三維可視化在電纜運維管理中的應(yīng)用研究

羅學淵

摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提高，鋪設(shè)地下電纜成為滿足人民群眾日益增長的電力供應(yīng)需求的重要途徑。比起傳統(tǒng)的架空導線方法，地下電纜不僅更加美觀，而且能保護線路不受風雨雷電、潮濕污垢等自然條件的侵害，從而保障了供電的穩(wěn)定和安全。地下電纜作為重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，對其的運維管理涉及到人民生活的方方面面面。本文研究了三維可視化在電纜運維管理中的應(yīng)用，旨在提高地下電纜從設(shè)計規(guī)劃到管理過程中高效性和科學性，增強城市電網(wǎng)運行的安全性。

關(guān)鍵詞：三維可視化；電纜；運維管理

如今，在我國的城市建設(shè)進程中，電纜下地已經(jīng)成為保障供電可靠性的重要方法之一，是許多城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。但存在部分開發(fā)商為了壓縮成本，在不辦理相關(guān)手續(xù)，不清楚地下管道線路鋪設(shè)的具體情況就胡亂開挖，導致地下電纜常遭受外力破壞，不僅讓公共財產(chǎn)遭受損失，還影響了供電的穩(wěn)定性，給居民生活造成不便。日常搶修和維護工作中，較為常用的可是方法是單線圖結(jié)合二維地圖[1]。但這種方法只能提供大致數(shù)據(jù)，精準性不高。三維可視化作為一種新的運維手段，研究其在電纜運維管理中的應(yīng)用，對提升城市電纜運行水平、降低電纜故障率、提高電纜運維管理水平等方面有著重要意義。

一、我國電纜運維管理模式現(xiàn)狀

近年來，隨著我國的電力公司的快速發(fā)展，縱橫交錯的地下電纜日益龐大復雜，對其的管理難度也大幅度提升。電力設(shè)施管理是電纜生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，如果僅使用手工管理，將數(shù)據(jù)和圖形記錄在紙質(zhì)媒介上，很容易出現(xiàn)圖形與數(shù)據(jù)更新速度不統(tǒng)一造成的混亂。上世紀90年代，城市地下管線系統(tǒng)還不發(fā)達，種類和數(shù)量都比較少，覆蓋范圍小，因此在地下管線的管理上，僅有少部分單位采用計算機和一些輔助成圖的方法。因圖檔殘缺不全、精準度低，近年來施工中常有毀壞上世紀的地下管線事故屢見不鮮。手工處理繁雜的數(shù)據(jù)，檢索效率低下，在實際施工管理過程中，還得依賴有一定資質(zhì)的工作人員憑借記憶和紙質(zhì)圖紙充當“活地圖”。然而城市建設(shè)的飛速發(fā)展帶來了翻天覆地的路面環(huán)境變化，找回電纜缺乏實物參考，給電纜運維管理造成很大難度。

上世紀90年代中，我國引進了先進的電磁測探法，奠定了地下管線數(shù)據(jù)庫建立的基礎(chǔ)，2005年以后，實現(xiàn)了城市現(xiàn)代化管理和城市地下管線信息化建設(shè)的同步匹配[2]。隨著地鐵建設(shè)的普及，城際交流越來越深入，電纜運維管理水平需要繼續(xù)提升，且盡早實現(xiàn)城市之間的數(shù)據(jù)共享。因此，研究新的地下電纜管理技術(shù)、爭取早日應(yīng)用以替代落后的傳統(tǒng)管理已成為當務(wù)之急。實踐表明，在電纜運維管理中尋求技術(shù)突破問題上，充分發(fā)揮計算機對于信息處理分析的優(yōu)勢，利用日趨成熟的三維可視技術(shù)，是一條切實可行的道路。

二、三維可視技術(shù)概況

三維可視化技術(shù)一種用于描繪和理解模型，以便相關(guān)人員充分理解的工具。通過這種技術(shù)，可以將獲取的信息通計算機的信息處理功能轉(zhuǎn)換為三維圖形，并且在顯示屏上顯示成像。能幫助展現(xiàn)描述地下及地上多種地質(zhì)構(gòu)和特征，在地質(zhì)學和地球物理學領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛。三維可視并不是模擬技術(shù)，它是在大量真實數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對真實情況的反應(yīng)和還原，并且能夠檢查資料是否連續(xù)，發(fā)現(xiàn)資料的異常、虛假和錯誤，是數(shù)據(jù)體的表征形式。

目前，三維可視化的主要方法有三種：三維圖片結(jié)合地形顯示、基于OpenGL以及基于DirectX的地物顯示及地形顯示。三維可視化工具是三維可視化處理的核心，在國內(nèi)外大量的三維可視化軟件工具中，有三種應(yīng)用最廣泛：OpenGL、VRML以及Java 3D[3]。

三、三維可視技術(shù)在電纜運維管理中的作用

1.滿足運維管理多方面需求。三維可視化技術(shù)在電纜運維管理的實際應(yīng)用中，能實現(xiàn)多種功能，將極大的提高運維管理的效率和便捷度。比如：（1）實現(xiàn)地下電纜、地上設(shè)施建筑以及生活區(qū)、廠房信息的分層管理。（2）能分析管道長度、計算面積大小、測量空間距離、分析任意剖面。（3）能通過構(gòu)建三維圖形，展示多視角多層面下豐富、逼真的地下電纜情況。

2.實現(xiàn)地下以及內(nèi)部構(gòu)造的可視化。三維可視化可以使難以暴露的低下以及內(nèi)部設(shè)施可視化，其中包括地下電纜可視化、電纜隧道可視化、線路可視化以及桿塔可視化。

地下電纜敷設(shè)在地面下狹小的電纜溝內(nèi)，不容易展示給運維人員。三維可視化技術(shù)可以通過電纜溝的溝長、溝深等數(shù)據(jù)，結(jié)合地面高程，使用系統(tǒng)中的電纜溝電纜模型快速制作工具，快速制作出符合要求的電纜溝，并且可以依據(jù)實際情況自定義選擇是否需要側(cè)掛、開關(guān)控制等[4]。用戶可以通過制作好的電纜溝上的開關(guān)功能選擇是否打開地下展示功能。打開功能后可以自由選擇不同角度、不同光照情況下查看溝內(nèi)設(shè)備。

電纜隧道空間比較大，等量距離之間都會設(shè)置有出口，工程師可以進入檢查。為了保證檢查人員的安全，用戶可以在隧道出入口使用三維可視工具模擬進入隧道內(nèi)的情況，通過三維可視化系統(tǒng)精細建模，對電纜隧道內(nèi)部的真實情況做出反應(yīng)，可讓用戶預(yù)先查看隧道內(nèi)部的具體構(gòu)造設(shè)施。

桿塔是配網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，多為架構(gòu)結(jié)構(gòu)。地形地貌對桿塔分布有著很大影響，從而影響了電纜線路的走向。三維可視化系統(tǒng)能根據(jù)這一特點，在高程、影響、矢量電子地圖的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，制作出能真實還原地形地貌的地形三維。在導入桿塔擺放數(shù)據(jù)后，能根據(jù)地形的具體情況調(diào)整桿塔的高度。也可以根據(jù)桿塔之間的位置、距離和類型，自動計算出相鄰桿塔之間電纜線路的弧垂度以及桿塔之間的方位，通過將線路使用ABC三種顏色標注，方便工作人員對桿塔情況的了解，實現(xiàn)了桿塔以及線路的可視化。

結(jié)語：

三維可視技術(shù)憑借其在仿真地理場景方面的獨特優(yōu)勢，能使日益復雜多變的城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得清晰明了，能讓架空線路、地下電纜及電纜隧道以及其他電力設(shè)施有更為直觀準確的三維展示，實現(xiàn)電纜運維管理中的操作和監(jiān)測可視化，從而形成高效率、高水平的管理和服務(wù)，保障了電纜運維管理的科學性和規(guī)范性。

參考文獻

[1]易禮鴻，傅波，谷穎，等. 淺析三維可視化在電纜運維管理中的應(yīng)用[J]. 科技致富向?qū)В?014（29）：127-127.

[2]譚卓強，金鼎，邱海鋒，等. 基于gis的電纜三維可視化管理系統(tǒng)[J]. 通訊世界，2017（20）：229-230.

[3]張弛，吳尊東，王少華. 基于GIS的電力電纜三維圖形可視化管理系統(tǒng)[J]. 浙江電力，2013，32（6）：24-26.

[4]徐海寧. 提升地下電纜信息可視化管理的研究[J]. 電氣技術(shù)，2016，17（6）：113-115.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司電纜運檢室）