[发明专利]基于三维GIS技术的输电线路可视化状态监测系统

说明书

技术领域

本发明属于输电线路状态监测领域，尤其涉及基于三维GIS技术的输电线路可视化状态监测系统。

背景技术

架空输电线路纵横交错分布在旷野上，其极易受到气候、地质、走廊周边人类活动等因素的影响。多年的运行经验表明，环境(包含自然环境和社会环境)因素导致的输电设备故障在全部故障中的占比高达90％以上，恶劣的运行环境是输电设备安全稳定运行所面临的最主要、最突出的问题。鉴于此，近年来，随着电子信息技术、传感器技术、图像处理技术和人工智能技术的快速发展，电力行业尝试开展了输电线路状态监测技术的应用，即通过实时、连续、在线监测输电设备本体的运行信息和输电走廊周边的环境状态，分析、评价输电线路的运行风险，从而指导设备运行部门开展有针对性的维护和防范。然而，当输电线路状态监测系统由单一、独立的监测单元发展成为多元、互联的综合信息系统后，纷繁的状态监测数据与海量的地理信息数据相交织，此时如何直观、生动、准确地展示这些数据，使各级运行、管理人员能全面把握辖区输电设备运行状态，成为一个亟需解决的技术难题。

为此，开发一种基于三维GIS技术的输电线路可视化状态监测系统，以三维GIS技术为基础，通过对海量空间信息的多角度、全方位展现，实现输电线路走廊的三维地景仿真和输电设备状态的三维展示，从而为提升电力设备运行管理的精细化、科学化、智能化水平提供信息支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维GIS技术的输电线路可视化状态监测系统。本发明以三维GIS技术为基础，采用金字塔结构对相关地形数据进行存储，结合基于多线程的动态LOD(Levels of Detail)技术，实现输电线路走廊的三维地景仿真，同时对相关在线监测设备实现三维可视化管理，展示状态监测数据，为提升电力设备运行管理的精细化、科学化、智能化水平提供信息支撑。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

基于三维GIS技术的输电线路可视化状态监测系统由地理信息数据展示模块，设备模型数据展示模块和状态监测数据展示模块三部分组成。其中：地理信息数据展示模块采用了基于金字塔结构的数据存储技术和动态LOD技术，设备模型数据展示模块采用了渐近式传输与顶点式简化相结合的方式，实现高精度在线监测设备模型快速浏览；状态监测数据展示模块采用粒子系统实现状态监测数据展示。

1)地理信息数据展示模块

地理信息数据展示模块采用了基于金字塔结构的数据存储技术和动态LOD技术。实现大范围的地理信息数据展示与仿真需要实现大数据量的地景实时交互显示，故相关数据的存储与管理则为技术核心所在，具体做法是：在保证场景显示准确的前提下，使参与实时处理的地理信息数据降低到最少，以保证信息交互响应的效率。

本发明采用基于金字塔结构的数据存储为实现地理信息数据展示所需的海量空间信息数据。基于金字塔结构的数据存储为影像数据和高程数据等地理信息数据提供一种可适应快速调度的存储方法；为三维地形显示，输电线路走廊可视化做准备；在使用数据时，可以根据视点与地形的距离，快速获取相应分辨率影像数据和高程数据。基于金字塔结构的数据存储其具体的实现过程如下：

步骤一：输入高程数据，对高程数据进行预处理，建立快速索引，采用线性插值对高程数据进行计算；

步骤二：输入影像数据；

步骤三：计算影像数据的范围和分辨率；

步骤四：根据计算所得的影像数据的范围和分辨率，判断是否需要对其进行切割，若需要，则按预定的网格切割为瓦片；若不需要，则跳入步骤五；

步骤五；为每个瓦片进行相应的网格化处理；

步骤六：结合步骤一和步骤五的结果，为每个网格点计算相应的高程值；

步骤七：判断目前的网格是否还需要压缩，若需要则按四分裂对其进行合并压缩，然后跳入步骤三；若不需要则建立数据索引；

步骤八：将数据存储到相应的数据库。

实现地理信息数据展示，除完成数据存储外，还需要对数据进行相应简化，再将场景模型和纹理数据区分为多种细节层次，并按细节序列加以组织，以达到视点越接近细节越丰富的场景表达效果，最终实现输电线路走廊可视化。远视点的地形区域的绘制无需使用与近视点一样的精度，为加快可视化精度，对场景中各地形数据进行LOD分层，实现地形数据动态变化过程，此过程中，场景层次细节的变化应能与视点的变化一致，以达到不同层次间场景的连续平滑过渡。动态LOD技术的具体实现方式如下：

步骤一：收到相机(观察点)状态信息，进行视场计算与数据裁剪；