三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輸電線(xiàn)路運(yùn)檢中的應(yīng)用

摘要：隨著電網(wǎng)輸電電壓等級(jí)的提高和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，特別是跨區(qū)500kV和特高壓線(xiàn)路的不斷發(fā)展，對(duì)線(xiàn)路的規(guī)范化的要求不斷提高，傳統(tǒng)的二維視覺(jué)效果運(yùn)行維護(hù)管理已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)輸電線(xiàn)路自動(dòng)化和信息化越來(lái)越高的技術(shù)水平要求，因此以三維視覺(jué)效果為核心的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大力應(yīng)用于電力領(lǐng)域當(dāng)中。隨著激光雷達(dá)、傾斜攝影技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，輸電線(xiàn)路走廊的建模和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，給三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輸電線(xiàn)路中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；輸電線(xiàn)路運(yùn)檢；應(yīng)用

1三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1三維建模

三維建模技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本技術(shù)，要想在虛擬的環(huán)境中模擬真實(shí)的效果，就必須要利用三維建模技術(shù)來(lái)制作相關(guān)模型。通常，輸電線(xiàn)路運(yùn)檢中都使用三維激點(diǎn)云數(shù)據(jù)來(lái)建模。電力單位使用三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況建立實(shí)體三維模型，并根據(jù)輸電線(xiàn)路走廊地實(shí)際情況，借助云濾波，幾何模型構(gòu)建等來(lái)處理。從我國(guó)輸電線(xiàn)路的整體特點(diǎn)分析，宜使用3Dmzx與SktechUP相結(jié)合方式來(lái)構(gòu)建模型。

1.2平臺(tái)開(kāi)發(fā)

當(dāng)前，在一些大的場(chǎng)景中使用的三維可視化應(yīng)用管理平臺(tái)主要有游戲引擎、三維地理信息平臺(tái)兩種。其中，游戲引擎是為了增強(qiáng)場(chǎng)景渲染效果，但是游戲引擎在空間屬性及地形可視化中存在一定的局限性，圖像過(guò)于抽象，而且準(zhǔn)確度低。但是，三維地理信息平臺(tái)和游戲引擎相比，其空間屬性更加突出，其具有很強(qiáng)的空間數(shù)據(jù)管理功能，與此同時(shí)，還可以準(zhǔn)確分析及查找空間三維信息。因此，在實(shí)際輸電線(xiàn)運(yùn)檢工作中，必須要根據(jù)實(shí)際情況，并合理使用這兩種技術(shù)輔助運(yùn)檢工作。

2應(yīng)用情況分析

2.1相關(guān)數(shù)據(jù)的采集

如果想要建立充分反映輸電線(xiàn)路走廊情況的三維場(chǎng)景模型，必須具有可靠走廊通道內(nèi)的地物的準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)，目前，三維數(shù)據(jù)采集主要技術(shù)手段包括機(jī)載和地面激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)、地面近景攝影測(cè)量技術(shù)以及人工測(cè)量、機(jī)載傾斜攝影測(cè)量技術(shù)等，各技術(shù)之間各有其的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，地面激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)可以獲取局部地形地物的超高密度點(diǎn)云，是對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的有效補(bǔ)充；機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)能獲取大面積地形的高密度點(diǎn)云，地形建模型精度高，還能從點(diǎn)云中提取大部分地面附著物，例如房屋、樹(shù)木等，用于三維建模；機(jī)載傾斜攝影測(cè)量技術(shù)基于純攝影測(cè)量，能夠同時(shí)完成大場(chǎng)景地形和地物的三維重建，自動(dòng)化程度較高，主要針對(duì)城市和大面積地區(qū)的數(shù)據(jù)獲取和建模使用；地面近景攝影測(cè)量技術(shù)能夠構(gòu)建局部的高精度立體影像，可以很好的用于局部建模；常規(guī)的人工測(cè)量具有精度高、對(duì)象明確的特點(diǎn)，但是測(cè)量的對(duì)象難以覆蓋輸電線(xiàn)路走廊內(nèi)的所有地物。針對(duì)輸電線(xiàn)路走廊狹長(zhǎng)且地物種類(lèi)多且雜的特點(diǎn)，目前采取激光雷達(dá)加人工測(cè)量的方式是比較適宜的。

2.2交叉跨越

在輸電線(xiàn)運(yùn)檢中交叉跨越是對(duì)路徑走向影響最大的原因之一，因此要想保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)有效性，電力企業(yè)就需要將要想確保設(shè)計(jì)方案的完善性，電力企業(yè)就必須要將交叉跨越信息收集工作做好，同時(shí)還要保證所收集的信息具有真實(shí)性。三維走廊重建技術(shù)不同于以往根據(jù)施工圖紙外業(yè)實(shí)測(cè)方式，該種技術(shù)都是通過(guò)三維走廊的準(zhǔn)確分辨，從而將交叉跨越位置確定下來(lái)，然后完成相關(guān)統(tǒng)計(jì)與測(cè)量任務(wù)，這樣的話(huà)，就能夠使收集到的數(shù)據(jù)信息更加真實(shí)。

2.3巡檢預(yù)警

主要是采用相應(yīng)的管理系統(tǒng)，來(lái)對(duì)不同環(huán)境下（包括氣象、負(fù)荷條件）所發(fā)生的改變，及其所測(cè)得的一些可變化的物體的成長(zhǎng)情況等相應(yīng)情況，再根據(jù)線(xiàn)路的實(shí)際情況做出警告。

（1）在外設(shè)中接入的相關(guān)檢測(cè)設(shè)備，能夠?qū)υ摼€(xiàn)路中滿(mǎn)足條件的物體信息自動(dòng)采集，并結(jié)合溫度變化情況，計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)弧度變化情況。例如，受到氣溫、風(fēng)力等條件的影響，使線(xiàn)路的空間距離發(fā)生改變。依據(jù)系統(tǒng)中對(duì)有關(guān)交跨物等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而自動(dòng)測(cè)量交跨距離。例如，要測(cè)量某檔導(dǎo)線(xiàn)A上任一點(diǎn)Oa的對(duì)地距離，將經(jīng)緯儀置于檔側(cè)x點(diǎn)，如圖1所示，Oa點(diǎn)在地面的投影為O1，在，O1點(diǎn)設(shè)置標(biāo)尺，測(cè)出x至，O1點(diǎn)的距離L，并測(cè)出經(jīng)緯儀的高度h0，Oa的仰角θ，那么導(dǎo)線(xiàn)Oa點(diǎn)點(diǎn)的距離ha為：ha=Ltgθ+h0。一旦系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)到滿(mǎn)足條件的數(shù)據(jù)信息，警報(bào)設(shè)備就會(huì)報(bào)警并將有關(guān)結(jié)果記錄好。

圖1架空線(xiàn)上一點(diǎn)對(duì)地距離的測(cè)量

（2）擁有可以有效的對(duì)跨越在通道當(dāng)中的一些樹(shù)木類(lèi)型進(jìn)行有效的收集并掌握其在氣候不同期間的成長(zhǎng)情況，對(duì)樹(shù)木和通道之間交跨的距離進(jìn)行相應(yīng)的安全預(yù)測(cè)，一旦其超出了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的預(yù)警功能就會(huì)啟動(dòng)。

（3）另外該項(xiàng)目還擁有以下作用：可以在一些大型的施工區(qū)域及重要的交叉跨越區(qū)域等的視頻監(jiān)控當(dāng)中，有效的對(duì)通過(guò)電力線(xiàn)路及其附近的施工機(jī)械及大型車(chē)輛的整體外形進(jìn)行采集并分析。還可以對(duì)其外形尺寸進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，然后對(duì)其是否將對(duì)電力線(xiàn)路的安全造成影響做出相應(yīng)的分析，一旦分析到有危險(xiǎn)物體靠近就會(huì)自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的提示。

（4）利用人工的手段將線(xiàn)路負(fù)荷以及風(fēng)力和運(yùn)行環(huán)境溫度等條件自動(dòng)計(jì)算相應(yīng)條件下，交叉跨越物以及電力線(xiàn)路之間的安全距離進(jìn)行錄入。尤其是在還沒(méi)有開(kāi)始調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式之前，在遇到大風(fēng)或者是高溫等情況的預(yù)警的時(shí)候，需要提前進(jìn)行線(xiàn)路運(yùn)行條件的確認(rèn)?？梢圆捎靡陨蠋追N方面來(lái)確定是否需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控、安全警示標(biāo)識(shí)的設(shè)置及提高巡視的密度等方法。

3結(jié)語(yǔ)

總之，將三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到運(yùn)檢工作中，可以提高運(yùn)檢信息、智能化水平，借助運(yùn)檢平臺(tái)，電力企業(yè)就可以隨時(shí)檢測(cè)到各種氣候條件下，地物的變化規(guī)律，收集相關(guān)信息，為線(xiàn)路檢修提供參考數(shù)據(jù)。因此要提高輸電線(xiàn)運(yùn)檢質(zhì)量，相關(guān)電力企業(yè)就需要大力推行并適應(yīng)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王戈靜，趙孫海.淺析基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“儀表應(yīng)用企業(yè)及生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)場(chǎng)景導(dǎo)覽互動(dòng)系統(tǒng)”設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2017（10）：11-15.

[2]馬驍旭，周月明.關(guān)于輸電線(xiàn)路運(yùn)檢三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)應(yīng)用探討[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2015（23）：45-56.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司）

作者簡(jiǎn)介：趙海龍（1987.08-），男，寧夏吳忠人，西北政法大學(xué)，法律專(zhuān)業(yè)，本科，工程師，技師，研究方向：輸電線(xiàn)路運(yùn)行維護(hù)及檢修。