CN108830412A - 基于配电线路巡线图的共享基底网格划分方式 - Google Patents

Abstract

一种基于配电线路巡线图的综合性共享基底网格划分方法，属巡检领域。其通过共享基底网格划分，能够有效地通过网格形状参数及经纬坐标成功地唯一表示出每一个网格的绝对位置、相对位置及其ID属性，并能有效地与巡线员实时巡线情况对照，从而实现巡线位置的实时确认并对巡线路径进行规划。将其应用于巡线图中，能为巡线员的路径规划提供更简单高效的方法。

Description

基于配电线路巡线图的共享基底网格划分方式

技术领域

本发明涉及到电力巡检及图论领域，具体地，涉及一种基于巡线图的共享基底网格划分方式。

背景技术

在电力系统飞速发展的今天，对于输电线路的巡检仍旧是一个难以解决的复杂问题。目前的巡线方式大多为由控制台给出指令后，让巡线员按照既定方向进行巡线，并手动记录情况，造成低数据采集效率及不必要的麻烦。为了在保证巡线质量的同时提高巡线效率，不断有新的巡线方案如IC卡或是无人机巡线等提出。然而，不管巡线方案如何改变，具体巡线路径都将是无法回避的问题。

为了更好地规划巡线路径，可以对巡线图进行区块的划分，在巡线时以区块为单位选择路径将会大大简化求解最优路径的算法。

与此同时，划分完成后的巡线图将能与巡线员配备的便携式智能巡线设备共同分析巡线员每时每刻的工作情况，从而统一调度，提高巡线效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于配电线路巡线图的新型网格划分方式及应用手段。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种基于配电线路巡线图的共享基地网格划分方式，包括如下技术部分：

1、格网划分部分：通过对线路数据的分级、分块，便能细化线路，得到不同级的矢量数据。虽然理论上可以无限划分，但这将必然给实际使用时的硬件和软件带来很大的压力，因此需要恰当地选择所分级数，既能达到所需要的精细程度，又能通过技术实现。

2、线路信息划分部分：图像本身的信息通常也是区块划分的一大重点。对于电力线路或是巡线图来说，依据设备的分布进行区块划分相当有效。而其具体划分原则也存在着基于不同应用背景的不同。一般来说，母线及其母联设备均会单独占据一个区块，线路会横跨多个不同的区块，而其余设备则应当根据其具体的工作方式以及设备巡检要求进行分区。

3、地理空间信息划分部分：高压输电线路往往能覆盖半径几十甚至几百公里的一大片区域，因此在巡线过程中，地理及社会的信息也同样需要作为区块划分的重要依据。将自然划分的基础测量数据与采用地理空间划分的数据进行集成，才能有助于全面、准确地认识和理解所关心的巡线区域地理环境情况，为接下来进行合理的空间划分决策奠定良好的基础。为了实现这一目的，就需要将地理空间信息网格化，将基础地理数据与社会数据归化为统一的规则信息网格。

根据数学划分，地理空间划分可以有平面三角划分、Voronoi图、经纬线网格、公里网格等多种方法。然而这些普遍与格网划分的基础手段类似。在巡线图区块划分的设计中，则应当以自然特征及社会特性进行划分。

4、共享基底网格：在基础网格分块的基础上，依照线路及地理空间等信息对于某些线路或是设备进行更具体的分块，由此形成一个多级格网系统。

上述技术方案中，对于共享基底网格的划分及应用进行了详细的分析及解释。

(1)由于地理空间或是线路信息分布的不均匀，为了保证网格划分的合理性，共享基底网格将由不同的形状构成。然而，单一网格的边数过多将会造成之后编码及路径规划时的设计及运算不必要的复杂。因此，网格绝大多数情况下会定义为矩形或三角形。这两种形状的网格参数分别为4和3，与此同时，形状参数还将规定该网格坐标参数的数量，即矩形网格有4个坐标参数而三角形网格仅有3个坐标参数；

(2)由网格形状参数确定网格坐标参数的数量后，便能通过坐标参数唯一确定网格在巡线图中的分布情况。网格坐标通过网格顶点的经纬度坐标表示。采用经纬度坐标表征网格的位置信息既能保证精确性，也可以配合巡线员手中的便携式巡线设备以确定巡线员所处网格的位置；

(3)将网格形状参数与坐标参数结合便能得到每一块网格唯一的编号，即ID。以一个四边形网格为例，其ID由形状参数4以及4个坐标参数(a₁,b₁)，(a₂,b₂)，(a₃,b₃)，(a₄,b₄)共同构成。网格编号不仅是区分及确定网格的标志，通过对网格编号的遍历，还能还原出巡线图总体区块划分的情况；

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明是一种基于配电线路巡线图的综合性共享基底网格划分方法，通过综合多种不同的网格划分方法，将其应用于巡线图中，为巡线员的路径规划提供了更简单高效的方法。目前基于巡线图的划分研究尚不多见，通过共享基底网格划分，能够有效地通过网格形状参数及经纬坐标成功地唯一表示出每一个网格的绝对位置、相对位置及其ID属性，并能有效地与巡线员实时巡线情况对照，从而实现巡线位置的实时确认并对巡线路径进行规划。

附图说明

图1为本发明的模拟网格划分示意图；

图2为本发明的网格邻接关系示意图；

图3为本发明的网格相对位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行进一步的描述。

一种基于配电线路巡线图的共享基底网格划分方式，具体技术部分如下：

1、格网划分原则：

将第1级尚未划分的线路图按横方向分为m份，纵方向分为n份，于是矢量图中数据便划分为了mn份，这便构成了第2级网格。在此基础上，再将第2级网格中的每一块按横方向和纵方向分别划分为m份和n份，于是线路图便由(mn)²份数据所构成。以此类推，第i级将由(mn)ⁱ份数据所构成。

2、线路信息划分原则：

(1)重要电路中转设备单独作为一个区块进行编码及巡检；

(2)区块大小、形状不限，但是每个区块所需要进行的分析及维护工作量要尽可能地相近，因此区块将有大有小；

(3)所有区块必须封闭地包含整个电力网络；

(4)分区的方式及精细程度需与实际需求保持一致；

(5)某些敏感或特殊地区可以根据实际需求单独分块；

在实际应用中，由于电力线路的不规则分布，有时会出现某些区块中没有线路及设备的情况，那便需要在编码及巡线时对其进行忽略。

3、地理空间信息划分原则：

(1)连续性：大部分自然特征具有连续性，当然也有个别的突发因素产生的断裂地貌等。这些自然特征从局部看是间断的，而从全局看则是连续的。

(2)模糊性：自然特征如山脉、盆地等的边界线往往是一条模糊带，即使有明确数字规定，在划分区块时，也很难将地貌完全区分。

(3)关联性：绝大多数自然特征是在内力或外力的作用下渐渐转变而成的，而这一作用在固定地区是不会发生突变的。故某一地区附近的自然特征是相互关联的。这一点直接影响着区块的大小及划分手段。

(4)稳定性：与关联性同理，自然特征的形成并非一朝一夕，这保证了基于自然特征的区块划分方法在静态时有着相对稳定性。

4、共享基底网格划分方式及应用：

将不同的区块划分方法相结合的综合性划分方法，图1中不同颜色的区域分别代表着不同的区块划分方法。

(1)网格形状参数

由于地理空间或是线路信息分布的不均匀，为了保证网格划分的合理性，共享基底网格将由不同的形状构成。然而，单一网格的边数过多将会造成之后编码及路径规划时的设计及运算不必要的复杂。因此，网格绝大多数情况下会定义为矩形或三角形。这两种形状的网格参数分别为4和3，与此同时，形状参数还将规定该网格坐标参数的数量，即矩形网格有4个坐标参数而三角形网格仅有3个坐标参数。

(2)网格坐标参数

由网格形状参数确定网格坐标参数的数量后，便能通过坐标参数唯一确定网格在巡线图中的分布情况。网格坐标通过网格顶点的经纬度坐标表示。采用经纬度坐标表征网格的位置信息既能保证精确性，也可以配合巡线员手中的便携式巡线设备以确定巡线员所处网格的位置。

(3)网格编号

将网格形状参数与坐标参数结合便能得到每一块网格唯一的编号，即ID。以一个四边形网格为例，其ID由形状参数4以及4个坐标参数(a₁,b₁)，(a₂,b₂)， (a₃,b₃)，(a₄,b₄)共同构成。网格编号不仅是区分及确定网格的标志，通过对网格编号的遍历，还能还原出巡线图总体区块划分的情况。

通过共享基底网格的划分和编号，不仅将巡线图分割成了具有不同特征的网格，还能够依据网格的具体排布情况(相对位置)实现漫游的功能：

(1)邻接关系

网格间的邻接关系分为如图2所示的四种情况：

以四边形为例，记两目标网格坐标参数分别为(a₁,b₁)，(a₂,b₂)，(a₃,b₃)，(a₄,b₄)及(c₁,d₁)，(c₂,d₂)，(c₃,d₃)，(c₄,d₄)。则两者间邻接关系的确定将借助斜率公式展开：

其中i,j＝1,2,3,4且i,j相邻。根据式(1)和(2)求得的k_ij及k_mn，凡是满足条件：

k_ij＝k_mn (3)

便能确定(a_i,b_i)，(a_j,b_j)与(c_m,d_m)，(c_n,d_n)构成的两条边平行。为了进一步确定两网格是否相邻，需要再次运用斜率公式，然而是要在两条边中各取一个顶点，即：

或：

虽然实际上若两格网邻接，k_ij、k_mn、k_im、k_jn均是相等的则两条边共线，然而实际计算时只要k_im和k_jn中有一个与k_ij或k_mn相等即可证明四点在同一条直线上。图2中(a)和(b)的邻接关系均可由上述方法解析。(c)中情况虽然也能通过斜率算法判断出邻接关系，但是由于有两组边邻接，需要特别注意。特殊情况(d)为单顶点邻接，实际划分巡线图时也并不少见。对其的判断只需要对各顶点进行比较，观察是否有相同坐标即可。

(2)相对位置关系

除了邻接关系，对于不相邻网格同样存在着相对位置的关系。由于网格坐标本身就是根据经纬度排列的，因此只需比较不同网格的坐标参数大小即可获得其相对位置关系。

如图3所示，仍旧以四边形为例，相对位置分析时网格按经线竖直，纬线水平排列。对于两网格的顶点坐标进行数值比较，便能得到两者间的相对位置关系：

其中，i,j＝1,2,3,4，由于两网格不会重合，易得：

c₂＞c₃＞c₁＞c₄＞a₃＞a₂＞a₄＞a₁ (7)

d₃＞d₄＞b₄＞b₃＞d₂＞d₁＞b₁＞b₂ (8)

显然橘色网格处于蓝色网格的东面，然而其南北关系仍难以分辨。因此需要引入形心计算公式：

其中，a_max及a_min分别为最西边和最东边的纬度值，Δb则为积分时纬度坐标对应的网格覆盖经度范围。通过式(9)即可得到该网格形心的纬度坐标a₀，同样，根据：

便可以得到形心的经度坐标b₀，将(a₀,b₀)及(c₀,d₀)进行对比，就可以解析出两网格相对位置的具体关系。

Claims (2)

1.一种基于配电线路巡线图的共享基底网格划分方法，其特征是所述的共享基底网格划分方法包括下列步骤：

1)依照巡线图具体情况，在基础网格分块的基础上，依照线路及地理空间等信息对于某些线路或是设备进行更具体的分块，由此形成一个多级格网系统；

2)通过网格形状参数确定每一网格所需要的经纬坐标数量；

3)确定3或4个网格坐标参数，唯一表示网格绝对位置；

4)通过网格形状参数及坐标参数形成网格ID，唯一表征每一个网格；

5)通过斜率算法而解析出网格邻接关系，由此作为巡线员路径判断及规划的依据；

6)通过形心计算公式对网格相对位置关系进行分析。

2.按照权利要求1所述的基于配电线路巡线图的共享基底网格划分方法，其特征是在通过形心计算公式对网格相对位置关系进行分析时，对特殊网格做特别处理。