一种基于弧垂算法的电线建模处理方法及系统与流程

1.本发明涉及的技术领域是输电全景三维可视化领域，尤其涉及一种基于弧垂算法的电线建模处理方法及系统。


背景技术：

2.输电全景三维可视化是当下一个热门的技术领域，输电线路本身具有的特点就是跨度长，如果通过三维场景展示输电线路的走向，采用传统的三维建模方式，线路太长，生产成本极高。如何快捷方便有效地生产出实际场景中的线路是三维可视化比较关键的一步，目前已有的技术是直接基于两个杆塔上的绝缘子的空间坐标位置，通过绘制直线的方法将杆塔连接起来从而勉强达到线路走向的展示场景，这种方案无法真实还原实际情况中的线路弧垂的效果，不能直观地体现所见即所得的要求。还有一种方案是直接通过三维建模的方式，手工描绘取弧垂的形状，已达到真实的效果，但是这个时间成本太高，对于短距离的输电全景展示还能接受，一旦涉及到几百、甚至上千公里的高压线路的展示，这个方案代价太大，不宜采取。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明解决的技术问题是：既节约成本又真实地再现输电线路的真实走向。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种基于弧垂算法的电线建模处理方法，包括：
8.计算实际输电线路的弧垂；
9.根据所述弧垂，结合三维可视化底层算法，设定曲线插值点个数、设定高度差增长系数，从而确定悬挂点与弧垂点之间的曲线插值点；
10.将所述插值点连接成曲线，生成三维可视化输电线路场景。
11.作为基于弧垂算法的电线建模处理方法的一种优选方案，其中：
12.所述计算实际输电线路的弧垂包括：所述弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离；若导线在相邻两电杆上的悬挂点高度不相同，在一个档距内将出现两个弧垂，所述弧垂是指导线的两个悬挂点各自的水平方向至导线最低点的铅锤距离；这种情况下拆分成两个等高的悬挂点来处理；导线两个悬挂点等高时，弧垂表示为：
13.f0＝g*l2/8*k0
14.其中，f0表示档距中央最低点的弧垂，k0表示档距中央最低点的应力，g是与k0条件相对应的比载。
15.作为基于弧垂算法的电线建模处理方法的一种优选方案，其中：
16.所述确定曲线插值点包括：设定两个悬挂点分别为a和b，弧垂点为c，a的经纬度高度坐标为[alng,alat,ah]，b的经纬度高度坐标为[blng,blat,bh]，c的经纬度高度坐标为[clng,blat,ch]；
[0017]
其中，a、b两点坐标为已知，clng＝(alng+blng)/2，clat＝(alat+blat)/2，ch＝ah-f0。
[0018]
作为基于弧垂算法的电线建模处理方法的一种优选方案，其中：
[0019]
所述确定曲线插值点还包括：先确定a至c的曲线插值点，b至c的曲线插值点确定方法相同；首先确定c点离ab连线的垂直高度h，设定a至c之间曲线的插值点个数n；设定高度差增长系数r，第num个插值点高度为h/n+num*r。
[0020]
作为基于弧垂算法的电线建模处理方法的一种优选方案，其中：
[0021]
所述确定曲线插值点还包括：定义离a点最近的插值点为a1，a1的经度表示为alng+(clng-alng)/n；离a点第二近的插值点为a2，a2的经度表示为alng+2*(clng-alng)/n，第num个插值点的经度表示为alng+num*(clng-alng)/n。
[0022]
作为基于弧垂算法的电线建模处理方法的一种优选方案，其中：
[0023]
所述确定曲线插值点还包括：a1的纬度表示为alat+(clat-alat)/n，a2的纬度表示为alat+2*(clat-alat)/n，第num个插值点的纬度表示为alat+num*(clat-alat)/n。
[0024]
作为基于弧垂算法的电线建模处理方法的一种优选方案，其中：
[0025]
所述实现插值点的连接包括：得到所有插值点的经纬度和高度后，绘制每两个相邻的插值点的连接直线，最终形成一条曲线。
[0026]
第二方面，本发明实施例提供了一种基于弧垂算法的电线建模处理系统，其特征在于，包括：
[0027]
弧垂计算模块，用于计算实际输电线路的弧垂；
[0028]
插值点计算模块，用于根据所述弧垂，结合三维可视化底层算法，设定曲线插值点个数、设定高度差增长系数，从而确定悬挂点与弧垂点之间的曲线插值点；
[0029]
可视化模块，用于将所述插值点连接成曲线，生成三维可视化输电线路场景。
[0030]
第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：
[0031]
存储器和处理器；
[0032]
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法。
[0033]
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法。
[0034]
本发明的有益效果：本发明提供的基于弧垂算法的电线建模处理方法及系统基于输电线路的弧垂算法，再结合三维可视化底层的实现逻辑，事先将输电线路通过本发明工具生成cesium平台支持的文件格式，然后通过三维平台直接读取工具生成之后的文件，达到三维输电全景的真实场景再现。在当前的电网行业中，对于无插件的webgl三维可视化场景来说，这是一个巨大的突破，在webgl三维领域，这种方式可以大量缩短数据建模周期，大
幅度地降低生产成本。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0036]
图1是本发明第一个实施例所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法的整体流程图；
[0037]
图2是本发明第一个实施例所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法中悬挂点和弧垂关系平面示意图；
[0038]
图3是本发明第一个实施例所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法中曲线插值点示意图；
[0039]
图4是本发明第二个实施例所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法的仿真实例中曲线生成效果图；
[0040]
图5是本发明第二个实施例所述的基于弧垂算法的电线建模处理方法的仿真实例中最终输电线路成果效果图。
具体实施方式
[0041]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0042]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0043]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0044]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0045]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0046]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，
也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0047]
实施例1
[0048]
参照图1-3，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种基于弧垂算法的电线建模处理方法，包括：
[0049]
s1：计算实际输电线路的弧垂；
[0050]
具体的，所述弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离；若导线在相邻两电杆上的悬挂点高度不相同，在一个档距内将出现两个弧垂，所述弧垂是指导线的两个悬挂点各自的水平方向至导线最低点的铅锤距离；这种情况下拆分成两个等高的悬挂点来处理；导线两个悬挂点等高时，弧垂表示为：
[0051]
f0＝g*l2/8*k0
[0052]
其中，f0表示档距中央最低点的弧垂，k0表示档距中央最低点的应力，g是与k0条件相对应的比载。
[0053]
应说明的是，理论上，由于把一个导线拉直需要无穷大的力，而实际中不存在这样的力，而且也会为电杆带来负担，因此通常在可控范围内，需要留有弧垂。
[0054]
s2：根据所述弧垂，结合三维可视化底层算法，设定曲线插值点个数、设定高度差增长系数，从而确定悬挂点与弧垂点之间的曲线插值点；
[0055]
具体的，所述确定曲线插值点包括：设定两个悬挂点分别为a和b，弧垂点为c，a的经纬度高度坐标为[alng,alat,ah]，b的经纬度高度坐标为[blng,blat,bh]，c的经纬度高度坐标为[clng,blat,ch]；
[0056]
其中，a、b两点坐标为已知，clng＝(alng+blng)/2，clat＝(alat+blat)/2，ch＝ah-f0。
[0057]
先确定a至c的曲线插值点，b至c的曲线插值点确定方法相同；首先确定c点离ab连线的垂直高度h，设定a至c之间曲线的插值点个数n；设定高度差增长系数r，第num个插值点高度为h/n+num*r。
[0058]
定义离a点最近的插值点为a1，a1的经度表示为alng+(clng-alng)/n；离a点第二近的插值点为a2，a2的经度表示为alng+2*(clng-alng)/n，第num个插值点的经度表示为alng+num*(clng-alng)/n。
[0059]
a1的纬度表示为alat+(clat-alat)/n，a2的纬度表示为alat+2*(clat-alat)/n，第num个插值点的纬度表示为alat+num*(clat-alat)/n。
[0060]
应说明的是，确定a至c之间曲线的插值点个数n时，n越大，曲线的平滑度越高。
[0061]
s3：通过基于cesium api绘制曲线的方法实现所述插值点的连接，生成三维可视化输电线路场景。
[0062]
更进一步的，得到所有插值点的经纬度和高度后，通过cesium api绘制每两个相邻的插值点的连接直线，最终形成一条曲线。
[0063]
应说明的是，对于无插件的webgl三维可视化场景来说，这是一个巨大的突破，在webgl三维领域，这种方式可以大量缩短数据建模周期，大幅度地降低生产成本。
[0064]
实施例2
[0065]
参照图4-5，为本发明的一个实施例，提供了一种基于弧垂算法的电线建模处理方法，为了验证本发明的有益效果，通过仿真实验进行科学论证。
[0066]
下面通过基于cesium api代码实现逻辑来说明主要的输电线路三维场景实现方法。
[0067]
我们假设两个悬挂点分别为a和b，弧垂点为c，已知a的经纬度高度坐标为[alng,alat,ah]，b的经纬度高度坐标为[blng,blat,bh]，c的经纬度高度坐标为[clng,blat,ch]。
[0068]
先绘制a至c的曲线(b至c的曲线方法相同)步骤如下：
[0069]
1.确定c点离ab连线的垂直高度h。
[0070]
2.确定a至c之间曲线的插值点个数n，n越大，曲线的平滑度越高。
[0071]
3.通过h除以n，得到每个插值点之间的高度差，但是这样得到的高度，如果把每个插值点连接起来，那就是直线了，所以，在这里需要设置一个系数，让每个高度值在原有的基础上加一些长度，根据插值点的顺序，加的长度成几何式增长，避免加同样的长度，连接起来还是接近直线。这个系数可以自己设定为r，假设当前插值点循环为num，那么第num个插值点高度为h/n+num*r。
[0072]
4.假设离a点最近的插值点为a1，那么a1的经度为alng+(clng-alng)/n,离a点第二近的插值点为a2，a2的经度为alng+2(clng-alng)/n，依次类推可以得到每个插值点的经度。
[0073]
5.和第4步方法相同a1的纬度为alat+(clat-alat)/n，依次类推可以得到每个插值点的纬度。
[0074]
6.得到了所有点的经纬度和高度，那么通过cesium api绘制每两个相邻的插值点的连接直线，最终形成一条曲线。
[0075]
最终的效果图如图4-5所示，本实施例基于输电线路的弧垂算法，再结合三维可视化底层的实现逻辑，事先将输电线路通过本发明工具生成cesium平台支持的文件格式，然后通过三维平台直接读取工具生成之后的文件，达到了三维输电全景的真实场景再现。
[0076]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。