三維虛擬現實技術在輸電線路運檢中的應用

摘要：隨著電網輸電電壓等級的提高和規模的不斷擴大，特別是跨區500kV和特高壓線路的不斷發展，對線路的規范化的要求不斷提高，傳統的二維視覺效果運行維護管理已經無法滿足電網對輸電線路自動化和信息化越來越高的技術水平要求，因此以三維視覺效果為核心的虛擬現實技術大力應用于電力領域當中。隨著激光雷達、傾斜攝影技術的進一步發展，輸電線路走廊的建模和計算機技術發展越來越成熟，給三維虛擬現實技術在輸電線路中的應用提供了基礎。

關鍵詞：三維虛擬現實技術；輸電線路運檢；應用

1三維虛擬現實技術概述

1.1三維建模

三維建模技術是虛擬現實技術的基本技術，要想在虛擬的環境中模擬真實的效果，就必須要利用三維建模技術來制作相關模型。通常，輸電線路運檢中都使用三維激點云數據來建模。電力單位使用三維激光點云數據，結合施工現場的具體情況建立實體三維模型，并根據輸電線路走廊地實際情況，借助云濾波，幾何模型構建等來處理。從我國輸電線路的整體特點分析，宜使用3Dmzx與SktechUP相結合方式來構建模型。

1.2平臺開發

當前，在一些大的場景中使用的三維可視化應用管理平臺主要有游戲引擎、三維地理信息平臺兩種。其中，游戲引擎是為了增強場景渲染效果，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，圖像過于抽象，而且準確度低。但是，三維地理信息平臺和游戲引擎相比，其空間屬性更加突出，其具有很強的空間數據管理功能，與此同時，還可以準確分析及查找空間三維信息。因此，在實際輸電線運檢工作中，必須要根據實際情況，并合理使用這兩種技術輔助運檢工作。

2應用情況分析

2.1相關數據的采集

如果想要建立充分反映輸電線路走廊情況的三維場景模型，必須具有可靠走廊通道內的地物的準確的三維數據，目前，三維數據采集主要技術手段包括機載和地面激光雷達測量技術、地面近景攝影測量技術以及人工測量、機載傾斜攝影測量技術等，各技術之間各有其的優缺點。其中，地面激光雷達測量技術可以獲取局部地形地物的超高密度點云，是對機載激光雷達測量技術的有效補充；機載激光雷達測量技術能獲取大面積地形的高密度點云，地形建模型精度高，還能從點云中提取大部分地面附著物，例如房屋、樹木等，用于三維建模；機載傾斜攝影測量技術基于純攝影測量，能夠同時完成大場景地形和地物的三維重建，自動化程度較高，主要針對城市和大面積地區的數據獲取和建模使用；地面近景攝影測量技術能夠構建局部的高精度立體影像，可以很好的用于局部建模；常規的人工測量具有精度高、對象明確的特點，但是測量的對象難以覆蓋輸電線路走廊內的所有地物。針對輸電線路走廊狹長且地物種類多且雜的特點，目前采取激光雷達加人工測量的方式是比較適宜的。

2.2交叉跨越

在輸電線運檢中交叉跨越是對路徑走向影響最大的原因之一，因此要想保證設計方案的科學有效性，電力企業就需要將要想確保設計方案的完善性，電力企業就必須要將交叉跨越信息收集工作做好，同時還要保證所收集的信息具有真實性。三維走廊重建技術不同于以往根據施工圖紙外業實測方式，該種技術都是通過三維走廊的準確分辨，從而將交叉跨越位置確定下來，然后完成相關統計與測量任務，這樣的話，就能夠使收集到的數據信息更加真實。

2.3巡檢預警

主要是采用相應的管理系統，來對不同環境下（包括氣象、負荷條件）所發生的改變，及其所測得的一些可變化的物體的成長情況等相應情況，再根據線路的實際情況做出警告。

（1）在外設中接入的相關檢測設備，能夠對該線路中滿足條件的物體信息自動采集，并結合溫度變化情況，計算導線弧度變化情況。例如，受到氣溫、風力等條件的影響，使線路的空間距離發生改變。依據系統中對有關交跨物等相關數據信息，從而自動測量交跨距離。例如，要測量某檔導線A上任一點Oa的對地距離，將經緯儀置于檔側x點，如圖1所示，Oa點在地面的投影為O1，在，O1點設置標尺，測出x至，O1點的距離L，并測出經緯儀的高度h0，Oa的仰角θ，那么導線Oa點點的距離ha為：ha=Ltgθ+h0。一旦系統無法檢測到滿足條件的數據信息，警報設備就會報警并將有關結果記錄好。

圖1架空線上一點對地距離的測量

（2）擁有可以有效的對跨越在通道當中的一些樹木類型進行有效的收集并掌握其在氣候不同期間的成長情況，對樹木和通道之間交跨的距離進行相應的安全預測，一旦其超出了有關標準，系統的預警功能就會啟動。

（3）另外該項目還擁有以下作用：可以在一些大型的施工區域及重要的交叉跨越區域等的視頻監控當中，有效的對通過電力線路及其附近的施工機械及大型車輛的整體外形進行采集并分析。還可以對其外形尺寸進行自動計算，然后對其是否將對電力線路的安全造成影響做出相應的分析，一旦分析到有危險物體靠近就會自動發出相應的提示。

（4）利用人工的手段將線路負荷以及風力和運行環境溫度等條件自動計算相應條件下，交叉跨越物以及電力線路之間的安全距離進行錄入。尤其是在還沒有開始調整系統運行方式之前，在遇到大風或者是高溫等情況的預警的時候，需要提前進行線路運行條件的確認。可以采用以上幾種方面來確定是否需要在現場進行監控、安全警示標識的設置及提高巡視的密度等方法。

3結語

總之，將三維虛擬現實技術運用到運檢工作中，可以提高運檢信息、智能化水平，借助運檢平臺，電力企業就可以隨時檢測到各種氣候條件下，地物的變化規律，收集相關信息，為線路檢修提供參考數據。因此要提高輸電線運檢質量，相關電力企業就需要大力推行并適應三維虛擬現實技術。

參考文獻：

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（作者單位：國網寧夏電力有限公司吳忠供電公司）

作者簡介：趙海龍（1987.08-），男，寧夏吳忠人，西北政法大學，法律專業，本科，工程師，技師，研究方向：輸電線路運行維護及檢修。