本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體涉及一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來城市建設(shè)中越來越多地采用地下管廊進(jìn)行電纜鋪設(shè)。高占比規(guī)模的電纜線路健康狀態(tài)對城市電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響日益突出。高壓電纜地下輸電通道空間有限且空間密閉，運(yùn)行工況及年限多樣，無法直接觀察其運(yùn)行狀態(tài)，電纜隧道內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，電纜運(yùn)維檢修的安全風(fēng)險較高，同時由于地下環(huán)境復(fù)雜、空間位置參照少，造成設(shè)備級故障點(diǎn)定位難度大，因此傳統(tǒng)的人工運(yùn)檢方式存在工作強(qiáng)度大、檢修周期長、成本高、安全隱患大等諸多問題，亟需引入新的技術(shù)手段，對地下電纜的運(yùn)維檢修能力進(jìn)行智能化升級和優(yōu)化，提高運(yùn)維效率和安全性，降低一線人員的勞動強(qiáng)度。

2、有部分廠商采用聲波監(jiān)測的方式，監(jiān)測地上電力電纜和地下電力電纜的回路信息，對回路信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到電力數(shù)據(jù)。然而，電力電纜主要為居民生活區(qū)或工業(yè)生產(chǎn)區(qū)供應(yīng)電力，這些場所的雜音頻發(fā)，存在一定程度的信噪比，對回路信息產(chǎn)生較強(qiáng)干擾。

3、針對以上問題，本項(xiàng)目開展高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)研制，通過研發(fā)高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)激光點(diǎn)云和全景影像的有機(jī)融合，構(gòu)建電纜隧道的數(shù)字孿生場景，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)進(jìn)行貫通與集成，實(shí)現(xiàn)高壓電纜隧道的全景展現(xiàn)和巡視虛擬呈現(xiàn)，對電纜設(shè)備進(jìn)行效管控。該項(xiàng)目將提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，推動電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)激光點(diǎn)云和全景影像的有機(jī)融合，構(gòu)建電纜隧道的數(shù)字孿生場景，實(shí)現(xiàn)高壓電纜隧道的全景展現(xiàn)和巡視虛擬呈現(xiàn)。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，包括iot通道，還包括模型融合模塊、設(shè)備全景展現(xiàn)模塊、設(shè)備定位及狀態(tài)感知模塊，其中：

4、所述模型融合模塊通過人工采集全景模型與激光點(diǎn)云模型，將全景模型與激光點(diǎn)云模型，通過處理操作后，實(shí)現(xiàn)全景與激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的融合；

5、所述設(shè)備全景展現(xiàn)模塊在模型融合模塊的基礎(chǔ)上，對三維平臺進(jìn)行改造處理，實(shí)現(xiàn)模型融合成果的加載展現(xiàn)，同時集成高壓電纜設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，達(dá)到全景展現(xiàn)；

6、所述設(shè)備定位及狀態(tài)感知模塊通過與高壓電纜設(shè)備臺賬信息的對照關(guān)聯(lián)，用于高壓電纜設(shè)備精準(zhǔn)定位，所述設(shè)備定位及狀態(tài)感知模塊均通過iot通道信號連接于設(shè)備全景展現(xiàn)模塊。

7、所述全景模型與激光點(diǎn)云模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮數(shù)據(jù)量，步驟如下：

8、s1、幾何誤差：設(shè)定幾何誤差，確保點(diǎn)云數(shù)據(jù)體現(xiàn)設(shè)備的外觀和集合輪廓；

9、s2、包圍體：采用最小包圍盒數(shù)據(jù)；

10、s3、顯示距離：根據(jù)物體的體積大小，進(jìn)行差異化的可視距離設(shè)置；

11、s4、圖像壓縮：對圖像分辨率進(jìn)行分析，采用圖像的分辨率智能壓縮，降低圖像的數(shù)據(jù)量。

12、所述模型融合模塊包括：

13、全景模型與激光點(diǎn)模型解析單元，用于解析全景模型與激光點(diǎn)云模型的數(shù)據(jù)，解析結(jié)果按照二值化結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲；

14、特征點(diǎn)選取單元，對存儲的二值化結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征點(diǎn)選取，以此作為配準(zhǔn)融合的錨點(diǎn)；

15、空間姿態(tài)比對單元，進(jìn)行兩種明顯空間位置姿態(tài)的差異比對，求出二者空間位置差異；

16、空間位置信息調(diào)整校正及配準(zhǔn)單元，通過空間位置矩陣配準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的形式，進(jìn)行兩種模型的空間位置變換，最終實(shí)現(xiàn)二者的配準(zhǔn)融合，進(jìn)而得到配準(zhǔn)融合成果。

17、所述關(guān)鍵點(diǎn)位配準(zhǔn)采用的全景圖像和激光點(diǎn)云進(jìn)行配準(zhǔn)方法如下：

18、m1：構(gòu)建空間位置參照點(diǎn)；

19、m2：在參照點(diǎn)，進(jìn)行圖像的位置和旋轉(zhuǎn)角度獲取，360°全景圖像匹配以及360°全景圖像拼接；

20、或者，進(jìn)行激光掃描儀的位置和旋轉(zhuǎn)角度獲取，激光點(diǎn)云配準(zhǔn)及激光點(diǎn)云拼接；

21、m3：進(jìn)行360°全景及點(diǎn)云數(shù)據(jù)匹配，得出360°全景及點(diǎn)云融合成果。

22、所述高壓電纜設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括物聯(lián)感知設(shè)備的參數(shù)和在線監(jiān)測設(shè)備的參數(shù)。

23、所述全景模型與激光點(diǎn)模型解析單元包括全景圖片貼圖塊、大地2000坐標(biāo)系和wgs84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換塊及cesium的相機(jī)姿態(tài)轉(zhuǎn)換塊。

24、所述三維平臺的行改造處理是在空間中坐標(biāo)系的任意旋轉(zhuǎn)，等效成依次繞著三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的疊加，分別設(shè)定x、y、z三個軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，具體如下：

25、其一、繞x軸旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣為：

26、

27、其二、繞y軸旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣為：

28、

29、其三、繞z軸旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣為：

30、

31、同時，假設(shè)一個物體的空間姿態(tài)為p，ncb1代表p點(diǎn)只繞x軸旋轉(zhuǎn)，也只能得到新p'的x軸坐標(biāo)，ncb2代表p只繞y軸旋轉(zhuǎn)，只能得到新p'的y軸坐標(biāo)，ncb3代表p只繞z軸旋轉(zhuǎn)，只能得到p'的z軸坐標(biāo)，三個旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行合成疊加，即可得到p→p′坐標(biāo)變換的總對應(yīng)關(guān)系，如下：

32、

33、其中，就是坐標(biāo)系n到坐標(biāo)系b的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣。

34、所述設(shè)備定位及狀態(tài)感知模塊還利用孿生仿真技術(shù)，構(gòu)建遠(yuǎn)程動態(tài)巡視功能，實(shí)現(xiàn)高壓電纜設(shè)備狀態(tài)巡視任務(wù)遠(yuǎn)程替代。

35、還包括：

36、服務(wù)層，用于提供服務(wù)支撐，所述服務(wù)層包括全景模型解析服務(wù)、激光點(diǎn)云解析服務(wù)、模型融合配準(zhǔn)服務(wù)、模型發(fā)布加載服務(wù)、數(shù)據(jù)集成服務(wù)、巡視支撐服務(wù)；

37、應(yīng)用層，用于用戶互動，所述應(yīng)用層包括設(shè)備全景展現(xiàn)模塊和設(shè)備定位及巡視模塊，其中，所述設(shè)備全景展現(xiàn)模塊用于設(shè)備場景展示和設(shè)備狀態(tài)信息融合，所述設(shè)備定位及巡視模塊用于設(shè)備定位及信息查詢和設(shè)備狀態(tài)巡視。

38、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

39、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，通過研發(fā)高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)激光點(diǎn)云和全景影像的有機(jī)融合，構(gòu)建電纜隧道的數(shù)字孿生場景，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)進(jìn)行貫通與集成，將全景現(xiàn)場還原度高、可視化效果好的特點(diǎn)與激光點(diǎn)云模型精度空間位置精度高的特點(diǎn)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)高壓電纜隧道的全景展現(xiàn)和巡視虛擬呈現(xiàn)、高壓電纜場景的高保真還原，對電纜設(shè)備進(jìn)行效管控。

40、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，與電纜隧道在線監(jiān)測、物聯(lián)感知等系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通，實(shí)時獲取隧道設(shè)備狀態(tài)。

41、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓電纜孿生場景與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合，構(gòu)建動靜結(jié)合的全景管控能力，通過可視化展現(xiàn)，可以直觀地了解電纜隧道的運(yùn)行狀態(tài)，為高壓電纜設(shè)備運(yùn)行和管理提供支持。

42、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，在場景全景融合的基礎(chǔ)上，構(gòu)建高壓電纜隧道的設(shè)備狀態(tài)巡視替代能力，以虛擬仿真的方式，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的設(shè)備遠(yuǎn)程巡視，提升設(shè)備巡視效率，降低巡視工作的經(jīng)濟(jì)和時間成本。通過系統(tǒng)的研制支撐電纜運(yùn)檢人員清晰全面地了解電纜隧道環(huán)境，實(shí)現(xiàn)電纜設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程感知和立體呈現(xiàn)，輔助高壓電纜日常運(yùn)維工作的開展。