解决方案 | 激光雷达技术助力地下电缆巡检! – 北京918博天堂股份有限公司


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解决方案 | 激光雷达技术助力地下电缆巡检!

一、概念定义

电缆沟是用以敷设和更换电力或电讯电缆设施的地下管道,也是被敷设电缆设施的围护结构,有矩形、圆形、拱形等管道结构形式。

综合管廊,即在城市地下建造的一个隧道空间,将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、设计、建设和管理。

随着城市日益发展,地上空间逐渐饱和,城市建设逐渐开始向地下发展,综合管廊的出现有利于推进地下空间的利用,可以有效集约城市地下空间、优化城市环境。电缆线路是综合管廊中一个重要管理对象,和日常生活与城市发展紧密相连。

 

二、市场情况

从管廊建设来看,截至2020年,我国城市综合管廊总长度达到6151公里,县城达到1041公里,城市建设明显快于县城。近些年变化来看,城市和县城地下管廊建设均取得快速增长,2020年城市地下管廊新增长度2691公里,县城为469公里,近年来每年新增地下管廊长度均保持增长态势。

——《我国城市地下综合管廊行业发展概况》

从电力角度来看,我国用电需求仍在不断增长,国家能源局公布的数据显示,2022年1-5月份,全社会用电量累计33526亿千瓦时,同比增长2.5%。

——《探路无人之域 电力无人机巡检新思路!》

 

因此,市场对于电缆的需求也仍在增加,目前我国线缆企业已超过4000家,线缆企业订单不断上升,驱动力主要来自于电网投资的快速上升,电网2022年的投资增速会达到8%。

——《电缆需求猛增!我国线缆企业超过4000家》

 

三、地下电缆巡检方向

国务院发布的《电力设施保护条例》以及多份行业标准、企业标准文件均对电缆运行维护提出了相关规定,对巡视周期、巡视内容以及缺陷判断依据都提出了明确要求,其中涉及的距离、长度等指标均可通过高精度三维点云进行量测,还可引入可见光、红外传感器等对外观缺陷、温度异常等进行巡检。

1、巡检规划(周期)

运维单位应根据电缆及通道特点划分区域,结合状态评价和运行经验确定电缆及通道的巡视周期。同时依据电缆及通道区段和时间段的变化,及时对巡视周期进行必要的调整。要求对电缆、电缆通道、电缆终端进行定期巡查。

2、巡检内容

电缆巡检要求针对电缆本体、电缆终端、电缆接头等附件,以及电缆支架、标识标牌等相关附属设施进行巡视检查,确保所有巡视对象均处于正常状态。

关于电缆沟部分,缺陷主要分为基础下沉,墙体坍塌(破损),盖板不平整、破损、缺失,以及电缆沟接地网接地电阻异常等,各类缺陷根据其具体严重程度可划分为一般、严重、危急等程度等级。

对于电缆及支架相互之间及与周围环境情况的间隔距离,均有明确要求,在巡视检查过程中也都需要对相关距离进行关注。

 

四、面临问题与解决方案

1、关于地下电缆的运维管理存在的主要问题

● 图档资料缺失,缺乏埋深、走向等地理空间信息;

● 现场缺乏实物参考,GPS现场定位难

● 人员短缺与维护费用紧张

● 人工巡检存在安全性问题。

 

2、我们提供的解决方式

● 技术思路:

利用三维激光扫描与机器人技术结合进行智能巡检,可轻松达到提质降本增效的效果,原因在于:

√ 更加优质高效的数据获取,仅需一名工作人员进行扫描,在移动中即可生成厘米级精度的清晰3D模型;

√ 更少的人力、物力投入,在中央控制室即可实现远程作业、多载荷传感器、数据自动处理反馈;

√ 更快速的工作响应、更及时的成果反馈,计划下达即可执行,一键启动任务。成果在短时间内即可回传,实现巡视即时服务模式;

√ 更安全的保障体系,融合多种先进技术,集成温湿度传感器、气体检测仪、可见光摄像机、红外热成像仪、激光雷达等高精度多传感器与一体。

目前来说,三维激光扫描是地下电缆沟的三维场景复现工作最好的解决方案,地下空间通视条件差、结构复杂等特殊性决定了其在三维建模时难以采用常规仪器去采集数据,三维激光扫描技术采用非接触测量方式精确获取到被测物体的空间几何信息,通过密集的点云数据可快速复建出物体的三维模型。

三维激光扫描技术具有数据真实性、准确性等特点,BIM具有强可视化、模拟性、易优化和可出图性等特点。集合二者优势,通过三维激光和相机结合扫描目标区域得到真实、准确的数据用做测算和建模的基准,之后建立管廊和电缆沟的BIM,提高可视程度、降低管理难度,并获取目标区域外形尺寸、内部设施布局信息,为电缆沟工程质量检验、巡检方案设计提供信息化、可视化解决方案,具有重要实际意义。

 

● 产品建议:

在地下管廊业务场景下,建议采用持激光扫描仪918博天堂背包激光雷达扫描仪LiBackpack进行数据获取,二者均采用SLAM技术,不依赖定位信号,同时操作简便,人员投入极少,能够进行精确定位和制图,利用这两者的便捷、高精度特性,能够为地下电缆巡检提供准确且稳定的数据,并结合高效、智能的LiFuser-BP点云和影像解算软件,有效提高测算效率,降低内业时间成本。

 

当前,随着地下空间利用的战略性价值逐步凸显,同时地下综合管廊的建设加速,电缆等关乎国防民生的重要设施运维压力骤增,利用 918博天堂+机器人+SLAM等技术结合的巡检手段,能有效提高运维管理水平,同时降低管理投入,具有可预见的重要价值。918博天堂的专业测绘和制图软硬件系统利用上述技术,可以实现室内外多场景一体化测量,广泛应用于林业、地下空间、矿道、街道立面、堆体体积等领域,并将在地下空间管廊巡检运维中持续贡献智慧方案以及生动案例。

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