[發(fā)明專利]一種基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111363476.8
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114357694A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 黃國方;童宇輝;張靜;單超;周興俊;楊明鑫;張叢叢;湯濟民;廖志勇;劉曉銘;王文政;甘志堅;陳向志;謝永麟;彭奕;郝永奇;吳嵩青;鐘亮民;吳圣和;許茂洲;張斌;侯建國;薛棟良;溫祥青;蔣軒;謝芬
• 申請（專利權(quán)）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06Q50/06;G06F16/22
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 嚴志平

1.一種基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法，其特征在于，包括：

獲取變電站點云數(shù)據(jù)；

對點云數(shù)據(jù)進行預處理，利用點云體素濾波器算法對點云數(shù)據(jù)降采樣，提取有效點云數(shù)據(jù)；

采用歐式空間聚類分割的方法對提取的有效點云數(shù)據(jù)進行實體劃分；

采用最小生成樹和最大關(guān)鍵路徑算法在劃分出的目標實體中提取直線，對直線擬合獲取直線模型；

從所述直線模型中識別出電力線；

對識別后的電力線，采取瓦片式分層存儲方法，構(gòu)建基于八叉樹結(jié)構(gòu)的存儲結(jié)構(gòu)，按照不同點云的重要程度，以數(shù)據(jù)庫表格方式保存在本地；

把瓦片數(shù)據(jù)、渲染網(wǎng)頁、對象數(shù)據(jù)庫部署在服務器上，Web瀏覽器通過加載渲染模塊和瓦片數(shù)據(jù)，實現(xiàn)大規(guī)模點云數(shù)據(jù)的渲染；

搭建數(shù)據(jù)中臺，將變電站環(huán)境內(nèi)的所有信息基于一個標準協(xié)議，采用統(tǒng)一的格式和語言進行描述；

采用變電站設備感知數(shù)據(jù)虛實映射技術(shù)，建立感知數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與設備或環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)與設備之間虛實映射；

基于全面感知以及數(shù)據(jù)治理技術(shù)獲得多維度、全景式數(shù)據(jù)，構(gòu)建變電站設備狀態(tài)的數(shù)字孿生虛擬模型，實現(xiàn)對設備環(huán)境的準確模型建立；

構(gòu)建基于ROS的機器人仿真環(huán)境，通過交互式計算機技術(shù)以及機器人相關(guān)理論，將采集到的數(shù)據(jù)和當前的機器人運動狀態(tài)結(jié)合起來，在計算機中同步模擬機器人實際工作情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置，其特征在于：所述對點云數(shù)據(jù)進行預處理，包括：計算每個點到所有相鄰點的平均距離，假設結(jié)果分布是具有均值和標準差的高斯分布，將該點的平均距離在由全局距離均值和標準差定義的區(qū)間之外的所有點視為離群值，并從數(shù)據(jù)集中進行修剪。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置，其特征在于：所述采用歐式空間聚類分割的方法對提取的有效點云數(shù)據(jù)進行實體劃分，包括：以點與點之間的歐式距離作為測度函數(shù)進行判斷，即該點與某類集合任一點的歐式距離小于閾值時，則將其歸為同一類進行劃分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置，其特征在于：所述采用最小生成樹和最大關(guān)鍵路徑算法在劃分出的目標實體中提取直線，包括：對每個子塊基于圖論算法獲得最小生成樹，取最小生成樹中最長路徑作為導線的逼近直線，利用中軸線提取得到設備中軸線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置，其特征在于：所述從所述直線模型中識別出電力線，包括：從直線模型中識別出電力線，采用計算橫截面半徑的方法，在直線上某個點，取周圍某個半徑的球體內(nèi)所有點的坐標蔓延的范圍，所有點蔓延范圍的并集，可視為該直線所屬于的電線，如果所有球體內(nèi)的點到直線的平均距離大于預先設置的閾值，則認為該直線不是電力線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置，其特征在于：還包括：將變電站設備物質(zhì)和價值的全過程數(shù)字化管理，對資產(chǎn)的規(guī)劃設計、物資采購、工程建設、維護運營、檢修更新直至退役報廢這一全生命周期實現(xiàn)綜合管理。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大規(guī)模點云的變電站數(shù)字孿生方法及裝置，其特征在于：所述構(gòu)建變電站設備狀態(tài)的數(shù)字孿生虛擬模型，實現(xiàn)對設備環(huán)境的準確模型建立，還包括：通過加載數(shù)據(jù)資源構(gòu)建變電站多維數(shù)據(jù)空間，對數(shù)字孿生虛擬模型進行數(shù)據(jù)分析、仿真計算，并實時反饋給數(shù)字孿生虛擬模型，對模型優(yōu)化演進，形成一種自我優(yōu)化的智能運行模式。