三维虚拟现实技术在输电线路运检中的应用

摘要：随着电网输电电压等级的提高和规模的不断扩大，特别是跨区500kV和特高压线路的不断发展，对线路的规范化的要求不断提高，传统的二维视觉效果运行维护管理已经无法满足电网对输电线路自动化和信息化越来越高的技术水平要求，因此以三维视觉效果为核心的虚拟现实技术大力应用于电力领域当中。随着激光雷达、倾斜摄影技术的进一步发展，输电线路走廊的建模和计算机技术发展越来越成熟，给三维虚拟现实技术在输电线路中的应用提供了基础。

关键词：三维虚拟现实技术；输电线路运检；应用

1三维虚拟现实技术概述

1.1三维建模

三维建模技术是虚拟现实技术的基本技术，要想在虚拟的环境中模拟真实的效果，就必须要利用三维建模技术来制作相关模型。通常，输电线路运检中都使用三维激点云数据来建模。电力单位使用三维激光点云数据，结合施工现场的具体情况建立实体三维模型，并根据输电线路走廊地实际情况，借助云滤波，几何模型构建等来处理。从我国输电线路的整体特点分析，宜使用3Dmzx与SktechUP相结合方式来构建模型。

1.2平台开发

当前，在一些大的场景中使用的三维可视化应用管理平台主要有游戏引擎、三维地理信息平台两种。其中，游戏引擎是为了增强场景渲染效果，但是游戏引擎在空间属性及地形可视化中存在一定的局限性，图像过于抽象，而且准确度低。但是，三维地理信息平台和游戏引擎相比，其空间属性更加突出，其具有很强的空间数据管理功能，与此同时，还可以准确分析及查找空间三维信息。因此，在实际输电线运检工作中，必须要根据实际情况，并合理使用这两种技术辅助运检工作。

2应用情况分析

2.1相关数据的采集

如果想要建立充分反映输电线路走廊情况的三维场景模型，必须具有可靠走廊通道内的地物的准确的三维数据，目前，三维数据采集主要技术手段包括机载和地面激光雷达测量技术、地面近景摄影测量技术以及人工测量、机载倾斜摄影测量技术等，各技术之间各有其的优缺点。其中，地面激光雷达测量技术可以获取局部地形地物的超高密度点云，是对机载激光雷达测量技术的有效补充；机载激光雷达测量技术能获取大面积地形的高密度点云，地形建模型精度高，还能从点云中提取大部分地面附着物，例如房屋、树木等，用于三维建模；机载倾斜摄影测量技术基于纯摄影测量，能够同时完成大场景地形和地物的三维重建，自动化程度较高，主要针对城市和大面积地区的数据获取和建模使用；地面近景摄影测量技术能够构建局部的高精度立体影像，可以很好的用于局部建模；常规的人工测量具有精度高、对象明确的特点，但是测量的对象难以覆盖输电线路走廊内的所有地物。针对输电线路走廊狭长且地物种类多且杂的特点，目前采取激光雷达加人工测量的方式是比较适宜的。

2.2交叉跨越

在输电线运检中交叉跨越是对路径走向影响最大的原因之一，因此要想保证设计方案的科学有效性，电力企业就需要将要想确保设计方案的完善性，电力企业就必须要将交叉跨越信息收集工作做好，同时还要保证所收集的信息具有真实性。三维走廊重建技术不同于以往根据施工图纸外业实测方式，该种技术都是通过三维走廊的准确分辨，从而将交叉跨越位置确定下来，然后完成相关统计与测量任务，这样的话，就能够使收集到的数据信息更加真实。

2.3巡检预警

主要是采用相应的管理系统，来对不同环境下（包括气象、负荷条件）所发生的改变，及其所测得的一些可变化的物体的成长情况等相应情况，再根据线路的实际情况做出警告。

（1）在外设中接入的相关检测设备，能够对该线路中满足条件的物体信息自动采集，并结合温度变化情况，计算导线弧度变化情况。例如，受到气温、风力等条件的影响，使线路的空间距离发生改变。依据系统中对有关交跨物等相关数据信息，从而自动测量交跨距离。例如，要测量某档导线A上任一点Oa的对地距离，将经纬仪置于档侧x点，如图1所示，Oa点在地面的投影为O1，在，O1点设置标尺，测出x至，O1点的距离L，并测出经纬仪的高度h0，Oa的仰角θ，那么导线Oa点点的距离ha为：ha=Ltgθ+h0。一旦系统无法检测到满足条件的数据信息，警报設备就会报警并将有关结果记录好。

图1架空线上一点对地距离的测量

（2）拥有可以有效的对跨越在通道当中的一些树木类型进行有效的收集并掌握其在气候不同期间的成长情况，对树木和通道之间交跨的距离进行相应的安全预测，一旦其超出了有关标准，系统的预警功能就会启动。

（3）另外该项目还拥有以下作用：可以在一些大型的施工区域及重要的交叉跨越区域等的视频监控当中，有效的对通过电力线路及其附近的施工机械及大型车辆的整体外形进行采集并分析。还可以对其外形尺寸进行自动计算，然后对其是否将对电力线路的安全造成影响做出相应的分析，一旦分析到有危险物体靠近就会自动发出相应的提示。

（4）利用人工的手段将线路负荷以及风力和运行环境温度等条件自动计算相应条件下，交叉跨越物以及电力线路之间的安全距离进行录入。尤其是在还没有开始调整系统运行方式之前，在遇到大风或者是高温等情况的预警的时候，需要提前进行线路运行条件的确认。可以采用以上几种方面来确定是否需要在现场进行监控、安全警示标识的设置及提高巡视的密度等方法。

3结语

总之，将三维虚拟现实技术运用到运检工作中，可以提高运检信息、智能化水平，借助运检平台，电力企业就可以随时检测到各种气候条件下，地物的变化规律，收集相关信息，为线路检修提供参考数据。因此要提高输电线运检质量，相关电力企业就需要大力推行并适应三维虚拟现实技术。

参考文献：

[1]王戈静，赵孙海.浅析基于虚拟现实技术的“仪表应用企业及生产企业工业场景导览互动系统”设计与应用[J].自动化与仪器仪表，2017（10）：11-15.

[2]马骁旭，周月明.关于输电线路运检三维仿真培训系统的设计与开发应用探讨[J].自动化与仪器仪表，2015（23）：45-56.

（作者单位：国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司）

作者简介：赵海龙（1987.08-），男，宁夏吴忠人，西北政法大学，法律专业，本科，工程师，技师，研究方向：输电线路运行维护及检修。