输电线路三维建模在线路日常巡维中的应用

曾志诚

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江 529500）

输电线路三维建模在线路日常巡维中的应用

曾志诚

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江 529500）

输电线路日常维护是保证输电线路健康的重要措施之一，而输电线路巡线路径的记忆及巡线结果的记录是巡维工作中需要解决的其中两个棘手问题。本文充分使用GIS及三维建模技术，为输电线路建立三维模型。利用输电线路三维模型， 协助输电线路巡维人员记忆巡线路径及记录巡线结果，以帮助巡维人员更好的完成输电线路巡维任务。

线路巡维；输电线路；三维建模

1　研究背景

随着中国经济建设的快速发展，社会用电需求量也在急剧增长。为满足日渐增长的用电需求，越来越多的输电线路在规划建设中或已经开始正式投运，这无疑会加重线路运维人员的巡维压力。而在输电线路巡维工作中，存在两个棘手的问题：

1.1记忆输电线路的巡维路径

记忆输电线路的巡维路径是进行巡维工作的首要条件。由于架空输电线路大部分建设在郊区及山区，运维人员在巡线时就要面对“山路十八弯”的状况：山路路况复杂，路口众多，且无明显的标志物，导致巡维人员难以有效的记忆巡线路径，且由于缺少有效的路径记录方式，好不容易记住的巡视路径往往容易遗忘掉。

1.2巡维结果的处理

对巡维结果的处理是每天巡维工作中必不可少的一个环节，是对巡维工作的总结。把巡维结果分类整理好，能够使巡维人员随时方便的查询了解线路的运行情况。目前一般采用纸记或使用word、excel等办公软件进行巡维结果的处理。但这些方法虽然能对结果进行处理，但却缺乏一定的灵活性，记录得信息也不够详尽。

本文的主要任务是利用软件建立输电线路三维模型，通过把线路走廊与巡维路线录入该模型，建立一个详细的巡维地理信息地图，帮助巡维人员记忆巡线路径；通过把巡维结果录入到模型相应的位置上，以详细、灵活的处理巡维结果，帮助巡维人员及时了解线路运行现状。

图1　500kV阳五甲乙线在Google Earth中地标

图2　Google Earth中的500kV阳五甲乙线模型

2　建模概述

2.1建模软件的选择

本次建模所采用的软件为Google Earth与Sketch Up。Google Earth是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。在本文中，Google Earth主要起到杆塔定位、巡线线路制订，以及为输电线路模型提供载体的作用。Google Earth与其它地图软件相比有如下特点：

（1）Google Earth包含了地球上各个地方的地形地貌信息。部分地图软件只能向用户提供某个位置的卫星照片，但却不能提供该位置的海拔高度等地理信息。而Google Earth则结合了卫星照片和地理信息，为用户提供一个三维的地球模型，这便于用户在Google Earth的基础上建立其它建筑模型。

（2）Google Earth能方便的使用经纬度进行定位。本文因为需要建立一个线路的三维模型，故需要利用杆塔的经纬度来为杆塔精确定位，以建立一个相对精准的线路模型。

（3）Google Earth的可塑性高。Google Earth上虽然只有建筑物的卫星照片没有三维模型，但用户可以通过使用Sketch Up建立三维模型，并上传到Google Earth中来随意改变地球模型的地形地貌，以建造自己需要的模型模块。

Sketch Up是一款可供用于创建和展示 3D 模型的软件。它简单易学，能使人们更加方便地以三维方式思考和沟通，是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想，而且完全满足与用户即时交流的需要，它使得用户可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创作的优秀工具。在Sketch Up中建立三维模型就像我们使用铅笔在图纸上作图一般，Sketch Up本身能自动识别你的这些线条，加以自动捕捉。它的建模流程简单明了，就是画线成面，而后挤压成型，这也是建筑建模最常用的方法。而且，Sketch Up能与Google Earth方便的进行互动，利用Sketch Up能获取Google Earth上的地形信息，能在Google Earth地球模型的基础上建立其它建筑，并上传到Google Earth上进行显示。在本文中，Sketch Up主要起到建立输电线路模型，并上传到GoogleEarth的作用。

2.2模型的建立

本文以500kV阳五甲乙线为例建立线路模型。模型的建立主要分三部分进行：

（1）Google Earth上进行杆塔定位

结合线路的日常巡视测量500kV阳五甲乙线的线路杆塔坐标，通过Google Earth的地标功能把线路杆塔的位置在地图模型上标示出来。如图1所示。如同建立一条新线路时需要先对杆塔的中心桩进行定位一样，这方便于我们在地球模型上进行线路建模。

（2）在Sketch Up中建立杆塔的三维模型

利用Sketch Up的三维建模功能，依据线路杆塔的图纸，建立出杆塔的1：1三维模型。

（3）把在Sketch Up中建立的杆塔模型上传到Google Earth中完成阳五甲乙线的建模

由于Sketch Up与Google Earth拥有强大的互动功能。所以只需根据第一步在Google Earth中确定好的线路杆塔地标，把在Sketch Up中建立的杆塔模型上传到指定位置就能建立起基于Google Earth与Sketch Up的输电线路模型，如图2所示。

通过观察该输电三维模型，能直观的看到线路周围的地形地貌信息、交叉跨越情况、同塔架设情况及杆塔类型等线路信息。利用该三维模型为管理输电线路提供一个三维平台。

3　模型应用

通过观察线路三维模型能了解输电线路的基本情况，但这仅仅是三维模型的基本功能，本文建立输电线路三维模型的主要目的是为解决输电线路巡维工作中的巡线路径记忆及巡线结果处理问题提供一个可用的方法，所以本文对模型的应用也从这两方面着手。

（1） 在输电线路模型中建立巡线路径轨迹

如图2所示，Google Earth上除了能显示输电线路走廊周围的地形地貌外，还能显示线路走廊附近的道路等地理信息。利用Google Earth这一特点，对新架设的输电线路巡维人员也能找到合适的巡线道路。但是，Google Earth上的卫星照片有一定滞后性，卫星照片的拍摄时间都是比现在的时间早二至五年，所以Google Earth上面显示的道路有的可能已经消失了，某些新开辟的道路Google Earth也无法显示。而且，Google Earth只能显示路面较宽的道路而无法显示某些小路。故想在Google Earth上显示正确的、最新的巡线路径，必须在以Google Earth为基础的前提下，自己绘制实时的巡线路径。本文以500kV阳五甲乙线为例，在Google Earth上绘制巡线路径。

想要在Google Earth上绘制精准的巡线道路，必须测得巡线路径上各个关键点上的经纬度。利用巡维人员在巡视500kV阳五甲乙线时测得的巡线路径关键点的经纬度，绘制出从新洲镇到500kV阳五甲乙线45号杆塔的路径图，如图3所示红色路线所示。图4中蓝色路线则是从新州镇到500kV阳五甲乙线53号杆塔的线路。

通过在工作时把道路上各个关键点的经纬度记录下来，并在Google Earth上绘制路径图，就能把巡线路径用简单易懂的方式记录下来，能帮助于巡线人员记忆巡线道路，提高记忆巡线道路的效率。同时，巡维人员还能依据巡线路径分布图确定工作计划，即把路途相近的杆塔安排一组人员巡视，提高人力资源利用率，确保完成巡维任务。

（2）巡维结果的处理

在以往的日常工作中，一般是用纸记或使用word、excel等办公软件来记录巡维时发现的问题，这些方法虽然可行，但缺乏一定的灵活性。本文把巡维结果的处理与输电模型结合起来，为每一基铁塔建立一个运维数据库，让巡维结果处理查询起来更方便直观。本文利用html语言在Google Earth中为每基塔建立一个数据库。通过点击500kV阳五甲乙线1号杆塔的地标，就能查看对应杆塔的杆塔信息、缺陷情况的杆塔的详细信息。利用线路模型进行巡维结果的处理，能将巡维结果更加细致的分类及更方便 、直观查询巡维记录。

结语

本文通过充分利用输电管理所现存的线路杆塔经纬度坐标、线路杆塔图纸以及现场测量所得数据等多种资料，结合Google Earth与Sketch Up两款应用软件，成功的建立起了输电线路的三维模型，为输电线路的管理提供了一个三维模拟平台。通过利用该输电线路模型，本文提出了一个解决输电线路巡维工作中的巡线路径记忆及巡线结果处理问题可用方法，为减轻一线班组的巡维任务压力提出了一种方案。

但是，本文仍然存在很大的改进空间：线路模型利用率不高。线路模型还可以有很多拓展功能，如横担分色、输电线路走廊地形、地貌及高程分析等功能。但本文只是利用线路模型进行了简单的输电线路巡维路径标记及为每个杆塔建立了隐患缺陷库，所以在下一步的设计中需要为输电线路模型拓展更多实用功能。

图3　500kV阳五甲乙线45号巡线路径图

图4　500kV阳五甲乙线53号巡线路径图

［1］阳锋， 徐祖舰.三维激光雷达技术在输电线路运行与维护的应用［J］. 南方电网技术，2009，3（02）：62-64.

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