三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法技术

三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法，在三维引擎中先将典型杆塔分级拆分成单元，在渲染的过程中通过设置单元间的连接点方式进行拼接或者通过微调进行定位，确定杆塔的整体搭建方式后，确定位置和朝向，最后定义联动方式确定杆塔整体的朝向变化和联动关系，实现配电线路的自动三维搭建。本发明专利技术从根本上解决现有三维虚拟仿真配电线路杆塔搭建的时间和空间资源浪费问题，较完美的实现了配电线路的三维仿真杆塔组装，提供了目前最高的细节展示和高效准确的半自动组装手段，为进一步的需求开发奠定的基础。

【技术实现步骤摘要】
三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法
本专利技术属于三维虚拟仿真技术，涉及配电线路的设计仿真，尤其是用三维虚拟仿真进行配电线路杆型的搭建，为一种三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法。
技术介绍
长期以来，配电网设计工作一直是一项非常复杂的系统工作，主要表现在数据管理、真实性、数学模型与算法等多个方面。配电网方案的优劣取决于规划设计所采用的方法和工具。随着三维虚拟仿真技术在国家电网应用的不断扩大，在配电设计及方案优化领域中加入虚拟仿真技术，这种基于三维可视化的配电网络优化和辅助设计工具提高了电网方案的质量，对保证电力企业的健康发展具有重要的意义。这种快速高效的配电网络设计功能、快速高效的配电网络复现功能、快速高效的配电线路统计功能都是现有设计手段所没有的，同时三维仿真的运用使得设计工作更加直观。但是，现有的三维虚拟仿真技术都是对配电杆塔进行整体建模，而配电杆塔种类繁多，不仅仅有巨量的典型杆塔，还有根据现场特点布置的非典型杆塔，这些种类繁多的杆塔使用传统的一次性建模进行虚拟仿真已经不可能实现。进一步的，还要在如此繁杂的设计上，进行专业的统计和计算，更是计算量巨大，让设计者头疼。因此，现有的配电设计主流还都是基于二维设计，同时需要建立繁琐的设计库和设计表，最后进行手工计算得到设计内容。尽管计算机三维建模技术、计算机图形图像技术和三维地理信息技术已经相对比较成熟，但是没有出现专门针对配电线路杆型设计和统计的三维虚拟仿真搭建方法，使得三维仿真技术无法更好的应用和服务于配电网设计工作。现有的配电线路三维建模存在以下技术问题：一、设备种类繁杂不确定：配电线路杆塔的设计使用在国家电网有典型标准，复现现有杆塔有地区非典型的使用。并且在不同的典型杆塔上使用不同的相关金具，使得设备种类繁杂，在实用过程中一次性难以穷尽并且在特殊的非典型杆塔上难以完善。二、一次性建模不能有效调整各部件位置：一次性建模可以解决有无问题，但是在各零部件之间都使用固定的关系，渲染后难以变动，例如绝缘子朝向的自适应、拉线方向的自适应、杆塔上连线的自使用等等问题。三、建模不能很好地参与统计：一次性杆塔建模，导致材料统计需要对整跟杆塔做备份记录。在种类繁杂的组合中，一次性杆塔建模很难很好的进行基础金具的统计和记录。四、组装复杂：现在通用的一次性建模忽略了组装的多样性和复杂性，同一种杆塔建模后很难对应不同的运用。组装的复杂也导致不同的杆塔用于不用的地方或者99％相似的杆塔只要有1％的区别就需要重新整体建模，大大增加了工程量。五、部分设备新增修改繁琐：随着社会的发展进步，新金具的不断引入使用、老金具的不断淘汰。一次性建模也使得整个模型库随着部分设备的新增修改而需要大量的人力物力进行重新建模，也浪费了大量的时间。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：现有技术不能满足对配电杆塔的三维展示的需求，普通三维建模的方式过于复杂，难于实现。本专利技术的技术方案为：三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法，在三维引擎中先将典型杆塔分级拆分成单元，在渲染的过程中通过设置单元间的连接点方式进行拼接或者通过微调进行定位，确定杆塔的整体搭建方式后，确定位置和朝向，最后定义联动方式确定杆塔整体的朝向变化和联动关系，实现配电线路的自动三维搭建，包括以下步骤：1)典型杆塔分级拆分及三维渲染：在三维渲染中根据典型杆塔的特点，将典型杆塔进行拆分成适合渲染的最小单元，称之为设备单元，设备单元由可统计的最小设备材料组成，设备单元进行整体渲染；2)设备单元节点位设置：设置设备单元的节点，节点作为设备组合安装时的自动吸合位，节点无朝向信息；3)拉线设置：先在杆塔上搭建拉线抱箍，然后埋设拉线盘，最后确定拉线抱箍拉线点和拉线盘拉线点，并设置自动用选择的拉线进行连接；4)典型杆塔搭建：4a)桩位及杆身：首先在渲染的三维虚拟仿真场景中确定桩位，在桩位上选择添加杆身，不同的杆身有不同的埋深，杆身模型原点为埋深位置，添加后自动埋入，杆身为圆柱形朝向无要求；4b)横担安装：单回路选择顶杆支架、下横担并安装，双回路选择导线上横担、下横担并安装，除杆身外的其他设备单元模型制作时，将模型原点设置于安装点位置，设备单元模型面向X轴正向；4c)在上横担、下横担、顶杆支架上安装绝缘子，针式绝缘子直接设置在横担或者顶杆支架上的节点，绝缘子自动吸合；4d)耐张绝缘子串安装：耐张绝缘子串将模型原点设置至安装点，同时模型朝向X轴正向，然后将绝缘子安装至横担两侧的节点上，对绝缘子设置朝向属性和相位属性；4e)拉线抱箍安装：在杆身上添加拉线抱箍，并调整拉线抱箍位置至杆身拉线抱箍安装节点，根据拉线方向设置朝向；4f)拉线盘安装：添加拉线盘，设置朝向杆身，使用平移控制拉线盘离杆身的距离；4g)拉线安装：选择拉线抱箍，再选择拉线盘，使用拉线自动连接；4h)并沟线夹添加：在杆塔上需要连接使用并沟线夹的地方进行添加，连线工具连接并沟线夹节点和其他设备单元节点；5)典型杆型整体渲染位置：由桩位确定杆塔的整体位置，由安装节点确定组成杆塔的每个设备单元的位置；6)典型杆型整体渲染朝向：杆塔的朝向即线路的走向，设备单元朝向由水平旋转中心和水平转向对齐方式确定：6a)设备单元水平旋转轴心的设置：设备单元选择“自身中心轴”或“绑定对象中心轴”，绑定对象即安装对象，是另一个设备单元，“自身中心轴”表示设备单元在旋转时以本体的中心轴旋转，“绑定对象中心轴”表示设备单元在旋转时以安装对象的中心轴旋转；6b)设备单元水平转向对齐的设置：设备单元选择“保持与桩位同向”、“保持与绑定对象同向”、“保持面向绑定对象”、“保持面向大号侧”、“保持面向小号侧”、“保持背向大号侧”、“保持背向小号侧”、“保持面向线路转角内侧角平分线方向”或“保持面向线路转角外侧角平分线方向”，确定设备单元旋转到哪个角度；7)根据设备单元、节点以及朝向信息，配电线路进行自动三维渲染搭建，完成三维仿真杆塔组装。步骤1)中，所述分级拆分分成拉线部分、撑铁部分、横担部分、混凝土杆身、卡盘、并沟线夹、拉线抱箍、拉线盘、绝缘子、顶杆支架10大类，每个大类中不同型号的设备单元都进行整体渲染，其中还对设备单元的具体材料进行分类整理，记录材料数据信息，但是在渲染时设备单元作为一个渲染整体，不再分割。步骤2)中，通过对设备单元的模型正视、侧视、顶视、透视，加上平移、旋转和缩放来添加节点，节点跟模型间无碰撞，在三维渲染中只有节点设置模式和安装模式下时提供节点显示，节点设置在设备单元上还需要连接安装其他设备的地方。进一步的，步骤5d)中，绝缘子设置的朝向属性和相位属性分别为：横担两侧的绝缘子，小号侧绝缘子设置朝向为“面向小号侧”，大号侧绝缘子设置朝向为“面向大号侧”。同时小号侧绝缘子分别设置“a”“b”“c”相位，大号侧绝缘子分别设置“A”“B”“C”相位。本专利技术在计算机三维环境中，对配电线路典型杆塔模型进行分级，根据要求将杆塔模型拆分成适合渲染的可视化最小设备单元(步骤1)，设置设备单元的节点(步骤2)，确定杆塔整体搭建方式(步骤3,4)，计算组合确定位置(步骤5)和朝向、定义联动方式(步骤6)，在三维环境中生成配电线路可视化的杆塔模型，具有以下特点：1)杆塔模型拆分的方式：采用分级拆分典型杆型方法，将典型杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法，其特征是在三维引擎中先将典型杆塔分级拆分成单元，在渲染的过程中通过设置单元间的连接点方式进行拼接或者通过微调进行定位，确定杆塔的整体搭建方式后，确定位置和朝向，最后定义联动方式确定杆塔整体的朝向变化和联动关系，实现配电线路的自动三维搭建，包括以下步骤：1)典型杆塔分级拆分及三维渲染：在三维渲染中根据典型杆塔的特点，将典型杆塔进行拆分成适合渲染的最小单元，称之为设备单元，设备单元由可统计的最小设备材料组成，设备单元进行整体渲染；2)设备单元节点位设置：设置设备单元的节点，节点作为设备组合安装时的自动吸合位，节点无朝向信息；3)拉线设置：先在杆塔上搭建拉线抱箍，然后埋设拉线盘，最后确定拉线抱箍拉线点和拉线盘拉线点，并设置自动用选择的拉线进行连接；4)典型杆塔搭建：4a)桩位及杆身：首先在渲染的三维虚拟仿真场景中确定桩位，在桩位上选择添加杆身，不同的杆身有不同的埋深，杆身模型原点为埋深位置，添加后自动埋入，杆身为圆柱形朝向无要求；4b)横担安装：单回路选择顶杆支架、下横担并安装，双回路选择导线上横担、下横担并安装，除杆身外的其他设备单元模型制作时，将模型原点设置于安装点位置，设备单元模型面向X轴正向；4c)在上横担、下横担、顶杆支架上安装绝缘子，针式绝缘子直接设置在横担或者顶杆支架上的节点，绝缘子自动吸合；4d)耐张绝缘子串安装：耐张绝缘子串将模型原点设置至安装点，同时模型朝向X轴正向，然后将绝缘子安装至横担两侧的节点上，对绝缘子设置朝向属性和相位属性；4e)拉线抱箍安装：在杆身上添加拉线抱箍，并调整拉线抱箍位置至杆身拉线抱箍安装节点，根据拉线方向设置朝向；4f)拉线盘安装：添加拉线盘，设置朝向杆身，使用平移控制拉线盘离杆身的距离；4g)拉线安装：选择拉线抱箍，再选择拉线盘，使用拉线自动连接；4h)并沟线夹添加：在杆塔上需要连接使用并沟线夹的地方进行添加，连线工具连接并沟线夹节点和其他设备单元节点；5)典型杆型整体渲染位置：由桩位确定杆塔的整体位置，由安装节点确定组成杆塔的每个设备单元的位置；6)典型杆型整体渲染朝向：杆塔的朝向即线路的走向，设备单元朝向由水平旋转中心和水平转向对齐方式确定：6a)设备单元水平旋转轴心的设置：设备单元选择“自身中心轴”或“绑定对象中心轴”，绑定对象即安装对象，是另一个设备单元，“自身中心轴”表示设备单元在旋转时以本体的中心轴旋转，“绑定对象中心轴”表示设备单元在旋转时以安装对象的中心轴旋转；6b)设备单元水平转向对齐的设置：设备单元选择“保持与桩位同向”、“保持与绑定对象同向”、“保持面向绑定对象”、“保持面向大号侧”、“保持面向小号侧”、“保持背向大号侧”、“保持背向小号侧”、“保持面向线路转角内侧角平分线方向”或“保持面向线路转角外侧角平分线方向”，确定设备单元旋转到哪个角度；7)根据设备单元、节点以及朝向信息，配电线路进行自动三维渲染搭建，完成三维仿真杆塔组装。...

【技术特征摘要】
1.三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法，其特征是在三维引擎中先将典型杆塔分级拆分成单元，在渲染的过程中通过设置单元间的连接点方式进行拼接或者通过微调进行定位，确定杆塔的整体搭建方式后，确定位置和朝向，最后定义联动方式确定杆塔整体的朝向变化和联动关系，实现配电线路的自动三维搭建，包括以下步骤：1)典型杆塔分级拆分及三维渲染：在三维渲染中根据典型杆塔的特点，将典型杆塔进行拆分成适合渲染的最小单元，称之为设备单元，设备单元由可统计的最小设备材料组成，设备单元进行整体渲染；2)设备单元节点位设置：设置设备单元的节点，节点作为设备组合安装时的自动吸合位，节点无朝向信息；3)拉线设置：先在杆塔上搭建拉线抱箍，然后埋设拉线盘，最后确定拉线抱箍拉线点和拉线盘拉线点，并设置自动用选择的拉线进行连接；4)典型杆塔搭建：4a)桩位及杆身：首先在渲染的三维虚拟仿真场景中确定桩位，在桩位上选择添加杆身，不同的杆身有不同的埋深，杆身模型原点为埋深位置，添加后自动埋入，杆身为圆柱形朝向无要求；4b)横担安装：单回路选择顶杆支架、下横担并安装，双回路选择导线上横担、下横担并安装，除杆身外的其他设备单元模型制作时，将模型原点设置于安装点位置，设备单元模型面向X轴正向；4c)在上横担、下横担、顶杆支架上安装绝缘子，针式绝缘子直接设置在横担或者顶杆支架上的节点，绝缘子自动吸合；4d)耐张绝缘子串安装：耐张绝缘子串将模型原点设置至安装点，同时模型朝向X轴正向，然后将绝缘子安装至横担两侧的节点上，对绝缘子设置朝向属性和相位属性；4e)拉线抱箍安装：在杆身上添加拉线抱箍，并调整拉线抱箍位置至杆身拉线抱箍安装节点，根据拉线方向设置朝向；4f)拉线盘安装：添加拉线盘，设置朝向杆身，使用平移控制拉线盘离杆身的距离；4g)拉线安装：选择拉线抱箍，再选择拉线盘，使用拉线自动连接；4h)并沟线夹添加：在杆塔上需要连接使用并沟线夹的地方进行添加，连线工具连接并沟线夹节点和其他设备单元节点；5)典型杆型整体渲染位置：由桩位确定杆塔的整体位置，由安装节点确定组成杆塔的每个设备单元的位置；6)典型杆型整体渲染朝向：杆塔的朝向即线路的走向，设备单元朝向由水平旋转中心和水平转向对齐方式确定：6a)设备单元水平旋转轴心的设置：设备单元选择“自身中心轴”或“绑定对象中心轴”，绑定对象即安装对象，是另一个设备单元，“自身中心轴”表示设备单元在旋转时以本体的中心轴旋转，“绑定对象中心轴”表示设备单元在旋转时以安装对象的中心轴旋转；6b)设备单元水平转向对齐的设置：设备单元选择“保持与桩位同向”、“保持与绑定对象同向”、“保持面向绑定对象”、“保持面向大号侧”、“保持面向小号侧”、“保持背向大号侧”、“保持背向小号侧”、“保持面向线路转角内侧角平分线方向”或“保持面向线路转角外侧角平分线方向”，确定设备单元旋转到哪个角度；7)根据设备单元、节点以及朝向信息，配电线路进行自动三维渲染搭建，完成三维仿真杆塔组装。2.根据权利要求1所述的三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法，其特征是步骤1)中，所述分级拆分分成拉线部分、撑铁部分、横担部分、混凝土杆身、卡盘、并沟线夹、拉线抱箍、拉线盘、绝缘子、顶杆支架10大类，每个大类中不同型号的设备单元都进行整体渲染，其中还对设备单元的具体材料进行分类整理，记录材料数据信息，但是在渲染时设备单元作为一个渲染整体，不再分割。3.根据权利要求1所述的三维虚拟仿真搭建配电线路杆塔的实现方法，其特征是步骤2)中，通过对设备单元的模型正视、侧视、顶视、透视，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙谊媊，王琛，王方楠，祁晓笑，于永军，梁乃峰，张英杰，田海刚，李娟，赵军，王冬，陈龙，郝红岩，朱建华，李明，李青，朱鹏，赵子龙，
申请(专利权)人：国网新疆电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国网新疆电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：新疆,65