移動(dòng)智能終端在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘要：移動(dòng)智能終端在輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域用來采集輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、智能選擇及驗(yàn)證輸電線路、對(duì)電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行集成管理等，將移動(dòng)智能終端與三維智能設(shè)計(jì)技術(shù)相互結(jié)合，能夠采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合。文章在分析三維智能設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)提出了符合電網(wǎng)設(shè)計(jì)要求的移動(dòng)智能終端的多種功能特性。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)智能終端；輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)；三維智能設(shè)計(jì)；輸電線路；電網(wǎng)建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP316 文章編號(hào)：1009-2374（2016）36-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.025

近年來，我國電網(wǎng)智能化建設(shè)水平不斷提高，這與我國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟是密切相關(guān)的。由于移動(dòng)智能終端攜帶方便、能夠快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、方便存儲(chǔ)地圖數(shù)據(jù)及展開地圖，因此移動(dòng)智能終端在輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用變得越來越普遍。本文基于現(xiàn)有的輸電網(wǎng)三維平臺(tái)技術(shù)及移動(dòng)終端，分析研究了移動(dòng)智能終端在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中的各種應(yīng)用以及應(yīng)具有的功能特性問題，旨在幫助輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的高效采集、比對(duì)及查找輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)缺陷，解決當(dāng)前輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中存在的一些問題。

1 移動(dòng)終端及電網(wǎng)三維智能平臺(tái)技術(shù)分析

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)著移動(dòng)智能終端的變革，現(xiàn)有的移動(dòng)智能終端具有多媒體應(yīng)用、動(dòng)態(tài)查詢、即時(shí)通訊、大容量存儲(chǔ)等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中，移動(dòng)智能終端的諸多功能，能夠起著重要的輔助設(shè)計(jì)作用。輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)分為幾個(gè)階段，包括進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃與前期可行性研究，然后是進(jìn)行初期階段的設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前期階段，工作人員需要進(jìn)行野外沿線踏勘或重點(diǎn)踏勘，以采集各類設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，利用移動(dòng)智能終端能夠在很大程度上提高工作效率。

輸電網(wǎng)移動(dòng)三維智能設(shè)計(jì)平臺(tái)具有智能選線、桿塔智能排位、高度共享數(shù)據(jù)、即時(shí)通訊、根據(jù)定制模板輸出成果、真實(shí)人機(jī)交互等功能特征，能夠方便地進(jìn)行矢量地形數(shù)據(jù)管理、電網(wǎng)多階段數(shù)據(jù)管理、遙感影像數(shù)據(jù)管理、設(shè)計(jì)選型數(shù)據(jù)管理、桿塔材料數(shù)據(jù)管理等，并且在輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)中通過進(jìn)行專題數(shù)據(jù)集成及應(yīng)用、空間分析、三維展示實(shí)現(xiàn)信息資源高度共享。

未來，在電網(wǎng)三維智能設(shè)計(jì)中，移動(dòng)智能終端將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用，移動(dòng)智能終端在硬件方面將會(huì)進(jìn)一步適應(yīng)輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)需求，而在軟件上也將會(huì)不斷升級(jí)，將會(huì)搭建系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，具備真實(shí)三維模擬功能。

2 移動(dòng)智能終端在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中的重要作用

移動(dòng)智能終端在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中主要起輔助設(shè)計(jì)作用，其作用主要體現(xiàn)在以下方面：采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、智能選擇輸電網(wǎng)線路并進(jìn)行線路驗(yàn)證、輸出成果、展現(xiàn)二三維一體化模擬景象、對(duì)電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行綜合集成管理等。

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集

在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中，采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是非常重要的工作內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)采集的數(shù)據(jù)來進(jìn)行各項(xiàng)決策。利用移動(dòng)智能終端，能夠?qū)崿F(xiàn)在野外精準(zhǔn)定位，方便地采集當(dāng)?shù)氐母鞣N數(shù)據(jù)信息，實(shí)地拍攝照片，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這種工作方式大幅度減少了工作人員因記錄錯(cuò)誤或是數(shù)據(jù)遺漏造成的失誤，不僅提高了數(shù)據(jù)采集的精度與可靠度，也大大提高了采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的效率。

2.2 輸電網(wǎng)智能選線及線路驗(yàn)證

在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中，移動(dòng)智能終端發(fā)揮的一項(xiàng)非常重要的作用就是對(duì)輸電網(wǎng)線路野外查勘進(jìn)行智能化處理，實(shí)現(xiàn)了智能選線及線路驗(yàn)證。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)手段對(duì)電子矢量地形圖、遙感影像圖、航片數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型等進(jìn)行處理，結(jié)合移動(dòng)設(shè)計(jì)平臺(tái)的三維智能設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠?qū)ρ鼐€障礙物進(jìn)行自動(dòng)避讓，實(shí)現(xiàn)智能選線。移動(dòng)智能終端為用戶提供非常直觀的輔助編輯環(huán)境以及人性化的編輯工具，用戶在移動(dòng)智能終端上只要指定路線的起始點(diǎn)、終結(jié)點(diǎn)及應(yīng)避開的各種區(qū)域，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)優(yōu)化算法自動(dòng)構(gòu)建線路，還能夠提供多條參考路徑，并對(duì)線路信息進(jìn)行說明。

在線路驗(yàn)證方面，設(shè)計(jì)人員只有在進(jìn)行野外沿線踏勘驗(yàn)證并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)時(shí)才能夠通過系統(tǒng)專線來下載移動(dòng)智能終端中的地圖及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，采取這種設(shè)計(jì)方式主要是為了保證機(jī)密數(shù)據(jù)及敏感數(shù)據(jù)的傳輸安全。輸電網(wǎng)設(shè)計(jì)人員可以方便地利用移動(dòng)智能終端來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，這樣就很容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的一些問題，通過及時(shí)進(jìn)行標(biāo)注及修改，能夠快速解決設(shè)計(jì)缺陷。

2.3 二三維一體化數(shù)據(jù)展現(xiàn)及成果輸出

在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中，利用移動(dòng)智能終端能夠方便地實(shí)現(xiàn)建設(shè)成果的二三維一體化展示，并且可以方便地進(jìn)行成果輸出。移動(dòng)智能終端將線路桿塔排位的成果生成三維圖像，輸電網(wǎng)線路上的導(dǎo)線、地線、金具、絕緣子串等材料設(shè)備可以利用三維模型展示出來，用戶還能夠方便地進(jìn)行二三維切換，高效率地進(jìn)行地形勘測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)二三維空間數(shù)據(jù)的集成化管理并且在設(shè)計(jì)完成后，工作人員可以利用移動(dòng)智能終端進(jìn)行成果輸出，包括工程資料、設(shè)計(jì)方案、材料匹配、桿塔明細(xì)等成果的輸出，用戶能夠隨時(shí)查看這些設(shè)計(jì)成果。

2.4 電網(wǎng)建設(shè)集成管理

移動(dòng)智能終端可以用來對(duì)輸電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行集成管理。首先，移動(dòng)智能終端具有易操控、方便攜帶的特點(diǎn)，利用移動(dòng)智能終端能夠?qū)εc電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)有關(guān)的各種數(shù)據(jù)及資料進(jìn)行整合及管理，并將各類數(shù)據(jù)集成后傳送到輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)的服務(wù)端，快速建立全數(shù)字化的電網(wǎng)模型；其次，工作人員可以通過操作移動(dòng)智能終端的三維模型來采集、填報(bào)線路進(jìn)度數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絿W(wǎng)公司及相應(yīng)省電力公司的基建信息管理系統(tǒng)，真實(shí)展現(xiàn)出工程現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)及進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；最后，利用移動(dòng)智能終端能夠?qū)Ω鞴こ滔嚓P(guān)責(zé)任人進(jìn)行工作考核，從而保證工程質(zhì)量。

3 移動(dòng)智能終端的關(guān)鍵技術(shù)

將移動(dòng)智能終端應(yīng)用到輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中需要解決一系列的技術(shù)難題，包括三維智能設(shè)計(jì)技術(shù)、移動(dòng)智能終端平臺(tái)的軟件及硬件升級(jí)等。

3.1 移動(dòng)智能終端應(yīng)用平臺(tái)的開發(fā)

移動(dòng)智能終端應(yīng)用平臺(tái)的開發(fā)是非常重要的，是實(shí)現(xiàn)其各種功能的關(guān)鍵所在。移動(dòng)智能終端應(yīng)用平臺(tái)主要包括終端業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)器、解析器及中心業(yè)務(wù)服務(wù)三部分內(nèi)容，如圖1所示：

終端業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)器具有很多功能，包括提供配置、具有二次開發(fā)功能、支持其他移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)界面、有各種數(shù)據(jù)接口、支持模擬及仿真等。解析器的主要功能是解析標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，保證核心機(jī)密數(shù)據(jù)能夠安全可靠地進(jìn)行傳輸，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳文件，并且解析器能夠快速實(shí)現(xiàn)文件壓縮機(jī)解壓。中心業(yè)務(wù)服務(wù)主要是提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)接口，保證各種應(yīng)用，能夠與現(xiàn)在運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行高度集成，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)的跨越。

3.2 移動(dòng)智能終端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

移動(dòng)智能終端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)系著其各種輔助設(shè)計(jì)功能能否實(shí)現(xiàn)，綜合來看，移動(dòng)智能終端應(yīng)集成多種智能化技術(shù)，具有多項(xiàng)功能，移動(dòng)智能終端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)如圖2所示。

3.3 路徑優(yōu)化運(yùn)算

移動(dòng)智能終端平臺(tái)需要選擇合適的運(yùn)算方法來進(jìn)行路徑分析。在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中，路徑的選擇是非常關(guān)鍵的，要想得到兩節(jié)點(diǎn)間路徑最短、費(fèi)用最低的最佳路徑就必須要考慮采用哪種運(yùn)算方法。目前，在GIS系統(tǒng)中，通常采用能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?、性能非常穩(wěn)定的Dijkstra（迪杰斯特拉）算法，該算法是以起始點(diǎn)為中心逐漸向外層擴(kuò)展，直至終點(diǎn)，通過復(fù)雜運(yùn)算找到節(jié)點(diǎn)間的最短路徑。由于Dijkstra（迪杰斯特拉）算法會(huì)涉及到所有節(jié)點(diǎn)，因此如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)很多，用這種運(yùn)算方法則會(huì)影響到計(jì)算效率。

3.4 桿塔的自動(dòng)優(yōu)化排位算法

在輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)中，利用移動(dòng)智能終端進(jìn)行桿塔的自動(dòng)優(yōu)化排位通常會(huì)綜合運(yùn)用嚴(yán)密法和快速法兩種動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。嚴(yán)密法相比快速法除了要考慮費(fèi)用最低外，還必須要指定經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)，通過對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)來確定選擇何種塔型。嚴(yán)密法需要依次完成所有的目標(biāo)點(diǎn)直至塔桿排隊(duì)結(jié)束，因此運(yùn)算過程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，速度相對(duì)較慢。

3.5 海量三維數(shù)據(jù)處理與多級(jí)紋理交換技術(shù)

輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)需要處理大量三維數(shù)據(jù)，包括海量的幾何數(shù)據(jù)與紋理數(shù)據(jù)，要想實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速漫游，就必須要應(yīng)用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)。在處理大量紋理數(shù)據(jù)時(shí)，考慮采用多級(jí)紋理交換技術(shù)是很重要的，多級(jí)紋理交換技術(shù)的核心是將應(yīng)用于各類場(chǎng)景中的紋理拼合成一樣大小的紋理塊，再將每一個(gè)紋理塊生成為5個(gè)細(xì)節(jié)等級(jí)的紋理。為了提高運(yùn)算速度，應(yīng)采用LRU算法來對(duì)紋理塊進(jìn)行調(diào)度，盡可能地減少使用頻率高的紋理塊的調(diào)度次數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速處理海量數(shù)據(jù)的目的。

4 結(jié)語

隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)速度的不斷加快，利用移動(dòng)智能終端來進(jìn)行輸電網(wǎng)三維設(shè)計(jì)必將成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。在現(xiàn)階段，輸電網(wǎng)三維智能設(shè)計(jì)技術(shù)尚處于初級(jí)階段，進(jìn)一步開發(fā)移動(dòng)智能終端與三維智能設(shè)計(jì)平臺(tái)是非常關(guān)鍵的，將決定我國智能電網(wǎng)的發(fā)展水平。

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作者簡介：楊學(xué)軍（1983-），男，湖南邵陽人，湖南科鑫電力設(shè)計(jì)有限公司工程師，研究方向：高壓輸電線路研究設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）