一种高压电缆三维管线场景构建方法.pdf

本发明涉及一种高压电缆三维管线场景构建方法。本发明首先通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，利用城市三维地图为参考，构建三维管线地表基线。然后分别构建电缆部件模型库和电缆通道模型库。最后依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型，并使用三维拼接算法进行场景优化。即保证了三维成型规模化生成，实现高压电缆三维管线场景构建体系，为输配电架空、电缆三维全景展示和电缆三维监控提供入口。

1.  一种高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，该方法首先通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，利用城市三维地图为参考，构建三维管线地表基线；然后分别构建电缆部件模型库和电缆通道模型库；最后依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型，并使用三维拼接算法进行场景优化；该方法具体步骤如下：
步骤1：通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，标定关键点坐标位置，排列各段敷设方式和编码顺序；
步骤2：以城市三维地图为底图，实现二维路径的三维场景映射，构建三维管线地表基线；
步骤3：依据电缆走廊地物部件划分规则，构建电缆部件模型库；
步骤4：依据各敷设方式的属性和特点，融合电缆实体三维模型，构建电缆通道模型库；
步骤5：依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型；
步骤6：利用基于小波变换的三维拼接算法，优化管线场景融合，完成高压电缆三维管线场景构建。

2.  根据权利要求1所述的高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，在步骤1中，所述关键点包括电缆相关和环境相关两大部分，坐标以经纬度标识；电缆相关关键点包括电缆终端头、电缆井、中间接头、敷设方式变换点；环境相关关键点包括路口、桥头、河流入水点、河流出水点、事故易发点；所述敷设方式包括直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道、架空敷设和水下敷设七种。

3.  根据权利要求1所述的高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，在步骤3中，所述电缆部件模型库内容包含电缆相关和环境相关两大部分，其中，所述电缆相关包括110kV电缆线、220kV电缆线、终端头、中间接头，环境相关包括户外场、中间接头井这类地上部件建模。

4.  根据权利要求1所述的高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，在步骤4中，所述电缆通道模型库包含直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道、架空敷设和水下敷设七种敷设方式的模型构建，模型内部标定电缆三相热点，预留敷设埋深、尺寸，包括半径、长度、宽度、高度，及所属单位的信息入口。

一种高压电缆三维管线场景构建方法
技术领域
本发明属于电力系统三维仿真领域，具体涉及一种高压电缆三维管线场景构建方法。
背景技术
伴随用电负荷的稳定快速增长，诸多城市，特别是经济发达地区面临输电管网大建设和地面走廊空间不足的困局。为了解决这一难题，大家纷纷将目光转向地下管网，由此赢来了高压电缆建设的大发展，特别是架空改电缆模式的推广，为城市输电管网构建提供了良好的解决方案。面对纵横密织的高压电缆分布、日益复杂的电力设备、时刻变化的电网信息、不断发展的沿线空间变化，采用传统的方式管理电缆线路已经难以满足准确掌握辖区运行状况和业务需求。在运行维护方面采用三维可视化技术真实还原高压电缆走廊地形地貌和场景，具有优越的真实感和直观性。
传统架空线路以杆塔作为基点进行的三维建模，在杆塔空间信息确定的情况下，输电走廊也随之固化，线路建模相对容易。高压电缆深埋地下，管线路径和走向受水库、桥梁、道路口、高楼大厦等自然环境和人为控制的影响较大，同时需要综合考虑已有水电油气管网建设成果，输电走廊情况复杂，建模困难。并且，电缆敷设方式是影响电缆运行状况的关键影响因素，但是现有的高压电缆领域，少有针对各类敷设方式进行建模分析的案例。如何清晰直观的展现高压电缆实际行进线路和环境状况，成为了高压电缆三维空间模拟的核心问题。
现今高压电缆三维建模，由于受到敷设方式多变的影响外，外围环境复杂，如何清晰直观的展现高压电缆实际行进线路和环境状况，成为了高压电缆三维空间模拟的核心问题。这里，主要体现在三个方面：管线路径走向的确定；通道与部件模型的有机融合；敷设方式转换时的平滑过度。
发明内容
本发明的目的是：为了解决高压电缆三维空间模拟方面的不足而提出的一种高压电缆三维管线场景构建方法。
本发明所采用的技术方案是：一种高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，该方法首先通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，利用城市三维地图为参考，构建三维管线地表基线；然后分别构建电缆部件模型库和电缆通道模型库；最后依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型，并使用三维拼接算法进行场景优化；该方法具体步骤如下：
步骤1：通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，标定关键点坐标位置，排列各段敷设方式和编码顺序；
步骤2：以城市三维地图为底图，实现二维路径的三维场景映射，构建三维管线地表基线；
步骤3：依据电缆走廊地物部件划分规则，构建电缆部件模型库；
步骤4：依据各敷设方式的属性和特点，融合电缆实体三维模型，构建电缆通道模型库；
步骤5：依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型；
步骤6：利用基于小波变换的三维拼接算法，优化管线场景融合，完成高压电缆三维管线场景构建。
如上所述的高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，在步骤1中，所述关键点包括电缆相关和环境相关两大部分，坐标以经纬度标识。电缆相关关键点包括电缆终端头、电缆井、中间接头、敷设方式变换点；环境相关关键点包括路口、桥头、河流入水点、河流出水点、事故易发点；所述敷设方式包括直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道、架空敷设和水下敷设七种。
如上所述的高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，在步骤3中，所述电缆部件模型库内容包含电缆相关和环境相关两大部分，其中，所述电缆相关包括110kV电缆线、220kV电缆线、终端头、中间接头，环境相关包括户外场、中间接头井这类地上部件建模。
如上所述的高压电缆三维管线场景构建方法，其特征在于，在步骤4中，所述电缆通道模型库包含直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道、架空敷设和水下敷设七种敷设方式的模型构建，模型内部标定电缆三相热点，预留敷设埋深、尺寸，包括半径、长度、宽度、高度，及所属单位的信息入口。
本发明的有益效果是：1、本发明实现高压电缆三维管线场景建设，使得长期疏于监控的电缆线路得到清晰直观的展示，为输配电架空、电缆三维全景展示和电缆监控设备系统进驻提供入口。
2、本发明通过二维路径的三维场景映射，实现二维路径与三维场景的融合，在完成三维路径走向的功能上，最大限度的利用输配电运维单位已有的二维电缆建设资源。
3、构建完善的电缆设备模型库和电缆通道模型库，为电缆三维规范化建设提供资源。
附图说明
图1为本发明高压电缆三维管线场景构建方法实施示意图。
图2为三维管线场景构建图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
本发明属于电力系统三维仿真领域，涉及一种高压电缆三维管线场景构建方法。现今高压电缆三维建模，由于受到敷设方式多变的影响外，外围环境复杂，如何清晰直观的展现高压电缆实际行进线路和环境状况，成为了高压电缆三维空间模拟的核心问题。这里，主要体现在三个方面：管线路径走向的确定；通道与部件模型的有机融合；敷设方式转换时的平滑过度。
本发明首先通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，利用城市三维地图为参考，构建三维管线地表基线。然后分别构建电缆部件模型库和电缆通道模型库。最后依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型，并使用三维拼接算法进行场景优化。如图1所示，是本发明一种高压电缆三维管线场景构建方法实施示意图。其中包含以下步骤：
步骤1：通过采集高压电缆沿线信息，构建二维高压电缆路径图，标定关键点坐标位置，排列各段敷设方式和编码顺序。所述关键点包括电缆相关和环境相关两大部分，坐标以经纬度标识。电缆相关关键点包括电缆终端头、电缆井、中间接头、敷设方式变换点。环境相关关键点包括路口、桥头、河流入水点、河流出水点、事故易发点、其他特殊点。所述敷设方式包括直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道、架空敷设和水下敷设七种。
步骤2：以城市三维地图为底图，实现二维路径的三维场景映射，构建三维管线地表基线。可以使用Java3D、OpenGL、Direct3D等开发技术，完成相应的场景映射。
步骤3：依据电缆走廊地物部件划分规则，构建电缆部件模型库。所述电缆部件模型库内容包含电缆相关和环境相关两大部分。其中，所述电缆相关包括110kV电缆线、220kV电缆线、终端头、中间接头，环境相关包括户外场、中间接头井等地上部件建模。
步骤4：依据各敷设方式的属性和特点，融合电缆实体三维模型，构建电缆通道模型库。所述电缆通道模型库包含直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道、架空敷设和水下敷设七种敷设方式的模型构建，模型内部标定电缆三相热点，预留敷设埋深、尺寸（半径、长度、宽度、高度）、所属单位等信息入口。
步骤5：依据三维管线地表基线信息，综合电缆走廊属性信息，调取电缆部件模型库和电缆通道模型库，动态生成高压电缆走廊三维模型。电缆走廊三维模型以三维管线地表基线信息为基础，参考埋深数据，确定电缆通道位置信息。调取相应电缆部件模型和电缆通道模型，根据通道模型标定的电缆三相热点和属性入口，实现模型组装。
步骤6：利用基于小波变换的三维拼接算法，优化管线场景融合，完成高压电缆三维管线场景构建。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。