CN114169115A - 输电线路快速自动化建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路快速自动化建模方法，基于杆塔模型库和线路台账信息实现输电线路快速自动化建模，根据线路台账信息记录的杆塔型号及其包含的呼高信息，建立典型的杆塔三维模型库文件，挂接信息入库，根据杆塔编号和空间位置坐标自动计算杆塔朝向和比例，生成导地线矢量信息，构建输电线路三维模型，为输电线路本体三维模型展示提供数据支撑。

Description

输电线路快速自动化建模方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体的说是涉及一种输电线路快速自动化建模方法。

背景技术

目前，随着我国经济高速发展，由于地区能源需求和生产的不均衡，大量超高压、大功率、长距离输电线路成为电网的骨干线路，越来越多投入运行的线路走廊远离城镇和交通干线，穿过高山大岭，地理环境复杂，自然环境恶劣，给输电线路的运维检修造成很大的困难。而随着输电线路长度的增长，单位人员运维线路长度逐年增加已经成为线路运维工作的常态，给线路的运维检修带来更大的挑战。而准确对输电线路杆塔及导地线进行精细逆向建模，以三维实体模型的形式展示杆塔、导地线可以真实的展示输电线路本体运行状态，能够为线路运维检修提供有力数据支撑。

随着数据采集技术的进步以及遥感技术的发展，直升机/无人机智能巡线作为一种高效的巡检技术在国内外已得到了应用。利用激光扫描技术、航空摄影技术和倾斜摄影技术直接采集线路走廊高精度三维激光点云和高分辨率航空数码影像，进而获得高精度三维线路走廊地形、地貌、地物和线路设施设备空间信息，包括杆塔、挂点位置、导线弧垂等；为后续推动线路的精确建模、线路的低成本建模、三维环境的人机互操作、三维环境与相关数据的联动、线路的三维可视化分析等工作提供了数据基础。但在实际工作中，因为空域限制、天气原因或者复杂地理位置环境因素限制，可能短期内不能进行智能巡检，进而得不到以上提到的各种数据，因此也就无法依靠上述数据实现输电线路的三维可视化建模分析。

同时现有的输电线路本体三维实体精细建模技术及算法存下以下缺陷：现有手工建模方法效率低，自动化程度不高；传统三维实体建模方法很大程度上受人为因素的影响，经常性的返工且误差不可控；传统手工建模方法生成的模型都是实体模型，不具有复用性，使得数据量大，为后续三维应用造成数据负担。

因此，如何减少环境因素对输电线路建模的影响，提高三维实体精细建模的效率、精细度和自动化程度是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种输电线路快速自动化建模方法，基于杆塔模型库和线路台账信息实现输电线路快速自动化建模，该方法具有现实性和适用性，具有较高的实际应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输电线路快速自动化建模方法，包括以下步骤：

步骤1：采集输电线路台账信息和图纸信息，并整理导入建模数据库中的线路杆塔数据表；

步骤2：调用所述线路杆塔数据表、所述输电线路台账信息和所述图纸信息对杆塔进行三维建模，获得杆塔模型，生成杆塔三维模型库文件；

步骤3：整理杆塔模型的挂点信息，根据杆塔模型对应的模型名称、所述杆塔三维模型库文件和所述挂点信息获得杆塔模型定义数据表；

步骤4：根据所述线路杆塔数据表、所述杆塔三维模型库文件和所述杆塔模型定义数据表自动计算杆塔朝向和缩放比例信息，并获得导地线矢量数据；

步骤5：加载渲染所述杆塔模型和所述导地线矢量数据，对输电线路模型进行三维展示。

优选的，所述输电线路台账信息包括杆塔台账信息和绝缘子台账信息；所述杆塔台账信息包括序号、杆塔编号、线路名称(或线路ID)、经度、纬度、高程(塔基高程值)、杆塔型号、呼高和杆塔全高，将其整理为所述线路杆塔数据表；所述绝缘子台账信息包括绝缘子型号、长度和材质等；杆塔型号包括呼高；所述图纸信息包括杆塔、绝缘子和金具的图纸、照片等资料。所述线路杆塔数据表描述杆塔塔体相关信息，整理过滤掉了不准确或缺失数据。

优选的，所述步骤2中根据步骤1中采集到的所述绝缘子台账信息、所述图纸信息结合所述线路杆塔数据表，按照所述线路杆塔数据表中记录的所述杆塔型号在商业建模软件中对典型杆塔型号进行三维实体建模，获得所述杆塔模型，并生成所述杆塔三维模型库文件；杆塔建模内容包括杆塔、绝缘子、金具、引流线和杆塔基础；每种型号只建一个共用的模型文件，每建立一个杆塔模型生成一个杆塔三维模型库文件，文件按照杆塔型号名称进行命名；建模环境设置统一的单位，长度单位使用“米(m)”，精确到小数点后三位；所述杆塔模型采用右手空间直角坐标系，坐标原点位于杆塔塔脚中心点。绝缘子和金具构成绝缘子串。

优选的，所述杆塔模型数据表包括ID、杆塔型号名称、位置、相别、顺序号和(x，y，z)坐标值信息等。其中，ID指数据在数据库表中的顺序号；杆塔型号名称为杆塔型号的简称或者标称；位置、相别和顺序号是杆塔模型中绝缘子串的挂点信息；坐标值信息直接在在3dmax软件中获取每一个对应的坐标点数值，单位为米(m)。

优选的，所述步骤4中导地线由导线和架空地线组成，结合架空导地线悬链曲线特征，架空导地线悬链曲线特征符合双曲余弦函数，根据线路杆塔数据表中经度、纬度构成的杆塔位置坐标和杆塔型号，结合杆塔三维模型库文件计算得到导地线矢量数据。根据杆塔坐标位置，计算得到线路走向，线路走向的角平分线即为杆塔的朝向值。杆塔全高除以杆塔三维模型库文件中记载的杆塔模型高度得到杆塔模型缩放比例。

上式中，y为位置坐标中的纵坐标，单位m；x为位置坐标中的横坐标，单位m；g为导线比载，单位N/m.mm2；σ₀为水平导线最低点应力，单位MPa。

优选的，根据所述线路杆塔数据表、所述杆塔模型定义数据表、所述杆塔三维模型库文件和所述导地线矢量数据，加载渲染杆塔模型和导地线矢量数据，根据杆塔型号信息调取构建的杆塔模型和对应的杆塔三维模型库文件，真实的展示输电线路模型。将步骤2中的杆塔模型按照线路杆塔数据表中的信息加载到三维场景中。具体的加载渲染方法是三维引擎自带的，构建三维引擎支持的数据方式，通过开源的三维引擎进行渲染。根据杆塔型号信息，三维展示时利用模型复用信息，调取已建好的杆塔模型，可以快速高效加载海量数据。即同一个型号的杆塔模型展示时引用同一个杆塔三维模型库文件，使用经纬度坐标、朝向和缩放比例信息，将杆塔三维模型库文件展示到杆塔位置，而不是生成所有杆塔实体模型文件，这样用参数和模型引用的方式，降低三维场景中实体数据量，从而实现输电线路三维模型的快速高效加载。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种输电线路快速自动化建模方法，基于杆塔模型库和线路台账信息实现输电线路快速自动化建模，根据线路台账信息记录的杆塔型号和呼高信息，建立典型的杆塔模型库文件，挂接信息入库，根据杆塔编号和空间位置坐标自动计算杆塔朝向和比例，生成导地线矢量信息，为输电线路本体三维模型展示提供数据支撑。

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附图为本发明提供的输电线路快速自动化建模方法流程图；

图2附图为本发明提供的典型杆塔型号三维模型示意图；

图3附图为本发明提供的杆塔模型定义数据表示意图；

图4附图为本发明提供的线路杆塔数据表示意图；

图5附图为本发明提供的线路导地线矢量数据示意图；

图6附图为本发明提供的线路三维模型渲染加载示意图；

图7附图为本发明提供的输电线路模型三维展示示意图。

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。

本发明实施例公开了一种输电线路快速自动化建模方法，包括以下步骤：

S1：采集输电线路台账信息和图纸信息，并整理导入建模数据库中的线路杆塔数据表；

S2：调用线路杆塔数据表、输电线路台账信息和图纸信息对杆塔进行三维建模，获得杆塔模型，生成杆塔三维模型库文件；

S3：整理杆塔模型的挂点信息，根据杆塔模型对应的模型名称、杆塔三维模型库文件和挂点信息获得杆塔模型定义数据表；

S4：根据线路杆塔数据表、杆塔三维模型库文件和杆塔模型定义数据表自动计算杆塔朝向和缩放比例信息，并获得导地线矢量数据；

S5：加载渲染杆塔模型和导地线矢量数据，对输电线路模型进行三维展示。

实施例

S1：收集输电线路台账信息，输电线路台账信息包括杆塔台账信息和绝缘子台账信息；杆塔台账信息包括序号、杆塔编号、线路名称(或线路ID)、经度、纬度、高程(塔基高程值)、杆塔型号、呼高和杆塔全高，将其整理为线路杆塔数据表；绝缘子台账信息包括绝缘子型号、长度和材质等；图纸信息包括杆塔、绝缘子和金具的图纸、照片等资料；

S2：典型杆塔建模，根据S1中收集到的输电线路台账信息和图纸信息，按照线路杆塔数据表中记录的杆塔型号在商业建模软件中对典型杆塔型号进行三维实体建模，获得杆塔模型并生成杆塔三维模型库文件，杆塔建模内容包括杆塔、绝缘子串(绝缘子和金具)、引流线和杆塔基础；每种型号只建一个共用的模型文件，每建立一个杆塔模型生成一个杆塔三维模型库文件，文件按照杆塔型号名称进行命名；建模环境设置统一的单位，长度单位使用“米(m)”，精确到小数点后三位；杆塔模型采用右手空间直角坐标系，坐标原点位于杆塔塔脚中心点；典型杆塔型号三维模型如图2所示；

S3：杆塔模型信息入库，构建杆塔模型数据表，杆塔模型数据表包括ID、杆塔型号名称、位置、相别、顺序号和(x，y，z)坐标值信息等；其中，ID指数据在数据库表中的顺序号；杆塔型号名称为杆塔型号的简称或者标称；位置、相别和顺序号是杆塔模型中绝缘子串的挂点信息；坐标值信息直接在在商业建模软件中获取每一个对应的坐标点数值，单位为米(m)；杆塔模型数据表如图3所示；

S4：自动化计算杆塔朝向、缩放比例信息和导地线矢量数据；根据线路杆塔数据表、杆塔三维模型库文件和杆塔模型定义数据表自动计算杆塔朝向和缩放比例信息；导地线由导线和架空地线组成，结合架空导地线悬链曲线特征，其数学模型符合双曲余弦函数，因此可在已经提取的相邻杆塔的基础计算得到导地线矢量数据；线路杆塔数据表如图4所示，导地线矢量数据如图5所示；

S5：线路三维模型展示，根据线路杆塔数据表、杆塔模型定义数据表、杆塔三维模型库文件和导地线矢量数据，加载渲染杆塔三维实体模型和导地线矢量数据，真实的展示输电线路模型。根据杆塔型号信息，三维展示时利用模型复用信息，调取已建好的杆塔模型，可以快速高效加载海量数据。即同一个型号的杆塔模型三维展示时引用同一个杆塔三维模型库文件，使用经纬度坐标、朝向和缩放比例信息，将杆塔三维模型库文件展示到杆塔位置，而不是生成所有杆塔实体模型文件，这样用参数和模型引用的方式，降低三维场景中实体数据量，从而实现输电线路三维模型的快速高效加载。加载渲染杆塔三维实体模型和导地线矢量数据实现线路三维模型渲染加载如图6所示，输电线路模型三维展示如图7所示。根据杆塔型号信息，三维展示时利用模型复用信息，可以快速高效加载海量数据。

本发明的有益效果：

1)传统的输电线路本体三维手工建模方法效率低，自动化程度不高。本发明引用同一个杆塔模型文件自动计算杆塔朝向和缩放比例信息，通过自动化三维建模工具进行多重匹配处理实现三维建模；

2)本发明自动化程度高，自动计算建模比纯手工建模方式效率提高了至少10倍，并且利用线路杆塔数据表、杆塔三维模型库文件和杆塔模型定义数据表等精确数据进行自动计算使得建模精度、位置精度等问题也有所提升；

3)本发明利用模型复用信息，导地线使用矢量数据，实现海量数据的快速高效加载。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种输电线路快速自动化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集输电线路台账信息和图纸信息，并整理导入建模数据库中的线路杆塔数据表；

步骤2：调用所述线路杆塔数据表、所述输电线路台账信息和所述图纸信息对杆塔进行三维建模，获得杆塔模型，生成杆塔三维模型库文件；

步骤3：整理杆塔模型的挂点信息，根据杆塔模型对应的模型名称、所述杆塔三维模型库文件和所述挂点信息获得杆塔模型定义数据表；

步骤4：根据所述线路杆塔数据表、所述杆塔三维模型库文件和所述杆塔模型定义数据表自动计算杆塔朝向和缩放比例信息，并获得导地线矢量数据；

步骤5：加载渲染所述杆塔模型和所述导地线矢量数据，对输电线路模型进行三维展示。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路快速自动化建模方法，其特征在于，所述输电线路台账信息包括杆塔台账信息和绝缘子台账信息；所述杆塔台账信息包括序号、杆塔编号、线路名称、经度、纬度、高程、杆塔型号、呼高和杆塔全高，将其整理为所述线路杆塔数据表；

所述绝缘子台账信息包括绝缘子型号、长度和材质；

所述图纸信息包括杆塔、绝缘子和金具的图纸、照片资料。

3.根据权利要求2所述的一种输电线路快速自动化建模方法，其特征在于，所述步骤2中根据步骤1中采集到的所述绝缘子台账信息、所述图纸信息结合所述线路杆塔数据表，按照所述线路杆塔数据表中记录的所述杆塔型号在商业建模软件中进行三维实体建模，获得所述杆塔模型，并生成所述杆塔三维模型库文件。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路快速自动化建模方法，其特征在于，所述杆塔模型定义数据表包括ID、杆塔型号名称、位置、相别、顺序号和坐标值信息。

5.根据权利要求2所述的一种输电线路快速自动化建模方法，其特征在于，所述步骤4中导地线由导线和架空地线组成，结合架空导地线悬链曲线特征，所述架空导地线悬链曲线特征符合双曲余弦函数，根据线路杆塔数据表中经度、纬度和杆塔型号，结合杆塔三维模型库文件计算得到导地线矢量数据。

6.根据权利要求5所述的一种输电线路快速自动化建模方法，其特征在于，根据所述线路杆塔数据表、所述杆塔模型定义数据表、所述杆塔三维模型库文件和所述导地线矢量数据，加载渲染杆塔模型和导地线矢量数据，根据杆塔型号信息调取构建的所述杆塔模型和对应的所述杆塔三维模型库文件，生成输电线路模型。

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