电力三维电子沙盘的研究与应用

电力三维电子沙盘的研究与应用

刘东尧张智俊邓舒平袁鸿斌陈柯豪蒋奇

（昆明供电局昆明650011）

摘要：电力三维电子沙盘是新时代高科技的产物，它通过将GPS卫星定位系统采集的数据通过与数字高程模型DEM（DigitalElevationMatrix）和电子地图数据DLG(DigitalLineGraphic）的技术相结合，建立起一个细致生动的三维地理影像，并结合其区域内电网的相关信息，建立起高信息化的数字电网系统。

关键词：电力；电子沙盘；数字化

随着我国社会主现代化的发展，各种企业也如雨后春笋般多了起来，企业的发展对电力部门的要求更加苛刻，旧的电力运输系统已经难以满足现在的要求，而电力三维电子沙盘则是国家电力系统应对新时期挑战的对策。

一、电力电子沙盘系统的开发原理

电力电子沙盘是对DEM、DOM和DLG等技术整合而来的先进技术，他通过将区域地理的高程数据(DEM）作为底层数据，并将具有高分辨率的卫星图像DOM叠加在其上，应用DLG标注街道及道路等区域信息，最后应用GPS卫星定位系统精确定位出电线塔杆等的具体位置，在系统中自动生成三维电力系统。DEM可以作为电子电力沙盘的基础图像，其主要描绘了电力路线所经过的区域的地势地形，有利于计算地势高程，有利于计算线路的长度。而DOM则是高清的卫星图，将其覆盖于DEM之上则能够生动的显示出线路所经地的地貌特点，从而建立出与实际地况相符的3D系统。

二、研发电力电子沙盘的关键技术

（1）大量数据的管理

电力电子沙盘系统作为三维的立体模型，和传统的二维模型相比，其数据量也是有天差地别的区别。管理庞大的数据管理系统是实现电力电子技术的基本要求。管理数据应从下面几点入手

A.将系统数据从逻辑上层层分离，分层管理，将数据管理功能分为不同的功能层，实现存取设备无关性和存储位置的无关性。

B.将DOM、DEM以及DLG一体化存储，进行统一地管理。

C.为实现空间数据和属性数据的统一管理，其系统应支持文件管理和空间数据管理两种方式。

D.对三维空间的数据管理，应采用LOD（LevelofDetail）-R+树的索引组织。

E.建立起对三维空间数据的写入发布和查询的管理机制。

（2）广区域的三维可视化

电力三维电子沙盘所涉及的相关地理信息以及所观测对象的相关信息信息量十分庞大，复杂多变，以现在所拥有的技术和硬件条件很难实现所有数据的实时可视化，所以必须对某些数据进行特殊处理，其主要分为以下几条：

A.高效的场景处理：将节点和图层的场景数据进行模型的组织，有效的简化了场景的管理工作。

B.场景简化技术高效化的处理：将线性交叉树的金字塔数据压缩存储策略、和多分辨率的模型技术为基础，并基于LOD的场景简化技术和“主干+分支”的匹配技术，最大程度的加快三维立体场景的绘制。

C.采用高效的可见性技术：系统采用了可见性缓冲区的场景加载技术和高效的实时动态载入技术，从而大大提高了系统载入实时动态的速度，同时实现了数据的并行载入，使电力设备的功能能够分层显示出来。

三、电力电子沙盘的技术性能指标

电力电子沙盘的性能指标主要由它的数据容量及其性能指标两方面构成，电力电子沙盘的构建主要由DOM、DEM以及DLG三个方面构成，其中DOM支持的是GB级的容量，DEM支持的是MB级数据，DLG的单个图层支持的是MB级数据。而三维模型单图层支持的是GB级数据。从性能上来讲，其场景载入应保证其平滑性，并且速度应不少于10帧每秒。

四、电力电子沙盘功能与特点

（1）电力电子沙盘的场景浏览：用户可以实现从高处延电力线路进行浏览和从地面眼电路路线进行浏览两种方式进行对电力系统的浏览。

（2）电力设施信息的录入：系统中提供的相关录入的工具能够将与电路有关的相关条件输入到系统中去，并能够自动存入系统。

（3）电力设施的分层浏览：将不同的电力设备存储到不同的模型层中，实现电力系统的分层展示。

（4）不同电路系统的颜色设置：对于相同电站所搭设的电力线路可以通过系统编著成同样的颜色，有利于区分复杂的电力输送线路。

（5）电力设施的分类查询：该系统提供了方便快捷的查询功能，用户可以输入想要查询的电力设施名称，从而得到某设备的具体位置及工作状态。

（6）地表事物的标注功能。系统支持对地表设备进行标注，因此可以将设备名称以及设施所在地等标注在电力电子沙盘中。

五、电力电子沙盘的应用

电力电子少盘能够直观的显示出电力设施的所在地点以及电力线路的走向和地形等信息，有利于电力部门对资源的整体掌握和分配，作用主要分为以下几点。

（1）对电路的运营进行管理：电力电子沙盘能够实时进行国家电网的相关环境的模拟，从全局上了解和调控电力的分配情况。

（2）对电力的建设进行规划：由于电力电子沙盘具有显示地表地形以及各个电器设备的工作运行状态，所以在电路建设时能够有效的避开闹市区、公路以及铁路等施工困难区域，将电力输送到电力匮乏的地区。

（3）其他应用：由于电力电子沙盘融合了大量的虚拟现实技术和实时传输技术，所以在设备建设时能够为其提供精确的位置和距离信息，同时当仪器发生故障时，它也会显示出仪器的具体位置等信息，为仪器的修理提供了方便。

总结：随着社会的发展，陈旧的电力管理体系已经难以满足现代社会的要求，因此建立一个信息化的电力管理系统已经是大势所趋。通过将数字化高程模型与数字正射影像和电子地图数据有效的结合在一起，形成的电力电子沙盘正适应了时代的发展，虽然还有很多技术难题没有解决，但是随着时代的发展，电力电子沙盘终将成为一项成熟的技术，广泛应用于我国的电力系统中。

参考文献

[1]吴凌云.基于Unity3D的电子沙盘实现技术研究[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版,2012,29.

[2]杨智勋.三维电子沙盘系统的研究与实现[D].中南大学,2011.