三維可視化在電纜運維管理中的應用研究

羅學淵

摘要：隨著我國經濟社會的快速發展和科學技術水平的不斷提高，鋪設地下電纜成為滿足人民群眾日益增長的電力供應需求的重要途徑。比起傳統的架空導線方法，地下電纜不僅更加美觀，而且能保護線路不受風雨雷電、潮濕污垢等自然條件的侵害，從而保障了供電的穩定和安全。地下電纜作為重要的城市基礎設施，對其的運維管理涉及到人民生活的方方面面面。本文研究了三維可視化在電纜運維管理中的應用，旨在提高地下電纜從設計規劃到管理過程中高效性和科學性，增強城市電網運行的安全性。

關鍵詞：三維可視化；電纜；運維管理

如今，在我國的城市建設進程中，電纜下地已經成為保障供電可靠性的重要方法之一，是許多城市的重要基礎設施建設。但存在部分開發商為了壓縮成本，在不辦理相關手續，不清楚地下管道線路鋪設的具體情況就胡亂開挖，導致地下電纜常遭受外力破壞，不僅讓公共財產遭受損失，還影響了供電的穩定性，給居民生活造成不便。日常搶修和維護工作中，較為常用的可是方法是單線圖結合二維地圖[1]。但這種方法只能提供大致數據，精準性不高。三維可視化作為一種新的運維手段，研究其在電纜運維管理中的應用，對提升城市電纜運行水平、降低電纜故障率、提高電纜運維管理水平等方面有著重要意義。

一、我國電纜運維管理模式現狀

近年來，隨著我國的電力公司的快速發展，縱橫交錯的地下電纜日益龐大復雜，對其的管理難度也大幅度提升。電力設施管理是電纜生產管理的重要內容，如果僅使用手工管理，將數據和圖形記錄在紙質媒介上，很容易出現圖形與數據更新速度不統一造成的混亂。上世紀90年代，城市地下管線系統還不發達，種類和數量都比較少，覆蓋范圍小，因此在地下管線的管理上，僅有少部分單位采用計算機和一些輔助成圖的方法。因圖檔殘缺不全、精準度低，近年來施工中常有毀壞上世紀的地下管線事故屢見不鮮。手工處理繁雜的數據，檢索效率低下，在實際施工管理過程中，還得依賴有一定資質的工作人員憑借記憶和紙質圖紙充當“活地圖”。然而城市建設的飛速發展帶來了翻天覆地的路面環境變化，找回電纜缺乏實物參考，給電纜運維管理造成很大難度。

上世紀90年代中，我國引進了先進的電磁測探法，奠定了地下管線數據庫建立的基礎，2005年以后，實現了城市現代化管理和城市地下管線信息化建設的同步匹配[2]。隨著地鐵建設的普及，城際交流越來越深入，電纜運維管理水平需要繼續提升，且盡早實現城市之間的數據共享。因此，研究新的地下電纜管理技術、爭取早日應用以替代落后的傳統管理已成為當務之急。實踐表明，在電纜運維管理中尋求技術突破問題上，充分發揮計算機對于信息處理分析的優勢，利用日趨成熟的三維可視技術，是一條切實可行的道路。

二、三維可視技術概況

三維可視化技術一種用于描繪和理解模型，以便相關人員充分理解的工具。通過這種技術，可以將獲取的信息通計算機的信息處理功能轉換為三維圖形，并且在顯示屏上顯示成像。能幫助展現描述地下及地上多種地質構和特征，在地質學和地球物理學領域中應用比較廣泛。三維可視并不是模擬技術，它是在大量真實數據的基礎上，對真實情況的反應和還原，并且能夠檢查資料是否連續，發現資料的異常、虛假和錯誤，是數據體的表征形式。

目前，三維可視化的主要方法有三種：三維圖片結合地形顯示、基于OpenGL以及基于DirectX的地物顯示及地形顯示。三維可視化工具是三維可視化處理的核心，在國內外大量的三維可視化軟件工具中，有三種應用最廣泛：OpenGL、VRML以及Java 3D[3]。

三、三維可視技術在電纜運維管理中的作用

1.滿足運維管理多方面需求。三維可視化技術在電纜運維管理的實際應用中，能實現多種功能，將極大的提高運維管理的效率和便捷度。比如：（1）實現地下電纜、地上設施建筑以及生活區、廠房信息的分層管理。（2）能分析管道長度、計算面積大小、測量空間距離、分析任意剖面。（3）能通過構建三維圖形，展示多視角多層面下豐富、逼真的地下電纜情況。

2.實現地下以及內部構造的可視化。三維可視化可以使難以暴露的低下以及內部設施可視化，其中包括地下電纜可視化、電纜隧道可視化、線路可視化以及桿塔可視化。

地下電纜敷設在地面下狹小的電纜溝內，不容易展示給運維人員。三維可視化技術可以通過電纜溝的溝長、溝深等數據，結合地面高程，使用系統中的電纜溝電纜模型快速制作工具，快速制作出符合要求的電纜溝，并且可以依據實際情況自定義選擇是否需要側掛、開關控制等[4]。用戶可以通過制作好的電纜溝上的開關功能選擇是否打開地下展示功能。打開功能后可以自由選擇不同角度、不同光照情況下查看溝內設備。

電纜隧道空間比較大，等量距離之間都會設置有出口，工程師可以進入檢查。為了保證檢查人員的安全，用戶可以在隧道出入口使用三維可視工具模擬進入隧道內的情況，通過三維可視化系統精細建模，對電纜隧道內部的真實情況做出反應，可讓用戶預先查看隧道內部的具體構造設施。

桿塔是配網系統中的重要組成部分，多為架構結構。地形地貌對桿塔分布有著很大影響，從而影響了電纜線路的走向。三維可視化系統能根據這一特點，在高程、影響、矢量電子地圖的數據基礎上，制作出能真實還原地形地貌的地形三維。在導入桿塔擺放數據后，能根據地形的具體情況調整桿塔的高度。也可以根據桿塔之間的位置、距離和類型，自動計算出相鄰桿塔之間電纜線路的弧垂度以及桿塔之間的方位，通過將線路使用ABC三種顏色標注，方便工作人員對桿塔情況的了解，實現了桿塔以及線路的可視化。

結語：

三維可視技術憑借其在仿真地理場景方面的獨特優勢，能使日益復雜多變的城市配電網絡結構變得清晰明了，能讓架空線路、地下電纜及電纜隧道以及其他電力設施有更為直觀準確的三維展示，實現電纜運維管理中的操作和監測可視化，從而形成高效率、高水平的管理和服務，保障了電纜運維管理的科學性和規范性。

參考文獻

[1]易禮鴻，傅波，谷穎，等. 淺析三維可視化在電纜運維管理中的應用[J]. 科技致富向導，2014（29）：127-127.

[2]譚卓強，金鼎，邱海鋒，等. 基于gis的電纜三維可視化管理系統[J]. 通訊世界，2017（20）：229-230.

[3]張弛，吳尊東，王少華. 基于GIS的電力電纜三維圖形可視化管理系統[J]. 浙江電力，2013，32（6）：24-26.

[4]徐海寧. 提升地下電纜信息可視化管理的研究[J]. 電氣技術，2016，17（6）：113-115.

（作者單位：國網山西省電力公司太原供電公司電纜運檢室）