輸電線路三維建模在線路日常巡維中的應用

曾志誠

（廣東電網(wǎng)有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

輸電線路三維建模在線路日常巡維中的應用

曾志誠

（廣東電網(wǎng)有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

輸電線路日常維護是保證輸電線路健康的重要措施之一，而輸電線路巡線路徑的記憶及巡線結果的記錄是巡維工作中需要解決的其中兩個棘手問題。本文充分使用GIS及三維建模技術，為輸電線路建立三維模型。利用輸電線路三維模型， 協(xié)助輸電線路巡維人員記憶巡線路徑及記錄巡線結果，以幫助巡維人員更好的完成輸電線路巡維任務。

線路巡維；輸電線路；三維建模

1　研究背景

隨著中國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，社會用電需求量也在急劇增長。為滿足日漸增長的用電需求，越來越多的輸電線路在規(guī)劃建設中或已經(jīng)開始正式投運，這無疑會加重線路運維人員的巡維壓力。而在輸電線路巡維工作中，存在兩個棘手的問題：

1.1記憶輸電線路的巡維路徑

記憶輸電線路的巡維路徑是進行巡維工作的首要條件。由于架空輸電線路大部分建設在郊區(qū)及山區(qū)，運維人員在巡線時就要面對“山路十八彎”的狀況：山路路況復雜，路口眾多，且無明顯的標志物，導致巡維人員難以有效的記憶巡線路徑，且由于缺少有效的路徑記錄方式，好不容易記住的巡視路徑往往容易遺忘掉。

1.2巡維結果的處理

對巡維結果的處理是每天巡維工作中必不可少的一個環(huán)節(jié)，是對巡維工作的總結。把巡維結果分類整理好，能夠使巡維人員隨時方便的查詢了解線路的運行情況。目前一般采用紙記或使用word、excel等辦公軟件進行巡維結果的處理。但這些方法雖然能對結果進行處理，但卻缺乏一定的靈活性，記錄得信息也不夠詳盡。

本文的主要任務是利用軟件建立輸電線路三維模型，通過把線路走廊與巡維路線錄入該模型，建立一個詳細的巡維地理信息地圖，幫助巡維人員記憶巡線路徑；通過把巡維結果錄入到模型相應的位置上，以詳細、靈活的處理巡維結果，幫助巡維人員及時了解線路運行現(xiàn)狀。

圖1　500kV陽五甲乙線在Google Earth中地標

圖2　Google Earth中的500kV陽五甲乙線模型

2　建模概述

2.1建模軟件的選擇

本次建模所采用的軟件為Google Earth與Sketch Up。Google Earth是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個地球的三維模型上。在本文中，Google Earth主要起到桿塔定位、巡線線路制訂，以及為輸電線路模型提供載體的作用。Google Earth與其它地圖軟件相比有如下特點：

（1）Google Earth包含了地球上各個地方的地形地貌信息。部分地圖軟件只能向用戶提供某個位置的衛(wèi)星照片，但卻不能提供該位置的海拔高度等地理信息。而Google Earth則結合了衛(wèi)星照片和地理信息，為用戶提供一個三維的地球模型，這便于用戶在Google Earth的基礎上建立其它建筑模型。

（2）Google Earth能方便的使用經(jīng)緯度進行定位。本文因為需要建立一個線路的三維模型，故需要利用桿塔的經(jīng)緯度來為桿塔精確定位，以建立一個相對精準的線路模型。

（3）Google Earth的可塑性高。Google Earth上雖然只有建筑物的衛(wèi)星照片沒有三維模型，但用戶可以通過使用Sketch Up建立三維模型，并上傳到Google Earth中來隨意改變地球模型的地形地貌，以建造自己需要的模型模塊。

Sketch Up是一款可供用于創(chuàng)建和展示 3D 模型的軟件。它簡單易學，能使人們更加方便地以三維方式思考和溝通，是一套直接面向設計方案創(chuàng)作過程的設計工具，其創(chuàng)作過程不僅能夠充分表達設計師的思想，而且完全滿足與用戶即時交流的需要，它使得用戶可以直接在電腦上進行十分直觀的構思，是三維建筑設計方案創(chuàng)作的優(yōu)秀工具。在Sketch Up中建立三維模型就像我們使用鉛筆在圖紙上作圖一般，Sketch Up本身能自動識別你的這些線條，加以自動捕捉。它的建模流程簡單明了，就是畫線成面，而后擠壓成型，這也是建筑建模最常用的方法。而且，Sketch Up能與Google Earth方便的進行互動，利用Sketch Up能獲取Google Earth上的地形信息，能在Google Earth地球模型的基礎上建立其它建筑，并上傳到Google Earth上進行顯示。在本文中，Sketch Up主要起到建立輸電線路模型，并上傳到GoogleEarth的作用。

2.2模型的建立

本文以500kV陽五甲乙線為例建立線路模型。模型的建立主要分三部分進行：

（1）Google Earth上進行桿塔定位

結合線路的日常巡視測量500kV陽五甲乙線的線路桿塔坐標，通過Google Earth的地標功能把線路桿塔的位置在地圖模型上標示出來。如圖1所示。如同建立一條新線路時需要先對桿塔的中心樁進行定位一樣，這方便于我們在地球模型上進行線路建模。

（2）在Sketch Up中建立桿塔的三維模型

利用Sketch Up的三維建模功能，依據(jù)線路桿塔的圖紙，建立出桿塔的1：1三維模型。

（3）把在Sketch Up中建立的桿塔模型上傳到Google Earth中完成陽五甲乙線的建模

由于Sketch Up與Google Earth擁有強大的互動功能。所以只需根據(jù)第一步在Google Earth中確定好的線路桿塔地標，把在Sketch Up中建立的桿塔模型上傳到指定位置就能建立起基于Google Earth與Sketch Up的輸電線路模型，如圖2所示。

通過觀察該輸電三維模型，能直觀的看到線路周圍的地形地貌信息、交叉跨越情況、同塔架設情況及桿塔類型等線路信息。利用該三維模型為管理輸電線路提供一個三維平臺。

3　模型應用

通過觀察線路三維模型能了解輸電線路的基本情況，但這僅僅是三維模型的基本功能，本文建立輸電線路三維模型的主要目的是為解決輸電線路巡維工作中的巡線路徑記憶及巡線結果處理問題提供一個可用的方法，所以本文對模型的應用也從這兩方面著手。

（1） 在輸電線路模型中建立巡線路徑軌跡

如圖2所示，Google Earth上除了能顯示輸電線路走廊周圍的地形地貌外，還能顯示線路走廊附近的道路等地理信息。利用Google Earth這一特點，對新架設的輸電線路巡維人員也能找到合適的巡線道路。但是，Google Earth上的衛(wèi)星照片有一定滯后性，衛(wèi)星照片的拍攝時間都是比現(xiàn)在的時間早二至五年，所以Google Earth上面顯示的道路有的可能已經(jīng)消失了，某些新開辟的道路Google Earth也無法顯示。而且，Google Earth只能顯示路面較寬的道路而無法顯示某些小路。故想在Google Earth上顯示正確的、最新的巡線路徑，必須在以Google Earth為基礎的前提下，自己繪制實時的巡線路徑。本文以500kV陽五甲乙線為例，在Google Earth上繪制巡線路徑。

想要在Google Earth上繪制精準的巡線道路，必須測得巡線路徑上各個關鍵點上的經(jīng)緯度。利用巡維人員在巡視500kV陽五甲乙線時測得的巡線路徑關鍵點的經(jīng)緯度，繪制出從新洲鎮(zhèn)到500kV陽五甲乙線45號桿塔的路徑圖，如圖3所示紅色路線所示。圖4中藍色路線則是從新州鎮(zhèn)到500kV陽五甲乙線53號桿塔的線路。

通過在工作時把道路上各個關鍵點的經(jīng)緯度記錄下來，并在Google Earth上繪制路徑圖，就能把巡線路徑用簡單易懂的方式記錄下來，能幫助于巡線人員記憶巡線道路，提高記憶巡線道路的效率。同時，巡維人員還能依據(jù)巡線路徑分布圖確定工作計劃，即把路途相近的桿塔安排一組人員巡視，提高人力資源利用率，確保完成巡維任務。

（2）巡維結果的處理

在以往的日常工作中，一般是用紙記或使用word、excel等辦公軟件來記錄巡維時發(fā)現(xiàn)的問題，這些方法雖然可行，但缺乏一定的靈活性。本文把巡維結果的處理與輸電模型結合起來，為每一基鐵塔建立一個運維數(shù)據(jù)庫，讓巡維結果處理查詢起來更方便直觀。本文利用html語言在Google Earth中為每基塔建立一個數(shù)據(jù)庫。通過點擊500kV陽五甲乙線1號桿塔的地標，就能查看對應桿塔的桿塔信息、缺陷情況的桿塔的詳細信息。利用線路模型進行巡維結果的處理，能將巡維結果更加細致的分類及更方便 、直觀查詢巡維記錄。

結語

本文通過充分利用輸電管理所現(xiàn)存的線路桿塔經(jīng)緯度坐標、線路桿塔圖紙以及現(xiàn)場測量所得數(shù)據(jù)等多種資料，結合Google Earth與Sketch Up兩款應用軟件，成功的建立起了輸電線路的三維模型，為輸電線路的管理提供了一個三維模擬平臺。通過利用該輸電線路模型，本文提出了一個解決輸電線路巡維工作中的巡線路徑記憶及巡線結果處理問題可用方法，為減輕一線班組的巡維任務壓力提出了一種方案。

但是，本文仍然存在很大的改進空間：線路模型利用率不高。線路模型還可以有很多拓展功能，如橫擔分色、輸電線路走廊地形、地貌及高程分析等功能。但本文只是利用線路模型進行了簡單的輸電線路巡維路徑標記及為每個桿塔建立了隱患缺陷庫，所以在下一步的設計中需要為輸電線路模型拓展更多實用功能。

圖3　500kV陽五甲乙線45號巡線路徑圖

圖4　500kV陽五甲乙線53號巡線路徑圖

［1］陽鋒， 徐祖艦.三維激光雷達技術在輸電線路運行與維護的應用［J］. 南方電網(wǎng)技術，2009，3（02）：62-64.

TM726

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