CN108597326A - 输电线路交叉跨越距离测量仿真装置及其仿真方法 - Google Patents

输电线路交叉跨越距离测量仿真装置及其仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及输电线路测量技术领域，更具体地说，涉及输电线路交叉跨越距离测量仿真装置及其仿真方法，所述装置包括：用于呈现虚拟场景的投影幕、投影仪、经纬仪模拟装置和主机；所述主机分别与投影仪和经纬仪模拟装置相连。本发明能逼真地再现各种输电线路交叉跨越场景，准确模拟输电线路交叉跨越距离测量作业过程。

Description

输电线路交叉跨越距离测量仿真装置及其仿真方法
技术领域
本发明涉及输电线路测量技术领域，更具体地说，涉及输电线路交叉跨越距离测量仿真装置及其仿真方法。
背景技术
输电线路距离长，经常需要与其他线路如输电线、电信线、管道、铁路等相交，或需要穿越房屋、建筑、树木、河流等，输电线路与河流、其他线路或各种工程设施有交叉跨越时，为保证双方都能安全运行，输电线路必须与被跨越物保持足够的安全距离。国家标准《架空电力线路设计规范》对各电压等级的输电线路交叉跨越距离均作出了明确规定，因此，准确测量输电线路交叉跨越距离是保证输电线路安全运行的重要手段。
然而，实际输电线路交叉跨越情况多变，交跨距离测量操作复杂，一些作业人员特别是新学员缺少实践机会。在面对不同交叉跨越情况时，测量数据准确度不高，影响了从业人员的技能水平的提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供输电线路交叉跨越距离测量仿真装置及其仿真方法，能逼真地再现各种输电线路交叉跨越场景，准确模拟输电线路交叉跨越距离测量作业过程。
一方面，本发明所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，包括：用于呈现虚拟场景的投影幕、投影仪、经纬仪模拟装置和主机；所述主机分别与投影仪和经纬仪模拟装置相连。
另一方面，本发明所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，包括：
主机生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕上进行显示；
经纬仪模拟装置采集第一角度数据传输至主机；
改变经纬仪模拟装置的角度后，经纬仪模拟装置采集第二角度数据传输至主机；
所述主机根据第一角度数据和第二角度数据计算出交叉跨越距离；
所述主机将交叉跨越距离显示在投影幕上。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能快速搭建不同电压等级、不同环境下的输电线路交叉跨越三维虚拟场景，提供立体、逼真的仿真测量环境，有利于实现各种复杂环境下的交叉跨越测量训练；
(2)本发明能准确模拟输电线路交叉跨越距离测量作业过程，方便从业人员进行交跨距离测量教学培训，有助于改善训练效果，提高训练效率，节约训练成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中的装置结构示意图；
图2是本发明实施例中的方法流程图；
图3是本发明实施例中的主机的结构示意图；
其中，1-投影幕、2-投影仪、3-经纬仪模拟装置、4-主机、3.1-支架、3.2-显示屏、3.3-角度传感器、3.4-观测镜、3.5-水平传感器、3.6-托盘、3.7-调节螺栓、3.8-底座、3.9-三脚架、4.1-杆塔模型库、4.2-地形模型库、4.3-环境模型库、4.4-输电线路虚拟场景模块、4.5-交叉跨越距离测量流程模块、4.6-立体显示模块。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，包括：用于呈现虚拟场景的投影幕1、投影仪2、经纬仪模拟装置3和主机4；所述主机4分别与投影仪2和经纬仪模拟装置3相连。
进一步地，所述主机4包括：杆塔模型库4.1、地形模型库4.2、环境模型库4.3、输电线路虚拟场景模块4.4、交叉跨越距离测量流程模块4.5和立体显示模块4.6；
所述杆塔模型库4.1、地形模型库4.2和环境模型库4.3分别与输电线路虚拟场景模块4.4的输入端相连；
所述输电线路虚拟场景模块4.4的输出端与交叉跨越距离测量流程模块4.5的输入端相连；
所述交叉跨越距离测量流程模块4.5的输出端与立体显示模块4.6的输入端相连；
所述立体显示模块4.6的输出端连接投影仪2。
更进一步地，所述经纬仪模拟装置3包括：角度传感器3.3和水平传感器3.5；
所述角度传感器3.3和水平传感器3.5的输出端分别与交叉跨越距离测量流程模块4.5输入端相连。
再进一步地，所述经纬仪模拟装置3还包括：显示屏3.2；所述显示屏3.2与交叉跨越距离测量流程模块4.5的输出端相连。
还进一步地，所述经纬仪模拟装置3还包括：支架3.1、观测镜3.4和托盘3.6；
所述支架3.1支撑显示屏3.2和观测镜3.4；
所述角度传感器(3.3)设置在支架(3.1)上，所述水平传感器(3.5)设置在托盘(3.6)上。
又进一步地，所述经纬仪模拟装置3还包括：调节螺栓3.7、底座3.8和三脚架3.9；
所述底座3.8设置在托盘3.6的下方，所述底座3.8和托盘3.6通过调节螺栓3.7相连；
所述三脚架3.9固定设置在底座3.8下方。
如图2所示，本发明所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，包括：
主机4生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕1上进行显示；
经纬仪模拟装置3采集第一角度数据传输至主机4；
改变经纬仪模拟装置3的角度后，经纬仪模拟装置3采集第二角度数据传输至主机4；
所述主机4根据第一角度数据和第二角度数据计算出交叉跨越距离；
所述主机4将交叉跨越距离显示在投影幕1上。
在上述技术方案中，所述主机4生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕1上进行显示，之前还包括：
主机4设置虚拟场景属性；
所述主机4生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕1上进行显示，之后还包括：
将经纬仪模拟装置3进行对中操作和整平操作；
所述主机4在虚拟场景中生成塔尺三维模型。
在上述技术方案中，所述主机4生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕1上进行显示，具体包括：
输电线路虚拟场景模块4.4生成设置后的输电线路交叉跨越虚拟场景；
输电线路虚拟场景模块4.4将生成的输电线路交叉跨越虚拟场景的数据输入交叉跨越距离测量流程模块4.5；
交叉跨越距离测量流程模块4.5将输电线路交叉跨越虚拟场景的数据分别传输至立体显示模块4.6和显示屏3.2；
立体显示模块4.6将输电线路交叉跨越虚拟场景的数据处理后传输至投影仪2；
投影仪2将输电线路交叉跨越虚拟场景投影在投影幕1上。
在上述技术方案中，所述主机4设置虚拟场景属性，具体包括：
从杆塔模型库4.1中选择需要的输电线路杆塔三维模型放置于输电线路虚拟场景模块4.4中；
从地形模型库4.2中选择需要的地形三维模型放置于输电线路虚拟场景模块4.4中；
从环境模型库4.3选择环境三维模型放置于输电线路虚拟场景模块4.4中。
下面结合实例，对本发明实施例进行详细描述：
如图1至3所示，所述输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，包括：投影幕1、投影仪2、经纬仪模拟装置3和主机4。
经纬仪模拟装置3包括支架3.1、显示屏3.2、角度传感器3.3、观测镜3.4、水平传感器3.5、托盘3.6、调节螺栓3.7、底座3.8、三脚架3.9。
三脚架3.9每根支脚长度和角度可调节；3个调节螺栓3.7高度可调节；水平传感器3.5位于托盘3.6中心点；显示屏3.2和观测镜3.4位于由菱形长方形外壳的两端，菱形长方形外壳中心点固定于支架3.1上，并可绕中心固定点360°旋转；角度传感器3.3位于支架3.1上，与菱形长方形外壳中心点固定位置重合。
主机4包括杆塔模型库4.1、地形模型库4.2、环境模型库4.3、输电线路虚拟场景模块4.4、交叉跨越距离测量流程模块4.5和立体显示模块4.6。
两台投影仪2输入端与主机4的立体显示模块4.6输出端相连；显示屏3.2输入端与主机4的交叉跨越距离测量流程模块4.5输出端相连；角度传感器3.3、水平传感器3.5输入端与主机4的交叉跨越距离测量流程模块4.5输出端相连。
本发明所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，它包括如下步骤：
步骤1：技术人员从杆塔模型库4.1中选择需要的输电线路杆塔三维模型放置于输电线路虚拟场景模块4.4中；从地形模型库4.2中选择需要的地形三维模型放置于输电线路虚拟场景模块4.4中；从环境模型库4.3选择环境三维模型放置于输电线路虚拟场景模块4.4中。
如以进行“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”为实施例，可分别选择杆塔模型为2个500kV直线塔、2个110kV直线塔；选择地形模型为山地草地；选择环境模型为晴朗无风。
步骤2：输电线路虚拟场景模块4.4生成设置后的输电线路交叉跨越虚拟场景，并将输电线路交叉跨越虚拟场景数据输入交叉跨越距离测量流程模块4.5；交叉跨越距离测量流程模块4.5将虚拟场景数据分别传输给立体显示模块4.6和显示屏3.2，立体显示模块4.6处理后将数据传输给两台投影仪2，经投影后在投影幕1上呈现立体地输电线路交叉跨越虚拟场景。
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，虚拟场景模块将根据步骤1的模型选择，自动生成一条500kV线路、一条110kV线路交叉跨越虚拟场景，并在场景中添加山地草地地形和阳光白云等晴朗环境模型；经投影仪投影，在投影幕上呈现出三维立体交叉跨越场景。
步骤3：技术人员操作经纬仪模拟装置3进行对中操作，角度传感器3.3采集角度数据传输给交叉跨越距离测量流程模块4.5，若采集的角度数据合格，则交叉跨越距离测量流程模块4.5判定对中操作完成；否则，提示对中未完成，由技术人员继续进行对中操作直至交叉跨越距离测量流程模块4.5判定对中操作完成。
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，为避免采集精度引起误差可设置角度数据合格范围为85°-90°，则当“85°≤角度传感器采集数据≤90°”时，流程模块4.5判定对中操作完成，否则，弹出提示框“对中未完成”，技术人员继续操作经纬仪模拟装置3进行对中操作，直至流程模块4.5判定对中操作完成。
步骤4：技术人员操作经纬仪模拟装置3进行整平操作，水平传感器3.5采集水平数据传输给交叉跨越距离测量流程模块4.5，若采集的水平数据合格，则交叉跨越距离测量流程模块4.5判定整平操作完成；否则，提示整平未完成，由技术人员继续进行整平操作直至交叉跨越距离测量流程模块4.5判定整平操作完成。
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，为避免采集精度引起误差可设置水平度数据合格范围为-5°-+5°，则当“-5°≤水平传感器采集数据≤+5°”时，流程模块4.5判定整平操作完成，否则，弹出提示框“整平未完成”，技术人员继续操作经纬仪模拟装置3进行整平操作，直至流程模块4.5判定整平操作完成。
步骤5：交叉跨越距离测量流程模块4.5在虚拟场景中交叉跨越线路正下方自动生成塔尺三维模型，并提示技术人员立塔尺操作完成。
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，测量流程模块4.5将在500kV线路和110kV线路交叉正下方，竖直自动生成塔尺。
步骤6：技术人员操作经纬仪模拟装置3从观测镜3.4可看到显示屏3.2上显示的输电线路交叉跨越虚拟场景；技术人员按照常规经纬仪的操作方法上下旋转观测镜3.4至合适位置，角度传感器3.3采集角度数据传输给交叉跨越距离测量流程模块4.5，交叉跨越距离测量流程模块4.5经计算后在显示屏3.2上显示虚拟的塔尺读数和虚拟的分微尺读数，技术人员记录得到的观测数据(盘左)。
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，技术人员正确操作经纬仪模拟装置后，读取盘左塔尺读数为上丝5.46m、下丝5.22m，读取盘左分微尺读数为77°47′30″。
步骤7：技术人员按照常规经纬仪的操作方法将托盘3.6转动180°，然后旋转观测镜3.4至合适位置，角度传感器3.3采集角度数据传输给交叉跨越距离测量流程模块4.5，交叉跨越距离测量流程模块4.5经计算后在显示屏3.2上显示虚拟的塔尺读数和虚拟的分微尺读数，技术人员记录得到的观测数据(盘右)
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，技术人员正确操作经纬仪模拟装置后，读取盘右塔尺读数为上丝5.8m、下丝5.54m，读取盘右分微尺读数为282°12′12″。
步骤8：交叉跨越距离测量流程模块4.5根据盘左和盘右观测数据值，按照相关计算公式自动计算出交叉跨越距离，并投影在屏幕上显示。至此，交叉跨越距离测量仿真结束。
在“500kV、110kV线路交叉跨越距离测量”实施例中，投影幕上将显示经纬仪距离计算公式，并显示根据步骤6、7读取的数据计算结果：导线交叉跨越距离为7.181m，技术人员确认后，交叉跨越距离测量仿真结束。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，其特征在于，包括：用于呈现虚拟场景的投影幕(1)、投影仪(2)、经纬仪模拟装置(3)和主机(4)；所述主机(4)分别与投影仪(2)和经纬仪模拟装置(3)相连。
2.根据权利要求1所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，其特征在于，所述主机(4)包括：杆塔模型库(4.1)、地形模型库(4.2)、环境模型库(4.3)、输电线路虚拟场景模块(4.4)、交叉跨越距离测量流程模块(4.5)和立体显示模块(4.6)；
所述杆塔模型库(4.1)、地形模型库(4.2)和环境模型库(4.3)分别与输电线路虚拟场景模块(4.4)的输入端相连；
所述输电线路虚拟场景模块(4.4)的输出端与交叉跨越距离测量流程模块(4.5)的输入端相连；
所述交叉跨越距离测量流程模块(4.5)的输出端与立体显示模块(4.6)的输入端相连；
所述立体显示模块(4.6)的输出端连接投影仪(2)。
3.根据权利要求2所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，其特征在于，所述经纬仪模拟装置(3)包括：角度传感器(3.3)和水平传感器(3.5)；
所述角度传感器(3.3)和水平传感器(3.5)的输出端分别与交叉跨越距离测量流程模块(4.5)输入端相连。
4.根据权利要求3所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，其特征在于，所述经纬仪模拟装置(3)还包括：显示屏(3.2)；所述显示屏(3.2)与交叉跨越距离测量流程模块(4.5)的输出端相连。
5.根据权利要求4所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，其特征在于，所述经纬仪模拟装置(3)还包括：支架(3.1)、观测镜(3.4)和托盘(3.6)；
所述支架(3.1)支撑显示屏(3.2)和观测镜(3.4)；
所述角度传感器(3.3)设置在支架(3.1)上，所述水平传感器(3.5)设置在托盘(3.6)上。
6.根据权利要求5所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真装置，其特征在于，所述经纬仪模拟装置(3)还包括：调节螺栓(3.7)、底座(3.8)和三脚架(3.9)；
所述底座(3.8)设置在托盘(3.6)的下方，所述底座(3.8)和托盘(3.6)通过调节螺栓(3.7)相连；
所述三脚架(3.9)固定设置在底座(3.8)下方。
7.一种输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，其特征在于，包括：
主机(4)生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕(1)上进行显示；
经纬仪模拟装置(3)采集第一角度数据传输至主机(4)；
改变经纬仪模拟装置(3)的角度后，经纬仪模拟装置(3)采集第二角度数据传输至主机(4)；
所述主机(4)根据第一角度数据和第二角度数据计算出交叉跨越距离；
所述主机(4)将交叉跨越距离显示在投影幕(1)上。
8.根据权利要求7所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，其特征在于，所述主机(4)生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕(1)上进行显示，之前还包括：
主机(4)设置虚拟场景属性；
所述主机(4)生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕(1)上进行显示，之后还包括：
将经纬仪模拟装置(3)进行对中操作和整平操作；
所述主机(4)在虚拟场景中生成塔尺三维模型。
9.根据权利要求8所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，其特征在于，所述主机(4)生成虚拟场景，并将虚拟场景在投影幕(1)上进行显示，具体包括：
输电线路虚拟场景模块(4.4)生成设置后的输电线路交叉跨越虚拟场景；
输电线路虚拟场景模块(4.4)将生成的输电线路交叉跨越虚拟场景的数据输入交叉跨越距离测量流程模块(4.5)；
交叉跨越距离测量流程模块(4.5)将输电线路交叉跨越虚拟场景的数据分别传输至立体显示模块(4.6)和显示屏(3.2)；
立体显示模块(4.6)将输电线路交叉跨越虚拟场景的数据处理后传输至投影仪(2)；
投影仪(2)将输电线路交叉跨越虚拟场景投影在投影幕(1)上。
10.根据权利要求9所述的输电线路交叉跨越距离测量仿真方法，其特征在于，所述主机(4)设置虚拟场景属性，具体包括：
从杆塔模型库(4.1)中选择需要的输电线路杆塔三维模型放置于输电线路虚拟场景模块(4.4)中；
从地形模型库(4.2)中选择需要的地形三维模型放置于输电线路虚拟场景模块(4.4)中；
从环境模型库(4.3)选择环境三维模型放置于输电线路虚拟场景模块(4.4)中。
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