CN113849886A - 一种基于gim技术的输变电工程设计三维建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，涉及三维建模技术领域。本发明包括包括如下步骤：对输变电工程进行实测；准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；导入GIM三维建模工具，得到输变电工程GIM三维模型；对模型文件进行轻量化转换，通过简化算法精简模型；使用图形引擎进行三维图像渲染；对处理后的三维模型进行展示和渲染；利用虚拟仿真实验平台的仿真DCS系统进行自动测试，获取仿真DCS系统的逻辑功能测试结果；针对测试结果根据模型的逻辑缺陷进行修复。本发明缩短输变电工程三维建模的制作周期、精细化三维模型的内存，提高模型的精准度。

Description

一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法
技术领域
本发明属于三维建模技术领域，特别是涉及一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法。
背景技术
随着时代的进步，传统的输变电工程设计以及输变点运行维护等现状已经无法满足当下信息化、智能化的需求，贯穿整个项目全生命周期的数字化信息模型的建立十分必要和迫切，需要一种权限的数字化设计，以模型作为载体，使管理者能够随时获取整个输变电工程完整的数据资料，从而保证项目的信息准确完整和运行安全。在GIM的概念提出之前，建筑行业信息模型，即BIM(Building Information Model)概念已经相对成熟，其主要是以建筑信息为核心所建立的三维模型，在该模型中，我们可以获取收到建筑的设计信息，每以构建的功能以及在整个模型中所起的作用等。除此之外，建筑在建设工程中的进度监测，以及在使用过程中的维护信息都在该模型中可以囊括，也就是说，整个建筑的生命周期内的所有信息都可以整合到BIM模型中。
BIM模型可以涵盖建筑生命周期内的全程信息并达到共享的目的，但应用到电网输变电项目中则遇到了很多问题，主要是因为电网是一个复杂的系统，拥有众多复杂的设备，而建筑信息模型所反应的是单个建筑的信息，在应用到输变电项目时，无法满足电网网络化、交叉化等需要。所以近年来行业内开始推出GIM标准的概念。此概念主要是通过数字化的设计手段，对电网设备、杆塔线路等进行三维设计，并可以为工程业主提供带设备属性信息的三维模型，对于设计的文件、管理的文档以及维护资料提供实时的依据，集成了信息技术、网络技术和建模技术的融合贯通，可以有效的知道输变电工程数字化设计推广应用工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，通过对输变电工程进行实测绘制输变电工程的CAD二维实测素描图，导入到GIM三维建模工具制作成三维模型，再通过对模型进行精简、渲染，解决了现有的输变电工程模型制作周期长、占用内存空间大的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，包括如下步骤：
步骤S1：对输变电工程进行实测，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟输变电工程的实际情况；
步骤S2：准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；
步骤S3：CAD二维实测素描图导入GIM三维建模工具，并根据控制点坐标，得到输变电工程GIM三维模型；
步骤S4：对输变电工程GIM三维模型文件进行轻量化转换，通过简化算法精简模型；
步骤S5：对精简后的模型使用图形引擎进行三维图像渲染；
步骤S6：通过GUI模块对图像引擎的各模块与用户界面相集成，用户在用户界面操作并进行处理；
步骤S7：对处理后的三维模型进行展示和渲染；
步骤S8：利用虚拟仿真实验平台的仿真DCS系统进行自动测试，获取仿真DCS系统的逻辑功能测试结果；
步骤S9：针对测试结果根据模型的逻辑缺陷进行修复。
优选地，所述步骤S1中，输变电工程的建立包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段和竣工图阶段。
优选地，所述步骤S2中，电器设备包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关、断路器、电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置。
优选地，所述步骤S3中，CAD二维实测素描图导入GIM三维建模工具前，需要将实测素描剖面图分图层处理，生成完整的CAD实测电器设备图；根据电器设备竣工图确定电缆的连接位置，以同一排为同一编号进行电缆连接，完成导线的连接处理；并根据电器设备编号进行逐一保存，并按照地理坐标确定模型的基点。
优选地，所述步骤S4中，轻量化转换输变电工程GIM三维模型文件的步骤如下：
步骤S41：调用DGN Direct组件提供的接口将输变电工程GIM三维模型文件中的第一个构建的几何信息导出成三角面片数据；
步骤S42：调用HOOPS Exchange组件的API接口，创建一个模型片段，将构建的几何信息保存到片段中；
步骤S43：调用DGN Direce组件的接口将构建的属性数据读取出来，让后调用HOOPS Exchange模块的接口将属性数据保存到之前创建的片段中；
步骤S44：调用DGN Direct组件提供的接口将输变电工程GIM三维模型文件中的下一个构件的几何信息到处成三角面片并重复步骤S32和S33；
步骤S45：根据应用需求对片段进行分。
优选地，所述步骤S5中，图形引擎位于云引擎的服务端；所述云引擎服务端还包括一个远程虚拟化服务程序和消息处理程序；所述云引擎与运行在浏览器上的客户端连接；所述客户端包括三维模型展示区域和消息处理程序两个部分；所述三维模型展示区域用于接收图形引擎通过WebSocket传输的图片流；所述浏览器上的消息处理程序用于向客户端的消息处理程序发送鼠标键盘的事件。
优选地，所述浏览器上的客户端处理事件流程如下：
步骤S51：用户触发的事件由用户界面捕获并插入到事件队列；
步骤S52：HOOPS GUI模块对事件队列进行监控并将事件发送到其余模块；
步骤S53：HOOPS WVO模块调用HOOPS 3dGS模型进行相应的数据处理与信息交互。
优选地，所述步骤S9中，仿真DCS系统测试前需要提前录入确定的测试用例，并编译工程组态，并将编译的工程组态下载至仿真DCS系统，用于给待测模型提供测试用例。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对输变电工程进行实测绘制输变电工程的CAD二维实测素描图，导入到GIM三维建模工具制作成三维模型，再通过对模型进行精简、渲染，并通过虚拟仿真实验平台的仿真DCS系统进行缺陷修复和完善，缩短输变电工程三维建模的制作周期、精细化三维模型的内存，提高模型的精准度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法步骤图；
图2为云渲染引擎系统结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，包括如下步骤：
步骤S1：对输变电工程进行实测，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟输变电工程的实际情况；
步骤S2：准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；
步骤S3：CAD二维实测素描图导入GIM三维建模工具，并根据控制点坐标，得到输变电工程GIM三维模型；
步骤S4：对输变电工程GIM三维模型文件进行轻量化转换，通过简化算法精简模型；
步骤S5：对精简后的模型使用图形引擎进行三维图像渲染；
步骤S6：通过GUI模块对图像引擎的各模块与用户界面相集成，用户在用户界面操作并进行处理；
步骤S7：对处理后的三维模型进行展示和渲染；
步骤S8：利用虚拟仿真实验平台的仿真DCS系统进行自动测试，获取仿真DCS系统的逻辑功能测试结果；
步骤S9：针对测试结果根据模型的逻辑缺陷进行修复。
其中，步骤S1中，输变电工程的建立包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段和竣工图阶段。
其中，步骤S2中，电器设备包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关、断路器、电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置；
导线的主要功能就是引导电能实现定向传输。导线按其结构可以分为两大类：一类是结构比较简单不外包绝缘的称为电线；另一类是外包特殊绝缘层和铠甲的称为电缆。电线中最简单的是裸导线，裸导线结构简单、使用量最大，在所有输变电设备中，它消耗的有色金属最多。电缆的用量比裸导线少得多，但是因为它具有占用空间小、受外界干扰少、比较可靠等优点；
变压器是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备；开关设备的主要作用是连接或隔离两个电气系统，L。Z呀至高压绝缘子的作用是支撑或悬挂高电压导体；互感器作用是将变电站高压导向对地电压或流过高电压导线的电流按照一定的比例转换为低电压或小电流，从而实现对变电站高压导线对地电压和流过高电压导线的电流的有效测量。
其中，步骤S3中，CAD二维实测素描图导入GIM三维建模工具前，需要将实测素描剖面图分图层处理，生成完整的CAD实测电器设备图；根据电器设备竣工图确定电缆的连接位置，以同一排为同一编号进行电缆连接，完成导线的连接处理；并根据电器设备编号进行逐一保存，并按照地理坐标确定模型的基点。
其中，步骤S4中，轻量化转换输变电工程GIM三维模型文件的步骤如下：
步骤S41：调用DGN Direct组件提供的接口将输变电工程GIM三维模型文件中的第一个构建的几何信息导出成三角面片数据；
步骤S42：调用HOOPS Exchange组件的API接口，创建一个模型片段，将构建的几何信息保存到片段中；
步骤S43：调用DGN Direce组件的接口将构建的属性数据读取出来，让后调用HOOPS Exchange模块的接口将属性数据保存到之前创建的片段中；
步骤S44：调用DGN Direct组件提供的接口将输变电工程GIM三维模型文件中的下一个构件的几何信息到处成三角面片并重复步骤S32和S33；
步骤S45：根据应用需求对片段进行分组。
请参阅图2所示，步骤S5中，图形引擎位于云引擎的服务端；云引擎服务端还包括一个远程虚拟化服务程序和消息处理程序；云引擎与运行在浏览器上的客户端连接；客户端包括三维模型展示区域和消息处理程序两个部分；三维模型展示区域用于接收图形引擎通过WebSocket传输的图片流；浏览器上的消息处理程序用于向客户端的消息处的理程序发送鼠标键盘的事件。
其中，浏览器上的客户端处理事件流程如下：
步骤S51：用户触发的事件由用户界面捕获并插入到事件队列；
步骤S52：HOOPS GUI模块对事件队列进行监控并将事件发送到其余模块；
步骤S53：HOOPS WVO模块调用HOOPS 3dGS模型进行相应的数据处理与信息交互。
其中，步骤S9中，仿真DCS系统测试前需要提前录入确定的测试用例，并编译工程组态，并将编译的工程组态下载至仿真DCS系统，用于给待测模型提供测试用例。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：对输变电工程进行实测，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟输变电工程的实际情况；
步骤S2：准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；
步骤S3：CAD二维实测素描图导入GIM三维建模工具，并根据控制点坐标，得到输变电工程GIM三维模型；
步骤S4：对输变电工程GIM三维模型文件进行轻量化转换，通过简化算法精简模型；
步骤S5：对精简后的模型使用图形引擎进行三维图像渲染；
步骤S6：通过GUI模块对图像引擎的各模块与用户界面相集成，用户在用户界面操作并进行处理；
步骤S7：对处理后的三维模型进行展示和渲染；
步骤S8：利用虚拟仿真实验平台的仿真DCS系统进行自动测试，获取仿真DCS系统的逻辑功能测试结果；
步骤S9：针对测试结果根据模型的逻辑缺陷进行修复。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述步骤S1中，输变电工程的建立包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段和竣工图阶段。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述步骤S2中，电器设备包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关、断路器、电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置。
4.根据权利要求1所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述步骤S3中，CAD二维实测素描图导入GIM三维建模工具前，需要将实测素描剖面图分图层处理，生成完整的CAD实测电器设备图；根据电器设备竣工图确定电缆的连接位置，以同一排为同一编号进行电缆连接，完成导线的连接处理；并根据电器设备编号进行逐一保存，并按照地理坐标确定模型的基点。
5.根据权利要求1所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述步骤S4中，轻量化转换输变电工程GIM三维模型文件的步骤如下：
步骤S41：调用DGN Direct组件提供的接口将输变电工程GIM三维模型文件中的第一个构建的几何信息导出成三角面片数据；
步骤S42：调用HOOPS Exchange组件的API接口，创建一个模型片段，将构建的几何信息保存到片段中；
步骤S43：调用DGN Direce组件的接口将构建的属性数据读取出来，让后调用HOOPSExchange模块的接口将属性数据保存到之前创建的片段中；
步骤S44：调用DGN Direct组件提供的接口将输变电工程GIM三维模型文件中的下一个构件的几何信息到处成三角面片并重复步骤S32和S33；
步骤S45：根据应用需求对片段进行分组。
6.根据权利要求1所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述步骤S5中，图形引擎位于云引擎的服务端；所述云引擎服务端还包括一个远程虚拟化服务程序和消息处理程序；所述云引擎与运行在浏览器上的客户端连接；所述客户端包括三维模型展示区域和消息处理程序两个部分；所述三维模型展示区域用于接收图形引擎通过WebSocket传输的图片流；所述浏览器上的消息处理程序用于向客户端的消息处理程序发送鼠标键盘的事件。
7.根据权利要求6所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述浏览器上的客户端处理事件流程如下：
步骤S51：用户触发的事件由用户界面捕获并插入到事件队列；
步骤S52：HOOPS GUI模块对事件队列进行监控并将事件发送到其余模块；
步骤S53：HOOPS WVO模块调用HOOPS 3dGS模型进行相应的数据处理与信息交互。
8.根据权利要求1所述的一种基于GIM技术的输变电工程设计三维建模方法，其特征在于，所述步骤S9中，仿真DCS系统测试前需要提前录入确定的测试用例，并编译工程组态，并将编译的工程组态下载至仿真DCS系统，用于给待测模型提供测试用例。
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CN115935493A (zh) * 2023-03-15 2023-04-07 江西中至科技有限公司 一种二维cad图纸转bim模型方法及系统

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