CN117689817A - 一种电网三维可视化模型的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电网三维可视化模型的生成方法，属于电网可视化技术领域。包括以下步骤：获取电网数据；数据处理与转换；三维建模；可视化展示。本发明公开了三点有益效果：真实性，通过从电网数据中提取关键信息，并利用三维建模技术生成真实的电网结构模型，能够更准确地反映电网的形态和特征；直观性，通过将电网转化为三维模型并进行可视化展示，能够更直观地展示电网的结构和运行情况，为用户提供更好的观察和分析工具；可交互性，生成的三维模型支持用户交互，用户可以通过操作模型进行放大、旋转和漫游等操作，以获得所需的视角和细节。

Description

一种电网三维可视化模型的生成方法

技术领域

本发明涉及电网可视化技术领域，具体为一种电网三维可视化模型的生成方法。

背景技术

智能配电网是智能电网的关键环节之一，是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分，目前智能配电网主要涉及35kV、10kV、0.4kV三个电压等级。从电网拓扑的角度来说，从变电站出线开关一直到用户电表箱之间的所有设备都属于广义配电网的范畴。

传统的电网可视化模型通常基于二维图形的方式展示电网的拓扑结构和设备信息。然而，随着电力系统的规模不断增大和复杂性的增加，传统的二维图形模型已经不能完全满足现代客户对电网信息展示的需求。这种方式存在以下几个限制：

缺乏立体感：二维图形模型无法呈现电网的立体结构，难以准确反映各设备之间的空间关系和距离关系，使得用户难以直观地理解电网的结构和布局。

信息不全面：二维图形模型仅能呈现电网的静态结构，无法实时反映电网的运行状态和动态信息。客户无法准确了解电网的实时运行情况和设备状态，限制了对电网的管理和决策能力。

交互性差：二维图形模型缺乏交互性，用户无法与模型进行直接的交互操作，如旋转、缩放、标注等。这限制了用户对电网信息的深入理解和分析能力。

为了满足现代客户对电网信息展示的需求，需要一种新的技术来生成更现代化、立体化和交互式的电网可视化模型。这种技术可以基于计算机图形学、虚拟现实和人工智能等先进技术，实现电网数据的三维建模和可视化展示，同时结合云计算和大数据技术，实现对电网数据的实时采集、分析和预测。通过这种方式，用户可以直观地观察和分析电网的结构、运行状态和设备信息，提高决策能力和工作效率，故此，提供一种电网三维可视化模型的生成方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电网三维可视化模型的生成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，包括有以下步骤：

获取电网数据：从电网运营商或相关机构获取电网的拓扑结构、设备信息以及运行数据。

数据处理与转换：对获取到的电网数据进行处理和转换，包括对设备的坐标和属性进行提取和转换。

三维建模：基于处理后的数据，利用计算机图形学技术进行三维建模，将电网结构转化为三维模型。

可视化展示：将生成的三维模型进行可视化展示，包括灯光效果、材质贴图、交互操作，以便用户能够直观地观察和分析电网的结构和运行情况。

优选地，在获取电网数据步骤中，使用安装在电网关键节点或设备上的电力监测设备以及传感器。

优选地，电力监测设备包括有电力仪器仪表、智能电表，用于实时采集电网参数和运行状态。

优选地，传感器包括有温度传感器、湿度传感器、应变片传感器，用于获取环境数据和设备状态信息。

优选地，数据处理与转换步骤包括对设备的坐标和属性进行提取和转换。

优选地，数据处理与转换中的坐标提取是从电网数据中提取各个设备的坐标信息，包括节点、线路、变压器设备的经度、纬度、高度坐标参数。

优选地，数据处理与转换中的属性提取是从电网数据中提取各个设备的属性信息，包括设备的类型、名称、电压等级、容量、状态等参数。

优选地，数据处理与转换中的坐标转换为对提取的设备坐标进行转换，将其从不同坐标系统中转换为统一的坐标系统，以确保模型中的设备位置准确对应现实情况。

优选地，数据处理与转换中还包括有数据清洗，用于对采集到的数据进行清洗和预处理，包括去除异常值、修复缺失数据、统一格式操作。

优选地，数据清洗使用的数据滤波方位包括有均值滤波、中值滤波、卡尔曼滤波；数据清洗中的修复缺失数据使用线性插值、三次样条插值，在处理缺失数据或需要数据对齐时，用于估算中间数据点的值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的有益效果有三点，真实性，通过从电网数据中提取关键信息，并利用三维建模技术生成真实的电网结构模型，能够更准确地反映电网的形态和特征。直观性，通过将电网转化为三维模型并进行可视化展示，能够更直观地展示电网的结构和运行情况，为用户提供更好的观察和分析工具。可交互性，生成的三维模型支持用户交互，用户可以通过操作模型进行放大、旋转和漫游等操作，以获得所需的视角和细节。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为本发明的电网三维可视化模型生成方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

请参阅图1所示，本实施例提供了一种电网三维可视化模型的生成方法，包括有以下步骤：

获取电网数据：从电网运营商或相关机构获取电网的拓扑结构、设备信息以及运行数据。在获取电网数据步骤中，使用安装在电网关键节点或设备上的电力监测设备以及传感器。在选择监测点位时，首先确定需要监测的电网节点或设备，这些节点可以包括变电站、配电房、线路、电缆等。

电力监测设备包括有电力仪器仪表、智能电表，用于实时采集电网参数和运行状态。传感器包括有温度传感器、湿度传感器、应变片传感器，用于获取环境数据和设备状态信息。在安装检测设备时，在选择的监测点位上安装相应的电力监测设备和传感器。这些设备可以包括电力仪器仪表、智能电表、电流互感器、电压传感器、温度传感器等。

在获取电网数据的过程中还包括有连接数据采集系统，将安装的监测设备连接到数据采集系统，通常使用导线或现有的无线通信设备连接，以便于实时传输数据。

配置数据采集系统，配置数据采集系统的参数，包括设备的通讯协议、采样频率、数据存储格式等，以确保设备能够正常工作。

实时数据采集，开始实时采集电网数据，包括电压(采集电网中各个节点或设备的电压数值。电压是电力系统中的重要参数之一，用于衡量电能供应的稳定性和质量。)、电流(采集电网中各个节点或设备的电流数值。电流是电力系统中电能传输和使用的基本参数，用于评估电网的负载状况和电流流向。)、功率因数(采集电网中各个节点或设备的功率因数数值。功率因数是有功功率和视在功率之比，反映了电能的有效利用程度。)、频率(采集电网中的频率数值。电力系统的标准频率通常是50Hz或60Hz，频率的变化可以反映电网的稳定性和负载情况。)等参数。同时也可以采集环境数据和设备状态信息，例如，温度(采集电网中各个节点或设备的温度数值。温度可以用于评估设备的运行状况和故障风险)、湿度(采集电网所处环境的湿度水平，湿度变化可能会对设备的运行和电网的稳定性产生影响。)、设备状态(采集各个设备的开关状态、工作状态等信息，例如开关的开闭状态、传感器的报警状态等)。可以通过实时采集和分析，实现对电网状态的监测、诊断和调控。

数据存储和管理，将采集到的数据存储在数据库或数据服务器中，建立一个数据管理系统，以便后续的处理和分析。

数据处理与转换：对获取到的电网数据进行处理和转换，包括对设备的坐标和属性进行提取和转换。

数据处理与转换步骤包括对设备的坐标和属性进行提取和转换。数据处理与转换中的坐标提取是从电网数据中提取各个设备的坐标信息，包括电网结构、线路布局、节点、线路、变压器设备的经度、纬度、高度坐标等参数。

数据处理与转换中的属性提取是从电网数据中提取各个设备的属性信息，包括设备的类型、名称、电压等级、容量、状态等参数。

数据处理与转换中的坐标转换为对提取的设备坐标进行转换，将其从不同坐标系统中转换为统一的坐标系统，以确保模型中的设备位置准确对应现实情况。坐标转换算法包括有三维坐标的转换和映射算法，用于将不同坐标系的数据转换到统一的三维空间坐标系中。还需要从收集的数据中提取电网设备的属性信息，例如设备类型、参数规格、运行状态等。将这些属性数据进行转换和整合，以便后续建模和可视化展示。同时还可使用空间数据索引算法，用于对电网结构中的各个设备进行空间索引和快速查找，以便快速定位和展示具体设备的位置和属性信息。

数据处理与转换中还包括有数据清洗，用于对采集到的数据进行清洗和预处理，包括去除异常值、修复缺失数据、统一格式操作。数据清洗使用的数据滤波方位包括有均值滤波、中值滤波、卡尔曼滤波；数据清洗中的修复缺失数据使用线性插值、三次样条插值，在处理缺失数据或需要数据对齐时，用于估算中间数据点的值。

在数据处理与转换的基础上，对电网的拓扑结构进行分析，识别关键设备、线路连接关系等。同时，根据电网运行的特定条件和要求，进行条件判断，例如是否满足负载均衡、电压稳定等要求。

三维建模：基于处理后的数据，利用计算机图形学技术进行三维建模，将电网结构转化为三维模型。三维建模的算法包括有多边形网格建模、曲面建模等技术，用于将电网的二维结构转化为逼真的三维模型，并保证模型的准确性和稳定性。

可视化展示：将生成的三维模型进行可视化展示，包括灯光效果、材质渲染、材质贴图、交互操作，将电网的二维结构转化为逼真的三维模型，并保证模型的准确性和稳定性，以便用户能够直观地观察和分析电网的结构和运行情况。

鼠标交互，通过鼠标的点击、拖拽、滚动等操作来与三维模型进行交互。例如，用户可以点击模型中的设备或线路以获得关于该设备或线路的详细信息，或者通过拖拽操作来改变设备的位置或连接关系。

触摸交互，对于支持触摸屏的设备，用户可以通过手指的触摸和手势操作来与三维模型进行交互。例如，通过手指的捏合或滑动来缩放或旋转模型，或者通过手指的轻触来选中模型中的特定部分。

控制面板，设计一个交互式的控制面板或菜单，以提供用户调整模型参数、切换模型视图、触发特定功能等操作的界面。用户可以通过控制面板上的按钮、滑块、下拉菜单等来进行选择和操作。

虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术，利用VR和AR技术，用户可以使用头戴式显示设备或智能手机等设备，与三维模型进行更直接的交互。例如，用户可以通过手势、身体动作等方式与虚拟模型进行互动，或者通过AR技术在实际场景中叠加显示模型和相关信息。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式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，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电网数据：从电网运营商或相关机构获取电网的拓扑结构、设备信息以及运行数据。

数据处理与转换：对获取到的电网数据进行处理和转换，包括对设备的坐标和属性进行提取和转换。

三维建模：基于处理后的数据，利用计算机图形学技术进行三维建模，将电网结构转化为三维模型。

可视化展示：将生成的三维模型进行可视化展示，包括灯光效果、材质贴图、交互操作，以便用户能够直观地观察和分析电网的结构和运行情况。

2.根据权利要1所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，在获取电网数据步骤中，使用安装在电网关键节点或设备上的电力监测设备以及传感器。

3.根据权利要求2所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，电力监测设备包括有电力仪器仪表、智能电表，用于实时采集电网参数和运行状态。

4.根据权利要求2所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，传感器包括有温度传感器、湿度传感器、应变片传感器，用于获取环境数据和设备状态信息。

5.根据权利要求1所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，数据处理与转换步骤包括对设备的坐标和属性进行提取和转换。

6.根据权利要求5所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，数据处理与转换中的坐标提取是从电网数据中提取各个设备的坐标信息，包括节点、线路、变压器设备的经度、纬度、高度坐标参数。

7.根据权利要求5所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，数据处理与转换中的属性提取是从电网数据中提取各个设备的属性信息，包括设备的类型、名称、电压等级、容量、状态参数。

8.根据权利要求5所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，数据处理与转换中的坐标转换为对提取的设备坐标进行转换，将其从不同坐标系统中转换为统一的坐标系统，以确保模型中的设备位置准确对应现实情况。

9.根据权利要求5所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，数据处理与转换中还包括有数据清洗，用于对采集到的数据进行清洗和预处理，包括去除异常值、修复缺失数据、统一格式操作。

10.根据权利要求9所述的一种电网三维可视化模型的生成方法，其特征在于，数据清洗使用的数据滤波方位包括有均值滤波、中值滤波、卡尔曼滤波；数据清洗中的修复缺失数据使用线性插值、三次样条插值，在处理缺失数据或需要数据对齐时，用于估算中间数据点的值。