CN103400428A - 三维变电站巡检系统多点组合巡检方法 - Google Patents

Abstract

一种三维变电站巡检系统多点组合巡检方法，涉及变电站技术领域，所解决的是提高巡检效率的技术问题。该方法先找出各个待巡检电气设备模型的巡检点，并利用两个有序序列将各巡检点按远近关系排序；再将前后相邻的巡检点组成寻径点组合，并分别搜寻各个寻径点组合的最短巡检路径，然后将搜寻到的各条巡检路径，依序组成一个有序的路径序列；然后令虚拟巡检人物模型按照路径序列中的巡检路径顺序逐条巡检。本发明提供的方法，适用于3D变电站巡检系统，能提高巡检效率。

Description

三维变电站巡检系统多点组合巡检方法

技术领域

本发明涉及变电站技术，特别是涉及一种三维变电站巡检系统多点组合巡检方法的技术。

背景技术

巡检变电站中的电气设备，能及时把握变电站的运行情况，及时发现故障隐患，从而确保变电站的正常运行。

变电站实体大都建设在比较偏僻的地方，采用人力对变电站进行实地巡检需要耗费大量的人力、物力，而且巡检人员需要进入变电站查找巡检目标，并逐一查看巡检项，不但操作繁琐，且长时间身处变电站内也不安全。

基于变电站实地巡检的诸多缺限，目前出现了可以对变电站进行远程巡检的3D变电站智能巡检系统，这种系统将变电站中各种需巡检电气设备的监测量（包括数字量、模拟量）通过远程通信方式上传给设置在巡检中心的巡检终端，在巡检终端中内置有基于变电站实体建立的三维变电站虚拟场景，三维变电站虚拟场景中包含有道路模型及各个需巡检设备的电气设备模型，道路模型与各电气设备模型的布设方式与变电站实体一致，各电气设备模型根据变电站上传的监测量模拟变电站中对应设备的工作状态，巡检人员操控三维变电站虚拟场景中虚拟人物在虚拟场景的道路模型上行走，通过虚拟人物的视角查看相关电气设备模型，来实现对变电站中相关电气设备的巡检。

但是，现有的3D变电站智能巡检系统都需要操作人员手工寻找电气设备模型的巡检点，手工寻找巡检路径，而且每次只能针对单个电气设备模型寻径，如果单次巡检工作中有多个电气设备模型需要巡检，则需要多次手工寻径，因此现有3D变电站智能巡检系统的巡检效率都不高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高单次多设备巡检效率的三维变电站巡检系统多点组合巡检方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种三维变电站巡检系统多点组合巡检方法，涉及三维变电站巡检系统，所述三维变电站巡检系统包括三维变电站虚拟场景，所述三维变电站虚拟场景中包含有虚拟巡检人物模型、道路模型，及多个电气设备模型，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

1）建立两个初始为空的有序序列，其中的一个有序序列为第一巡检序列Lp，另一个有序序列为第二巡检序列Lt；

2）将三维变电站虚拟场景中的大门口位置点记为点Pm，将点Pm设置为第一巡检序列Lp的第一个巡检点；

选定三维变电站虚拟场景中的至少一个待巡检电气设备模型，查寻各待巡检电气设备模型巡检点，并将各个待巡检电气设备模型的巡检点分别放入第一巡检序列Lp；

3）将第一巡检序列Lp中的第一个巡检点移入第二巡检序列Lt；

4）将第一巡检序列Lp中，距第二巡检序列Lt列尾的巡检点最近的巡检点移至第二巡检序列Lt列尾，往复执行本步骤，直至第一巡检序列Lp为空；

5）第二巡检序列Lt中，每两个前后相邻的巡检点构成一个寻径点组合，分别搜寻各个寻径点组合的最短巡检路径，并将搜寻到的各条巡检路径，按各寻径点组合在第二巡检序列Lt中的先后次序，依序组成一个有序的路径序列Line；

每条巡检路径中，路径起点为对应寻径组合中的前巡检点，路径终点为对应寻径组合中的后巡检点；

6）从路径序列Line中取前起第一条未巡检过的巡检路径，令虚拟巡检人物模型按照该巡检路径，从该巡检路径的路径起点行进至路径终点，从而完成该巡检路径的巡检，重复执行本步骤，直至路径序列Line中的所有巡检路径均完成巡检；

所述步骤2中，查寻电气设备模型巡检点的步骤如下：

2.1）将电气设备模型的中心点记为点P20；

2.2）设定N2个扩散方向，并建立一个初始为空的扩散点集合A2，设定扩散步长为S2，扩散变量为L2；

其中，L2 = S2，N2 ≥ 4；

2.3）以点P20为起始点，以L2为扩散长度，向设定的N2个扩散方向射线式扩散，得到N2个扩散点；

2.4）将步骤2.3得到的N2个扩散点归入扩散点集合A2；

2.5）从扩散点集合A2中取一个扩散点，将其设定为当前扩散点，并将该扩散点从扩散点集合A2中移除；

2.6）如果存在一条直线能同时满足条件1、条件2，则转至步骤2.8，反之则转至步骤2.7；

条件1：该直线平行于三维坐标轴中的Y轴，且经过当前扩散点；

条件2：该直线与道路模型相交；

2.7）如果扩散点集合A2非空，则转至步骤2.5，反之则先将L2的值增加S2，再转至步骤2.3；

2.8）将当前扩散点标记为电气设备模型的巡检点；

所述步骤5中，搜寻单个寻径点组合最短巡检路径的步骤如下：

3.1）设定寻径点组合中的前巡检点为起始点，寻径点组合中的后巡检点为目标点，将起始点记为点Ps，目标点记为点Pe；

3.2）设定N3个扩散方向，并设定扩散步长为L3，有N3 ≥ 4；

3.3）生成一个以点Ps为根的单向搜索树Tr，建立一个初始为空的扩散点集合A3，及两个初始为空的有序序列，其中的一个有序序列为第一节点序列Op，另一个有序序列为第二节点序列Cl；

3.4）将点Ps放入第一节点序列Op；

3.5）如果第一节点序列Op为空，则表明寻径失败，转至步骤3.14；

3.6）取出第一节点序列Op中的第一个点，如果该点与目标点Pe重合，则将该点标记为目标点Pe，并转至步骤3.13，反之则将该点标记为点Pn，并将该点从第一节点序列Op移入第二节点序列Cl；

3.7）以点Pn为起始点，以L3为扩散长度，向设定的N3个扩散方向射线式扩散，得到N3个扩散点；

3.8）将步骤3.7得到的N3个扩散点归入扩散点集合A3；

3.9）从扩散点集合A3中取一个扩散点，将其设定为当前扩散点，并将该扩散点从扩散点集合A3中移除；

3.10）如果当前扩散点未包含在第一节点序列Op及第二节点序列Cl中，且当前扩散点未被电气设备模型所包含，并落在道路模型上，则转至步骤3.11，反之则转至步骤3.12；

3.11）将当前扩散点加入单向搜索树Tr，并将当前扩散点的父节点设置为点Pn，将当前扩散点加入第一节点序列Op；

当前扩散点加入第一节点序列Op后，将第一节点序列Op中的各个点按照估价值从小至大的次序，由前至后依次排序，点的估价值计算公式为：

f(P) = g(P) + h(P)；

Dex = |Pe.x – P.x|；

Dey = |Pe.y – P.y|；

Dez = |Pe.z – P.z|；

Dsx = |Ps.x – P.x|；

Dsy = |Ps.y – P.y|；

Dsz = |Ps.z – P.z|；

式中，f(P)为估价点的估价值，Ps.x、Ps.y 、Ps.z为起始点Ps的三维坐标值，Pe.x、Pe.y 、Pe.z为目标点Pe的三维坐标值，P.x、P.y、P.z为估价点的三维坐标值；

3.12）如果扩散点集合A3非空，则转至步骤3.9，反之则转至步骤3.5；

3.13）在单向搜索树Tr中，从目标点Pe回溯至起始点Ps，并将其回溯线路标记为寻径点组合的最短巡检路径；

3.14）寻径结束。

本发明提供的三维变电站巡检系统多点组合巡检方法，采用多方向逐步扩散方式寻找电气设备模型的巡检点，采用多方向逐点扩散方式寻径，并对各条巡检路径进行组合，能一次实现多巡检点的寻径，能提高单次多设备的巡检效率。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明实施例所提供的一种三维变电站巡检系统多点组合巡检方法，涉及三维变电站巡检系统，所述三维变电站巡检系统包括三维变电站虚拟场景，所述三维变电站虚拟场景中包含有虚拟巡检人物模型、道路模型，及多个电气设备模型，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

1）建立两个初始为空的有序序列，其中的一个有序序列为第一巡检序列Lp，另一个有序序列为第二巡检序列Lt；

2）将三维变电站虚拟场景中的大门口位置点记为点Pm，将点Pm设置为第一巡检序列Lp的第一个巡检点；

选定三维变电站虚拟场景中的至少一个待巡检电气设备模型，查寻各待巡检电气设备模型巡检点，并将各个待巡检电气设备模型的巡检点分别放入第一巡检序列Lp；

3）将第一巡检序列Lp中的第一个巡检点移入第二巡检序列Lt；

4）将第一巡检序列Lp中，距第二巡检序列Lt列尾的巡检点最近的巡检点移至第二巡检序列Lt列尾，往复执行本步骤，直至第一巡检序列Lp为空；

5）第二巡检序列Lt中，每两个前后相邻的巡检点构成一个寻径点组合，分别搜寻各个寻径点组合的最短巡检路径，并将搜寻到的各条巡检路径，按各寻径点组合在第二巡检序列Lt中的先后次序，依序组成一个有序的路径序列Line；

每条巡检路径中，路径起点为对应寻径组合中的前巡检点，路径终点为对应寻径组合中的后巡检点；

6）从路径序列Line中取前起第一条未巡检过的巡检路径，令虚拟巡检人物模型按照该巡检路径，从该巡检路径的路径起点行进至路径终点，从而完成该巡检路径的巡检，重复执行本步骤，直至路径序列Line中的所有巡检路径均完成巡检。

本发明实施例中，查寻电气设备模型巡检点的步骤如下：

2.1）将电气设备模型的中心点记为点P20；

2.2）设定N2个扩散方向，并建立一个初始为空的扩散点集合A2，设定扩散步长为S2，扩散变量为L2；

其中，L2 = S2，N2 = 4，扩散方向也可以设定为4个以上（如8个），扩散方向越多，最终巡检点的坐标值就越精确，计算速度也相对会越慢；

2.3）以点P20为起始点，以L2为扩散长度，向设定的N2个扩散方向射线式扩散，得到N2个扩散点，每个扩散点与点P20的间距为L2；

2.4）将步骤2.3得到的N2个扩散点归入扩散点集合A2；

2.5）从扩散点集合A2中取一个扩散点，将其设定为当前扩散点，并将该扩散点从扩散点集合A2中移除；

2.6）如果存在一条直线能同时满足条件1、条件2，则转至步骤2.8，反之则转至步骤2.7；

条件1：该直线平行于三维坐标轴中的Y轴（纵轴），且经过当前扩散点；

条件2：该直线与道路模型相交；

2.7）如果扩散点集合A2非空，则转至步骤2.5，反之则先将L2的值增加S2，再转至步骤2.3；

2.8）将当前扩散点标记为电气设备模型的巡检点。

本发明实施例中，搜寻单个寻径点组合最短巡检路径的步骤如下：

3.1）设定寻径点组合中的前巡检点为起始点，寻径点组合中的后巡检点为目标点，将起始点记为点Ps，目标点记为点Pe；

3.2）设定N3个扩散方向，并设定扩散步长为L3，有N3 = 4，扩散方向也可以设定为4个以上（如8个），扩散方向越多，最短巡检路径的计算就越精确，计算速度也相对会越慢；

3.3）生成一个以点Ps为根的单向搜索树Tr，建立一个初始为空的扩散点集合A3，及两个初始为空的有序序列，其中的一个有序序列为第一节点序列Op，另一个有序序列为第二节点序列Cl；

3.4）将点Ps放入第一节点序列Op；

3.5）如果第一节点序列Op为空，则表明寻径失败，转至步骤3.14；

3.6）取出第一节点序列Op中的第一个点，如果该点与目标点Pe重合，则将该点标记为目标点Pe，并转至步骤3.13，反之则将该点标记为点Pn，并将该点从第一节点序列Op移入第二节点序列Cl；

3.7）以点Pn为起始点，以L3为扩散长度，向设定的N3个扩散方向射线式扩散，得到N3个扩散点，每个扩散点与点Pn的间距为L3；

3.8）将步骤3.7得到的N3个扩散点归入扩散点集合A3；

3.9）从扩散点集合A3中取一个扩散点，将其设定为当前扩散点，并将该扩散点从扩散点集合A3中移除；

3.10）如果当前扩散点未包含在第一节点序列Op及第二节点序列Cl中，且当前扩散点未被电气设备模型所包含，并落在道路模型上，则转至步骤3.11，反之则转至步骤3.12；

3.11）将当前扩散点加入单向搜索树Tr，并将当前扩散点的父节点设置为点Pn，将当前扩散点加入第一节点序列Op；

当前扩散点加入第一节点序列Op后，将第一节点序列Op中的各个点按照估价值从小至大的次序，由前至后依次排序，点的估价值计算公式为：

f(P) = g(P) + h(P)；

Dex = |Pe.x – P.x|；

Dey = |Pe.y – P.y|；

Dez = |Pe.z – P.z|；

Dsx = |Ps.x – P.x|；

Dsy = |Ps.y – P.y|；

Dsz = |Ps.z – P.z|；

式中，f(P)为估价点的估价值，Ps.x、Ps.y 、Ps.z为起始点Ps的三维坐标值，Pe.x、Pe.y 、Pe.z为目标点Pe的三维坐标值，P.x、P.y、P.z为估价点的三维坐标值；

3.12）如果扩散点集合A3非空，则转至步骤3.9，反之则转至步骤3.5；

3.13）在单向搜索树Tr中，从目标点Pe回溯至起始点Ps，并将其回溯线路标记为寻径点组合的最短巡检路径；

3.14）寻径结束。

本发明实施例中，所述三维变电站虚拟场景根据变电站实体，按照三维坐标轴建立，所述的三维坐标轴是指空间直角坐标中的X轴（横轴）、Y轴（纵轴）、Z轴（竖轴）。

Claims (1)

1.一种三维变电站巡检系统多点组合巡检方法，涉及三维变电站巡检系统，所述三维变电站巡检系统包括三维变电站虚拟场景，所述三维变电站虚拟场景中包含有虚拟巡检人物模型、道路模型，及多个电气设备模型，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

1）建立两个初始为空的有序序列，其中的一个有序序列为第一巡检序列Lp，另一个有序序列为第二巡检序列Lt；

2）将三维变电站虚拟场景中的大门口位置点记为点Pm，将点Pm设置为第一巡检序列Lp的第一个巡检点；

选定三维变电站虚拟场景中的至少一个待巡检电气设备模型，查寻各待巡检电气设备模型巡检点，并将各个待巡检电气设备模型的巡检点分别放入第一巡检序列Lp；

3）将第一巡检序列Lp中的第一个巡检点移入第二巡检序列Lt；

4）将第一巡检序列Lp中，距第二巡检序列Lt列尾的巡检点最近的巡检点移至第二巡检序列Lt列尾，往复执行本步骤，直至第一巡检序列Lp为空；

5）第二巡检序列Lt中，每两个前后相邻的巡检点构成一个寻径点组合，分别搜寻各个寻径点组合的最短巡检路径，并将搜寻到的各条巡检路径，按各寻径点组合在第二巡检序列Lt中的先后次序，依序组成一个有序的路径序列Line；

每条巡检路径中，路径起点为对应寻径组合中的前巡检点，路径终点为对应寻径组合中的后巡检点；

6）从路径序列Line中取前起第一条未巡检过的巡检路径，令虚拟巡检人物模型按照该巡检路径，从该巡检路径的路径起点行进至路径终点，从而完成该巡检路径的巡检，重复执行本步骤，直至路径序列Line中的所有巡检路径均完成巡检；

所述步骤2中，查寻电气设备模型巡检点的步骤如下：

2.1）将电气设备模型的中心点记为点P20；

2.2）设定N2个扩散方向，并建立一个初始为空的扩散点集合A2，设定扩散步长为S2，扩散变量为L2；

其中，L2 = S2，N2 ≥ 4；

2.3）以点P20为起始点，以L2为扩散长度，向设定的N2个扩散方向射线式扩散，得到N2个扩散点；

2.4）将步骤2.3得到的N2个扩散点归入扩散点集合A2；

2.5）从扩散点集合A2中取一个扩散点，将其设定为当前扩散点，并将该扩散点从扩散点集合A2中移除；

2.6）如果存在一条直线能同时满足条件1、条件2，则转至步骤2.8，反之则转至步骤2.7；

条件1：该直线平行于三维坐标轴中的Y轴，且经过当前扩散点；

条件2：该直线与道路模型相交；

2.7）如果扩散点集合A2非空，则转至步骤2.5，反之则先将L2的值增加S2，再转至步骤2.3；

2.8）将当前扩散点标记为电气设备模型的巡检点；

所述步骤5中，搜寻单个寻径点组合最短巡检路径的步骤如下：

3.1）设定寻径点组合中的前巡检点为起始点，寻径点组合中的后巡检点为目标点，将起始点记为点Ps，目标点记为点Pe；

3.2）设定N3个扩散方向，并设定扩散步长为L3，有N3 ≥ 4；

3.3）生成一个以点Ps为根的单向搜索树Tr，建立一个初始为空的扩散点集合A3，及两个初始为空的有序序列，其中的一个有序序列为第一节点序列Op，另一个有序序列为第二节点序列Cl；

3.4）将点Ps放入第一节点序列Op；

3.5）如果第一节点序列Op为空，则表明寻径失败，转至步骤3.14；

3.6）取出第一节点序列Op中的第一个点，如果该点与目标点Pe重合，则将该点标记为目标点Pe，并转至步骤3.13，反之则将该点标记为点Pn，并将该点从第一节点序列Op移入第二节点序列Cl；

3.7）以点Pn为起始点，以L3为扩散长度，向设定的N3个扩散方向射线式扩散，得到N3个扩散点；

3.8）将步骤3.7得到的N3个扩散点归入扩散点集合A3；

3.9）从扩散点集合A3中取一个扩散点，将其设定为当前扩散点，并将该扩散点从扩散点集合A3中移除；

3.10）如果当前扩散点未包含在第一节点序列Op及第二节点序列Cl中，且当前扩散点未被电气设备模型所包含，并落在道路模型上，则转至步骤3.11，反之则转至步骤3.12；

3.11）将当前扩散点加入单向搜索树Tr，并将当前扩散点的父节点设置为点Pn，将当前扩散点加入第一节点序列Op；

当前扩散点加入第一节点序列Op后，将第一节点序列Op中的各个点按照估价值从小至大的次序，由前至后依次排序，点的估价值计算公式为：

f(P) = g(P) + h(P)；

Dex = |Pe.x – P.x|；

Dey = |Pe.y – P.y|；

Dez = |Pe.z – P.z|；

Dsx = |Ps.x – P.x|；

Dsy = |Ps.y – P.y|；

Dsz = |Ps.z – P.z|；

式中，f(P)为估价点的估价值，Ps.x、Ps.y 、Ps.z为起始点Ps的三维坐标值，Pe.x、Pe.y 、Pe.z为目标点Pe的三维坐标值，P.x、P.y、P.z为估价点的三维坐标值；

3.12）如果扩散点集合A3非空，则转至步骤3.9，反之则转至步骤3.5；

3.13）在单向搜索树Tr中，从目标点Pe回溯至起始点Ps，并将其回溯线路标记为寻径点组合的最短巡检路径；

3.14）寻径结束。