三維虛擬現實技術在輸電線路運檢中的運用

曾旺

摘 要：隨著我國社會主義市場經濟的發展和科學技術的不斷進步，對我國輸電線路運檢工作提出更高的要求。現階段，我國電網輸電線路自動化和信息化水平不斷的提高，這就使得相應的運檢技術不斷的創新與完善。本文對三維虛擬現實進行進行詳細的介紹，對現階段我國三維虛擬現實技術在輸電線路運檢中的實際運用進行分析。

關鍵詞：三維虛擬現實技術；輸電線路運檢；運用

引言：隨著我國社會主義市場經濟的發展，我國各個行業對電力需求在不斷加大。這給電力行業的發展提供巨大的機遇和條件。近年來，我國電網輸電電壓等級和規模也在不斷擴大，尤其是跨區500kV和特高壓線路也在發展與完善，這就對線路的規范性提出更高的要求。但是現階段，我國大部分電力企業仍然使用的是傳統的二維視覺效果運行維護模式，但是該模式已經無法適應當前電網對輸電線路自動化和信息化的技術水平的要求。隨著科學技術的發展，三維虛擬現實技術成為當前新型的技術得到廣泛的關注與應用，再加上激光雷達技術、傾斜攝影技術的發展與完善，輸電線路走廊建模與計算機技術的進一步發展，為三維虛擬現實技術在輸電線路中的實際運用提供必要的條件。

一、三維虛擬現實技術介紹

1.數據采集技術

只有保證走廊通道內地物三維數據信息的準確性，才能建立充分反映輸電線路走量情況的三維場景模型。現階段，地面激光雷達測量技術、機載傾斜攝影測量技術等是我國電力企業進行三維數據采集時所使用的主要的技術手段。但是這些手段和方式處于發展階段尚不完善，都存在一定的缺陷。例如電力企業通過使用機載激光雷達測量技術可以獲得大面積地形的高密度點云及地形建模型精度，利用掌握的點云信息，從中掌握地面附著物實際位置，然后根據這些信息建立三維模型。使用地面激光雷達測量技術能掌握局部地形地物的超高密度點云，可以與機載激光雷達測量技術相結合，保證信息的完整性。而機載傾斜攝影測量技術主要是通過攝影進行測量，最大的優勢就是可以同時完成大場景地形和地物的三維重建，因此該項技術主要用于城市或是大面積地區的數據獲取與建模。地面近景攝影測量技術可以保證局部立體影像構建的精確性，主要用于局部建模。常規的人工測量技術可以保證測量對象的明確性及精度的準確性，缺點是無法覆蓋整個輸電線路走廊中的一切地物。現階段，我國輸電線路走廊較為狹長，地物種類較多且復雜，在這一條件下，激光雷達與人工測量相結合的方式更加適合。

2.三維建模

三維建模主要是指電力單位通過利用三維激光點云數據根據施工現場的實際情況構建實體三維模型，結合輸電線路走廊的具體情況，通過云濾波、數據預處理、幾何模型構建和三維可視化過程進行處理。需要注意的是根據我國現階段輸電線路的特點和實際情況，適宜采用3D max 和 Sktech UP相結合的方式進行模型的構建。

3.平臺開發

現階段，我國大規模場景使用的三維可視化應用管理平臺主要有兩類：三維地理信息平臺與游戲引擎。三維地理信息平臺更加傾向于可視化的定性，有明顯的空間屬性。具有較為成熟的空間數據管理經驗，同時可以對空間三維進行有效的查詢和分析。游戲引擎更加注重的是場景渲染的效果和用戶的體驗，這就使得不具備明顯的空間屬性，同時地形可視化效果較差，圖像較為抽閑，缺乏精確性。該平臺最大的優勢就是保證模型的精細度。因此，電力企業一定要將兩種技術相結合，根據輸電線路運檢的實際情況和需求，建立完善的巡檢業務輔助系統。

二、現階段，我國三維虛擬現實技術在輸電線路運檢中的實際運用

只有保證三維虛擬現實技術高度運用，才能更加有效地的建立三維通道模型，同時保證模型建立的精確性，建立有效的三維數據平臺，保障數據信息的準確性，為下一步工作的開展提供有效的數據依據。

1.電力企業可以有效利用三維走廊數據采集技術對林業、房屋等地物信息進行有效的收集和分析，同時根據三維走廊中分辨林區、建筑分布以及書中、房屋類型、高度等信息進行統計，為三維建模工作的開展提供必要的數據條件，以確保三維建模的精確性。

2.2.交叉跨越

在三維虛擬技術中對輸電線路路徑走向影響最大的因素就是交叉跨越。鑒于此，電力企業一定要加大搜集交叉跨越信息的力度，同時保證收集信息的準確性，在此基礎上對收集的信息進行掌握和準確的分析，然后制定出完善的設計方案。不同于傳統方式根據施工圖全面外業實測的方式，三維走廊重建技術主要是依據三維走廊中詳細分辨、確定交叉跨越位置，然后進行測量和統計，這樣可以保證測量數據的準確性。

3.巡檢預警

巡檢預警主要是指利用相關運行維護管理工作，反映出不同環境下，例如不同環境下空間距離的變化，同時對可能發生變化的障礙物自然生長高度、自然生長速度等相關的數據信息進行有效的掌握，并且根據實際輸電線路運行的環境進行預警。

3.1電力企業要接入外設的觀測及監測裝置，同時保證該項裝置具備從系統自動采集線路負荷和應用氣象檢查數據的溫度檢測結果自動計算導線弧垂的功能，以保證氣溫、風力、負載等運行條件和環境條件發生變化后對輸電線路造成的影響，同時掌握線路變化對空間距離的影響。同時電力企業要根據系統記錄的地形信息及外形不變的交跨物參數自動測量交跨距離。一旦出現實際距離未能達到安全要求或是達到臨界值時系統會自動發出警告，然后重新進行測量及記錄計算結果。

2.外設的觀測及監測裝置必須具備可以通過通道內跨越樹木類型，同時對不同類型樹木子啊不同條件下生長速度信息的收集，根據收集的信息對樹木交跨的安全距離進行預測。一旦出現安全距離可能存在不符合要求的趨勢時，系統可以自動發出警告。

3.外設的觀測及監測裝置必須具備與重要交叉跨越、大型施工場地等處安裝的視頻監控系統中，要將采集到的電力線路通道附近、通道內部移動的大型車輛及施工機械的外形尺寸，然后通過對圖形外形的自動分析功能，以此計算出車輛及施工機械的外形尺寸，同時可以自動分析出現行的電力線路存在安全隱患，一旦出現安全威脅時，會及時自動發出警告。

4.電力企業通過人工錄入線路負荷、運行環境溫度及風力等條件自動計算相對應條件下，保證電力線路與交叉跨域物之間保持安全的距離。尤其是在進行系統運行方式調整之前，在出現大風、高溫等預警時，電力企業一定要首先確定線路運行的條件是否符合相關要求。電力企業可以根據這些功能加強對施工現場的監督與控制，增加安全警示標語，或是在線路下安裝限高架，定期進行清理等措施。

總結：綜上所述，隨著電力行業的發展與完善，同時加上電網線路自動化和信息化水平的提高，這些都要求電力企業在進行輸電線路運檢時采用先進的技術。三維虛擬現實技術的使用可以建立有效的運檢平臺，電力企業可以針對不同地區不同氣候條件下，地物變化情況進行有效的預測，掌握地物變化的實際情況，這樣可以為線路的檢修與故障排除提供信息依據。鑒于此，我國各大電力企業都在大力的推行和使用三維虛擬現實技術，以提高輸電線路運檢工作的效率。

參考文獻：

[1]張方崢. 輸電線路三維場景建模及虛擬現實技術研究[D]. 三峽大學， 2014.