CN111553068A - 一种基于matlab的输电路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MATLAB的输电路径规划方法，能够根据拟建设线路区的三维数据，通过MATLAB自动生成多条可行的线路路径，并依据比选原则，评比出1条最优路径，以供设计员参考选择，通过采用上述输电路径的规划方法，可大大缩短路径的规划周期，提高规划效率。

Description

一种基于MATLAB的输电路径规划方法

技术领域

本发明公开涉及供电路径规划的技术领域，尤其涉及一种基于MATLAB的输电路径规划方法。

背景技术

随着社会经济蓬勃发展，社会用电量大幅增加，输电线路的建设数量也在不断增加。在现有的输电线路设计过程中，选择线路路径的工作往往费时又费力，在设计过程中，需要提出几个备选方案，这不仅需要设计人员多次进行实地勘察测量，而且还需要对所有备选方案进行统计，依据线路长度、交叉跨越情况以及工程造价等数据综合选出最优方案。

而上述的所有过程全部需要设计员亲自统计计算，不仅导致设计员的任务量大，设计时限长，而且还需要耗费大量的人力物力。此外，由于需要进行线路施工的地形复杂，存在着很大不确定性，进一步导致设计时限的增长。

因此，如何研发出一种可实现输电路径的自动规划，以提高设计效率，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明公开提供了一种基于MATLAB的输电路径规划方法，以至少解决现有技术在进行输电路径规划时，存在周期长，效率低等问题。

本发明提供的技术方案，具体为，一种基于MATLAB的输电路径规划方法，该规划方法，包括如下步骤：

获取拟建设线路区的三维数据；

依据所述三维数据，建立所述拟建设线路区的三维模型；

将所述三维模型以及三维数据导入到MATLAB中，并依据所述三维数据标注所述三维模型中的地物类型；

依据输电线路设计规则，利用MATLAB程序在所述三维模型中生成多条可行的线路路径；

依据比选原则，将生成的多条可行线路路径进行比选，最终获得最优路径。

优选，所述三维数据包括：所述拟建设线路区中地物的外貌数据、颜色数据、高度数据以及位置数据。

进一步优选，所述获取拟建设线路区的三维数据，具体为：

利用无人机对拟建设线路区进行倾斜摄影，获取拟建设线路区的三维数据。

进一步优选，所述依据所述三维数据标注所述三维模型中的地物类型，具体为：

依据所述三维数据中地物的外貌数据、颜色数据以及高度数据，将所述三维模型中的地物分别标注为：平原、高山、树木、建筑物、高速公路以及高速铁路；

其中，将坡度小于1％，且颜色为黄色或褐色的区域标注为平原；将高度无变化，颜色为蓝色的区域标注为河流；将在高度数据为1-2米，颜色为绿色的区域标注为农田；将高度无变化，颜色为蓝色的区域标注为河流；将外貌高大不规则，且无明显边缘的地物标注为高山；将高度数据为10-15米，且颜色为绿色的地物标注为树木；将外貌为规整的长方体或圆柱体的地物标注为建筑物；将颜色为灰色，有固定宽度，且表面平整没有高度的直线区域标注为高速公路；将颜色为灰色，有固定宽度，且表面平整有固定高度的直线区域标注为高速铁路；将其他区域标注为不明区域。

进一步优选，所述利用MATLAB程序在所述三维模型中生成多条可行的线路路径，具体为：

在线路始末点之间做一条直线线路，并检验该线路保护区是否经过障碍物；

如果经过障碍物，1)在沿直线线路的一垂直方向，在距离障碍物的安全距离处设定一个转角点，同时沿着直线线路方向，在上述转角点的前后两侧在距离障碍物的安全距离处再各设定一个转角点，连接转角点，获得一条绕开障碍物的线路路径A；2)在沿直线线路的另一垂直方向，在距离障碍物的安全距离处也设定一个转角点，重复步骤1)，可得到从另一侧绕过障碍物的线路路径B；3)再一次检测路径A和路径B在线路保护区范围内是否经过障碍物，如经过重复步骤1)、步骤2)绕开障碍物，直到检测保护区内无障碍物为止，获得多条可行线路路径。

进一步优选，所述障碍物包括：树木、建筑物。

进一步优选，所述依据比选原则，将生成的多条可行线路路径进行比选，最终获得最优路径，具体为：

将多条所述可行线路路径按照评分标准进行评分，将获得评分最低的可行线路路径作为最优路径。

本发明提供的基于MATLAB的输电路径规划方法，能够根据拟建设线路区的三维数据，通过MATLAB自动生成多条可行的线路路径，并依据比选原则，评比出1条最优路径，以供设计员参考选择，通过采用上述输电路径的规划方法，可大大缩短路径的规划周期，提高规划效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开实施例提供的一种基于MATLAB的输电路径规划方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种基于MATLAB的输电路径规划方法的流程图，该方法可解决输电线路设计选择路径费时费力的问题，具体方法为：

S1：获取拟建设线路区的三维数据,本实施方案中，是采用无人机倾斜摄影技术获取拟建设线路区的三维数据，具体而言，通过无人机对拟建设线路区进行倾斜摄影，进而获得该拟建设线路区的三维数据，该三维数据中包括：拟建设线路区中地物的外貌数据、颜色数据、高度数据以及位置数据。

S2：依据上述三维数据，建立拟建设线路区的三维模型，完成拟建设线路区地理信息的收集工作。

S3：将三维模型以及三维数据导入到MATLAB中，并依据三维数据标注三维模型中的地物类型，该地物类型包括：平原、高山、树木、建筑物、高速公路以及高速铁路。

S4：依据输电线路设计规则，利用MATLAB程序在三维模型中生成多条可行的线路路径，其中，输电线路设计原则是根据传统输电线路设计经验，分析人工路径选点的方法，总结出相关技术指标，如障碍物的水平距离，与公路跨越夹角等相关技术标准作为输电线路设计规则，属于现有规则。

S5：依据比选原则，将生成的多条可行线路路径进行比选，最终获得最优路径。

步骤S3中，依据三维数据标注三维模型中地物类型的标准，具体为：将坡度小于1％，且颜色为黄色或褐色的区域标注为平原；将高度无变化，颜色为蓝色的区域标注为河流；将在高度数据为1-2米，颜色为绿色的区域标注为农田；将高度无变化，颜色为蓝色的区域标注为河流；将外貌高大不规则，且无明显边缘的地物标注为高山；将高度数据为10-15米，且颜色为绿色的地物标注为树木；将外貌为规整的长方体或圆柱体的地物标注为建筑物；将颜色为灰色，有固定宽度，且表面平整没有高度的直线区域标注为高速公路；将颜色为灰色，有固定宽度，且表面平整有固定高度的直线区域标注为高速铁路；将其他区域标注为不明区域。

步骤S4中，利用MATLAB程序在三维模型中生成多条可行的线路路径，具体为：

在线路始末点之间做一条直线线路，并检验该线路保护区是否经过障碍物；

如果经过障碍物，1)在沿直线线路的一垂直方向，在距离障碍物的安全距离处设定一个转角点，同时沿着直线线路方向，在上述转角点的前后两侧在距离障碍物的安全距离处再各设定一个转角点，连接转角点，获得一条绕开障碍物的线路路径A；2)在沿直线线路的另一垂直方向，在距离障碍物的安全距离处也设定一个转角点，重复步骤1)，可得到从另一侧绕过障碍物的线路路径B；3)再一次检测路径A和路径B在线路保护区范围内是否经过障碍物，如经过重复步骤1)、步骤2)绕开障碍物，直到检测保护区内无障碍物为止，获得多条可行线路路径。

上述障碍物包括：树木、建筑物。

步骤S5中，依据比选原则，将生成的多条可行线路路径进行比选，最终获得最优路径，具体为：将多条可行线路路径按照评分标准进行评分，将获得评分最低的可行线路路径作为最优路径。

具体的评分标准可根据实际情况进行调整和设置，以下为本实施方案提供的一种评分标准：1)长度评分：每1千米评分加10分；2)转角点个数评分：每有一个转角点评分加2分；3)交叉跨越评分：每跨越一个低压线和一个通讯线，评分加1分，每跨越10kV线路评分加2分，每跨越66kV线路评分加3分，每跨越或钻越220kV及以上线路评分加5分，一般公路评分加3分，跨越高速公路评分加15分，跨越高速铁路评分加30分，跨越河流或沟壑，30-50米评分加2分，50-100米评分加5分，100米至200米评分加10分；4)占地评分：占荒地不加分，占田地每千米评分加2分，占林地每千米加4分；5)其他评分：河床内每公里加10分，宽度在200米以上的河流和沟壑宽度每增加100米加5分。

当然还可以根据需要在上面的评分标准上增加更多的评分标准。计算各路径的评分，得分最少的路径既为最优路径。

最后，将上述方法应用到实际设计中，将人工选择路径和本方法方法选择路径的结果进行对比，验证该方法正确可行。

下面结合一个具体的实施例对本发明进行跟进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。

实施例1

在辽阳秀江220kV变电站到五星66千伏变电站之间，需要建设66kV秀星甲乙线工程，其输电路径规划的方法具体为：

1)采用无人机倾斜摄影数据为基础，建立三维模型，并导入MATLAB中；

2)在三维模型中进行地物的标注；

3)在三维模型的线路路径上选取相聚10公里的两点作为线路的起始和终端点。两点间经过两座村庄分别为头台子村和西月河村，依据输电线路设计规则，利用MATLAB程序，在三维模型中生成3条可行的线路路径，分别为A路径、B路径以及C路径。

其中，A路径长度13.7千米，11个转角点，跨低压及通讯线12条，10千伏线路7条，占用田地8.2千米，跨越公路5处；B路径长度15.2千米，8个转角点，跨低压及通讯线3条，10千伏线路2条，占用田地11.5千米，跨越公路3处；C路径长度18.2千米，12个转角点，跨低压及通讯线2条，10千伏线路2条，占用田地16.3千米，跨越公路5处，跨越河沟1处宽32米。

4)对上述3条路径进行评分，给出各路径评分结果为：A路径评分为216.4分，B路径评分为207.4分，C路径评分为261.6分，因此，B路径为最优路径。

分析上述选取的三条路径，A路径在两村庄中间穿过，虽然线路长度较短，但转角点、跨越电力线路和公路较多，在实际选线中设计员往往也不会这样选择。B路径在两村庄西侧绕过，长度适中，转角点和跨越电力线路和公路较少，符合实际选线要求。C路径在两村庄东侧绕过，虽然转角点、跨越电力线路和公路较小，但线路长度较长，不经济，这一缺点也相应的反映在评分中。

综上，本采用本实施例中方法选择的最优路径与人工设计路径结果基本相符，验证方法可行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取拟建设线路区的三维数据；

依据所述三维数据，建立所述拟建设线路区的三维模型；

将所述三维模型以及三维数据导入到MATLAB中，并依据所述三维数据标注所述三维模型中的地物类型；

依据输电线路设计规则，利用MATLAB程序在所述三维模型中生成多条可行的线路路径；

依据比选原则，将生成的多条可行线路路径进行比选，最终获得最优路径。

2.根据权利要求1所述基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，所述三维数据包括：所述拟建设线路区中地物的外貌数据、颜色数据、高度数据以及位置数据。

3.根据权利要求1所述基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，所述获取拟建设线路区的三维数据，具体为：

利用无人机对拟建设线路区进行倾斜摄影，获取拟建设线路区的三维数据。

4.根据权利要求2所述基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，所述依据所述三维数据标注所述三维模型中的地物类型，具体为：

依据所述三维数据中地物的外貌数据、颜色数据以及高度数据，将所述三维模型中的地物分别标注为：平原、高山、树木、建筑物、高速公路以及高速铁路；

其中，将坡度小于1％，且颜色为黄色或褐色的区域标注为平原；将高度无变化，颜色为蓝色的区域标注为河流；将在高度数据为1-2米，颜色为绿色的区域标注为农田；将高度无变化，颜色为蓝色的区域标注为河流；将外貌高大不规则，且无明显边缘的地物标注为高山；将高度数据为10-15米，且颜色为绿色的地物标注为树木；将外貌为规整的长方体或圆柱体的地物标注为建筑物；将颜色为灰色，有固定宽度，且表面平整没有高度的直线区域标注为高速公路；将颜色为灰色，有固定宽度，且表面平整有固定高度的直线区域标注为高速铁路；将其他区域标注为不明区域。

5.根据权利要求1所述基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，所述利用MATLAB程序在所述三维模型中生成多条可行的线路路径，具体为：

在线路始末点之间做一条直线线路，并检验该线路保护区是否经过障碍物；

如果经过障碍物，1)在沿直线线路的一垂直方向，在距离障碍物的安全距离处设定一个转角点，同时沿着直线线路方向，在上述转角点的前后两侧在距离障碍物的安全距离处再各设定一个转角点，连接转角点，获得一条绕开障碍物的线路路径A；2)在沿直线线路的另一垂直方向，在距离障碍物的安全距离处也设定一个转角点，重复步骤1)，可得到从另一侧绕过障碍物的线路路径B；3)再一次检测路径A和路径B在线路保护区范围内是否经过障碍物，如经过重复步骤1)、步骤2)绕开障碍物，直到检测保护区内无障碍物为止，获得多条可行线路路径。

6.根据权利要求5所述基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，所述障碍物包括：树木、建筑物。

7.根据权利要求1所述基于MATLAB的输电路径规划方法，其特征在于，所述依据比选原则，将生成的多条可行线路路径进行比选，最终获得最优路径，具体为：

将多条所述可行线路路径按照评分标准进行评分，将获得评分最低的可行线路路径作为最优路径。

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