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        三維GIS技術(shù)在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

        2017-11-30 08:18:16劉小金
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2017年24期
        關(guān)鍵詞:輸電線路應(yīng)用

        劉小金

        摘 要:GIS技術(shù)作為一項現(xiàn)代科技,已經(jīng)被運用于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測與檢修中,改變了傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測模式,提高了監(jiān)測效率,能夠?qū)旊娋€路進(jìn)行全方位的仿真與模擬,確保了線路功能的發(fā)揮。本文首先介紹了GIS技術(shù)原理,然后分析了該技術(shù)在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:三維GIS技術(shù);輸電線路;狀態(tài)監(jiān)測;應(yīng)用

        中圖分類號:TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        GIS技術(shù)的有效應(yīng)用,為人們提供了一個三維立體空間,特別是現(xiàn)代計算機技術(shù)、云計算技術(shù)等的發(fā)展,為GIS技術(shù)提供了全新的出路,將其應(yīng)用于輸電線路檢測中,不僅能對輸電線路的全景進(jìn)行模擬仿真,為輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測創(chuàng)造有利條件,也實現(xiàn)了對輸電線路的全方位檢修與維護(hù),確保其運行質(zhì)量。

        1.GIS技術(shù)下的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測原理

        1.1 地景可視化原理

        三維GIS技術(shù)運用的關(guān)鍵就是對輸電線路所處區(qū)域進(jìn)行三維立體的仿真,達(dá)到大數(shù)據(jù)、地景等之間的交替展示,其中的主要原理體現(xiàn)為:在確保地域景色、環(huán)境的特點細(xì)致地呈現(xiàn)基礎(chǔ)上,來控制其中的數(shù)據(jù)量,達(dá)到相互呼應(yīng)的目標(biāo)。

        1.2 基于多線程的動態(tài)LOD技術(shù)

        對一個大范圍的地域地形進(jìn)行高效仿真、模擬,是現(xiàn)代信息技術(shù)研究的一大方向,能夠?qū)崿F(xiàn)各種技術(shù)的集成運用,其中主要包括:模型簡化、現(xiàn)場剪裁等。為了提高渲染速度,要對數(shù)據(jù)實施簡化處理,確保良好視覺效果的基礎(chǔ)上要控制數(shù)據(jù)量,實際監(jiān)測過程中應(yīng)該根據(jù)客觀地形條件的調(diào)整來科學(xué)地篩選與更新數(shù)據(jù)信息,確保地形數(shù)據(jù)處于動態(tài)變化中。

        要想達(dá)到地域場景、地形條件等的高效模擬,則要對不同地形數(shù)據(jù)塊實施LOD分層,具體則要參照以下標(biāo)準(zhǔn):第一,地形數(shù)據(jù)塊幾何中心和視線中心二者間的偏角,及其同視點二者的距離。

        要把一切和場景相關(guān)的地貌、地形信息、數(shù)據(jù)等劃分為若干個細(xì)節(jié)層,就能夠在不同的細(xì)節(jié)層次中看到詳細(xì)的輸電線路信息、數(shù)據(jù),而且具有動態(tài)觀察功能,能夠伴著某個試點的轉(zhuǎn)移來了解各個區(qū)域的具體情況、景象等,而且也能確保視點所要觀察的部位的細(xì)節(jié)的層次沒有任何變化,能夠有效控制圖像的不良跳動,具體圖示如圖1所示。

        圖1中,當(dāng)矩形方塊的面積越小,意味著越能高清晰地分辨出輸電線路的地形、地貌狀況,E屬于觀察者的角度,同視點較近的位置,調(diào)度高分辨率數(shù)據(jù)。

        1.3 基于金字塔結(jié)構(gòu)的地形數(shù)據(jù)

        整個GIS系統(tǒng)中,主要依托于以下數(shù)據(jù)技術(shù),例如:衛(wèi)星影像、激光雷達(dá)、高程DEM等,需要供應(yīng)一種能夠妥善適應(yīng)高效調(diào)度的存儲技術(shù),這樣才能實現(xiàn)三維地形的高效呈現(xiàn),眾多的存儲結(jié)構(gòu)中,金字塔地形結(jié)構(gòu)則相對成熟,具體的構(gòu)建步驟為:

        第一,將最初的地形數(shù)據(jù)成為金字塔的底部結(jié)構(gòu),也就是最底層,以此為基礎(chǔ)通過像素合成的模式注漿生成以上一層,通過這種方式來逐步搭建一個瓦片金字塔,具體如圖2所示。

        2.在線監(jiān)測設(shè)備的立體可視化

        GIS三維造型背景下所繪制出的模型實際出現(xiàn)了以下兩大挑戰(zhàn):第一,三維模型相對復(fù)雜,使得現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)無法妥善處理與適應(yīng),而且網(wǎng)絡(luò)寬帶具有局限性,無法讓三維模型高效、及時地顯示,必須控制模型的復(fù)雜度,盡量控制系統(tǒng)內(nèi)部要處理的多邊形,確保其幾何性質(zhì),而且能夠達(dá)到適時交互。

        對于GIS系統(tǒng)從產(chǎn)生到實際應(yīng)用中,經(jīng)歷了一個發(fā)展的過程,特別是編碼模式的選擇,全新的編碼方式同GIS技術(shù)之間有效配合,達(dá)到了對各項設(shè)備的在線監(jiān)測,提高了監(jiān)測準(zhǔn)確度,解除了舊式技術(shù)的不足。其中頂點簡化算法得到了應(yīng)用。

        3.三維GIS輸電線路在線狀態(tài)監(jiān)測與模擬

        現(xiàn)階段,三維GIS技術(shù)有了全新的發(fā)展與進(jìn)步,正在建立起以生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)為地基,借助于高精度三維立體數(shù)據(jù),不僅能實現(xiàn)對輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測與模擬,也能實現(xiàn)其他多種功能,屬于一個綜合應(yīng)用平臺,具體功能是指:三維模型觀察、桿塔定位、立體數(shù)據(jù)分析等,同時,也能達(dá)到對整個輸電線路異常問題的排查與監(jiān)測。

        3.1 監(jiān)測雷電

        參照所要監(jiān)測的輸電線路,將一系列參數(shù)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng),例如:走廊半徑、終始時間等來最終得到雷電的相關(guān)數(shù)據(jù),將線路所處地域的地形條件、地域環(huán)境、自然地理特征等作為參考的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù),達(dá)到對各個地域的雷電強度的統(tǒng)計,同時,也要查詢各個地域雷電的密度,將其作為雷電防范與改造的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

        3.2 覆冰監(jiān)測

        覆冰主要是氣象環(huán)境、客觀自然環(huán)境所致,對此則要對目標(biāo)線路周圍的一切數(shù)據(jù),例如:溫度變化量、電流泄漏量、地線拉力等加以查詢、查找,對應(yīng)獲得輸電線路的覆冰狀態(tài)。

        3.3 風(fēng)偏檢測

        三維GIS技術(shù)同樣能夠?qū)徍孙L(fēng)偏狀況,能夠?qū)U塔頭間隙的風(fēng)偏情況加以審核,從而得出風(fēng)偏結(jié)論。先利用GIS系統(tǒng)來定位一個區(qū)域內(nèi)的輸電線路,再借助監(jiān)測系統(tǒng)重點從線路的弧垂閃絡(luò)、舞動情況等方面進(jìn)行檢測,將監(jiān)測到的風(fēng)偏數(shù)據(jù),憑借GPRS傳輸至中心監(jiān)控系統(tǒng),如果發(fā)現(xiàn)任何故障問題,整個系統(tǒng)則將傳遞出警示性信號和信息,為故障處理提供依據(jù)。

        3.4 污穢監(jiān)測

        可以借助GIS技術(shù)來檢查、審核污染區(qū)域的絕緣情況,從而為線路的維護(hù)與檢修供應(yīng)所需的數(shù)據(jù)、依據(jù),借助已經(jīng)形成的污穢區(qū)的地形圖,絕緣子的類型、結(jié)構(gòu)高度等一系列數(shù)據(jù)來主動計算得出各類桿塔所在地域的數(shù)據(jù)、信息,從中得出桿塔的絕緣配置狀態(tài),對應(yīng)得出不同桿塔能否達(dá)到絕緣配置的規(guī)定。

        3.5 防雷質(zhì)量監(jiān)測

        借助于GIS技術(shù),來審核輸電線路所在地域的絕緣水平,從而為輸電線路的整改、維修等創(chuàng)造條件,再運用已經(jīng)得出的污穢地域的相關(guān)參數(shù),例如:絕緣子型號、結(jié)構(gòu)高度、爬距等,能夠自動化生成各類桿塔所在位置的污染狀況,也能得出這些桿塔的絕緣水平,最后明確此桿塔能否達(dá)到絕緣配置的相關(guān)規(guī)定。

        3.6 輸電線路在線監(jiān)測的三維可視化顯示

        現(xiàn)階段,三維GIS技術(shù)已經(jīng)全面實現(xiàn)了輸電線路的在線化監(jiān)測,能夠妥善獲得相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù),然而,因為三維可視化管理依然有待研究與發(fā)展,目前的功能局限于單純的圖景現(xiàn)實,無法體現(xiàn)出數(shù)據(jù)平臺的獨特優(yōu)勢,要想獲得較好的服務(wù),就必須對輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行適時地更新,要盡量達(dá)到監(jiān)測數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)之間的充分融合,從而達(dá)到可視化的效果。

        結(jié)語

        三維GIS技術(shù)為輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測提供了一個更好的發(fā)展方向,實現(xiàn)了對輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測、動態(tài)跟蹤,提高了輸電線路運行效率,能夠確保及時發(fā)現(xiàn)問題,提高狀態(tài)監(jiān)測效率,確保了輸電線路的安全。

        參考文獻(xiàn)

        [1]史方舟.三維GIS輸電線路管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].東北師范大學(xué),2012.

        [2]康來,瞿師,楊冰,等.大規(guī)模GIS數(shù)據(jù)三維可視化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2009(S1):166-169.endprint

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