本發(fā)明屬于高海拔輸電線路，具體涉及一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、在高海拔地區(qū)，輸電線路的建設(shè)與運(yùn)維長(zhǎng)期面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由于當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的地形地貌勘測(cè)手段難以獲取高精度的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致在輸電線路設(shè)計(jì)過程中，無法準(zhǔn)確考慮地形因素對(duì)線路布局和桿塔結(jié)構(gòu)的影響。與此同時(shí)，高海拔地區(qū)氣象條件多變，現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)收集方式不僅覆蓋范圍有限，而且缺乏實(shí)時(shí)性，難以滿足輸電線路在不同氣象條件下的設(shè)計(jì)與運(yùn)維要求。
2、在數(shù)據(jù)處理方面，以往收集到的地理信息、氣象數(shù)據(jù)和輸電線路參數(shù)往往相互獨(dú)立，缺乏有效的融合與分析，無法挖掘數(shù)據(jù)之間的潛在聯(lián)系，為輸電線路的設(shè)計(jì)提供全面的支持。此外，傳統(tǒng)的輸電線路建模技術(shù)精度較低，桿塔和導(dǎo)線模型無法真實(shí)反映其在復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)際形態(tài)和力學(xué)特性，場(chǎng)景模型也缺乏對(duì)地理要素和氣象要素的動(dòng)態(tài)模擬，使得設(shè)計(jì)人員難以直觀評(píng)估設(shè)計(jì)方案的合理性，運(yùn)維人員難以提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。
3、在應(yīng)用服務(wù)層面，現(xiàn)有的輸電線路設(shè)計(jì)和運(yùn)維平臺(tái)功能單一，缺乏協(xié)同性，設(shè)計(jì)人員、建設(shè)人員和運(yùn)維人員之間難以實(shí)現(xiàn)高效的信息共享和協(xié)作。同時(shí)，由于缺乏有效的培訓(xùn)教育工具，相關(guān)人員的專業(yè)技能和應(yīng)急處理能力難以得到快速提升，進(jìn)一步增加了輸電線路建設(shè)與運(yùn)維的成本和風(fēng)險(xiǎn)，降低了供電的可靠性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法，旨在解決在數(shù)據(jù)處理方面，以往收集到的地理信息、氣象數(shù)據(jù)和輸電線路參數(shù)往往相互獨(dú)立，缺乏有效的融合與分析，無法挖掘數(shù)據(jù)之間的潛在聯(lián)系，為輸電線路的設(shè)計(jì)提供全面的支持。此外，傳統(tǒng)的輸電線路建模技術(shù)精度較低，桿塔和導(dǎo)線模型無法真實(shí)反映其在復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)際形態(tài)和力學(xué)特性，場(chǎng)景模型也缺乏對(duì)地理要素和氣象要素的動(dòng)態(tài)模擬，使得設(shè)計(jì)人員難以直觀評(píng)估設(shè)計(jì)方案的合理性，運(yùn)維人員難以提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法，包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連通，所述數(shù)據(jù)處理模塊與建模模塊相連通，所述建模模塊與應(yīng)用服務(wù)模塊相連通；
3、所述數(shù)據(jù)采集模塊由地理信息采集、氣象數(shù)據(jù)收集和輸電線路參數(shù)采集構(gòu)成，所述數(shù)據(jù)處理模塊由數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理和數(shù)據(jù)融合與分析構(gòu)成，所述建模模塊由桿塔建模、導(dǎo)線建模和場(chǎng)景建模構(gòu)成，所述應(yīng)用服務(wù)模塊由設(shè)計(jì)輔助、運(yùn)維管理和培訓(xùn)教育構(gòu)成。
4、一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，包括以下步驟：
5、首先，地理信息采集通過運(yùn)用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)，獲取高海拔地區(qū)高精度地形地貌數(shù)據(jù)，包含海拔高度、坡度、坡向信息；
6、接著，氣象數(shù)據(jù)收集通過在高海拔地區(qū)部署氣象監(jiān)測(cè)站，實(shí)時(shí)收集風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度、覆冰厚度氣象數(shù)據(jù)；
7、另外，輸電線路參數(shù)采集通過通過實(shí)地勘測(cè)、查閱設(shè)計(jì)圖紙方式，收集輸電線路的電壓級(jí)、導(dǎo)線型號(hào)、絕緣子類型、桿塔結(jié)構(gòu)參數(shù)；
8、接下來，通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊收集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處，數(shù)據(jù)處理模塊當(dāng)中的數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理會(huì)對(duì)采集到的地理信息、氣象數(shù)據(jù)和輸電線路參數(shù)進(jìn)行清洗，去除異常值、重復(fù)值和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；
9、數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理操作完成后數(shù)據(jù)融合與分析在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)融合與分析采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將地理信息、氣象數(shù)據(jù)和輸電線路參數(shù)進(jìn)行融合，建立高海拔輸電線路綜合數(shù)據(jù)庫；
10、進(jìn)一步，建模模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊處理后數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行建模，建模模塊當(dāng)中的桿塔建模基于桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和收集到的桿塔參數(shù)，使用三維建模軟件構(gòu)建桿塔三維模型，導(dǎo)線建模根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)、弧垂特性和輸電線路路徑，運(yùn)用導(dǎo)線力學(xué)模型計(jì)算導(dǎo)線在不同氣象條件下的形狀和位置，場(chǎng)景建模將桿塔模型、導(dǎo)線模型與地理信息模型進(jìn)行融合，構(gòu)建高海拔輸電線路三維場(chǎng)景模型；
11、最后，建模模塊完成后應(yīng)用服務(wù)模塊為后續(xù)使用提供設(shè)計(jì)輔助、運(yùn)維管理和培訓(xùn)教育服務(wù)，從而完成了整個(gè)海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法。
12、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述地理信息采集完成后通過激光雷達(dá)掃描技術(shù)，生成高分辨率數(shù)字表面模型和數(shù)字地形模型，精確呈現(xiàn)地表形態(tài)。
13、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述輸電線路參數(shù)采集完成后利用傳感器技術(shù)，對(duì)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取導(dǎo)線弧垂、桿塔傾斜數(shù)據(jù)。
14、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理還會(huì)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影變換，統(tǒng)一數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，為后續(xù)數(shù)據(jù)融合和分析奠定基礎(chǔ)。
15、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)融合與分析運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和潛在規(guī)律，為輸電線路三維建模提供數(shù)據(jù)支撐。
16、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述桿塔建模在建模過程中，精確模擬桿塔的各個(gè)構(gòu)件，包括塔身、橫擔(dān)、絕緣子，以及它們之間的連接方式，所述導(dǎo)線建模使用三維建模軟件將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線三維模型，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線與桿塔的精準(zhǔn)裝配。
17、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述場(chǎng)景模型中添加地形、地貌、植被地理要素，以及氣象要素的動(dòng)態(tài)模擬，如風(fēng)速、覆冰，使模型更加逼真。
18、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述設(shè)計(jì)輔助為輸電線路設(shè)計(jì)人員提供三維建模平臺(tái)，支持設(shè)計(jì)人員在平臺(tái)上進(jìn)行輸電線路路徑規(guī)劃、桿塔選型、導(dǎo)線布置設(shè)計(jì)工作。
19、作為本發(fā)明一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)及方法優(yōu)選的，所述運(yùn)維管理為輸電線路運(yùn)維人員提供運(yùn)維管理平臺(tái)，支持運(yùn)維人員對(duì)輸電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障診斷和維修決策。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
21、數(shù)據(jù)采集與處理的創(chuàng)新整合，實(shí)現(xiàn)建模數(shù)據(jù)的高質(zhì)量供給與應(yīng)用：系統(tǒng)借助衛(wèi)星遙感、無人機(jī)攝影測(cè)量、激光雷達(dá)掃描，搭配實(shí)地勘測(cè)與傳感器技術(shù)，全面采集高海拔地區(qū)地理信息、氣象數(shù)據(jù)及輸電線路運(yùn)行參數(shù)。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，通過清洗、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及多源數(shù)據(jù)融合、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，不僅有效剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，還深入挖掘數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，為后續(xù)建模提供精準(zhǔn)、全面的數(shù)據(jù)支持，大幅提升建模結(jié)果的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，為輸電線路設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。
22、建模技術(shù)與應(yīng)用服務(wù)的深度融合，提升輸電全生命周期管理效能：基于專業(yè)三維建模軟件和力學(xué)模型，系統(tǒng)精確構(gòu)建桿塔、導(dǎo)線及三維場(chǎng)景模型，直觀呈現(xiàn)輸電線路在復(fù)雜環(huán)境下的形態(tài)與運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，面向設(shè)計(jì)、運(yùn)維和培訓(xùn)場(chǎng)景，打造集路徑規(guī)劃、故障診斷、模擬訓(xùn)練于一體的綜合性服務(wù)平臺(tái)，不僅優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低運(yùn)維成本，還借助虛擬培訓(xùn)提升人員實(shí)操能力。該平臺(tái)支持多人在線協(xié)作，打破信息壁壘，實(shí)現(xiàn)輸電線路全生命周期的高效管理。
1.一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連通，所述數(shù)據(jù)處理模塊與建模模塊相連通，所述建模模塊與應(yīng)用服務(wù)模塊相連通；
2.一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，包括權(quán)利1所述的任意一項(xiàng)內(nèi)容，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述地理信息采集完成后通過激光雷達(dá)掃描技術(shù)，生成高分辨率數(shù)字表面模型和數(shù)字地形模型，精確呈現(xiàn)地表形態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述輸電線路參數(shù)采集完成后利用傳感器技術(shù)，對(duì)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取導(dǎo)線弧垂、桿塔傾斜數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理還會(huì)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影變換，統(tǒng)一數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，為后續(xù)數(shù)據(jù)融合和分析奠定基礎(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)融合與分析運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和潛在規(guī)律，為輸電線路三維建模提供數(shù)據(jù)支撐。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述桿塔建模在建模過程中，精確模擬桿塔的各個(gè)構(gòu)件，包括塔身、橫擔(dān)、絕緣子，以及它們之間的連接方式，所述導(dǎo)線建模使用三維建模軟件將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線三維模型，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線與桿塔的精準(zhǔn)裝配。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述場(chǎng)景建模中添加地形、地貌、植被地理要素，以及氣象要素的動(dòng)態(tài)模擬，如風(fēng)速、覆冰，使模型更加逼真。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述設(shè)計(jì)輔助為輸電線路設(shè)計(jì)人員提供三維建模平臺(tái)，支持設(shè)計(jì)人員在平臺(tái)上進(jìn)行輸電線路路徑規(guī)劃、桿塔選型、導(dǎo)線布置設(shè)計(jì)工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高海拔輸電線路三維精準(zhǔn)建模方法，其特征在于：所述運(yùn)維管理為輸電線路運(yùn)維人員提供運(yùn)維管理平臺(tái)，支持運(yùn)維人員對(duì)輸電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障診斷和維修決策。