Линии электропередач: принцип работы и разновидности

ЛЭП – линия электропередачи. Это важная составляющая энергетических систем. Линия электропередачи нужна для того, чтобы передавать электроэнергию от генерирующих устройств к распределительным. Электроэнергия передаётся по прочным проводам из металла.

Есть несколько способов проложить провода:

1. 
   Воздушный способ. Провода прокладываются по воздуху;

2. 
   Кабельный способ. Провода прокладываются в грунте или воде;

3. 
   Газоизолированный способ. Провода изолируются в металлический кожух с газом.

Эти разновидности прокладки проводов являются основными. В настоящее время имеются единичные случаи опытов по использованию беспроводной передачи электроэнергии, однако пока такой способ нельзя считать популярным, а потому его применяют только для маломощных устройств.

Воздушные линии электропередачи

Воздушные линии электропередачи (или сокращённо ВЛЭП) отличаются сложной конструкцией. Эксплуатация устройства требует определённых знаний и алгоритма действий, которые отражены в специальной документации.

Существует оборудование, для которого характерна передача электроэнергии по проводам, которые находятся на открытом пространстве. Этот тип конструкций сокращённо называется ВЛ. И это не только высоковольтная линия. ВЛ – это комплекс деталей, которые связаны между собой единой системой функционирования.

Оборудование осуществляет передачу энергии по проводам, находящимся на открытом пространстве, а потому конструкция имеет сложный состав. Сложность этой конструкции обусловлена тем, что при производстве устройства на первом месте находится безопасность.

Обязательные составные элементы

Любая линия электропередач имеет следующие детали:

Вот главные составные детали любого устройства. Есть и другие детали, но их наличие или отсутствие зависят от многих параметров. Например, от арматуры, расположения или маркировки. Также имеет значение наличие вспомогательного оборудования или дополнительного способа связи.

Арматура состоит из крепёжных деталей, служащих для соединения проводов, а также для прикрепления их к опорам. Примечательно, что некоторые элементы, такие как разрядники обеспечивают безопасность и предотвращают поломку устройства во время неблагоприятных погодных условий.

Устройство секционирования отвечает за отключение части ЛЭП в период работ во время аварии. Аппаратура нужна для удалённого контроля и управления отдельными функциями.

Основная документация

Есть ряд документов, в которых прописаны правила по работе и использовании устройств. Документы необходимы для регламентации проектирования, строительства и использования устройств.

Существует множество типов ВЛ, в результате чего их можно разделить на следующие группы:

• Работа с разными видами тока. Множество воздушных линий предназначены для работы с переменным током. Однако встречаются и конструкции для работы с постоянным током, их общая протяжённость небольшая;
• Основное назначение. Выделяют межсистемные, магистральные и сельские сети. Межсистемные предназначены для объединения множества энергосистем. Магистральные объединяют станции в рамках одной системы. Распределительные связывают крупнейшие организации и населённые пункты. Городские или сельские сети объединяют энергосистемы в одном регионе или селе;
• Разновидности составных элементов. Различают сети с глухозаземлённой, изолированной и заземлённой нейтралью;
• Режим работы. Состояние всех элементов может быть разное, поэтому различают аварийный и монтажный режим работы. При аварийном режиме часть проводов оборвана. Монтажный режим устанавливается при монтаже проводов или опор.

Вот лишь несколько способов разделения высоковольтных линий. Такая классификация создана, прежде всего, для удобства и для понимания специфики работы той или иной конструкции. Разделение на несколько видов даёт информацию о составляющих конструкции.

Элементы линии электропередач

Высоковольтная линия электропередач состоит из трассы, фундамента опоры, длины пролёта, стрелы провеса. Каждая из этих составляющих отвечает за определённые функции. Трасса указывает на расположение устройства относительно земли, фундамент опоры нужен для передачи нагрузки с конструкции, длина пролёта является расстоянием между близко расположенными друг к другу опорами.

Это сложная система, монтаж которой требует отлаженных действий, сноровки и специализированных знаний. Мастера делают предварительные замеры, для того чтобы разместить устройства передачи в правильном месте. Расчёты позволяют выбрать место для размещения.

Обязательным условием является указание расстояния между подвесом проводов. Также значение имеет габарит провода. Это расстояние от одной части провода до поверхности. Все эти характеристики влияют на бесперебойную работу конструкции и позволяют быстро восстановить работу в случае неожиданной поломки.

Среди прочих классов выделяется кабельная линия электропередачи. Эта разновидность изделия отличается от высоковольтной линии отделением проводов в единую конструкцию.

Эта разновидность устройств может разделяться на подземные, подводные и по сооружениям. Данная классификация неслучайна и показывает условия, при которых можно использовать изделие, а также возможное место его установки.

Так, кабель может проводиться в воде или грунте, но его конец в обязательном порядке будет проходить рядом с сооружением.

Кабельные сооружения нужны, прежде всего, для соединения кабеля с крепёжными деталями. Распространены модели с твёрдой изоляцией. Иногда используются и другие виды изоляций.

Потери в ЛЭП могут возникать по разным причинам, благодаря чему они тоже получили свою классификацию. Так, разделяют потери от нагрева, разряда, радиоизлучения или передачи высокой мощности. Точное определение вида потери в ЛЭП позволяет устранить аварии эффективно и в максимально короткие сроки.

Опора является главным инструментом, с помощью которого прикрепляются элементы к любой линии электропередачи. В свою очередь опоры тоже бывают разные и могут разделяться на несколько групп по нескольким общим характеристикам или другим параметрам.

Итак, опоры классифицируются на группы:

1. Способ крепления. Существуют анкерные (концевые) опоры с устройством крепления и натяжения провода или промежуточные, которые устанавливаются в грунт или могут располагаться на фундаменте;
2. Материал изготовления. Опоры бывают деревянные, стальные или железобетонные. Все эти материалы отличаются высокой прочностью и практичностью в применении.

Эта классификация позволяет принять решение об использовании того или иного вида опоры при возведении линии электропередачи. Решение о применении разновидности элемента принимается в каждом конкретном случае отдельно. Но есть и другие детали конструкции, которые должны присутствовать обязательно.

Одной из таких деталей является изолятор. Изоляторы нужны для крепления и изоляции проводов. Наибольшую популярностью имеют подвесные изоляторы, поскольку при их использовании можно сделать нужную длину гирлянды. Соответственно, чем напряжение выше, тем больше длина. Изоляторы могут производиться из разных материалов, но общее их свойство — это надёжность.

Ещё одним важным составным элементом конструкции становится арматура. Эта деталь соединяет цепочки изоляторов и крепит их к проводам. Не обойтись и без таких защитных приспособлений, они необходимы для защиты устройства от непредвиденных поломок.

Заземление осуществляется с помощью крепления основного устройства к контуру. Особое внимание уделяется заземлению опор, потому что может произойти утечка тока, которая нанесёт вред опоре.

Главные особенности работы ЛЭП зависят от напряжения, мощности и других факторов. Влияет город, погодные условия и даже состояние грунта. При проектировании линии электропередач важно расположить её так, чтобы конструкция не нанесла вред человеку или окружающей среде. Достичь этого можно с помощью предварительных технических расчётов.

Опоры ЛЭП: Классификация, конструкция, требования к размещению

Из статьи от «ЛАНИТ» вы узнаете, что такое ЛЭП, для чего они используются, каким требованиям российского законодательства должна отвечать установка новых металлоконструкций. Расшифровка аббревиатуры — «линия электропередачи». Это токонесущие силовые кабели, рассчитанные на передачу токов высокого напряжения: провода ЛЭП тянутся от генерирующей станции до подстанций или конечного потребителя: бытовых, производственных, промышленных, инфраструктурных зданий, торговых и торгово-развлекательных комплексов.

Наиболее удобный способ расположения кабелей — по воздуху: так они не представляют опасности для людей, животных, государственного и частного имущества, а ремонтировать и заменять их проще, чем в случае закапывания в землю. Устройство ЛЭП подразумевает размещение проводов на опорах — конструкциях из дерева, бетона, железобетона или металла. Последний вариант — самый надёжный, выдерживающий огромные нагрузки: это привычные для взгляда стальные сборные вышки, возвышающиеся над землёй. «ЛАНИТ» производит любые размеры опор ЛЭП, по стандартным и авторским проектам, доставляет и монтирует металлоконструкции, берёт на себя согласование строительства на выбранном участке.

Основные виды металлоконструкций

Электросеть, в частности, участок силовых кабелей, может иметь любую геометрию: от прямолинейной, идущей в одном направлении, до сложной разветвлённой, обслуживающей множество пользователей. Опоры линий электропередач ЛЭП могут, соответственно, располагаться строго друг за другом или образовывать собою несколько расходящихся из центра лучей.

В зависимости от расположения в пространстве выделяют такие типы опор воздушных линий электропередачи:

• Концевые. Устанавливаются в начале и конце одного направления, служат для основного крепления силовых кабелей. Принимают на себя, по сравнению с другими типами металлоконструкций, однонаправленную нагрузку от проводов, однако монтируются с запасом прочности, поскольку обеспечивают устойчивость всей линии.
• Промежуточные. Этот и следующие типы опор линий электропередачи служат для поддержки кабелей, натянутых между концевыми точками. Применяются для фиксации положения проводников, а не для полного восприятия их массы.
• Угловые. Устанавливаются в точках отклонения ряда конструкций от прямой линии. Для поворота до 30° применяют такие виды опор ЛЭП, так угловые промежуточные; для более крутых поворотов ставят угловые анкерные конструкции, способные принимать на себя значительно большие нагрузки.
• Анкерные. Устанавливаются между промежуточными прямыми и угловыми металлоконструкциями. Благодаря анкерным опорам достигается большая длина линии ЛЭП: провода не обвисают и не обрушиваются, как было бы в случае использования только промежуточных столбов.

«ЛАНИТ» проектирует и производит металлические конструкции всех типов, для протяжённых или коротких участков электросетей. Инженерами компании будут рассчитана потеря электроэнергии в ЛЭП, определены оптимальная длина, высота, количество промежуточных и анкерных точек.

Дополнительная классификация

Для точного определения необходимых для установки металлоконструкций применяют дополнительное разделение опор линий электропередачи в зависимости от признаков:

• По параметрам передаваемого тока. Напряжение в проводе ЛЭП может достигать 0,4 киловольт — это низковольтные линии; при показателях свыше 6 киловольт говорят о высоковольтных линиях, требующих большей прочности конструкций. В первом случае для протяжки кабелей разрешено использовать деревянные (с пропиткой) или бетонные столбы; во втором — конструкция опор линий электропередач включает только стальные и композитные элементы.
• По количеству несомых цепей. Обычно выделяют одноцепные (три силовых кабеля, одна линия передачи) и двуцепные (шесть кабелей) системы. Во втором случае больше нагрузка — и, следовательно, прочнее должна быть опора линии электропередач.
• По соответствию климатическим параметрам. Классификация включает три основных вида металлоконструкций: для нормальных условий, гололёдных, грозоопасных территорий. В районах с повышенной опасностью гололёда ставят металлоконструкции с усиленным основанием (на прочие показатели, например, потери мощности в ЛЭП, такое усиление не влияет). Грозоупорные конструкции оснащаются защитные тросами, в большей степени, чем обычно, удалёнными от силовых кабелей.

В зависимости от условий размещения, параметров переносимого тока, протяжённости участков между стойками рассчитываются высота опоры линии электропередач и прочие характеристики. В общем случае действует эмпирическое правило: чем выше напряжение и сила тока в ЛЭП, тем массивнее и прочнее должны быть устанавливаемые для поддержки силовых кабелей металлоконструкции.

Правила размещения опорных точек

Установка концевых, промежуточных прямых и угловых, анкерных металлических конструкций проводится «ЛАНИТ» строго в соответствии с российским законодательством. Строительство ЛЭП производится в согласии с ГОСТами, прочими регламентирующими документами, в частности, СНиПом 12-01-2004, перечисляющим общий порядок проведения строительных работ:

1. Разметку территории под опоры разных типов.
2. Бурение ям под фундамент металлоконструкций.
3. Сборку конструкций (вертикальную или горизонтальную).
4. Проверку, соответствует ли расстояние между опорами ЛЭП запланированному, прочие поверочные действия.
5. Окончательную фиксацию металлоконструкций.

Один из основных параметров, расстояние между опорами ЛЭП, определяется действующими нормами:

• При передаваемом напряжении до 1 киловольта — 30…75 метров.
• До 10 киловольт — 75…200 метров.
• До 220 киловольт — 200…400 метров.
• До 330 киловольт — 400…700 метров.

Также в зависимости от напряжения рассчитывают высоту конструкций: например, при показателе до 1 киловольта она составляет от 7 метров.

Охранная зона ЛЭП, то есть территория под вышками и столбами, на которой запрещены бытовое строительство, размещение взрывоопасных и горючих веществ, прогулки, выпас домашнего скота, высаживание деревьев, определяется Постановлением Правительства России №160 (от 24.02.2009). В частности, этот документ предписывает минимальное расстояние от ЛЭП до строительных объектов; например, при передаваемом напряжении до 1 киловольта оно составляет 2 метра, а до 10 киловольт – 10 метров.

«ЛАНИТ» произведёт металлические опоры линий электропередач, полностью отвечающие современным требованиям. Работы будут произведены быстро; в пределах Московской области возможны доставка и установка. Обращайтесь — сделайте электросеть абсолютно надёжной!

Классификация линий электропередач с помощью глубокого обучения

Это руководство будет перемещено в Академию Esri в январе 2023 года. Узнайте больше об этом изменении.

В этом уроке

в качестве ГИС-аналитика в страховой компании вы будете использовать модель глубокого обучения для проведения анализа оценки рисков линий электропередач с использованием данных лидара (обнаружение света и определение дальности). Вы проанализируете район в Северной Калифорнии, который потенциально подвержен пожару из-за деревьев в непосредственной близости от линий электропередач. Проведение оценки рисков — это метод, используемый страховыми компаниями для оценки рисков, связанных со страховым полисом, который помогает определить применимую премию для клиента. Лидар — это метод оптического дистанционного зондирования, который использует лазерный свет для получения информации о высоте, которая может лучше моделировать пространственные отношения между линиями электропередач и окружающей местностью, чтобы помочь в оценке. Вы будете использовать ArcGIS Pro для создания и обучения модели глубокого обучения для определения линий электропередач из облака точек лидара. Глубокое обучение позволяет обучать модель с использованием образца набора данных и применять модель в других подобных областях. Вы оцените, какая модель
приводит к наиболее точным результатам и использовать его для классификации
лидарные точки, являющиеся линиями электропередач.

Последний раз этот урок тестировался 25 октября 2021 г. с использованием ArcGIS Pro 2.8. Если вы используете другую версию ArcGIS Pro, вы можете столкнуться с другими функциями и результатами.

Требования

• Роль пользователя, издателя или администратора в организации ArcGIS: ArcGIS Online (получить бесплатную пробную версию) или ArcGIS Enterprise (узнать больше)
• ArcGIS Pro (получить бесплатную пробную версию)
• Расширение ArcGIS 3D Analyst
• Библиотеки глубокого обучения для ArcGIS Pro
• Microsoft Excel
• Рекомендуется: графический процессор NVIDIA с минимум 8 ГБ выделенной
  память

План урока

Перед запуском модели глубокого обучения необходимо проверить компьютерную систему, установить последние версии драйверов для графической карты и убедиться, что для использования установлены библиотеки глубокого обучения. с ArcGIS Pro.

Проверьте видеокарту

Процессы, выполняемые при использовании глубокого обучения, занимают большой объем памяти вашего компьютера. Для выполнения процесса глубокого обучения рекомендуется графический процессор NVIDIA с минимальным объемом выделенной памяти 8 ГБ. Чтобы проверить выделенную память графического процессора вашей видеокарты, вы будете использовать утилиту NVIDIA SMI. Узнайте больше о том, что такое графический процессор и как он работает.

1. Откройте меню «Пуск» и введите команду. Нажмите «Командная строка», чтобы открыть ее.
2. В окне командной строки введите cd, добавьте пробел, введите или скопируйте и вставьте C:\Windows\system32 и нажмите Enter.
3. В окне командной строки введите или скопируйте и вставьте nvidia-smi.exe и нажмите Enter.
4. Запишите название видеокарты и закройте окно командной строки.

Обновите драйверы NVIDIA

Далее вы обновите драйверы для вашей видеокарты. Устаревший драйвер графического процессора приведет к сбою инструментов глубокого обучения, поэтому перед запуском инструментов рекомендуется проверить системные требования и обновить драйверы.

1. Перейдите на страницу загрузки драйверов NVIDIA.
2. В разделе «Загрузки драйверов NVIDIA» выберите параметры, соответствующие вашей видеокарте. В этом примере используется видеокарта Quadro RTX 4000.

3. Нажмите «Поиск», нажмите «Загрузить» и нажмите «Принять и загрузить».
4. На своем компьютере найдите и запустите файл программы установки. Нажмите «Да», чтобы разрешить изменения в системе, и нажмите «ОК», чтобы запустить программу установки.
5. В окне установщика NVIDIA нажмите «Согласиться и продолжить», примите параметры установки по умолчанию и нажмите «Далее».
6. После завершения установки нажмите Закрыть.

Далее вы загрузите три ZIP-файла с данными, которые вы будете использовать на протяжении всего урока для обучения и классификации данных облака точек. После того, как вы загрузите и извлечете данные, вы изучите и назначите символы файлам наборов данных LAS в ArcGIS Pro.

Загрузите данные

Все данные, необходимые для завершения урока, находятся в трех файлах .zip, которые вы сейчас загрузите.

1. На компьютере откройте Проводник.
2. На диске C:\ создайте папку с именем LearnArcGIS. В папке LearnArcGIS создайте другую папку с именем DL.

   В папке C:\LearnArcGIS\DL вы будете хранить все данные и результаты урока.

3. Загрузите следующие файлы .zip:
4. После загрузки файлов извлеките каждый файл .zip в папку LearnArcGIS/DL.

Просмотр данных обучения и данных проверки

Вы создадите проект ArcGIS Pro и просмотрите небольшие данные обучения и данные проверки.

1. При необходимости запустите ArcGIS Pro.
2. Войдите в свою учетную запись организации ArcGIS или в ArcGIS Enterprise.
3. В разделе «Новые и пустые шаблоны» нажмите «Локальная сцена».

4. В диалоговом окне «Создать новый проект» в поле «Имя» введите «Классификация Powerline с DL». В поле «Местоположение» нажмите «Обзор», перейдите к C:\LearnArcGIS, щелкните папку DL и нажмите «ОК». Снимите флажок Создать новую папку для этого проекта.

5. Нажмите OK.
6. На панели Каталог разверните Папки и разверните DL.
7. На панели Каталог разверните папку small_data. Щелкните правой кнопкой мыши train_small.lasd и выберите «Свойства».

8. В окне свойств набора данных LAS щелкните вкладку Статистика.
9. Щелкните Обновить.
10. Нажмите OK.
11. На панели «Каталог» щелкните правой кнопкой мыши train_small.lasd и выберите «Добавить к текущей карте».
12. На панели Каталог откройте свойства val_small.lasd, обновите статистику и нажмите OK. Добавьте val_small.lasd на текущую карту.
13. В сцене нажмите C и V, перетаскивая указатель, чтобы наклонить его и панорамировать сцену, чтобы исследовать наборы данных в 3D.
14. На панели Содержание щелкните слой train_small.lasd, чтобы выбрать его. На ленте щелкните вкладку Внешний вид.
15. На вкладке «Внешний вид» в разделе «Чертеж» для «Символы» щелкните раскрывающееся меню и выберите «Класс».
16. На панели Содержание щелкните val_small.lasd. На вкладке Внешний вид щелкните Символы и выберите Класс.
17. Над лентой на панели быстрого доступа щелкните Сохранить, чтобы сохранить проект.

Далее вы будете обучать модель, используя некоторые из изученных вами наборов данных.

В этом разделе вы будете использовать небольшие наборы данных для прохождения процесса обучения модели классификации. Поскольку этот набор данных не содержит столько точек, сколько необходимо для более точной классификации, вероятно, будет получена менее точная модель классификации. В этом разделе показан процесс обучения модели, а затем вы будете использовать обученную модель из большей выборки точек позже в уроке, чтобы классифицировать набор данных LAS и визуализировать линии электропередач.

Подготовка набора данных для обучения

Наборы данных LAS нельзя использовать непосредственно для обучения модели. Наборы данных LAS должны быть преобразованы в меньшие обучающие блоки. Вы будете использовать инструмент геообработки Подготовить обучающие данные облака точек в ArcGIS Pro, чтобы экспортировать файлы LAS в блоки.

Ваша цель — обучить модель идентифицировать и классифицировать точки, являющиеся линиями электропередач. Не каждую точку в облаке данных LAS необходимо просматривать. Необходимо проверить только точки в окрестностях линий электропередач. Вы будете использовать подготовленные граничные данные, bnd_train_small и bnd_val_small, чтобы указать, какие
баллы должны быть преобразованы в тренировочные блоки.

1. На ленте щелкните вкладку Анализ и щелкните Инструменты.
2. На панели Геообработка найдите и откройте инструмент Подготовить обучающие данные облака точек.
3. В инструменте «Подготовить данные обучения облака точек» задайте следующие параметры:
4. Для вывода данных обучения нажмите «Обзор» и перейдите к C:\LearnArcGIS\DL\results. В поле Имя введите training_data_small.pctd.
5. Нажмите Сохранить.
6. В инструменте «Подготовить данные для обучения облака точек» продолжайте вводить следующие параметры:
7. Нажмите «Выполнить».

   После завершения работы инструмента в нижней части панели инструментов появляется подтверждающее сообщение.

8. В Windows откройте Проводник и перейдите в папку C:\LearnArcGIS\DL\results. Папка результатов теперь содержит папку training_data_small.pctd.

9. Дважды щелкните training_data_small.pctd, чтобы открыть папку.
10. Откройте каждую папку, чтобы просмотреть их содержимое.
11. В папке поезда дважды щелкните BlockPointCountHistogram.png.

Обучение модели классификации

Далее вы будете использовать инструмент геообработки Обучить модель классификации облака точек, чтобы обучить модель классификации линий электропередач с использованием небольшого набора обучающих данных. Результаты могут различаться в зависимости от разных запусков инструмента и разных конфигураций компьютера.

1. В ArcGIS Pro на панели Геообработка щелкните стрелку назад. Найдите и откройте инструмент «Обучить модель классификации облака точек».

2. В инструменте «Обучение модели классификации облака точек» задайте следующие параметры:
3. Разверните «Управление классами».
4. В разделе «Переназначение класса» для «Текущий класс» выберите 14. Для «Переназначенный класс» выберите 14.

   Класс 14 представляет проводники, которые вы хотите классифицировать и разместить в облаке точек.

5. В следующей строке для параметра «Текущий класс» выберите «ДРУГОЕ» и в разделе «Переназначенный класс» выберите 1.
6. Для описания класса примите заполненные коды и описания классов.

7. Разверните параметры обучения. Для критериев выбора модели примите значение по умолчанию Recall.
8. Для максимального количества эпох введите 10.

   Эпоха — это полный цикл всех данных обучения, полученных нейронной сетью (другими словами, все данные обучения проходят вперед и назад через нейронную сеть один раз). Вы будете обучать модель в течение 10 эпох, чтобы сэкономить время.

9. Для итераций в эпоху (%) примите значение по умолчанию 100.
10. Для скорости обучения оставьте это поле пустым и позвольте инструменту выбрать для вас оптимальную скорость обучения.
11. Для Размера пакета используйте значение по умолчанию 2.

    Размер пакета указывает, сколько блоков обрабатывается одновременно. Данные обучения разбиты на пакеты. Например, если для параметра «Размер пакета» установлено значение 2, 1000 блоков разбиваются на 500 пакетов, и каждый из 500 пакетов обрабатывается за одну эпоху. Разделив блоки на пакеты, процесс будет потреблять меньше памяти графического процессора.

12. Снимите флажок Остановить обучение, когда модель больше не улучшается.
13. Нажмите «Выполнить».
14. В нижней части панели Геообработка щелкните Просмотреть подробности.
15. Перейдите на вкладку Сообщения.

Информация в ваших сообщениях может отличаться от приведенной в примере, в зависимости от вашего графического процессора и настроек системы.

Инструмент сообщает следующую информацию:

• Графический процессор, используемый в обучении.
• Количество блоков обучающих данных, используемых в обучении (в обучении используются только блоки обучающих данных, содержащие более 2000 точек).
• Количество блоков данных проверки, используемых при проверке — все блоки данных проверки используются при проверке.
• Итерации за эпоху — количество блоков обучающих данных, деленное на размер пакета.

Инструмент сначала рассчитывает оптимальную скорость обучения, а затем сообщает о потерях при обучении, потерях при проверке, точности, точности, отзыве, F1-оценке и времени, затраченном на каждую эпоху.

По мере прохождения каждой эпохи вы можете видеть уменьшение значений потерь при обучении и проверке, что указывает на то, что модель обучается. В последнюю эпоху потери при обучении низкие, но потери при проверке высоки, что означает, что обучение переобучено для обучающих данных (другими словами, обученная модель плохо обобщает новые, невидимые данные).

В последнюю эпоху значение Recall превышает 0,80.

Более низкое значение полноты указывает на то, что это неточная модель, что ожидается, поскольку модель была обучена с небольшим набором данных. Эти результаты подчеркивают необходимость иметь больше точек выборки в отдельных наборах данных, чтобы можно было достичь лучших результатов.

Изучите результаты обучения

Далее вы посмотрите на результаты обучения модели классификации.

1. В Проводнике файлов перейдите к C:\LearnArcGIS\DL\results.

   В этой папке есть две подпапки. Одна папка модели, а другая папка контрольных точек.

2. Разверните папку Powerline_classification_model_small_data и разверните папку Характеристики модели.

   Папка «Характеристики модели» содержит график потерь и график истинности и результатов прогнозов.

3. В папке «Характеристики модели» дважды щелкните loss_graph, чтобы просмотреть график потерь модели.

4. Вернитесь в папку результатов. Откройте папку Powerline_classification_model_small_data.checkpoints и просмотрите ее содержимое.

   Папка Powerline_classification_model_small_data. checkpoints включает в себя папку моделей, которая содержит данные для каждой из контрольных точек эпохи и два варианта файлов статистики, один в формате HTML, а другой в формате CSV. Когда инструмент обучения работал, одна контрольная точка создавалась после каждой эпохи. Каждая контрольная точка содержит файл .pth и файл .emd.

5. В папке Powerline_classification_model_small_data.checkpoints откройте файл Microsoft Excel Powerline_classification_model_small_data_Statistics, чтобы просмотреть статистику.

Вы будете классифицировать набор данных LAS, содержащий более 2 миллионов точек, используя обученную модель. Классификация набора данных LAS с использованием обученной модели позволяет вам находить линии электропередач в изучаемой области для анализа оценки рисков. Когда модель была обучена, были назначены два кода классификации: Unassigned и Wire Conductor. Классификация точек в облаке точек для проводника и остальных как неназначенных сделает набор данных более ценным, поскольку он будет четко идентифицировать линии электропередач.

Изучите результаты модели и выберите лучшую эпоху.

Вы изучите результаты предоставленного обучения модели, в котором использовался большой набор данных. Вы будете искать наилучшее значение отзыва для проводников.

1. Откройте Проводник и перейдите в папку C:\LearnArcGIS\DL\results.
2. Откройте папку Powerline_classification_model_large_data.checkpoints и дважды щелкните Powerline_classification_model_large_data_Statistics, чтобы просмотреть статистику в Excel.

   Файл открывается в Excel.

3. В Excel дважды щелкните разделители столбцов, чтобы развернуть их и увидеть весь текст.
4. Щелкните заголовок столбца Recall, чтобы выделить весь столбец.

5. На ленте в разделе «Редактирование» нажмите «Сортировка и фильтр» и выберите «Сортировать от большего к меньшему».

6. В появившемся окне Сортировка нажмите Сортировка.

   Строки в электронной таблице отсортированы таким образом, чтобы было легко увидеть наибольшее значение проводника.

7. Найдите первую строку CLASS_CODE со значением Wire Conductor (строка 25).

Классификация линий электропередач с помощью обученной модели

Далее вы будете использовать обученную модель для классификации линий электропередач из тестового набора данных. Вы будете применять границы обработки только для классификации точек внутри границ.

1. Восстановить ArcGIS Pro.
2. На панели Каталог разверните Папки, разверните DL и разверните тестовые данные. Щелкните правой кнопкой мыши test.lasd, выберите «Добавить в новый» и выберите «Локальная сцена».
3. При необходимости на панели Содержание щелкните test.lasd, чтобы выбрать его. На ленте щелкните вкладку Внешний вид, щелкните стрелку раскрывающегося списка Символы и выберите Класс.
4. На панели Геообработка найдите и откройте инструмент Классифицировать облако точек с помощью обученной модели.
5. Для Целевого облака точек щелкните раскрывающееся меню и выберите test.lasd.
6. Для обработки границы перейдите в папку C:\LearnArcGIS\DL\testdata\boundaries.gdb и дважды щелкните bnd_test.
7. Для определения входной модели нажмите кнопку Обзор. Перейдите к C:\LearnArcGIS\DL\results\Powerline_classification_model_large_data.checkpoints\models\checkpoint_2021-10-05_18-54-53_epoch_16. Нажмите checkpoint_2021-10-05_18-54-53_epoch_16.emd и нажмите OK.
8. В разделе Целевая классификация снимите флажок 1 Неклассифицированный.
9. Нажмите «Выполнить».

   Инструмент работает. Далее вы обновите символы, чтобы показать результаты модели классификации.

10. Откройте панель Символы. Рядом с пунктом «Значения» нажмите «Дополнительно» и нажмите «Добавить все значения».
11. Используйте инструменты навигации и ярлыки для изучения результатов классификации на локальной сцене.

На этом уроке вы изучили рабочий процесс классификации облака точек с использованием технологии глубокого обучения. Вы получили опыт работы с концепциями глубокого обучения, важностью проверочных данных в процессе обучения и способами оценки качества обученных моделей. Идя дальше, вы можете использовать инструмент Извлечь линии электропередач из облака точек для создания 3D-линий для моделирования линий электропередач. Вы также можете использовать инструмент «Поиск точек LAS по близости», чтобы найти лидарные точки, находящиеся на определенном расстоянии от линий электропередач. Эти точки, в основном деревья, находятся слишком близко к линиям электропередач, что может привести к отключению электроэнергии или возникновению пожара. Эти инструменты могут пойти дальше, предоставляя важную информацию для оценки страховых рисков.

Дополнительные уроки можно найти в уроке Learn ArcGIS
Галерея.

Благодарности

• Лидарные данные Сономы: Грант НАСА NNX13AP69G, Университет Мэриленда и Программа картирования растительности округа Сонома и программа LiDAR.

Отправьте нам отзыв

Пожалуйста, отправьте нам свой отзыв об этом уроке. Расскажите нам, что вам понравилось, а что нет. Если что-то в уроке не сработало, сообщите нам, что это было и где в уроке вы столкнулись с этим (название раздела и номер шага). Используйте эту форму, чтобы отправить нам отзыв.

Совместное использование и перепрофилирование содержимого Learn ArcGIS

Совместное использование и повторное использование уроков Learn ArcGIS приветствуется. Материалы Learn ArcGIS регулируются лицензией Creative Commons (CC BY-SA-NC). См. страницу «Условия использования» для получения подробной информации об адаптации этого урока для вашего использования.

Готовы узнать больше?

LiDAR Powerline Classification and Vectorization Services

1. Дом

2. Лидарные чертежные услуги

3. Классификация и векторизация Powerline

Проверка линий электропередач с целью обнаружения и устранения скрытых рисков – вот девиз Polosoft Technologies, когда она закладывала основу своей классификации LiDAR и крыла Vectorization . Вышеизложенное является важной задачей для управления любым городским или сельским электроснабжением, векторизации и научного планирования.

Сбор высокоточных трехмерных точечных данных карт коридора линии электропередач выполняется без особых усилий с бортовыми и мобильными данными LiDAR. Линии электропередач могут находиться очень близко к растительности или зданиям и инфраструктуре, что может увеличить объем данных бортового лидара, что делает утомительной задачу точного и быстрого извлечения точек линий электропередач из классификации облака точек LiDAR. Поэтому наши исследования и разработки в области быстрых автоматизированных методов извлечения данных о линиях электропередач из данных облаков точек с бортового лидара являются важной темой.

Методы классификации Powerline:

До того, как Polosoft Technologies взяла на себя ответственность за Классификация Powerline Так используются обычные методы:

• Статистический анализ облаков точек на основе различной высоты, плотности или количества импульсов.
• Грубое преобразование и кластеризация данных на основе обработки 2D-изображений.
• Поверхностная классификация на основе метрической системы и распределения признаков между точками помутнения

Ищете профессиональные услуги по классификации Powerline? Свяжитесь с нами сегодня

Услуги по классификации и векторизации линий электропередач Включая.

Классификация облаков точек

Путем проецирования бортовых облаков точек LiDAR коридора передачи на горизонтальную плоскость. Точки поверхности обозначают наземную растительность, жилые дома и другие смешанные точки, к которым добавляются точки поверхности линий электропередач и точки опор.

Обнаружение опасной точки

Основа любого обнаружения безопасности линии электропередач и правила эксплуатации для Воздушные линии электропередачи требует осмотра линии, чтобы убедиться, что расстояние от линии электропередачи до коридора с различными характеристиками соответствует требованиям безопасного расстояния.

Обработка и анализ данных

Данные, полученные с помощью LiDAR после использования лазерного излучения для плотной выборки поверхности земли, что дает высокоточные измерения x, y, z. LiDAR создает точки данных массового облака точек, которыми часто можно управлять, визуализировать, анализировать и делиться ими.

Интерактивная классификация

Точки LiDAR классифицируются по ряду категорий, которые включают голую землю или землю, самую верхнюю часть полога и поверхность воды и ниже. Различные классы определяются с помощью числовых целочисленных кодов в файлах LAS.

Оценка точности

Обычно точность выражается в расчете ± 2 см или в виде стандартного отклонения, например, от 3 см до 1σ (сигма). Система LiDAR определяет точность измерений нескольких датчиков до одной и той же точки помутнения, а затем сравнивает ее с реальным миром.

Управление проектом

Наиболее важным аспектом проекта является срок выполнения работы. Выделенные команды анализируют предоставленные данные и глубокую информацию для идеальной реализации проекта в целом.

Идеальная методология классификации линий электропередач

Мы разработали методологию с учетом нашего многолетнего опыта и навыков для классификации линий электропередач и основывали ее на многомасштабных характеристиках. Наши отличительные особенности:

Фильтрация точек питания.

Выбор района.

Извлечение признаков.

Классификация SVM.

Классификация и векторизация Powerline Industries

Polosoft предлагает классификацию и векторизацию Powerline для повышения производительности.

• Умный город и городское развитие
• Транспорт и навигация
• Ирригация, водоснабжение и борьба со стихийными бедствиями
• Оборона и безопасность
• Управление лесным хозяйством
• Коммунальные услуги (электроснабжение/телекоммуникации/водоснабжение)
• Инфраструктура
• Горнодобывающая промышленность
• Нефтегазопроводы
• Картирование паводков
• Окружающая среда
• Обследование дорог и дорог
• Классификация земного покрова
• Оценка риска оползней

Наш процесс классификации Powerline включает

Инициацию

Начало ранней фазы спринта.