三维可视化技术在电缆运维管理中的应用分析

电力科技 三维可视化技术在电缆运维管理中的应用分析 赵抗抗 国网安徽省电力公司淮北供电公司，安徽 淮北 235000 摘要：近几年，社会对于电力的需求不断增加，推动了电力网络的逐步完善，而从电缆的运行安全以及城市形象考虑，地下电缆正在逐步取代架空线缆，关系着城市的正常运转，不过，如何做好地下线缆的运维管理，是电力技术人员需要深入研究的课题。本文结合地下电缆运维管理的现状，就三维可视化技术在电缆运维管理中的应用进行了分析。 关键词：三维可视化技术；电缆；运维管理；应用 中图分类号：TM247 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）11-0311-01 在我国，电力信息化的起步虽然比较晚，但是发展迅速，截止到目前为止，电网运行管理中已经构建起了许多高技术含量的应用系统，如配电管理系统、能量管理系统、管理信息系统等，为电网的运行管理工作奠定了良好的基础。不过，在可视化方面，采用的多是二维地图+单线图的模式，三维可视化技术的应用刚刚起步。 1 三维可视化技术概述 三维可视化是一种能够针对地面乃至地下的地质现象进行直观显示和描述的一种工具，在地质学和地球物理学的所有领域中都有着广泛的应用。三维可视化技术可以通过对海量数据的收集和分析，检查数据资料的连续性，对资料的真实性进行判断，同时从中提取出有用信息，为数据的分析和理解提供便利。 GIS的出现，实际上就是三维可视化取得的一个重要突破，综合了计算机图形技术，可以实现对于地理空间数据的图形显示和分析，不过，在发展初期GIS可视化受到了计算机二维图形处理软件的限制，无法取得更多的成果，智能将研究放在图形显示算法上，包括颜色设计、符号选择等。后来，伴随着计算机技术的飞速发展，三岁图形显示技术逐步取代了二维可视化的而研究，实现了三维到二维的空间坐标转换，也可以进行隐藏线/隐藏面的消除、阴影的处理等，并且能够在二维屏幕上，实现三维空间数据的投影和显示。在可持续发展以及环境科学等的带动下，时间维度受到了越来越多的关注，GIS可视化也得到了进一步的发展，更加强调技术性，能够实现二维/三维图形显示、数据模型设计以及实时动态处理等，可以将地学处理的结果以图形显示出来。 就目前而言，在地理信息三维可视化系统中，三维可视化处理是一个至关重要的组成部分，其核心则是三维可视化工具。利用专业的工具，对三维图形进行开发，是地理信息可视化系统中一个非常关键的环节。现阶段，比较常见的三维可视化软件包括ArcInfo、MapInfo、MapGIS、MapX组件、3DMAX等，而从操作简单、建模灵活、编程迅速等方面考虑，应用最为广泛的三维可视化软件有三种，一是开放式的国际图形标准OpenGL，二是将网络技术引入三维可好似话的VRML，三是基于Java的三维图形技术Java3D[1]。 2 电缆运维管理现状 最近几年，伴随着电力行业的持续发展，电力基础设施的数量呈现出几何递增的趋势，地下电缆的数量也在迅速增加，形成了异常复杂的地下电缆网络，做好电缆的运维管理，确保其安全性和稳定性，成为电力工作人员必须关注的问题。考虑到地下电缆设施网络的庞杂性，如果依靠传统的手工管理，以纸介质作为数据信息和图形的存储依据，则不仅工作量巨大，而且更新困难，很难保证图纸与数据的一致性。不仅如此，手工检索的方式在面对海量的数据信息时，检索效率难以保证，而且基本上无法实现对于数据的综合分析，导致在进行地下电缆的规划、检修和改造的过程中，存在着心中无数据，图上无依据的情况，通常只能够依赖施工人员的经验，由维护人员充当“人形地图”，影响了地下设施的建设和运维管理。同时，由于缺乏完整准确的向地下电缆资料，在市政工程的施工中，经常出现挖断电缆的问题，引发大面积停电，给周边居民的生产和生活带来很大的不便。在这种情况下，加强对于地下电缆的运维和管理，实现电缆规划的自动化和信息化，已经成为了一个刻不容缓的问题。利用计算机三维可视化技术，实现对于地下电缆的运维管理，具有良好的效果，也因此受到了电力技术人员的重视和研究。 3 三维可视化技术在电缆运维管理中的应用 在电缆运维管理中，三维可视化技术的应用主要体现在三维可视化信息系统，该系统的基础是三维图形数据库，能够针对各种数据信息进行预处理和存储管理，同时支持数据的查询检索以及处理分析，可以实现数据的实时显示和更新。在当前的技术条件下，三维可视化信息系统基本上能够对除仿真真实工艺流程外的所有情况进行模拟，得到的结果无论是物理上还是逻辑形式上都与真实电缆没有区别[2]。 三维可视化信息系统能够实现的功能是多种多样的，一是分层管理，可以实现对于地下电缆、地表建筑、地理环境、人文信息等的管理；二是检索查询，根据电缆运行维护和检修改造的需要，可以对电力设施、地表建筑的各种数据信息进行查询，为各项工作的顺利开展提供必要的数据支撑；三是图形浏览，可以从不同的角度和层面，对地下电缆的形状和布设情况进行展示，使得人们可以直观的看到线缆的真实状态；四是空间分析，包括对于管道长度、空间距离以及剖面结构等的分析。三维可视化系统在电缆运维管理中的应用，主要体现在以下几个方面： （1）地下电缆的可视化 与地面空间相比，地下电缆由于敷设在地表以下，属于隐蔽性工程，无法直接看到，而且电缆沟的空间相对狭小，给运维管理工作带来了很大的困难。三维可视化系统可以提供电缆沟以及电缆模型的快速制作工具，只需要输入电缆沟的宽度和深度等数值，参照地面高程，就可以根据实际需要制作出长度不同的电缆沟，同时也可以选择是否需要增加开关控制等。制作出的电缆沟模型能够提供一个特定的开关功能，用户可以结合具体情况，选择是否开启地下展示模式。开启后，可以从多个不同的角度，对电缆沟内的设备进行查看，并且能够通过对光照强度的调节，增强视觉效果。 （2）电缆隧道的可视化 与电缆沟相比，电缆隧道的空间更大，很多时候可以直接通过工作人员，开展现场检查。对此，应该针对电缆隧道进行精细化建模，对内部的空间结构、侧挂位置以及电缆走向等进行准确反映，用户也可以在隧道的出口和入口位置，模拟查看结果，实现对于隧道内部结构设施的全方位检查。结合相应的开关功能，可以打开隧道上层，对隧道的内部结构进行直观展示。 （3）线路杆塔的可视化 在配网系统中，存在着大量的杆塔，而线路杆塔的分布与地形地貌密切相关。对此，在三维可视化信息系统中，结合影像数据、矢量电子地图以及数字高程数据等，制作三维地形图，对真实的地形地貌进行还原，然后引入杆塔自动摆放的算法，由系统自动计算，实现对于杆塔的高度调整和位置分布，保证良好的效果[3]。 4 结语 总而言之，城市配网结构的复杂性和繁琐性，使得地下电缆迅速普及，结合三维可视化技术，可以对地下电缆进行运维管理工作，对电缆及设施的运行情况进行直观展示，同时结合各种电力信息化系统的实时运行数据，实现地下电缆的可视化监测与操作，强化配电管理和规划管理，形成更加高效稳定的运营平台，促进配网运行管理水平的提高，继而推动电力产业的稳步发展。 参考文献 [1]王继承,张晓龙,余晶晶,宫贺.GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用研究[J].中国科技博览,2014,(47):277. [2]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):127,217. [3]秦永宽.三维可视化技术在电力行业中的应用探索[J].中国科技博览,2015,(2):277. 2016年11期︱311︱