三维可视化在电缆运维管理中的应用研究

罗学渊

摘要：随着我国经济社会的快速发展和科学技术水平的不断提高，铺设地下电缆成为满足人民群众日益增长的电力供应需求的重要途径。比起传统的架空导线方法，地下电缆不仅更加美观，而且能保护线路不受风雨雷电、潮湿污垢等自然条件的侵害，从而保障了供电的稳定和安全。地下电缆作为重要的城市基础设施，对其的运维管理涉及到人民生活的方方面面面。本文研究了三维可视化在电缆运维管理中的应用，旨在提高地下电缆从设计规划到管理过程中高效性和科学性，增强城市电网运行的安全性。

关键词：三维可视化；电缆；运维管理

如今，在我国的城市建设进程中，电缆下地已经成为保障供电可靠性的重要方法之一，是许多城市的重要基础设施建设。但存在部分开发商为了压缩成本，在不办理相关手续，不清楚地下管道线路铺设的具体情况就胡乱开挖，导致地下电缆常遭受外力破坏，不仅让公共财产遭受损失，还影响了供电的稳定性，给居民生活造成不便。日常抢修和维护工作中，较为常用的可是方法是单线图结合二维地图[1]。但这种方法只能提供大致数据，精准性不高。三维可视化作为一种新的运维手段，研究其在电缆运维管理中的应用，对提升城市电缆运行水平、降低电缆故障率、提高电缆运维管理水平等方面有着重要意义。

一、我国电缆运维管理模式现状

近年来，随着我国的电力公司的快速发展，纵横交错的地下电缆日益庞大复杂，对其的管理难度也大幅度提升。电力设施管理是电缆生产管理的重要内容，如果仅使用手工管理，将数据和图形记录在纸质媒介上，很容易出现图形与数据更新速度不统一造成的混乱。上世纪90年代，城市地下管线系统还不发达，种类和数量都比较少，覆盖范围小，因此在地下管线的管理上，仅有少部分单位采用计算机和一些辅助成图的方法。因图档残缺不全、精准度低，近年来施工中常有毁坏上世纪的地下管线事故屡见不鲜。手工处理繁杂的数据，检索效率低下，在实际施工管理过程中，还得依赖有一定资质的工作人员凭借记忆和纸质图纸充当“活地图”。然而城市建设的飞速发展带来了翻天覆地的路面环境变化，找回电缆缺乏实物参考，给电缆运维管理造成很大难度。

上世纪90年代中，我国引进了先进的电磁测探法，奠定了地下管线数据库建立的基础，2005年以后，实现了城市现代化管理和城市地下管线信息化建设的同步匹配[2]。随着地铁建设的普及，城际交流越来越深入，电缆运维管理水平需要继续提升，且尽早实现城市之间的数据共享。因此，研究新的地下电缆管理技术、争取早日应用以替代落后的传统管理已成为当务之急。实践表明，在电缆运维管理中寻求技术突破问题上，充分发挥计算机对于信息处理分析的优势，利用日趋成熟的三维可视技术，是一条切实可行的道路。

二、三维可视技术概况

三维可视化技术一种用于描绘和理解模型，以便相关人员充分理解的工具。通过这种技术，可以将获取的信息通计算机的信息处理功能转换为三维图形，并且在显示屏上显示成像。能帮助展现描述地下及地上多种地质构和特征，在地质学和地球物理学领域中应用比较广泛。三维可视并不是模拟技术，它是在大量真实数据的基础上，对真实情况的反应和还原，并且能够检查资料是否连续，发现资料的异常、虚假和错误，是数据体的表征形式。

目前，三维可视化的主要方法有三种：三维图片结合地形显示、基于OpenGL以及基于DirectX的地物显示及地形显示。三维可视化工具是三维可视化处理的核心，在国内外大量的三维可视化软件工具中，有三种应用最广泛：OpenGL、VRML以及Java 3D[3]。

三、三维可视技术在电缆运维管理中的作用

1.满足运维管理多方面需求。三维可视化技术在电缆运维管理的实际应用中，能实现多种功能，将极大的提高运维管理的效率和便捷度。比如：（1）实现地下电缆、地上设施建筑以及生活区、厂房信息的分层管理。（2）能分析管道长度、计算面积大小、测量空间距离、分析任意剖面。（3）能通过构建三维图形，展示多视角多层面下丰富、逼真的地下电缆情况。

2.实现地下以及内部构造的可视化。三维可视化可以使难以暴露的低下以及内部设施可视化，其中包括地下电缆可视化、电缆隧道可视化、线路可视化以及杆塔可视化。

地下电缆敷设在地面下狭小的电缆沟内，不容易展示给运维人员。三维可视化技术可以通过电缆沟的沟长、沟深等数据，结合地面高程，使用系统中的电缆沟电缆模型快速制作工具，快速制作出符合要求的電缆沟，并且可以依据实际情况自定义选择是否需要侧挂、开关控制等[4]。用户可以通过制作好的电缆沟上的开关功能选择是否打开地下展示功能。打开功能后可以自由选择不同角度、不同光照情况下查看沟内设备。

电缆隧道空间比较大，等量距离之间都会设置有出口，工程师可以进入检查。为了保证检查人员的安全，用户可以在隧道出入口使用三维可视工具模拟进入隧道内的情况，通过三维可视化系统精细建模，对电缆隧道内部的真实情况做出反应，可让用户预先查看隧道内部的具体构造设施。

杆塔是配网系统中的重要组成部分，多为架构结构。地形地貌对杆塔分布有着很大影响，从而影响了电缆线路的走向。三维可视化系统能根据这一特点，在高程、影响、矢量电子地图的数据基础上，制作出能真实还原地形地貌的地形三维。在导入杆塔摆放数据后，能根据地形的具体情况调整杆塔的高度。也可以根据杆塔之间的位置、距离和类型，自动计算出相邻杆塔之间电缆线路的弧垂度以及杆塔之间的方位，通过将线路使用ABC三种颜色标注，方便工作人员对杆塔情况的了解，实现了杆塔以及线路的可视化。

结语：

三维可视技术凭借其在仿真地理场景方面的独特优势，能使日益复杂多变的城市配电网络结构变得清晰明了，能让架空线路、地下电缆及电缆隧道以及其他电力设施有更为直观准确的三维展示，实现电缆运维管理中的操作和监测可视化，从而形成高效率、高水平的管理和服务，保障了电缆运维管理的科学性和规范性。

参考文献

[1]易礼鸿，傅波，谷颖，等. 浅析三维可视化在电缆运维管理中的应用[J]. 科技致富向导，2014（29）：127-127.

[2]谭卓强，金鼎，邱海锋，等. 基于gis的电缆三维可视化管理系统[J]. 通讯世界，2017（20）：229-230.

[3]张弛，吴尊东，王少华. 基于GIS的电力电缆三维图形可视化管理系统[J]. 浙江电力，2013，32（6）：24-26.

[4]徐海宁. 提升地下电缆信息可视化管理的研究[J]. 电气技术，2016，17（6）：113-115.

（作者单位：国网山西省电力公司太原供电公司电缆运检室）