CN110031006A - 换流站/变电站安全通道的环境建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，包括环境建模：即通过2D/3D建模技术，将换流站/变电站的物理空间，抽象成2D/3D图模；路径搜索：在换流站/变电站2D/3D图模的基础上应用路径规划算法，结合通道安全限定条件，计算得到行走路径；路径平滑：调整所述行走路径上每一个位置点的位置坐标，直至所述行走路径的路段长度满足预设平滑条件，获得优化后的行走路径。本发明可根据需巡检的间隔自动规划出最优巡检路线，并进行导航提示；针对检修工作，可根据检修内容、设备，识别设备所在间隔，并自动规划最优路线，进行导航引导及提示。
Description
技术领域
本发明涉及UWB定位技术领域，特别涉及换流站/变电站安全通道的环境建模方法。
背景技术
换流站/变电站内设备的巡检工作是电站运维中至关重要的一环。传统巡检只能依靠维修人员的实际经验。但是，整个巡检过程无法自动根据站内人员工作任务为其提供站内路径，也无法通过空间信息技术在地图上直观的显示出设备所在的位置和规划路径用来快速追踪和定位查看，工作效率低，也无法通过地图直观的看到管辖区域变电站设备地理位置和实时告警信息。因此，现有的换流站/变电站维修路径的选择工作存在如下问题：
1，由于缺乏有效的路径规划，难以保证复杂电磁环境下换流站/变电站内技术人员巡检的安全进行和电站运维的安全性。
2，单纯依靠工作人员的实际经验进行路径踩点，缺乏有效的维修路径优化手段。
因此，如何提供一种能够实现复杂电磁环境下换流站/变电站安全通道微导航的是换流站/变电站安全通道的环境建模方法本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述研究现状和存在的问题，结合2D/3D建模技术和路径规划技术，提供一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，具体方案如下，
步骤一，环境建模：即通过2D/3D建模技术，将换流站/变电站的物理空间，抽象成2D/3D图模；
步骤二，路径搜索：在换流站/变电站2D/3D图模的基础上应用路径规划算法，结合通道安全限定条件，计算得到行走路径；
步骤三，路径平滑：调整所述行走路径上每一个位置点的位置坐标，直至所述行走路径的路段长度满足预设平滑条件，获得优化后的行走路径。
优选的，步骤二具体包括：以路口为节点，换流站/变电站2D/3D图模中的道路信息为路径信息，构造路径信息拓扑网络，将起始点和目标点定位为这个拓扑网络中的两个点，而后运用路径搜索算法进行最短路径寻优规划路径；路径搜索算法包括Floyd算法，用于寻找给定加权路径信息拓扑网络中顶点间最短路径。Floyd算法相较于Dijkstra算法有了很大改进，稠密图效果最佳，边权可正可负，起始点和终点的变化对算法影响不大，简单有效，效率高于Dijkstra算法。
优选的，步骤三具体包括：
根据所述行走路径的误差阈值对整条所述行走路径分段；
对分段后的整条所述行走路径进行圆弧拟合来计算得到道路曲率和航向；
根据计算得到的道路曲率和航向，更新所述行走路径上位置点的坐标。
优选的，使用最小二乘法算法对分段后的整条所述行走路径进行圆弧拟合来计算道路曲率和航向，使得分段后的整条所述行走路径上的位置点与选取的圆弧的距离方差最小，得到平滑后的行走路径；其中计算的道路曲率为选取的圆弧的曲率，航向为通过圆弧上的拟合点的切线方向。
优选的，根据得到的平滑后的行走路径和航向，生成导航指令发送至佩戴式语音提示器，为站内人员提供2D/3D语音导航服务。
优选的，根据得到的平滑后的行走路径和航向，生成导航图标在2D/3D图模上显示，为站内人员提供2D/3D地图导航服务；所述生成导航图标的2D/3D图模发送至站内人员移动终端和/或发送至中控台显示屏进行实时更新显示。
优选的，步骤二路径规划过程中，在2D/3D图模中标识高危区域坐标范围和非权限区域坐标范围，并对计算所述行走路径中的坐标点至所述高危区域坐标范围和所述非权限区域坐标范围的最小值，判断所述最小值是否满足预设阈值要求，若是，则进入步骤三；若否，则隔离当前行走路径重新执行步骤二。有效防止站内人员非安全区域误入、防高压触电等危险发生。
优选的，所述非权限区域为站内人员在换流站/变电站授权范围外的区域。高危区域包括间隔、变压器等高压危险区域。
本发明相较现有技术具有以下有益效果：
本发明以防止站内人员误入间隔为目的，在UWB高精度定位的基础上，基于当次工作任务分析，自动定位当次任务可进入变换流站/电站间隔，然后通过空间位置分析，对站内人员任务路径进行规划，获得路径短、安全系数高的最优规划路径，当人员走入其他间隔或非工作安全控制区域后，将以现场预警告警提示和安监同步告警的方式，为站内巡检人员提供平滑后的合理行走路径，同时还可通过变电站中控台进行监控联动，进一步确认告警信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明换流站/变电站安全通道的环境建模方法的流程图；
图2为本发明换流站/变电站2D/3D图模的效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，
S1，环境建模：即通过2D/3D建模技术，将换流站/变电站的物理空间，抽象成2D/3D图模；参见说明书附图2为本发明构建的换流站/变电站2D/3D图模效果图。
S2，路径搜索：在换流站/变电站2D/3D图模的基础上应用路径规划算法，结合通道安全限定条件，计算得到行走路径；以路口为节点，换流站/变电站2D/3D图模中的道路信息为路径信息，构造路径信息拓扑网络，将起始点和目标点定位为这个拓扑网络中的两个点，而后运用路径搜索算法进行最短路径寻优规划路径；路径搜索算法包括Floyd算法，Floyd算法又称弗洛伊德算法，用于寻找给定加权路径信息拓扑网络中顶点间最短路径。它先把路径网络转换为权值矩阵，而后在权值矩阵中求任意两点的最短路径。S2还包括如下步骤：
S21，2D/3D图模中标识高危区域坐标范围和非权限区域坐标范围；
S22，对计算行走路径中的坐标点至高危区域坐标范围和非权限区域坐标范围的最小值；
S23，判断最小值是否满足预设阈值要求，若是，则进入S3；若否，则隔离当前行走路径重新执行S2。有效防止站内人员非安全区域误入、防高压触电等危险发生。非权限区域为站内人员在换流站/变电站授权范围外的区域。高危区域包括间隔、变压器等高压危险区域。
S3，路径平滑：调整行走路径上每一个位置点的位置坐标，直至行走路径的路段长度满足预设平滑条件，获得优化后的行走路径。
S31，根据行走路径的误差阈值对整条行走路径分段；
S32，对分段后的整条行走路径进行圆弧拟合来计算得到道路曲率和航向；使用最小二乘法算法对分段后的整条行走路径进行圆弧拟合来计算道路曲率和航向，使得分段后的整条行走路径上的位置点与选取的圆弧的距离方差最小，得到平滑后的行走路径；其中计算的道路曲率为选取的圆弧的曲率，航向为通过圆弧上的拟合点的切线方向。
S33，根据计算得到的道路曲率和航向，更新行走路径上位置点的坐标。
S4，根据得到的平滑后的行走路径和航向，生成导航指令发送至佩戴式语音提示器，为站内人员提供2D/3D语音导航服务。根据得到的平滑后的行走路径和航向，生成导航图标在2D/3D图模上显示，为站内人员提供2D/3D地图导航服务；生成导航图标的2D/3D图模发送至站内人员移动终端和/或发送至中控台显示屏进行实时更新显示。
本发明实现了基于任务导向的换流站/变电站复杂电磁环境下的安全通道高精度微导航，根据工作任务为现场工作人员自动提供安全路径规划与导航支持
以上对本发明所提供的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (8)
1.一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，
步骤一，环境建模：即通过2D/3D建模技术，将换流站/变电站的物理空间，抽象成2D/3D图模；
步骤二，路径搜索：在换流站/变电站2D/3D图模的基础上应用路径规划算法，结合通道安全限定条件，计算得到行走路径；
步骤三，路径平滑：调整所述行走路径上每一个位置点的位置坐标，直至所述行走路径的路段长度满足预设平滑条件，获得优化后的行走路径。
2.根据权利要求1所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，步骤二具体包括：以路口为节点，换流站/变电站2D/3D图模中的道路信息为路径信息，构造路径信息拓扑网络，将起始点和目标点定位为这个拓扑网络中的两个点，而后运用路径搜索算法进行最短路径寻优规划路径；路径搜索算法包括Floyd算法，用于寻找给定加权路径信息拓扑网络中顶点间最短路径。
3.根据权利要求1所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，步骤三具体包括：
根据所述行走路径的误差阈值对整条所述行走路径分段；
对分段后的整条所述行走路径进行圆弧拟合来计算得到道路曲率和航向；
根据计算得到的道路曲率和航向，更新所述行走路径上位置点的坐标。
4.根据权利要求3所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，使用最小二乘法算法对分段后的整条所述行走路径进行圆弧拟合来计算道路曲率和航向，使得分段后的整条所述行走路径上的位置点与选取的圆弧的距离方差最小，得到平滑后的行走路径；其中计算的道路曲率为选取的圆弧的曲率，航向为通过圆弧上的拟合点的切线方向。
5.根据权利要求4所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，根据得到的平滑后的行走路径和航向，生成导航指令发送至佩戴式语音提示器，为站内人员提供2D/3D语音导航服务。
6.根据权利要求4所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，根据得到的平滑后的行走路径和航向，生成导航图标在2D/3D图模上显示，为站内人员提供2D/3D地图导航服务；所述生成导航图标的2D/3D图模发送至站内人员移动终端和/或发送至中控台显示屏进行实时更新显示。
7.根据权利要求1或3所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，步骤二路径规划过程中，在2D/3D图模中标识高危区域坐标范围和非权限区域坐标范围，并对计算所述行走路径中的坐标点至所述高危区域坐标范围和所述非权限区域坐标范围的最小值，判断所述最小值是否满足预设阈值要求，若是，则进入步骤三；若否，则隔离当前行走路径重新执行步骤二。
8.根据权利要求7所述的一种换流站/变电站安全通道的环境建模方法，其特征在于，所述非权限区域为站内人员在换流站/变电站授权范围外的区域。
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