三维虚拟现实技术在输电线路运检中的应用_侯建勋.pdf

2023.05/三维虚拟现实技术在输电线路运检中的应用侯建勋李晓波罗龙吕金谷鑫(云南电网有限责任公司昆明供电局)摘要:在我国市场经济和科学技术持续发展背景之下，对于输电线路的运检工作要求必然会不断提高。由于信息化技术以及自动化技术的快速普及，各类技术在输电线路方面的应用也在不断增加，这也间接促使运检工作需要强化新技术的应用与优化。目前来看，三维虚拟现实技术在输电线路的运检工作中具有较高的实践性应用作用，可以实现对运检工作质量以及工作效率的提高，保障输电线路安全、稳定、高效地运行。对此，本文简要分析输电线路运检工作中三维虚拟现实技术的应用，希望可以为相关工作者提供帮助。关键词:输电线路;运检工作;三维虚拟现实技术;实践应用0引言近些年伴随着我国市场经济的持续发展，电网的输电电压等级也在不断提高，尤其是 500kV 与特高压输电线路方面的技术不断进步，想要从根本上保障线路信息化和自动化的持续发展，就必须不断提高对于线路的规范化要求，积极改变二维视觉效果较差的问题。在电力行业发展中应用三维视觉效果，其中最为核心的技术之一便是虚拟现实技术的应用，可以为输电线路的长远化发展提供可靠支持。因此，探讨三维虚拟现实技术在输电线路运检中的应用具备显著实践性价值。1三维虚拟现实技术目前所提到的三维虚拟现实技术属于一种可以创建虚拟世界并感受计算机仿真系统的技术。这一项技术的基本工作原理是在计算机的支持下，通过生成模拟环境完成对应的工作任务。三维虚拟现实技术属于一种多源性信息融合与交互式的三维动态视景、实体行为的仿真系统，可以让用户在所创建的环境中持续发展。仿真技术的主要发展方向在于虚拟现实技术，该技术综合了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、传感技术。有着较强的挑战性，同时也是当前学术研究的前瞻性技术1。综上所述，三维虚拟现实技术的基本特征主要体现在下面方面:(1)有着较强感知能力。三维虚拟现实技术不仅具备计算机视觉感知功能，还可以拥有部分基础性运动、触觉、听觉相关功能，同时还带有一定的气味感知能力。从理想化的程度来看，虚拟现实技术的感知功能可以达到与人高度相似的程度;(2)较强存在感。三维虚拟现实技术主要是指用户在系统模拟的虚拟场景当中有着真实存在的感受，从理想化角度来看在模拟环境的基础上，可以让用户形成一种真假无法辨别的感受;(3)交互性。交互性主要是指模拟场景当中物体，促使用户能够基于相关操作并进行有效的反馈;(4)自主性。其主要是模拟物体在虚拟环境当中基于运动定律、现实世界的协调性程度，在具体应用期间往往体现在三维建模和平台开发方面2。对于输电线路的运检工作而言，在三维虚拟现实技术的应用方面，三维建模属于相当基础性的技术，想要在虚拟现实当中达到虚拟效果，就需要基于三维建模技术制作对应的模型。在输电线路运检工作中，可以应用三维激光点的云数据方式构建三维模型，针对输电线路的走向，在处理期间结合应用云滤波、数据预处理、几何模型构建和三维可视化等多种措施进行结合，一般情况下可以基于 3Dmax、SktechUP 结合的方式完成建模。在平台开发方面，近些年有许多大型场景可以应用三维可视化技术，同时在管理平台方面普遍是基于游戏引擎或三维地理信息平台为首选。其中游戏引擎的应用可以显著提升场景渲染和用户体验真实性，但是在空间方面的属性特征不明显，同时在部分地形可视化方面的表现也有一定的缺陷，部分图像带有一定抽象特征，同时精度也比较差。三维地理信息平台的空间属性比较突出，同时带有倾向性的可视化定性特征，在空间数据管理方面有着比较丰富的经验，可以实现对空间三维数据的查询。该平台的应用优势在于保障模型准确性，在输电线路运检期间可以结合实际表现辅助完成巡检业务。97电气技术与经济/技术与应用/2023.052三维虚拟现实技术在输电线路运检中的应用2.1数据采集在输电线路运检期间，需要借助传感器实现对各类数据的采集，此时需要对走廊中和通道周边的物体详细情况进行调查，例如植物的生长速度、房屋外形的尺寸等做好详细的分析和记录，从而为后续的三维建模奠定良好基础。2.2交叉跨越交叉跨越属于输电线路运检期间应用三维虚拟技术时影响路径走向的主要原因，所以想要一定程度的保障设计方案的完善性，就需要电力企业做好交叉性、跨越性信息的收集，尽可能保障所搜集的各类信息真实可靠。在三维虚拟现实技术应用期间，基于三维走廊重建结合施工图做好对外业实测，并结合三维走廊达到详细的分辨判断，同时明确交叉跨越位置，在统计与测量工作中，保障所获得的信息准确、可靠3。2.3巡检预警应用三维虚拟现实技术期间可以实现对不同环境下所呈现的具体改变，例如气象和负荷条件，同时可以测量获得部分可变化的物体，例如植物的生长状况。结合线路的实际情况进行预警。在外设方面，可以随时接入监测和观测的设备，同时在该系统中对于线路中各类信息进行自动采集，例如结合测量获得的温度可实现导线弧度的自动计算，在气温、风力、覆冰、荷载等运行条件与环境变化基础上判断上述因素对于线路的影响以及可能导致的空间距离变化风险。(1)基于系统中对于部分外形固定的跨越物和地形相关参数记录交叉跨越距离并实现自动化的测量，如果测量获得不满足标准或接近、超过临界值时便会自动报警，此时装置会自动发出警告并记录相关结果;(2)可以实现对跨越在通路中各类树木或障碍物类型的收集，同时掌握不同气候条件之下的树木成长情况，同时针对线路与树木交叉跨越的距离从而做出安全预测，在超出相关标准后系统会自动启动预警功能;(3)基于三维虚拟现实技术能够实现对大型施工区域和重要交叉跨越区域的视频监控，可以基于有效的电力线路和周边施工机械、大型车辆等实现数据采集，同时还可以针对外形尺寸实现自动化的计算，并针对其是否会威胁电力线路安全进行影响判断，在分析结果认为危险物体接近便会自动发出对应提示4;(4)基于人工技术方式可以将线路负荷和风力、运行环境温度等自动化计算，此时交叉跨越物和电力线路之间保持安全距离，特别是在没有开始调整系统运行方式之前，在遭遇大风、高温情况下便会自动预警，此时便可以提前明确线路的运行条件。2.4应用状况三维虚拟现实技术在输电线路运检方面的应用重点在于三维通道模型的建立，从而实现数据的运维应用，这也是平台建设的根本意义。首先，是在林业与房屋统计方面，可以通过三维走廊实现数据的采集，并基于三维走廊中分辨林木、建筑物、树种、房屋类型高度等。在交叉跨越方面，其属于影响线路走向的重要因素，所以收集、掌握与分析交叉跨越信息对于线路的优化设计影响显著，图中示出了交叉跨越位置关系，基于三维虚拟现实技术可以实现对模型的建立，从而实现对不同线路跨越情况的展现以及风险的早期评估。图交叉跨越位置关系08电气技术与经济/技术与应用2023.05/在自动测量交叉跨越距离方面，欲想测量某一个导线上任何一点的对地距离，可以基于经纬仪器实现对点位的定位与测定，基于地面投影结合标尺的设置，测量不同点的距离，同时测量获得经纬仪的高度和线路仰角，从而获得最终的对地高度。在系统无法检测满足条件的数据信息时，便会自动报警并对相关数据情况进行记录5。另外，在测量植物以及道路交跨情况时，如果超出了安全标准也会自动报警并记录。在系统应用过程中可以结合实际情况针对性的调整与优化运检工作，例如结合实际情况优化运检工作机制，实现对常见故障、高发故障的针对性排查处理，例如可以针对农田、高山以及市区等特殊地形，结合激光点云数据进行结算与整理，达到有效的预警管理，从而保障整个系统的运行稳定性。3结束语综上所述，从电力行业整体发展来看，当前电网的信息化和自动化发展水平得到了明显的提升，在这一背景之下电力企业需要采用先进科学技术完善输电线路的运检工作。在运检工作期间需要积极引入并三维虚拟现实技术构建有效的运检工作体系，同时在具体工作中需要基于积极有效的检测输电线路的运行状况，并基于相关信息提供完善线路检修以及故障排除工作机制，为了进一步提高输电线路的运检工作效率，相关企业还需要积极引入并不断的改进三维虚拟现实技术，从而为电力行业持续发展提供支持。参考文献 1赵明明 三维虚拟现实技术在线上展览馆设计中的应用 J 文化产业，2020(30):12-13 2赵永强 三维虚拟现实技术在输电线路运检中的应用 J 电子技术与软件工程，2018(13):141 3陈峰 输电线路运检中三维虚拟现实技术的实际应用 J 科学技术创新，2017(34):102-103 4孙蓉，唐锦，卢茜 基于高精度三维数字技术的变电站运检虚拟场景构建研究 J 粘接，2021，46(6):152-156 5肖峰，高正平，朱海峰，黄士君，宗炫君 虚拟现实技术在输电线路大跨越高塔组立模拟系统中的应用 J 电网与清洁能源，2018，34(2):86-92(收稿日期:2023-04-04)18电气技术与经济/技术与应用