變電站三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用解決方案

隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展， 數(shù)字化電網(wǎng)、智能電網(wǎng)和智慧變電站等概念先后提出，電力行業(yè)借鑒建筑行業(yè)的建筑信息模型，“數(shù)字化工程”逐漸替代“工程數(shù)字化”成為大勢(shì)所趨。國(guó)家電網(wǎng)也相繼出臺(tái)了《輸變電工程三維設(shè)計(jì)建模規(guī)范》《輸變電工程三維設(shè)計(jì)模型交互規(guī)范》等一系列的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了電力三維系統(tǒng)數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)。三維掃描能在電力系統(tǒng)數(shù)字化模型交付、電塔（高壓線塔）變形監(jiān)測(cè)、電廠電站日常運(yùn)維改造升級(jí)、變電站三維數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)等方面提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

變電站三維模型能夠直觀生動(dòng)地表達(dá)站內(nèi)設(shè)備設(shè)施三維空間位置和設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此在變電站三維設(shè)計(jì)、變電站智能運(yùn)檢管控、變電站仿真培訓(xùn)等方面得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用。

技術(shù)人員利用三維激光掃描技術(shù)，對(duì)變電站整體進(jìn)行全方位掃描，快速獲取變電站整體點(diǎn)云模型，再繼續(xù)進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化算法計(jì)算，達(dá)到高精度模型標(biāo)準(zhǔn)，適用于大場(chǎng)地外景和現(xiàn)成場(chǎng)地的情況，能夠?qū)κ彝庾冸娬?∶1高精度還原。輸變電站的建筑和設(shè)備隨著時(shí)間可能會(huì)發(fā)生一定程度的形變，利用三維掃描技術(shù)，將每次檢測(cè)掃描的數(shù)據(jù)與初次掃描的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以準(zhǔn)確、直觀的看到微小部位的變形程度，甚至可以具體到每一個(gè)支點(diǎn)、橫梁的變形程度。

地面激光掃描三維建模利用FARO X330三維激光掃描儀等設(shè)備對(duì)變電站設(shè)備設(shè)施及建筑物進(jìn)行激光掃描，采集物體表面的三維空間位置信息和紋理信息。然后技術(shù)人員利用三維建模軟件構(gòu)建三維模型。

①現(xiàn)場(chǎng)勘探與方案布設(shè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及設(shè)計(jì)資料確定數(shù)據(jù)采集方案，布設(shè)控制點(diǎn)；

②外業(yè)數(shù)據(jù)采集。利用FARO X330激光掃描儀器開(kāi)展數(shù)據(jù)采集工作；

③點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理。包括多站點(diǎn)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、拼接、去噪、重采樣等處理；

④點(diǎn)云數(shù)據(jù)建模。根據(jù)不同的點(diǎn)云特征，建立設(shè)備三維空間數(shù)據(jù)模型；變電站三維模型主要采用幾何模型制作，通過(guò)分割點(diǎn)云數(shù)據(jù)來(lái)提取實(shí)體的幾何輪廓，從而進(jìn)行逆向建模。

⑤紋理映射。將現(xiàn)場(chǎng)采集到的紋理映射到三維模型上，形成模型的真實(shí)紋理?。

根據(jù)三維模型建立變電設(shè)備數(shù)據(jù)管理庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的添加與修改等；通過(guò)AreGIS Server軟件構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含圖形數(shù)據(jù)庫(kù)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，將其導(dǎo)入變電設(shè)備數(shù)據(jù)管理庫(kù)展開(kāi)綜合管理；利用圖形數(shù)據(jù)展示單元展示三維模型的具體數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備圖形數(shù)據(jù)屬性的編輯、管理與展示，客戶端使用者可以通過(guò)瀏覽器、桌面端軟件、手機(jī)APP等訪問(wèn)變電站的三維數(shù)字化平臺(tái)。

在電力能源行業(yè)中三維測(cè)量及檢測(cè)方面歷來(lái)遇到的問(wèn)題主要在于設(shè)備體積大、不便于移動(dòng)，難以快速的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，傳統(tǒng)測(cè)量及檢測(cè)手段越來(lái)越難以滿足日漸提高的生產(chǎn)要求。三維掃描在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下可以在任何地方快速的采集數(shù)據(jù)，所以通過(guò)三維掃描進(jìn)行精密測(cè)量，空間和時(shí)間將不再是問(wèn)題。 ?從成本方面考慮，重新測(cè)量及影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，越短越好。利用激光掃描儀僅僅花費(fèi)一天的時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察就能得到完整的數(shù)據(jù)，重要的是沒(méi)有影響變電站的正常運(yùn)作及現(xiàn)場(chǎng)安全。甚至可以模擬緊急逃生、消防演練等事故的操作，節(jié)省了必要的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷害，提供工作效率。

變電站數(shù)字孿生系統(tǒng)以全息多維感知、遠(yuǎn)程智能巡檢來(lái)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備狀態(tài)獲取方式；以大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)來(lái)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備狀態(tài)管控方式；以三維數(shù)字孿生、移動(dòng)互聯(lián)來(lái)轉(zhuǎn)變運(yùn)檢業(yè)務(wù)管控模式。全面推進(jìn)雄安數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，提升電網(wǎng)智能化水平，提高安全風(fēng)險(xiǎn)防控能力和精益運(yùn)檢能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)維和智能化管控，保障大電網(wǎng)安全運(yùn)行。