電力線進(jìn)行模擬具有極大意義。在模擬電力線時，電力線懸掛點坐標(biāo)是電力線模擬計算的基本點。然而，除在輸電線路設(shè)計時可獲取電力線懸掛點的設(shè)計位置，目前并無其它方式獲取電力線懸掛點的位置。此外，由于施工過程中有可能會根據(jù)實地狀況對輸電線路做修改，故設(shè)計圖紙上的懸掛點位置與實際的懸掛點位

251）在鐵路電力線設(shè)計過程中，要綜合考慮鐵路生活區(qū)、鐵路配電設(shè)備位置及鐵路電力使用高壓線路等因素，對沿線電力線進(jìn)行管理和監(jiān)測。隨著鐵路運輸任務(wù)愈加繁忙和列車運行速度的不斷提高，更需要加強對鐵路沿線區(qū)域輸電線路的定期巡檢。機載激光雷達(dá)（LiDAR,LightDetectionandRanging）技術(shù)作為近年來快速發(fā)展的新型技術(shù)，可以進(jìn)行全天候空中測量，快速獲取高精度的數(shù)據(jù)信息，提高電力巡檢的效率，因此廣泛應(yīng)用于電力線檢測領(lǐng)域[1-3]。近年來基于機載Li

000)引 言電力線快速提取和重建是基于激光點云輸電線路運檢的核心技術(shù)之一[1-9]，大批科研人員參與到研究當(dāng)中。MELZER和BRIESE最早提出電力線投影到2-D平面，然后應(yīng)用霍夫變換識別、提取電力線點云[1,10]；參考文獻(xiàn)[11]中基于三角網(wǎng)加密濾波、首次回波信息分離地面、高低植被、電力線，最后采用雙曲余弦函數(shù)完成電力線建模；參考文獻(xiàn)[12]～參考文獻(xiàn)[14]中采用針對地形起伏的機載LiDAR點云濾波方法，分割掉大部分非電力線點云，然后采用霍夫變換

絡(luò)的不斷建設(shè)，電力線的安全性檢測與維護(hù)工作變得越加繁重。傳統(tǒng)的人工巡檢電力線方式無法滿足日益繁重的電力線巡檢工作要求。因此，電力企業(yè)開始大范圍使用搭載攝像頭的無人機進(jìn)行電力線巡檢。但復(fù)雜多變的背景(如河流、數(shù)目、草地、房屋、農(nóng)田等)對電力線識別過程造成了困難。因此，如何從充滿復(fù)雜背景的航拍圖像中完整準(zhǔn)確地識別出電力線已成為電力線無人巡檢的關(guān)鍵問題之一[1-7]。近年來，國內(nèi)外科研人員對從航拍圖像中檢測電力線進(jìn)行了許多研究。其中，文獻(xiàn)[8]利用搜索聚類算法與

電場強度大小。電力線對理解電磁場有重要的輔助作用，可利用Matlab強大的計算功能進(jìn)行電力線繪制。下面介紹四種基于Matlab的電力線繪制方法。1 streamline函數(shù)繪制電力線以兩點電荷q1，q2系統(tǒng)為例，場點P（x，y）的電勢可表示為（不考慮系數(shù)q／4πε）［1］利用 Matlab 流線圖繪制函數(shù) streamline（x，y，u，v，sx，sy）繪制電場（Ex，Ey）［2］。（x，y）為矢量（u，v）的坐標(biāo)，由網(wǎng)格函數(shù) meshgrid生成；（s

載點云數(shù)據(jù)分離電力線點并進(jìn)行數(shù)字化是實現(xiàn)智能巡檢的基礎(chǔ)[2]。目前有許多針對機載LiDAR數(shù)據(jù)進(jìn)行電力線提取和三維重建的研究，主要集中在電力線點的提取、電力線分股以及建立電力線模型[3-4]。Melzer和Briese[5]首先通過主成分分析進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，并投影到二維平面，然后應(yīng)用迭代Hough變換提取電力線點。葉嵐等[6]通過高程閾值分割濾波算法濾除地面點，基于二維Hough變換完成對電力線點的提取。余潔等[7]通過三角網(wǎng)加密濾波和基于首次回波信息后的

的地物、桿塔、電力線及相關(guān)附件的點云數(shù)據(jù)的分割提取能有效提升該項技術(shù)的時效性和工程應(yīng)用價值.文獻(xiàn)資料檢索分析結(jié)果表明，電力線的自動提取雖受到了一定關(guān)注，但相關(guān)研究尚處于起步階段[6-9].文獻(xiàn)[6]提出了一種基于高程閾值分割的分割算法實現(xiàn)地面點的剔除，但是該方法僅適用于地形平坦且干擾較少的場合，對于地形起伏大、干擾物多的線路區(qū)段濾波效果差；文獻(xiàn)[7]采用一種基于角度的濾波方法實現(xiàn)植被點與電力線點分離，利用二維Hough變換分離各條電力線，并根據(jù)雙曲余弦函數(shù)

目前激光雷達(dá)在電力線提取方面的應(yīng)用正處于初始階段，國內(nèi)在此方面研究甚少，且提取的過程大都利用Hough變換提取電力線，即將三維點云轉(zhuǎn)化到二維空間后，在進(jìn)行Hough變換，此類方法損失了點云的高程信息，對于平面位置相同的多層電力線點云，不能快速實現(xiàn)單條電力線分類。此外，利用Hough變換檢測電力線，計算過程復(fù)雜，不利于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。Liang Jing等人直接根據(jù)同一根電力線上激光腳點緊密相連的特性，利用點云聚類的思想，并結(jié)合KD樹組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最近鄰搜索

8)0 引 言電力線為人們?nèi)粘Ｉ詈蜕虡I(yè)活動輸送電能，電力線的安全情況不容忽視.傳統(tǒng)的人工巡線的方式檢查電力線及其周邊的安全情況，這種巡線方式效率低、人力成本高，而且在人工巡線監(jiān)測電力線的過程中，即使觀察到電力線周圍的危險狀況，也有可能記載錯誤，復(fù)查電力線工作效率更低、更費時費力[1].車載激光雷達(dá)系統(tǒng)可以快速獲取道路周圍的高精度真三維點云數(shù)據(jù)，又如機載激光雷達(dá)系統(tǒng)可以快速獲取大范圍真三維點云數(shù)據(jù)[2]，閆利等[3]使用車載激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)，通過觀察電力線

正文：1 前言電力線損在電力產(chǎn)業(yè)的過程中帶來了很大的影響，所以應(yīng)該去采取措施去解決。本文通過對電力線損的主要原因進(jìn)行簡單的闡述和分析，希望所提出的建議能有效的解決電力線損的問題，為我國電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到助力的作用。2 簡要敘述在電力系統(tǒng)中電力線損的主要因素要保證電力的正常運行，起重要作用的電力設(shè)備就是變壓器，變壓器起著發(fā)電、調(diào)壓等的作用，但是變壓器的運行會給整個系統(tǒng)帶來壓力，有時候在運行過程中會導(dǎo)致電線的損壞。出現(xiàn)漏電的情況時，電力系統(tǒng)就不能保證線損率的高

用航拍影像提取電力線的方法與技術(shù)[2-10]。然而，在這些算法中，都存在無法有效處理背景線特征，或者電力線提取準(zhǔn)確性低的問題。文獻(xiàn)[4]提出一種基于區(qū)域增長和Ridge-Based Line Detector的電力線提取方法，然而該方法僅僅適用于背景較為簡單的情況[4]，缺乏有效的去噪能力，無法甄別篩選電力線線特征，排除非電力線線特征（如桿塔和道路等）的干擾，抗噪性較差；文獻(xiàn)[6][9]提出了一種基于ratio-radon和卡爾曼濾波跟蹤的電力線提取方法，

智?室內(nèi)低壓電力線的信道特性研究賈鵬飛 華 偉 崔 雙 李 智（四川大學(xué)電子信息學(xué)院，成都 610065）本文利用傳輸線理論，分析了信號在電力線上的傳輸過程，引出了多枝節(jié)多反射的電力線信道模型，并對其進(jìn)行仿真。在1～100MHz頻段內(nèi)，對實驗室內(nèi)的低壓電力線信道的特性進(jìn)行了實測，與仿真結(jié)果進(jìn)行了對比。本文討論了接入220V交流電力網(wǎng)絡(luò)對所測電力線信道的影響，發(fā)現(xiàn)了電力線主干長度、枝節(jié)數(shù)目、枝節(jié)長度和交流電力網(wǎng)絡(luò)等均會對電力線信道的傳輸特性和阻抗特性產(chǎn)生影

8057）影響電力線載波通信信道特性的相關(guān)因素張友運（瑞斯康微電子（深圳）有限公司，廣東 深圳 518057）電力線載波通信現(xiàn)如今已被廣泛地運用于電力系統(tǒng)當(dāng)中，所謂電力線載波通信是指應(yīng)用電力線作為傳輸媒介，來傳輸語音和數(shù)據(jù)信息，達(dá)到通信的目的。隨著低壓載波、擴頻技術(shù)等應(yīng)用于電力線載波通信技術(shù)中，載波通信相關(guān)的產(chǎn)品和專業(yè)技術(shù)得到了極大的豐富和提高。文章介紹了電力線載波通信技術(shù)的特點及發(fā)展歷史，分析電力線載波通信信道的特點及影響信道特性的因素，以期為讀者提供一

彭 磊關(guān)于低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計的探討貴州省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司 彭 磊現(xiàn)階段，世界各國對電力通信產(chǎn)品研發(fā)十分關(guān)注，例如索尼等，研發(fā)出多種電力通信產(chǎn)品，積累了一定成功經(jīng)驗，部分技術(shù)已經(jīng)在產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)用。我國社會經(jīng)濟(jì)在發(fā)展建設(shè)過程中，信息化建設(shè)水平建設(shè)提升，電力通信技術(shù)也進(jìn)入到全新發(fā)展階段。本文在對低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計研究內(nèi)，重點對低壓電力線數(shù)據(jù)通信特征進(jìn)行分析，了解低壓電力線數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，了解低壓電力線通信數(shù)據(jù)通信設(shè)計內(nèi)所應(yīng)用到的技術(shù)，希望能夠為低壓電力線

而言，低壓窄帶電力線載波通信技術(shù)具有無須重新布設(shè)通信線、成本低廉、即插即用、可快速組網(wǎng)等優(yōu)點，是微型逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)通信技術(shù)的理想解決方案.該技術(shù)將通信頻率限制在3～500 kHz范圍內(nèi)，利用低壓電力線作為通信媒介[1]，現(xiàn)已成為一種成熟的通訊方式.然而，電力線本身是設(shè)計用于傳輸工頻電能的，通信環(huán)境并不理想，噪聲干擾、阻抗變化等都直接影響著電力線載波通信的通信質(zhì)量.微型逆變器采用低壓220 V并網(wǎng)，這勢必對電力線信道特性產(chǎn)生影響.為了實現(xiàn)電力線載波通信在

庫。進(jìn)一步獲取電力線及其走廊環(huán)境內(nèi)的地表物高精度三維坐標(biāo)，利用該坐標(biāo)數(shù)據(jù)對電力線進(jìn)行快速準(zhǔn)確地矢量化，并計算電力線與地表物的間距，從而實現(xiàn)對電力線安全運行的檢測。與傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)相比，機載激光掃描技術(shù)不僅測量精度高、數(shù)據(jù)處理快、而且可節(jié)省大量的人力、物力、時間及經(jīng)費，大大提高作業(yè)效率。尤其是在植被茂密的山區(qū)，其優(yōu)勢更加明顯。本文對基于機載LiDAR的電力巡線應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)研究，提出了基于輸電線路 LiDAR點云數(shù)據(jù)自動提取電力線的思路與方法。以南方電網(wǎng)L

的更新與添加，電力線通信技術(shù)發(fā)展為實現(xiàn)船舶電力線通信提供了有利條件。在船舶電網(wǎng)環(huán)境下，不需要線路的基礎(chǔ)建設(shè)投資和日常的維護(hù)費用，將電力線通信技術(shù)應(yīng)用于船舶，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息的交換，不必做任何新的線路鋪設(shè)，可免去不少鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的麻煩。如何在船舶上應(yīng)用電力線通信技術(shù)是當(dāng)前船舶電力線通信關(guān)注的焦點。因此，研究電力線通信技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。鑒于此，筆者對電力線通信技術(shù)在船舶上的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。一、電力線通信技術(shù)在船舶上存在的問題電力線通信技術(shù)作為電力系

iDAR數(shù)據(jù)的電力線提取隆華平 蘭增榮（廣州建通測繪技術(shù)開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510663）隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的大規(guī)模開展，對電網(wǎng)快速、高精度勘測、巡查和可視化管理提出了巨大的應(yīng)用需求。文章提出了基于輸電線路LiDAR點云數(shù)據(jù)自動提取電力線的思路與方法，對基于LiDAR的電力線提取精度進(jìn)行了試驗評定，表明基于LiDAR可快速高精度建立三維數(shù)字電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，滿足智能電網(wǎng)應(yīng)用要求。LiDAR；數(shù)字電網(wǎng)；點云；濾波；電力線提取智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信

,其實一根普通電力線,也能充當(dāng)計算機與互聯(lián)網(wǎng)之間的通信橋梁。日前,國際電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)正式宣布,全球首個電力線寬帶(BPL)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的第一份草案已經(jīng)獲得通過。這意味著,我們將很快可以感受到電力線組網(wǎng)帶給我們的方便和快捷。電力線上網(wǎng)的技術(shù)瓶頸由于電力線寬帶剛剛走入普通用戶的視野,因此不少人都誤認(rèn)為它是一種新生事物。其實電力線上網(wǎng)早在十幾年前就已經(jīng)實現(xiàn),而且目前有很多企業(yè)和機構(gòu)都能夠提供電力線上網(wǎng)的產(chǎn)品和服務(wù)。所謂電力線上網(wǎng),就是一種將電力線作