移動智能終端在輸電網(wǎng)三維設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：通過將移動智能終端與三維智能設(shè)計技術(shù)相結(jié)合的方法，可實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集和資源整合。本文就對移動智能終端在輸電網(wǎng)三維設(shè)計中的應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：輸電網(wǎng);三維智能;設(shè)計;移動終端

1移動終端及電網(wǎng)三維智能平臺技術(shù)分析

移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，3G、4G通信技術(shù)與云計算技術(shù)的結(jié)合，使得移動智能終端發(fā)生了革命性的變革。將智能終端用于輸電網(wǎng)三維輔助設(shè)計已成為未來的發(fā)展趨勢。目前，移動智能終端與無線互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù)已成熟，多種終端產(chǎn)品已應(yīng)用到生活中的各方面。移動智能終端、GPS、無線互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與GIS的結(jié)合，拓展了GIS的應(yīng)用領(lǐng)域。我國電力系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大，輸電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計也日益重要。輸電網(wǎng)的設(shè)計業(yè)務(wù)主要包括項(xiàng)目規(guī)劃、前期可行性研究、初步設(shè)計及施工圖設(shè)計等環(huán)節(jié)。由于輸電網(wǎng)設(shè)計業(yè)務(wù)的特殊性，在線路路徑初設(shè)和施設(shè)階段，需要野外沿線踏勘或重點(diǎn)踏勘，因此對輸電網(wǎng)三維智能設(shè)計技術(shù)移植到移動終端有迫切需求。電網(wǎng)移動三維智能設(shè)計平臺具有智能選線、桿塔智能排位、高度共享數(shù)據(jù)等功能特征，能方便地進(jìn)行矢量地形數(shù)據(jù)管理、電網(wǎng)多階段數(shù)據(jù)管理、遙感影像數(shù)據(jù)管理、設(shè)計選型數(shù)據(jù)管理，并在輸電網(wǎng)設(shè)計中通過進(jìn)行專題數(shù)據(jù)集成及應(yīng)用、空間分析、三維展示實(shí)現(xiàn)信息資源高度共享。

2移動智能終端在電網(wǎng)三維設(shè)計的應(yīng)用

2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是電網(wǎng)設(shè)計的重要決策資料，設(shè)計人員在進(jìn)行規(guī)劃、可研、初設(shè)及施設(shè)過程中都要參考采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輔助決策。原有的輸電網(wǎng)設(shè)計方式是設(shè)計人員到野外現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場用紙筆記錄，回去后再錄入系統(tǒng)。此種工作模式效率低且錯誤率高。將移動智能終端應(yīng)用于電網(wǎng)設(shè)計業(yè)務(wù)，可在野外精準(zhǔn)定位當(dāng)前位置，實(shí)時采集當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等信息。通過對比原影像數(shù)據(jù)與實(shí)際地形查找錯誤，利用移動智能終端自帶的攝像功能，拍攝實(shí)地照片并利用無線傳輸至服務(wù)端方便后續(xù)修改。利用移動智能終端不僅可提高工作效率，也減少了因記錄失誤或遺失造成的數(shù)據(jù)誤差。

2.2輸電網(wǎng)智能選線及線路驗(yàn)證

在輸電網(wǎng)三維設(shè)計中，移動智能終端發(fā)揮的一項(xiàng)非常重要的作用就是對輸電網(wǎng)線路野外查勘進(jìn)行智能化處理，實(shí)現(xiàn)了智能選線及線路驗(yàn)證。利用計算機(jī)技術(shù)手段對電子矢量地形圖、遙感影像圖、航片數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理，結(jié)合移動設(shè)計平臺的三維智能設(shè)計技術(shù)，能對沿線障礙物進(jìn)行自動避讓，實(shí)現(xiàn)智能選線。移動智能終端為用戶提供非常直觀的輔助編輯環(huán)境及人性化的編輯工具，用戶在移動智能終端上只要指定路線的起始點(diǎn)、終結(jié)點(diǎn)及應(yīng)避開的各種區(qū)域，系統(tǒng)將會根據(jù)優(yōu)化算法自動構(gòu)建線路，還能提供多條參考路徑，并對線路信息進(jìn)行說明。在設(shè)計人員對線路進(jìn)行野外沿線踏勘驗(yàn)證時，所用移動終端中的地圖、線路設(shè)計數(shù)據(jù)僅在每次進(jìn)行現(xiàn)場比對時通過系統(tǒng)專線傳遞，避免了機(jī)密敏感數(shù)據(jù)的隨意下載和傳播，保證了數(shù)據(jù)的安全性，用戶通過使用移動終端對所選線路和桿塔排位進(jìn)行現(xiàn)場比對，及時查找或發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，亦可在終端平臺上標(biāo)定錯誤點(diǎn)，進(jìn)行人工修改，最終確定最后設(shè)計方案。通過使用移動智能終端為野外查勘帶來了巨大的便利性，提高選線工作效率。

2.3二三維一體化數(shù)據(jù)展現(xiàn)及成果輸出

在輸電網(wǎng)三維設(shè)計中，利用移動智能終端能夠方便地實(shí)現(xiàn)建設(shè)成果的二三維一體化展示，并可以方便地進(jìn)行成果輸出。移動智能終端將線路桿塔排位的成果生成三維圖像，輸電網(wǎng)線路上的導(dǎo)線、地線、金具等材料設(shè)備可以利用三維模型展示出來，用戶還能方便地進(jìn)行二三維切換，高效率地進(jìn)行地形勘測和現(xiàn)場比對，實(shí)現(xiàn)二三維空間數(shù)據(jù)的集成化管理并且在設(shè)計完成后，工作人員可以利用移動智能終端進(jìn)行成果輸出。

2.4電網(wǎng)建設(shè)集成管理

移動智能終端利用其固有的便攜性和易操作性，方便實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)集成，獲取區(qū)域電網(wǎng)各類規(guī)模的線路、變電站、電廠的空間位置屬性等。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與管理，并將數(shù)據(jù)傳送到三維設(shè)計平臺服務(wù)端，可快速地建立起全數(shù)字化電網(wǎng)模型。工程現(xiàn)場人員在三維模擬場景中，操作三維模型進(jìn)行線路進(jìn)度數(shù)據(jù)的采集填報，真實(shí)的展現(xiàn)工程現(xiàn)場建設(shè)的過程和重要環(huán)節(jié)，并將工程建設(shè)進(jìn)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的省電力公司、國網(wǎng)公司基建管理信息系統(tǒng)，可進(jìn)行全程監(jiān)控管理。通過移動終端的使用使得電網(wǎng)建設(shè)數(shù)據(jù)采集位置與實(shí)際工程建設(shè)現(xiàn)場的同步對應(yīng)，提高安全生產(chǎn)的管理水平。

3關(guān)鍵技術(shù)演技

3.1電網(wǎng)三維智能設(shè)計移動

終端應(yīng)用平臺電網(wǎng)三維智能設(shè)計移動終端應(yīng)用平臺主要內(nèi)容包括終端業(yè)務(wù)設(shè)計器、解析器和中心業(yè)務(wù)服務(wù)三部分。終端設(shè)計器用于提供配置和二次開發(fā)功能，提供移動應(yīng)用模擬和仿真，為應(yīng)用組件提供插拔接口，支持各類移動開發(fā)平臺界面組件。解析器是標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議解析引擎，通過采用靈活的傳輸協(xié)議和方式，能夠保證傳輸核心數(shù)據(jù)安全，文件傳輸支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，提供高效壓縮解壓等功能。中心業(yè)務(wù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用接口，按照可擴(kuò)展、高可配置原則，實(shí)現(xiàn)跨移動應(yīng)用系統(tǒng)平臺特性并與現(xiàn)有在運(yùn)系統(tǒng)緊密集成。

3.2選線的最短路徑算法

路徑分析的核心問題是尋求兩節(jié)點(diǎn)間距離最短、費(fèi)用最低的路徑，即最佳路徑問題。最佳路徑問題求解算法有許多，其中Dijkstra（迪杰斯特拉）算法由于能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓靶阅芊€(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)被GIS系統(tǒng)廣泛采用。本平臺系統(tǒng)的智能選線即采用Dijkstra算法，該算法能解決一個節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑問題，主要特點(diǎn)是以起始點(diǎn)為中心向外層層擴(kuò)展，直到擴(kuò)展到終點(diǎn)，找到最短路徑的最優(yōu)解為止。但由于該算法需遍歷計算所有節(jié)點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多時，求解效率較低。

3.3動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化排位算法

在桿塔的自動優(yōu)化排位過程中，綜合運(yùn)用了動態(tài)規(guī)劃的兩種優(yōu)化方法，即嚴(yán)密法和快速法。嚴(yán)密法是將每一個塔位點(diǎn)依次與多個塔型配對作為目標(biāo)點(diǎn)，指定必須經(jīng)由的倒數(shù)第二點(diǎn)，校驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)要求，最后選用通過校驗(yàn)且費(fèi)用最低的塔型作為最佳排位結(jié)果，如此每個目標(biāo)點(diǎn)前一點(diǎn)都已完成排位，直到終點(diǎn)的桿塔排位結(jié)束?？焖俜ㄊ菫樘岣邍?yán)密法的效率及減少內(nèi)存提出的方法，其基本思想是對每個塔位點(diǎn)與多個塔型的配對只用最佳費(fèi)用作為篩選條件，而不用指定必須經(jīng)過某點(diǎn)，從而可以加快速度，大大減少存儲量。

3.4海量三維數(shù)據(jù)處理與多級紋理交換技術(shù)

海量數(shù)據(jù)大范圍三維場景快速漫游的實(shí)現(xiàn)主要受制于幾何數(shù)據(jù)與紋理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量龐大、地物繁多。對管理大數(shù)據(jù)量最行之有效的辦法是數(shù)據(jù)分塊技術(shù)。在三維場景中，由于紋理圖像數(shù)據(jù)占90%以上，因此要實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)場景的管理和漫游，采用“多級紋理交換”技術(shù)。該技術(shù)主導(dǎo)思想是將場景中使用到的紋理拼合成為大小一致的紋理塊，再將每塊紋理生成幾個細(xì)節(jié)等級的紋理，每個等級通過上一等級壓縮得到，然后計算物體在屏幕上成像的大小，并以此決定選用哪一級紋理，最后在內(nèi)存中建立紋理緩沖池，使用LRU算法進(jìn)行紋理塊的調(diào)度，確保使用頻率高的紋理調(diào)度次數(shù)盡可能少。

4結(jié)語

總之，我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，將移動智能終端與三維智能設(shè)計平臺提升為產(chǎn)品化研究，真正做到前沿科技創(chuàng)新，為智能電網(wǎng)的發(fā)展再添動力。

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作者簡介：馬國平（1979.9），男，寧夏固原人，寧夏大學(xué)電氣工程及自動化本科，研究方向：輸電線路。