基于gis的配网抢修视频指挥系统的路径算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力抢修领域中的路径算法，尤其涉及的是一种基于GIS的配网抢修 视频指挥系统的路径算法。
【背景技术】
[0002] 近几年来，随着计算机技术，特别是计算机图形学、网络、多媒体、三维仿真技术、 虚拟现实技术的快速发展，给二维电子地图注入了新的活力，基于三维虚拟场景的三维电 子地图正成为电子地图发展的一个重要方向。但是三维虚拟场景又不可能完全代二维电子 地图。最完美的解决方案是两者的有机集成。
[0003] 独立的二维电子地图和独立的三维虚拟场景都有着自身的不足之处。二维电子地 图对研宄区域的宏观性和整体性把握有较大的优势，同时二维电子地图的符号抽象多义性 又给人们认识空间信息带来了一定的困难。三维虚拟场景有着逼真的视觉效果，具有动态 性、交互性、真实性等优势。
[0004] 启发式搜索就是在状态空间中的搜索，对每一个搜索的位置进行评估，得到最好 的位置，再从这个位置进行搜索直到找到目标，也称为有信息搜索。启发算法有：蚁群算法、 遗传算法、模拟退火算法等。在启发式搜索中，对位置的估价是十分重要的，启发中的估价 由估价函数来完成。估价函数的一般形式为：f (n) =g(n)+h(η);其中，f (η)是节点η的估 价函数，g(n)是从初始节点到η节点的路径代价，h(η)是从节点η到目标节点的估计最优 代价。对于求最短路问题，尝试找到最小的节点是合理的。
[0005] Α*算法是目前用来解决路径搜索问题最有效的启发式搜索算法。根据估价函数可 以计算出每个节点的代价，每次搜索时，通过这个估价函数对下一步能够到达的每一个点 进行评价，找到估价值最小的点，继续往下搜索。
[0006] 传统的Α*算法在2D场景中应用较为广泛，主要为基于像素点的算法实现；目前存 在的三维场景的寻径也有采用Α*算法来实现，但是大部分都是基于三维地形数据导航网 格来实现。
[0007] 目前所存在的Α*算法寻径系统有以下缺点：基于像素点和导航网格的实现方式 都需要手动生成地形数据；在三维场景中则是由场景美工根据三维场景手动制作三维地形 数据导航网格；若三维场景发生更改，则导航网格需要重新制作，费时费力。导航网格一般 为区域性标注，适用于大规模场景；导航网格的密度直接关系到寻径的准确性，精细化场景 若使用导航网格则要求导航网格非常密集和精准，否则效果将不理想。现有3D导航网格的 自动寻径往往有很多BUG，比如：在碰到不可绕过的物体，会被物体挡住停止寻径。导航网 格是二维的，并不是三维的，所以在具有重合三维空间的情况下不适用，如多层楼房；导航 网格无法区分楼上和楼下甚至几楼的信息，所以无法实现重合三维空间的寻径。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于GIS的配网抢修视频指 挥系统的路径算法，基于该算法搜寻电力设备间的最短路径，及时定位电力设备路径，以及 时对电力设备进行抢修。
[0009] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于GIS的配网抢修视频指挥系统的路 径算法，所述配网抢修视频指挥系统包括应用服务器、网站服务器、数据服务器、管理工作 站、磁盘阵列、主站交换机、防火墙、车载场地监控装置和定点杆塔监控装置，所述应用服务 器中内置配网抢修视频定位传输系统；变电设备基于所述配网抢修视频定位传输系统中， 包括道路模型和电气设备模型，所述电力设备根据类别、名称和经炜度坐标进行标识，包括 如下步骤：
[0010] (1)配网抢修视频定位传输系统中每一个变电设备有四个扩展方向，并按照扩展 长度L对外扩展；需求两个变电设备Ps、Pe间的路径，将起始点记为点Ps，目标点记为点 Pe ；
[0011] (2)以起始点Ps为根，并依据步骤（1)的扩展方向和扩展长度，生成一个单向搜 索树Tr，建立扩展点集合A ;并初始化两个空的临时表，记第一中间表open表和第二中间表 close 表；
[0012] (3)将起始点Ps放入第一中间表open表中；若第一中间表open表为空，则表不 失败，没有找到路径，进入步骤（10)
[0013] (4)取第一中间表open表中的第一个点，设该点Pn,若Pn = Pe，则从Pn沿着单 向搜索树Tr进行回溯，进入步骤（9);若Pn不等于Pe，将点Pn从第一中间表open表移入 第二中间表close表中；
[0014] (5)以点Pn为起始点，并依据步骤⑴的扩展方向和扩展长度，对外扩展，得到四 个扩展点，并将对应的扩展点记入扩展点集合A中；
[0015] (6)从扩展点集合A中取一个扩展点，将其设定为当前扩展点，并将该扩展点从扩 展点集合A中移除；若当前扩展点未包含在第一中间表open表中也未包含在第二中间表 close表中，且当前扩展点未被电气设备模型所包含，并落在道路模型上，则转至步骤7,反 之则转至步骤8 ;
[0016] (7)将当前扩展点加入单向搜索树Tr，并将当前扩展点的父节点设置为点Pndf 当前扩展点加入第一中间表open表；
[0017] 当前扩展点加入第一中间表open表后，将第一中间表open表中的各个点按照估 价函数从小至大的次序，由前至后依次排序，点的估价函数的计算公式为：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 式中，f (P)为估价点的估价值，Ps. x、Ps. y、Ps. z为起始点Ps的三维坐标值，Pe. X、 Pe. y、Pe. z为目标点Pe的三维坐标值，P. X、P. y、P. z为估价点的三维坐标值；
[0025] (8)如果扩展点集合A非空，则转至步骤9,反之则转至步骤3 ;
[0026] (9)在单向搜索树Tr中，从目标点Pe回溯至起始点Ps，并将其回溯线路标记为最 短巡检路径；
[0027] (10)寻径结束。
[0028] 作为上述方案的进一步优化，所述扩展长度L为double常量。
[0029] 作为上述方案的进一步优化，步骤（1)的基于配网抢修视频定位传输系统中每一 个变电设备有四个扩展方向，相邻两个方向之间的角度是相等的。
[0030] 本发明的一种基于GIS的配网抢修视频指挥系统的路径算法，优化了二维地图最 短路径分析启发式寻径算法，以快速高效地适应三维地图的数据格式寻径方式。实现三维 GIS平台和百度地图数据的融合，融入百度地图的地图数据展示，并融入百度地图的最短路 径分析。本发明提供的一种基于GIS的配网抢修视频指挥系统的路径算法的有益效果体现 在：
[0031] 1.准确：采用虚拟人物模拟碰撞，若虚拟人物模拟步长合理，则寻径结果将是百 分之百准确；虚拟人物在巡检时，达到跟虚拟人物行走完全一致的真实效果；
[0032] 2.快速：该算法不用制作场景导航网格，将节省工作时间；
[0033] 3.估价值排序比较：估价值排序比较，最小的估价值元素拥有优先执行权，达到 快速寻径的效果。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明的基于GIS的配网抢修视频指挥系统的系统框图。
[0035] 图2是本发明的基于GIS的配网抢修视频指挥系统的路径算法的流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
[0037] 参见图1，是本发明的基于GIS的配网抢修视频指挥系统的系统框图。一种基于 GIS的配网抢修视频指挥系统，包括应用服务器、网站服务器、数据服务器、管理工作站、磁 盘阵列、主站交换机、防火墙、车载场地监控装置和定点杆塔监控装置。应用服务器中内置 配网抢修视频定位传输系统。
[0038] 本发明的一种基于GIS的配网抢修视频指挥系统通过防火墙、主站交换机、信息 交互总线与电力系统内部的配网自动化主站系统、PMS系统、营销管理系统、95598系统、用 电信息采集系统及GIS系统进行数据交户。
[0039] 其中，车载场地监控装置包括网络摄像机、音频解码器单元、拾音器、4G路由器和 为上述装置供电的车载蓄电池。车载蓄电池与音频解码器单元、拾音器、4G路由器电性连 接，且为其供电。网络摄像机通过4G路由器与配网抢修视频定位传输系统通信连接。数据 通信通过电信4G通讯连接，通过电信专线接入供电局内网，保证了数据安全性。
[0040] 定点杆塔监控装置包括杆塔和设于杆塔上的防爆灯、网络摄像机、4G路由器、通信 网管和为上述装置供电的太阳能供电装置，太阳能供电装置包括太阳能板、蓄电池和太阳 能控制器，太阳能控制器的信号输出端与太阳能板、蓄电池电连接。太阳能控制器的信号输 出端与所述防爆灯、所述网络摄像机、所