[發明專利]基于點云數據對變電站母線進行建模的方法

有效

• 申請號: 201710170116.3
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107045731B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 杜勇;沈小軍;王浩;秦川;姚京松;李柏松;劉曉華;吳軍;張銳;何蓮
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力公司檢修公司;同濟大學;上海慕榮電氣有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T19/00
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發明公開了一種基于點云數據對變電站母線進行建模的方法，其包括步驟：(1)采用多次掃描的方式采集變電站母線的點云數據；(2)將多次掃描獲得的變電站母線的點云數據進行拼接；(3)對點云數據進行消噪處理；(4)對消噪后的點云數據進行抽稀；(5)基于抽稀后的母線點云數據，提取母線的任意N個截面圓，獲取各截面圓的半徑和圓心；(6)基于各截面圓的半徑計算出該N個截面圓的半徑的平均值R，并將其作為母線的半徑；基于各截面圓的圓心構建母線延伸軌跡；(7)基于母線的半徑和母線延伸軌跡建立母線模型。本發明方法可準確高效地對變電站母線進行建模，為變電站三維可視化、智能化監管提供良好的基礎。

技術領域

本發明涉及一種建模方法，尤其涉及一種對變電站母線進行建模的方法。

背景技術

母線是指用高導電率的材料例如銅、鋁制成的用以傳輸電能、匯集和分配電力的產品，是電站、變電站輸送電能用的總導線。通常通過母線把發電機、變壓器或整流器輸出的電能輸送給各個用戶或其他變電所。目前，變電站三維可視化、智能化監管已得到業內人士的重視，進行變電站實景三維重構是實現變電站三維可視化的基礎。為實現變電站實景三維重構，需對變電站內部各種設備進行準確高效地三維重構。母線是變電站中不可缺少的組成部分，是變電站與外界連通的樞紐，對其進行高效、精準的三維模型重構具有重要意義。目前可考慮用于變電站母線模型重構的方法主要包括：

(1)基于虛擬現實建模語言的建模方法。

虛擬現實建模語言(Virtual Reality Modeling Language，VRML)不僅是一種建模語言，也是一種描繪3D場景中對象行為的場景語言。VRML通過編程語言以立方體、圓錐體、圓柱體、球體等為原始對象構造均壓環、隔離開關、斷路器、電壓與電流互感器等電氣設施及建筑模型，并給模型貼上特定材質，然后拼接這些模型以完成整個變電站的三維場景建模。VRML腳本節點(script)對應的Java語言可以利用變電站模型進行人機交互，進而實現變電站虛擬現實系統。VRML建模法雖可方便地進行人機交互，但擬合的模型由于采用立方體、圓錐體、圓柱體、球體的組合構建，必然造成變電站模型缺乏真實感，模型精度差。

(2)基于幾何造型的建模方法。

幾何造型建模方法依據變電站數碼圖片、設計圖紙和廠家設施圖紙，利用AutoCAD、3dMax、Maya等專業軟件，按照一定比例采用立方體、圓柱體、圓錐體、圓環等建立變電站各種電氣設施的三維模型，然后設置模型貼圖與材質，拼接電氣設施模型完成變電站三維場景建模，該建模方法獲取的模型主要有三種:線框模型、表面模型與實體模型。幾何造型建模法效率和直觀性較好，但難以實現真實場景建模。

以上兩種建模方法作為目前可用于變電站模型三維重構的常規方法，均無法實現變電站模型真實、高精度的模型重構，只能適用于一些對模型精度要求低、對真實性要求不高的場合中，無法滿足變電站三維可視化運用的要求。而母線是變電站中不可缺少的組成部分，是變電站與外界連通的樞紐。高精度的母線三維模型對于未來母線的檢測，例如長度、粗細、彎曲測量有著重要意義，因此需要針對母線開發高精度的建模方法。

(3)基于激光點云的建模方法。