【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字孪生，特别涉及一种电网设备数字孪生体构建方法及系统。
技术介绍
1、目前，数字孪生技术已逐渐应用在配电网领域中，通过基于真实电网系统虚拟对应的数字电网，以增强对电网运行过程的监控，及时掌握电网运行的安全状态等信息。其中，数字电网主要是以云计算、大数据、物联网、移动端互联网、人工智能和区块链等各种新一代数字化技术作为发展的驱动力，以移动互联网和大数据作为关键制造要素，以现代电网网络和能源网络与新时代的信息网络相结合为基础，通过先进的数字技术和能源公司在业务、管理上进行了深度的融合，不断提高数字化、网络化、智能化的水平。它将物理电网的人、事、物在数字世界进行重构，实现能源流、价值流、信息流的高度融合。
2、电网设备数字化是电网数字孪生的关键环节，目前针对电网设备的三维数字化建设，常采用依据设计资料和台账数据的手工建模方式，由于电网网络庞杂、设备点多面广、运行特性各异，且设计与运行存在差异性，导致建模工作效率低、语义信息表达不完整以及与实际的差异性，严重制约了电网智能化建设的发展。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种电网设备数字孪生体构建方法及系统，解决输电线路通道以及杆塔大范围建模效率低、可视化效果差以及语义信息不全的技术问题。
2、本专利技术提供了一种电网设备数字孪生体构建方法，包括：
3、将电网数字孪生体构建区域划分为若干个子区域，并提取其中一个子区域作为目标子区域；
4、从多个角度获取所述目标子区域的影像，并将
5、采用三维激光雷达获取所述目标区域的输电线路点云，并对所述输电线路点云进行处理，生成杆塔gim模型；
6、将所述输电线路场景模型和杆塔gim模型的数据进行格式转换与解析，并融合所述输电线路场景模型和杆塔gim模型，得到目标电网数字孪生体；
7、将所述目标电网数据孪生体与所述目标子区域进行映射，得到唯一映射关系并存储在数据库中；
8、提取所述目标电网数字孪生体查看时，获取目标区域的当前图像，并将所述当前图像与目标数字电网孪生体进行比对；
9、根据当前图像与目标数字电网孪生体进行比对结果更新所述目标电网数字孪生体。
10、进一步地，所述从多个角度获取所述目标子区域的影像，并将所述影像依次经过影像预处理、多视影像联合平差、模型构建、三维模型修饰，生成输电线路场景模型的步骤，包括：
11、采用预设装置获取所述目标区域的可见光影像和定位定姿系统数据，并检查定位定姿系统数据和可见光影像完整性；其中，预设装置包括由无人机搭载的相机和全球定位系统定位装置；
12、对所述可见光影像和定位定姿系统数据进行数据预处理；其中，所述数据预处理包括影像匀光匀色、几何校正；
13、结合定位定姿系统提供的多视影像外方位元素，采取由粗到精的金字塔匹配策略在每级影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，得到同名点匹配结果，并建立连接点和连接线、控制点坐标、gps/imu辅助数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程，以进行多视影像联合平差；
14、通过多视影像密集匹配得到密集点云数据，并对所述密集点云数据进行分块计算，转换为不规则三角网以构建不规则三角网模型，对所述不规则三角网模型进行纹理映射，输出三维模型成果；
15、对所述三维模型成果进行检查、修补编辑和修饰，得到输电线路场景模型。
16、进一步地，所述采用三维激光雷达获取所述目标区域的输电线路点云，并对所述输电线路点云进行处理，生成杆塔gim模型的步骤，包括：
17、采用三维激光雷达获取所述目标区域的输电线路点云数据，并对所述输电线路点云数据进行去噪处理；
18、提取所述输电线路点云数据中的杆塔点云数据和电力线点云数据，并对杆塔的重心进行标记，其公式为：
19、
20、
21、其中，m为杆塔点云数量，xi·yi为每个点i的平面坐标。
22、以重心为原点建立杆塔独立坐标系，并根据输电线路中杆塔的重心坐标连线确定输电线路走向、杆塔的空间位置和姿态；
23、确定杆塔类型，同时计算每个特征点的局部曲率，捕捉初始范围内曲率大于阈值的特征点，确定点云中杆塔特征点位置；
24、根据选择的杆塔类型和提取的特征点位置，遍历模板库中的模型，采用模板匹配构建模型；
25、根据输电线路真实场景，对绝缘子和金具建模，并在杆塔模型上配置绝缘子、金具以及杆塔各部件属性信息，生成杆塔gim模型。
26、进一步地，所述以重心为原点建立杆塔独立坐标系，并根据输电线路中杆塔的重心坐标连线确定输电线路走向、杆塔的空间位置和姿态的步骤，包括：
27、从杆塔点云所有的点中计算出高程最低点zmin，根据zmin为每个杆塔点集自动生成一个外包长方体，使杆塔点集被完全包围，长方体最低点为zmin，基于中心点与长方体框建立杆塔独立坐标系；其中，zmin＝min{zi}，i＝1，2，...，m；
28、根据线路中杆塔的重心坐标连线，确定输电线路走向，依据线路方向调整杆塔坐标轴，确定输电线路中杆塔的空间位置和姿态。
29、进一步地，所述确定杆塔类型，同时计算每个特征点的局部曲率，捕捉初始范围内曲率大于阈值的特征点，确定点云中杆塔特征点位置的步骤中，计算每个特征点的局部曲率包括：
30、计算每个点最邻近的n个邻域点并拟合出局部抛物面，采用最小二乘法计算各系数，并计算局部曲率k，其公式为：
31、z(x，y)＝ax2+by2+cxy+dx+ey+f
32、
33、其中，(x，y)为水平方向坐标，a、b、c、d、e、f为拟合抛物面的参数。
34、进一步地，所述将所述输电线路场景模型和杆塔gim模型的数据进行格式转换与解析，并融合所述输电线路场景模型和杆塔gim模型，得到目标电网数字孪生体的步骤，包括：
35、根据所述输电线路场景模型瓦片的分块索引，将模型瓦片数据按照索引顺序进行无缝拼接，生成一个完整的模型数据文件，采用draco顶点压缩算法和cm纹理压缩算法对模型数据进行压缩存储；
36、对gim文件进行几何过滤及语义清洗，获取gim模型的几何信息和对应的语义信息，根据提取的模型信息进行几何转换，通过细节层次模型映射规则，映射到不同层级的对象，导出多层级模型；其中，gim模型以gim文件方式存储了几何模型单元、组合模型、物理模型、工程模型以及属性信息；
37、将所述输电线路场景模型与杆塔gim模型转换到相同的坐标系下，并采用矩阵平移算法对输电线路场景模型和杆塔gim模型进行空间配准；
38、根据地形数据构建工程区域的tin模型，镶嵌输电线路场景模型，叠加杆塔gim模型，得到目标电网数字孪生。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述从多个角度获取所述目标子区域的影像，并将所述影像依次经过影像预处理、多视影像联合平差、模型构建、三维模型修饰，生成输电线路场景模型的步骤，包括：
3.根据权利要求1所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述采用三维激光雷达获取所述目标区域的输电线路点云，并对所述输电线路点云进行处理，生成杆塔GIM模型的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述以重心为原点建立杆塔独立坐标系，并根据输电线路中杆塔的重心坐标连线确定输电线路走向、杆塔的空间位置和姿态的步骤，包括：
5.根据权利要求3所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述确定杆塔类型，同时计算每个特征点的局部曲率，捕捉初始范围内曲率大于阈值的特征点，确定点云中杆塔特征点位置的步骤中，计算每个特征点的局部曲率包括：
6.根据权利要求1所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于
7.根据权利要求1所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述根据当前图像与目标数字电网孪生体进行比对结果更新所述目标电网数字孪生体的步骤，包括：
8.一种电网设备数字孪生体构建系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述从多个角度获取所述目标子区域的影像，并将所述影像依次经过影像预处理、多视影像联合平差、模型构建、三维模型修饰，生成输电线路场景模型的步骤，包括：
3.根据权利要求1所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述采用三维激光雷达获取所述目标区域的输电线路点云，并对所述输电线路点云进行处理，生成杆塔gim模型的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述以重心为原点建立杆塔独立坐标系，并根据输电线路中杆塔的重心坐标连线确定输电线路走向、杆塔的空间位置和姿态的步骤，包括：
5.根据权利要求3所述的一种电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述确定杆塔类型，同时计算每个特征点的局部曲率，捕捉初始范围内曲率大于阈值的特征点，...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁再贤，许宏洋，周敏，乔海春，犹洲，段一平，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司海东供电公司，
类型：发明
国别省市：
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