三维虚拟现实技术在输电线路运检中的运用

曾旺

摘 要：随着我国社会主义市场经济的发展和科学技术的不断进步，对我国输电线路运检工作提出更高的要求。现阶段，我国电网输电线路自动化和信息化水平不断的提高，这就使得相应的运检技术不断的创新与完善。本文对三维虚拟现实进行进行详细的介绍，对现阶段我国三维虚拟现实技术在输电线路运检中的实际运用进行分析。

关键词：三维虚拟现实技术；输电线路运检；运用

引言：随着我国社会主义市场经济的发展，我国各个行业对电力需求在不断加大。这给电力行业的发展提供巨大的机遇和条件。近年来，我国电网输电电压等级和规模也在不断扩大，尤其是跨区500kV和特高压线路也在发展与完善，这就对线路的规范性提出更高的要求。但是现阶段，我国大部分电力企业仍然使用的是传统的二维视觉效果运行维护模式，但是该模式已经无法适应当前电网对输电线路自动化和信息化的技术水平的要求。随着科学技术的发展，三维虚拟现实技术成为当前新型的技术得到广泛的关注与应用，再加上激光雷达技术、倾斜摄影技术的发展与完善，输电线路走廊建模与计算机技术的进一步发展，为三维虚拟现实技术在输电线路中的实际运用提供必要的条件。

一、三维虚拟现实技术介绍

1.数据采集技术

只有保证走廊通道内地物三维数据信息的准确性，才能建立充分反映输电线路走量情况的三维场景模型。现阶段，地面激光雷达测量技术、机载倾斜摄影测量技术等是我国电力企业进行三维数据采集时所使用的主要的技术手段。但是这些手段和方式处于发展阶段尚不完善，都存在一定的缺陷。例如电力企业通过使用机载激光雷达测量技术可以获得大面积地形的高密度点云及地形建模型精度，利用掌握的点云信息，从中掌握地面附着物实际位置，然后根据这些信息建立三维模型。使用地面激光雷达测量技术能掌握局部地形地物的超高密度点云，可以与机载激光雷达测量技术相结合，保证信息的完整性。而机载倾斜摄影测量技术主要是通过摄影进行测量，最大的优势就是可以同时完成大场景地形和地物的三维重建，因此该项技术主要用于城市或是大面积地区的数据获取与建模。地面近景摄影测量技术可以保证局部立体影像构建的精确性，主要用于局部建模。常规的人工测量技术可以保证测量对象的明确性及精度的准确性，缺点是无法覆盖整个输电线路走廊中的一切地物。现阶段，我国输电线路走廊较为狭长，地物种类较多且复杂，在这一条件下，激光雷达与人工测量相结合的方式更加适合。

2.三维建模

三维建模主要是指电力单位通过利用三维激光点云数据根据施工现场的实际情况构建实体三维模型，结合输电线路走廊的具体情况，通过云滤波、数据预处理、几何模型构建和三维可视化过程进行处理。需要注意的是根据我国现阶段输电线路的特点和实际情况，适宜采用3D max 和 Sktech UP相结合的方式进行模型的构建。

3.平台开发

现阶段，我国大规模场景使用的三维可视化应用管理平台主要有两类：三维地理信息平台与游戏引擎。三维地理信息平台更加倾向于可视化的定性，有明显的空间属性。具有较为成熟的空间数据管理经验，同时可以对空间三维进行有效的查询和分析。游戏引擎更加注重的是场景渲染的效果和用户的体验，这就使得不具备明显的空间属性，同时地形可视化效果较差，图像较为抽闲，缺乏精确性。该平台最大的优势就是保证模型的精细度。因此，电力企业一定要将两种技术相结合，根据输电线路运检的实际情况和需求，建立完善的巡检业务辅助系统。

二、现阶段，我国三维虚拟现实技术在输电线路运检中的实际运用

只有保证三维虚拟现实技术高度运用，才能更加有效地的建立三维通道模型，同时保证模型建立的精确性，建立有效的三维数据平台，保障数据信息的准确性，为下一步工作的开展提供有效的数据依据。

1.电力企业可以有效利用三维走廊数据采集技术对林业、房屋等地物信息进行有效的收集和分析，同时根据三维走廊中分辨林区、建筑分布以及书中、房屋类型、高度等信息进行统计，为三维建模工作的开展提供必要的数据条件，以确保三维建模的精确性。

2.2.交叉跨越

在三维虚拟技术中对输电线路路径走向影响最大的因素就是交叉跨越。鑒于此，电力企业一定要加大搜集交叉跨越信息的力度，同时保证收集信息的准确性，在此基础上对收集的信息进行掌握和准确的分析，然后制定出完善的设计方案。不同于传统方式根据施工图全面外业实测的方式，三维走廊重建技术主要是依据三维走廊中详细分辨、确定交叉跨越位置，然后进行测量和统计，这样可以保证测量数据的准确性。

3.巡检预警

巡检预警主要是指利用相关运行维护管理工作，反映出不同环境下，例如不同环境下空间距离的变化，同时对可能发生变化的障碍物自然生长高度、自然生长速度等相关的数据信息进行有效的掌握，并且根据实际输电线路运行的环境进行预警。

3.1电力企业要接入外设的观测及监测装置，同时保证该项装置具备从系统自动采集线路负荷和应用气象检查数据的温度检测结果自动计算导线弧垂的功能，以保证气温、风力、负载等运行条件和环境条件发生变化后对输电线路造成的影响，同时掌握线路变化对空间距离的影响。同时电力企业要根据系统记录的地形信息及外形不变的交跨物参数自动测量交跨距离。一旦出现实际距离未能达到安全要求或是达到临界值时系统会自动发出警告，然后重新进行测量及记录计算结果。

2.外设的观测及监测装置必须具备可以通过通道内跨越树木类型，同时对不同类型树木子啊不同条件下生长速度信息的收集，根据收集的信息对树木交跨的安全距离进行预测。一旦出现安全距离可能存在不符合要求的趋势时，系统可以自动发出警告。

3.外设的观测及监测装置必须具备与重要交叉跨越、大型施工场地等处安装的视频监控系统中，要将采集到的电力线路通道附近、通道内部移动的大型车辆及施工机械的外形尺寸，然后通过对图形外形的自动分析功能，以此计算出车辆及施工机械的外形尺寸，同时可以自动分析出现行的电力线路存在安全隐患，一旦出现安全威胁时，会及时自动发出警告。

4.电力企业通过人工录入线路负荷、运行环境温度及风力等条件自动计算相对应条件下，保证电力线路与交叉跨域物之间保持安全的距离。尤其是在进行系统运行方式调整之前，在出现大风、高温等预警时，电力企业一定要首先确定线路运行的条件是否符合相关要求。电力企业可以根据这些功能加强对施工现场的监督与控制，增加安全警示标语，或是在线路下安装限高架，定期进行清理等措施。

总结：综上所述，随着电力行业的发展与完善，同时加上电网线路自动化和信息化水平的提高，这些都要求电力企业在进行输电线路运检时采用先进的技术。三维虚拟现实技术的使用可以建立有效的运检平台，电力企业可以针对不同地区不同气候条件下，地物变化情况进行有效的预测，掌握地物变化的实际情况，这样可以为线路的检修与故障排除提供信息依据。鉴于此，我国各大电力企业都在大力的推行和使用三维虚拟现实技术，以提高输电线路运检工作的效率。

参考文献：

[1]张方峥. 输电线路三维场景建模及虚拟现实技术研究[D]. 三峡大学， 2014.