三维可视化在电力安全建设中的应用

三维可视化在电力安全建设中的应用

窦全杨少勇彭飞

(国网河南省电力公司原阳县供电公司河南省新乡市453500)

摘要：随着科学技术水平的进步,电力系统自动化程度越来越高。但是基于电力需求的不断增长,电网建设也不断扩展,呈现复杂化,庞大化趋势。因此,先进的现代信息技术应用于电网建设实践,就成为解决这些问题的必然选择。本文介绍了电力安全系统构建的流程，对三维可视化在电力安全建设中的应用进行了分析。

关键词：三维可视化；电力；安全建设

随着社会经济的快速发展，我国的城镇化建设和工业化建设进程不断加快，人们的日常生活以及企业生产对电力资源的需求不断增加，为了满足人们的用电需求，保证用电的稳定性和安全性，必须加强对电力安全建设的重视。电力安全建设涉及很多方面和环节，加强对共其管理是十分必要的。随着科学技术的发展与进步，当前在电力安全建设中逐渐开始应用三维可视化技术，这对提高建设施工的准确性具有重要的意义。

一、三维可视化技术特点

1、精确定位技术。目前变电站内精确定位技术，尤其是精确到1m以内的定位技术，在安全管理方面还没有得到广泛应用。利用CSS技术可实现对变电站内人员的精确定位，是一种全新的尝试。

2、三维场景展示。对整个变电站中的各种设备、区域进行三维仿真建模，能够清晰展示整个变电站区域的安全态势，使人员在操作时更加直观方便。各间隔独立建模，在展示时根据需要显示作业区或危险区。

3、智能视频识别。利用计算机对视频监控画面进行智能实时分析，辅助人员判断安全状况，提高监控效率。

4、站内设备集成。充分利用变电站的现有资源为安全管理服务，把变电站内的扩音设备、视频监控设备等集成到一个平台中，实现信息的集中处理，最大限度地满足快速、及时、准确的管理需求，实现安全态势实时分析和预警。

二、电力安全系统构建流程

1、当前在电力安全工程建设施工中存在的问题。在电力安全工程建设过程中，就组织方式来说，是由供货商、监理、施工、设计、咨询、业主等多方面组成，具有一定的多层性和纵向性，这样，就会常常存在着很多的问题和不足，比如职能相互割裂、信息传递失真、管理成本过高、管理效率低下、监督协调困难、管理层次多等。目前信息的传递和保存，一般还是以纸质为主，但是由于在整个建筑施工过程中会有很多各项目参与方，就会产生大量的图纸和文件，这就极大的增加了信息查找、保存以及交换的难度[1]。再加上电力安全工程建设的涉及面广、建设周期长，对于信息的需求方来说，对信息进行采集和分析的难度比较大。

2、加强电力安全系统建设的必要性。在电力安全系统建设中，通过应用三维可视化的施工管理系统，就能够很好的实现对信息的集成化和标准化管理，对工程施工的全过程可以实施动态跟踪，对各个施工环节中产生的信息数据进行综合管理，并对施工进度、供货以及图纸实施有效的管理。对于单基杆塔管理来说，其基础是精益化，将架线、组塔、基础以及生产等各个环节中的信息都进行充分的落实汇总，进而实现整个电力安全系统建设信息的可视化、数字化和电子化，用更加快捷、直观的方式将信息提供给各个参与方，实现相互之间信息的高效共享和沟通，也有助于信息的采集、分析、交流、保存以及查找。

3、电力安全系统建设的设计原则和思路。将三维可视化应用在电力安全系统建设过程中，主要的目的就是为了在整个施工过程中持续的、渐进的为工程建设施工提供全方位的服务，有效的提升工程建设施工的管理效果和水平，实现技术和管理的创新，保证整个过程建设施工的质量。其主要的思路是根据前期的工程勘查中得出的相关信息数据，通过有效的分析，构建出一个可视化的直观三维场景，在整个生产和管理的过程中都实现数字化，并建立数字化的电子信息档案，显著的保证信息资料的完整性。作为电力安全系统建设中的施工管理平台，其原则主要是在遵循整体性和全局性的指导思路下，同时兼顾实效性、经济性、可拓展性、四通实用性、开放性、行业标准性、技术成熟性以及先进性[2]。

三、三维可视化在电力安全建设中的应用

1、主体结构设计。对于三维可视化的施工管理系统来说，主要可以分为数据支持层、数据服务层、功能逻辑层以及表现层四个方面。其中，数据支持层主要包括空间数据库、属性数据库、资料数据库以及数据引擎；数据服务层主要指的是数据服务组件；功能逻辑层主要包括数据访问组件、施工进度汇报、三维应用组件以及客户应用组件；表现层主要指的是客户操作界面，实质上就是直接向用户展示三维的电力安全建设场景模拟示意图，在这里面显示出来的各种数据都具有一定的标准化。对于数据支持层中的各种数据来说，主要是在整个施工过程中生成的，比如，挂线位置表、杆塔桩位表、杆塔设备模型、数字高程模型、正射影像图、卫星影像图等相关的属性数据和空间数据，还包括管理数据、施工数据、设计资料数据等资料数据库，主要是为数据服务组件提供各种数据。在功能逻辑层中，能够满足系统中各种功能需求。

2、搭建三维施工场景可视化平台。首先，需要搭建三维可视化数字沙盘。将施工前期通过勘测得出的各种相关数据信息利用GlobalMapper、AdobePhotoshop等软件系统对其通过切片、配准、格式转换等方式，将原先的正射影像图、卫星影像等航空摄影测量成果数据转化成不同规格的金字塔影像，并通过分层、配准等预处理的方式对摄影测量成果数据数字高程模型进行处理，都根据存放项目路径形式在Oracle数据库中存储。其次，就是制作三维模型并入库。根据建筑施工单位前期的绝缘子串图、杆塔司令图等相关的设计图，列出模型列表和设备清单，并将所有的设备和杆塔通过3DStudioMax软件制作成相应的独立三维模型，再根据施工现场的实际情况组装好这些模型。将杆塔模型借助模型数据相关的处理工具，将其导入Oracle数据库中存储。最后，是对各种挂线位置表、杆塔桩位表以及相关的价差跨越信息进行综合整理，并入库。根据最终的线路终勘定位中的相关基础明细表、铁塔、成果表中的勘测设计资料进行收集，并整理出各种挂线位置表、杆塔桩位表以及交叉跨越等矢量信息，并最终在Oracle数据库中存储。通过三个环节，三维可视化施工管理系统就能够通过数据库中显示出来的各种模型、影像等完成简单的架线、铁塔、线路通道情况等相关的信息进行直观的展示，以及对三维场景的实景模拟，很好的完成了三维可视化的目标，这样，用户就能够更加全面、直观、真实的了解和掌握施工现场的整个流程，有助于工程决策。

3、档案资料数据录入。标准化处理各种相关的图表、图纸等资料数据，并分门别类的建立资料数据库，比如，勘测、结构、电气等。通过存放项目路径的形式对Oracle数据库进行档案资料访问，在启动系统的时候应该实现对数据库中的所有信息都进行自动的调用，而且在三维模拟界面中授权的用户还可以查阅相关的电子化资料和档案，比如，通过对基杆塔进行点击，就能够查询出关于这一基杆塔中包含的所有勘测、结构以及电气等方面的信息资料。

总之，加强建设电力安全系统，是满足社会需求的形势要求，通过对三维可视化的广泛应用，能够对经济、安全、技术以及质量等方面进行更加深层、全面的管理和控制，实现对常规管理方式和作业流程的创新，有效的提升电力安全建设的信息化和标准化水平，对整个电网工程管理水平和科学技术水平的提高都具有重要的意义和作用。

参考文献：

[1]章坚民，陈建.智能电网态势图建模及态势感知可视化的概念设计[J].电力系统自动化,2014(9):168-176.

[2]马静，刘祥磊.三维可视化在城市改造建设中的应用[J].国土资源遥感,2014(3):170-174.

[3]王彬,何光宇,董树锋.基于CIM的全图形自生成及三维可视化[J].电力系统自动化,2013(4):55-58.

[4]赖晓文,陈启鑫.基于SVG技术的电力系统可视化平台集成与方法库开发[J].电力系统自动化,2014(16):76-81.