CN110059344A - 一种基于特征参数的输电铁塔规划方法 - Google Patents

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许泳
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梁明
黄兴
李会超
骆俊林
谢静
韩大刚
唐巍
袁泉
辜良雨
周唯
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Abstract

本发明涉及电力传输技术领域，特别是一种基于特征参数的输电铁塔规划方法。包括以下过程：步骤1，在三维场景下对铁塔外形尺寸和挂点进行分类和统一命名，获得基于三维坐标的特征参数；步骤2，将铁塔的三维模型分解为规则几何体，利用三维实体建模技术使规则几何体的尺寸通过特征参数驱动；步骤3，将步骤1中的铁塔模型的特征参数与步骤2中规则几何体的构造节点坐标进行对应，建立关联关系。本发明的技术方案对铁塔外形进行参数化定义，根据所需的典型塔头参数化模型，设计人员通过输入相关的一系列参数，即可实现塔头的快速建模。相对于传统的二维设计方式，三维环境下的铁塔规划还原了实际工况状态，大大提高了铁塔规划工作的效率和准确性。

Description

一种基于特征参数的输电铁塔规划方法
技术领域
本发明涉及电力传输技术领域，特别是一种基于特征参数的输电铁塔规划方法。
背景技术
输电铁塔是输电线路中的基本单元，通常输电铁塔根据电压等级、地形、海拔等条件 的变化，其结构形式和尺寸也发生变化。铁塔设计首先需要完成建模工作，其中最主要的 工作在于根据电气专业提供的间隙圆、导地线间距离、地线保护角、挂点距离、呼高、导地线层高等特征参数确定铁塔尺寸。目前，输电铁塔规划方式是基于二维图纸的作业方式，其设计直观性差、效率低。以往二维场景下铁塔规划通过布置塔头轮廓、绘制间隙圆、反 复调整塔头尺寸等一系列步骤完成，不仅专业人员工作量大，而且由于将原本三维场景下 的空间体简化为二维场景下的平面体进行操作，因此得到的最终成果精度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，将参数化的思想引入规划分析 的过程中，提供了一种基于特征参数的输电铁塔规划方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于特征参数的输电铁塔规划方法，包括以下过程：
步骤1，在三维场景下对铁塔外形尺寸和挂点进行分类和统一命名，获得基于三维坐标 的特征参数；
步骤2，将铁塔的三维模型分解为规则几何体，利用三维实体建模技术使规则几何体的 尺寸通过特征参数驱动；
步骤3，将步骤1中的铁塔模型的特征参数与步骤2中规则几何体的构造节点坐标进行 对应，建立关联关系。
进一步的，所述步骤1的具体过程为：步骤11，提取铁塔外形轮廓点，将其三维坐标值标记为X、Y和Z轴三个方向特征参数；步骤12，对轮廓点的X、Y和Z轴特征参数进行 命名，保证每个坐标值均具备参数属性；步骤13，根据电气功能要求，确定挂点在三维场 景中的位置；步骤14，对所有挂点的X、Y和Z轴特征参数进行命名，建立坐标与特征参数 的关联关系；步骤15，确定步骤14中挂点特征参数与步骤12中外形轮廓点特征参数的关 联关系。
进一步的，所述步骤13中，首先建立挂点编码规则，分别按地线、导线、跳线挂点，从左到右、从前至后，从上至下对挂点进行编码。
进一步的，当步骤15中的挂点特征参数不能与外形轮廓点特征参数建立关联关系时， 应将挂点特征参数单独列举出来。
进一步的，所述步骤2的具体过程为:步骤21，将铁塔几何模型的组成结构进行分解， 得到分解的功能结构；步骤22，将各个功能部分进一步细分为规则的几何体，所述规则几 何体为三维基本图元，每个基本图元的外形均通过一组节点的坐标来控制；步骤23，将两 两相连基本图元的共用节点进行归并；步骤24，将基本图元的节点与步骤1中的轮廓节点 和挂点一一对应。
进一步的，当基本图元的节点找不到与轮廓节点和挂点的对应关系时，应返回步骤1 中设置特征参数并命名。
进一步的，所述规则的几何体包括三棱柱、四棱台、三棱锥。
进一步的，将几何模型分解的功能结构包括：塔身、塔腿、塔头、导线横担、地线支架、跳线支架、复合横担。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明的技术方案对铁塔外形进 行参数化定义，根据所需的典型塔头参数化模型，设计人员通过输入相关的一系列参数， 即可实现塔头的快速建模。设计人员可以根据设计条件任意调整铁塔外形尺寸，在三维设 计平台中根据指定的边界条件完成输电线路工程铁塔规划。相对于传统的二维设计方式， 三维环境下的铁塔规划还原了实际工况状态，大大提高了铁塔规划工作的效率和准确性。
附图说明
图1为本发明基于特征参数的输电铁塔规划方法流程示意图。
图2为常规直线和挂点位置和属性示意图。
图3为常规耐张塔挂点位置和属性示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
由于不同输电铁塔的结构具有相似性和继承性，这为进行参数化建模的应用提供了必 要的基础条件。铁塔规划涉及到的特征参数包括挂点位置及属性、控制尺寸等。挂点位置 及属性主要用于满足电气挂线要求，控制尺寸主要用于铁塔结构设计和优化。
如图1所示的实施例，一种基于特征参数的输电铁塔规划方法，包括以下过程：
步骤1，在三维场景下对铁塔外形尺寸和挂点进行分类和统一命名，获得基于三维坐标的特 征参数；这里的特征参数和三维场景中的坐标轴和坐标值密切相关；步骤2，将铁塔的三维 模型分解为规则几何体，例如：铁塔塔身和横担可以看作是由四棱柱组成的规则几何体， 地线支架可以看作三棱柱。当轮廓坡度变化时可进一步细分成多个几何体，每个几何体均 可通过定义外轮廓控制点的坐标，用参数化实体建模单元来表示。利用三维实体建模技术 使规则几何体的尺寸通过特征参数驱动；步骤3，将步骤1中的铁塔模型的特征参数与步骤 2中规则几何体的构造节点坐标进行对应，建立关联关系例如:导线挂点中心距XC1＝导线横 担三棱柱构造节点X坐标；这样通过人工调整特征参数驱动几何体控制点坐标修改，利用 计算机图形技术生成铁塔外轮廓三维模型。上述过程可以减少输电铁塔规划设计的工作量， 提高工作效率。
优选的实施例，所述步骤1的具体过程：步骤11，提取铁塔外形轮廓点，将其三维坐标值标记为X、Y和Z轴三个方向特征参数；步骤12，对轮廓点的X、Y和Z轴特征参数进 行命名，如导地线挂点层高、变坡段高、直段高、变坡段上口宽、变坡段下口宽、直段宽、 顶面宽、曲臂拐点宽，保证每个坐标值均具备参数属性；步骤13，根据电气功能要求，确 定挂点在三维场景中的位置；步骤14，对所有挂点的X、Y和Z轴特征参数进行命名，建立 坐标与特征参数的关联关系，例如X坐标命名为挂点与塔身中心距离，Y坐标命名为挂点纵 向宽度，Z坐标命名为挂点垂高；步骤15，确定步骤14中挂点特征参数与步骤12中外形 轮廓点特征参数的关联关系，如层高＝上下层挂点垂高的距离。
挂点位置：挂点不同于外形轮廓点，一般位于模型内部。首先建立挂点编码规则，分 别按地线、导线、跳线挂点，从左到右、从前至后，从上至下对挂点进行编码，常规挂点的编码规则：
表1铁塔常规挂点编码规则
图2为常规直线塔挂点位置和属性示意图，图示挂点包括：左地线挂点G1、左上导线 挂点C1、左中导线挂点C2、左下导线挂点C3、右地线挂点G2、右上导线挂点G4、右中 导线挂点G5、右下导线挂点G6。图3为常规耐张塔挂点位置和属性示意图，图示挂点包 括：左地线后侧挂点G1-2、左地线前侧挂点G1-1、左上导线后侧挂点C1-3、C1-4、左上导 线前侧挂点C1-1、C1-2、左上跳线挂点T1-1、T1-2、右地线后侧挂点G2-2、右地线前侧挂 点G2-1、右上导线后侧挂点G4-3、G4-4、右上导线前侧挂点G4-1、G4-2、右上跳线挂点 T4-1、T4-2、T4-3。
当步骤15中的挂点特征参数不能与外形轮廓点特征参数建立关联关系时，应将挂点特 征参数单独列举出来。枚举所有参数，如轮廓控制尺寸参数1、轮廓控制尺寸参数2……挂 点坐标参数1……等。
优选的实施例，所述步骤2的具体过程为:步骤21，将铁塔几何模型的组成结构进行分 解，得到分解的功能结构，例如功能结构包括：塔身、塔腿、塔头、导线横担、地线支架、跳线支架、复合横担；步骤22，将各个功能部分进一步细分为规则的几何体，例如包括三 棱柱、四棱台，所述规则几何体为三维基本图元，每个基本图元的外形均通过一组节点的 坐标来控制；步骤23，将两两相连基本图元的共用节点进行归并，即消除冗余部分；步骤 24，将基本图元的节点与步骤1中的轮廓节点和挂点一一对应。
当基本图元的节点找不到与轮廓节点和挂点的对应关系时，应返回步骤1中设置特征 参数并命名。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特 征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域 技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要 求保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1，在三维场景下对铁塔外形尺寸和挂点进行分类和统一命名，获得基于三维坐标的特征参数；
步骤2，将铁塔的三维模型分解为规则几何体，利用三维实体建模技术使规则几何体的尺寸通过特征参数驱动；
步骤3，将步骤1中的铁塔模型的特征参数与步骤2中规则几何体的构造节点坐标进行对应，建立关联关系。
2.如权利要求1所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：步骤11，提取铁塔外形轮廓点，将其三维坐标值标记为X、Y和Z轴三个方向特征参数；步骤12，对轮廓点的X、Y和Z轴特征参数进行命名，保证每个坐标值均具备参数属性；步骤13，根据电气功能要求，确定挂点在三维场景中的位置；步骤14，对所有挂点的X、Y和Z轴特征参数进行命名，建立坐标与特征参数的关联关系；步骤15，确定步骤14中挂点特征参数与步骤12中外形轮廓点特征参数的关联关系。
3.如权利要求2所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，所述步骤13中，首先建立挂点编码规则，分别按地线、导线、跳线挂点，从左到右、从前至后，从上至下对挂点进行编码。
4.如权利要求3所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，当步骤15中的挂点特征参数不能与外形轮廓点特征参数建立关联关系时，应将挂点特征参数单独列举出来。
5.如权利要求4所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为:步骤21，将铁塔几何模型的组成结构进行分解，得到分解的功能结构；步骤22，将各个功能部分进一步细分为规则的几何体，所述规则几何体为三维基本图元，每个基本图元的外形均通过一组节点的坐标来控制；步骤23，将两两相连基本图元的共用节点进行归并；步骤24，将基本图元的节点与步骤1中的轮廓节点和挂点一一对应。
6.如权利要求5所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，当基本图元的节点找不到与轮廓节点和挂点的对应关系时，应返回步骤1中设置特征参数并命名。
7.如权利要求5所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，所述规则的几何体包括三棱柱、四棱台、三棱锥。
8.如权利要求5所述的基于特征参数的输电铁塔规划方法，其特征在于，将几何模型分解的功能结构包括：塔身、塔腿、塔头、导线横担、地线支架、跳线支架、复合横担。
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