[發明專利]基于點云數據對變電站GIS設備進行建模的方法

有效

• 申請號: 201710170119.7
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107045733B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 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: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06F30/20
• 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GIS設備進行建模的方法，其包括步驟：(1)采用多次掃描的方式采集變電站GIS設備的點云數據；(2)將多次掃描獲得的變電站GIS設備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)基于變電站GIS設備的實際結構對點云數據進行分割；(6)根據點云數據的分類指標對分割后的點云數據進行分類；(7)基于分類后的點云數據進行模型分類重構；(8)拼接得到完整的變電站GIS設備模型。本發明方法可準確高效地對變電站GIS設備進行建模以實現變電站GIS設備的三維重構，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GIS設備進行建模的方法。

背景技術

在電力行業中，GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，國際上稱為“氣體絕緣金屬封閉開關設備”(Gas Insulated Switchgear)，簡稱GIS。它將一座變電站中除變壓器以外的一次設備，包括母線、斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關、避雷器等，經優化設計有機地組合成一個整體。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準確高效地進行三維重構。目前可考慮用于變電站三維重構的建模方法主要包括：

(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變壓器、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。需特別指出的是，GIS作為變電站中的關鍵電氣設備，精確高效的建模至關重要。但是目前已有的可用于變電站GIS的建模方法主要包括虛擬現實建模語言建模法以及幾何造型建模法，這些方法都存在著精度低、真實性不足以及建模效率低等問題，難以滿足GIS模型高精度、高質量的要求。因此，為了實現變電站的實景三維重構，必須對變電站中的GIS建模方法進行研究，尋找一種全新的方法。

(3)基于激光點云的建模方法。