摘要：曲靖供电局本着弘扬创新精神、增强创新能力的思想，不断的探索任何利用先进的技术手段提升配电网规划与设计，随着技术的不断发展，曲靖供电局在电网工程数字化设计基础上实现了又一突破，率先利用无人机＋虚拟现实技术应用于配电网的规划与设计中，实现身临其境的虚拟数字化电网快速规划，提高了规划的灵活性，提升了配电网建设管理水平和质量，将成为配电网规划与设计的主流，曲靖供电局将持续推进该项技术的应用，带动其他行业的使用。
关键词：配电网；电网工程数字化；虚拟现实技术；
引言
电力是国民经济的重要基础产业，同时也是关系到国计民生的国家重要的公共事业，做好电网规划工作，构建安全可靠、经济高效的电网显得至关重要，同时是电力工作研究人员的重要任务和工作。
配电网规划设计的前期主要工作就是路径优选和杆塔选型规划。在以往的工程初步设计中，路径优选主要靠人工凭经验决策，在统计分析的基础上进行。而不同工程的现实情况是各异的，现代配电网的设计必须考虑不同的地形、建筑物分布对设计的要求。VR系统可以更加真实、直观地处理越来越复杂的三维空间数据，提供更加真实的沉浸式体验。利用VR技术，同时从 5个不同的角度采集影像，依托三维建模工具，可将以往的二维数据变为三维空间数据，将用户引入到符合人眼视觉的真实直观世界，建模后模型最高分辨率达到2cm，几乎可以全真模拟真实场景，根据三维空间数据可以建立一个VR系统，使设计人员直观的亲临规划路径中，能够为配电网的规划、设计、检修和决策等提供最新的三维可视化空间信息，是进一步提高工程管理水平的新途径。同时，填补国内相关领域空白，并将国内相关技术提升到国外同期先进水平。
随着科技的不断发展，每一步的进步都对电网规划提出了新的要求，云南地形地貌的复杂性、用户分散等，都加大了配电网规划的难度，为能够快速迎合配电网发展的需求，曲靖供电局也不断的在探索，在数字化电网规划设计突破的基础上，率先利用无人机＋虚拟现实技术用于配电网规划与设计中，让规划人员置身于现场中，达到真实、有效的规划工作，该项技术的应用可以大大缩短并简化电网规划工作流程、提升规划管理工作，提升工作效率和管理水平，为配电网规划建设和领导决策提供比传统手段更为直观、可靠、科学的技术手段。
本文简要研究了虚拟现实技术在国内外的研究现状、VR技术在配电网规划与设计中的应用、目标及未来的发展趋势，配电网规划与设计的研究，不仅提高了配电网的管理水平，还为智能配电网技术的发展做了技术储备。
1、虚拟现实（Virtuai Reality）技术
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思，虚拟现实技术的核心是建模和仿真。
虚拟现实是多种技术的综合，包括计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，具有多感知性、存在感、交互性、自主性。
利用先进的信息和网络技术对配电网规划与设计进行全过程仿真，可以帮助电网工作人员在虚拟环境中对所负责的区域配电网现在进行观察、比对、设计、决策等，大大缩短简化工作流程，协助工程管理，提高工作效率和质量。
虚拟现实技术是近些年来发展起来的高新技术，该项技术涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域，是仿真技术的高级发展与突破，将推动配电网发展有很好的促进作用。
2、VR技术国内外研究现状
2.1 美国VR技术发展现状
美国作为虚拟现实技术的发源地，其技术水平在一定程度上代表了此技术在国际上的技术水平，美国拥有主要的VR技术研究机构，其中NASA Ames实验室是VR技术的出生地，它引领着VR技术在世界各国发展壮大。美国实验室在20世纪80年代已经开始基础研究空间信息领域，在80年代的中期创建了虚拟视觉环境研究工程，随后又创建了虚拟界面环境工作机构。已率先利用VR技术在航空、卫星等见了VR训练系统，空间站虚拟现实技术训练系统，供全国使用的VR教育系统等，在世界范围内获得了长足的发展，在感知、用户界面、后台软件及硬件等方面都有较为深入的研究。
2.2 VR技术在欧洲国家的发展现状
欧洲的英国研究公司所研究设计的DVS系统中带领着一些VR技术在各领域实际应用中的标准化，并且该公司还为VR技术在实际编辑中设计了先进的环境编辑语言。对VR技术某些方面研究工作，英国处在较前列，尤其是对于VR技术的处理、辅助设备设计研究方面较为突出。
2.3 国内VR技术的发展现状
与世界发达国家相比，在对于VR技术研究时间及成果上我国是比较落后的、起步较晚。在我国计算机技术等先进技术飞速发展和进步的同时，我国各行业越来越关注虚拟现实技术，VR技术在我国国内的研究也更加广泛和深刻。在我国科委国防科工委部的要求下，VR技术已经成为国家科研工程中的核心工程，VR技术研究工作也得到了各大科研机构及高校的认可和助力，其研究成果也极其显著。
比如，作为我国最早参与到VR技术的高校，北京航空航天大学对于VR技术研究也比较具有的权威性和专业性，主要进行VR技术中的三维动态数据库及分布式虚拟环境等方面研究的工作以及对VR技术中物体特点的处理模式的探索。
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3、VR技术用于配电网规划与设计中的研究内容
首先利用无人机对工程区域开展航拍及勘测工作，获取工程高精度正摄影像资料，并建立地理信息模型，满足标准要求的地形建模，数字高程图、地理信息矢量图等资料制作，通过无人机勘测，可形成高清晰的工程实景图，弥补了现状勘测中不足之处，利用实景图可对线路走势及周边地形有更好的描述，提高了勘测效率，同时可叠加登高数据等多种要素，提高设计质量。
VR虚拟现实技术多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真让人更加容易的浸到现场环境中，让规划人员快速亲临现场任意一个角落，让每一次的电力线路规划更加清晰明了，无疑又是一次电网规划技术突破的里程碑。
基于VR技术的三维模型系统在利用影像数据，POS数据,DSM数据及矢量图形数据的基础上采用如下的技术路线:通过研制开发基于POS的摄影空中三角测量技术,进一步提高位置姿态的测量精度,得到每幅影像的方位数据;拟采用快速索引技术实现对多源空间数据的管理与检索,开发统一的数据访问接口;采用DSM数据作为多源数据配准的几何基准,利用空间同步原理实现影像数据与DSM数据及矢量图形数据的配准融合;研究基于影像信息支持的内插法进行影像三维化;拟根据摄影测量几何约束研究开发三维建模纹理自动(或半自动)映射方法，得摄影系统和数据处理系统走向了轻型化、便捷化、实用化。
3.1基于VR沉浸式体验的智能分析系统
①采用叠加与VR模型所配套的二维矢量面的方法，可轻松实现单体化的表达与操作，例如可高亮选中模型建筑、应用图形查属性等，由此打通了VR模型与二维矢量面之间的二三维一体化通道。
②智能分析系统提供了VR模型局部压平功能，可以指定编辑三维面数据，压平VR模型的局部区域，模拟拆除建筑物的效果，再放置规划设计的新模型效果，可实现规划方案效果对比与展示。
③提供了基于GPU的三维空间分析能力，包括：通视分析、可视域分析、天际线分析、阴影率统计分析等，使VR模型不再局限于“看一看”的功能，可以有更多的实际应用。
④可使VR模型参与地表开挖，在有地下管网数据支撑情况下，使得地下开挖勘测成为可能，避免产生开挖造成的事故或者损失。同时也可对开挖土方量进行精确计算。
3.2数据分块管理
大范围场景的三维模型包含很多地物，对场景中的所有地物进行碰撞检测、纹理调度等操作需要耗费大量时间，给提高场景漫游速度造成了障碍。解决该问题的途径之一是对地物（包括地表数据）进行分块，每块自成一体，通过一定的方式组合在一起，从而达到快速绘制、实现实时绘制的效果，开发相应的客户端浏览器插件，从服务器读取场景数据，在客户端生成相应的场景，从而提高绘制速度，这样可以极大地提高程序执行效率。
4、研究目的和实现目标
每一次的进步都对电网规划提出新的要求，现代配电网的设计必须考虑不同的地形、地貌差异对设计的要求，传统的技术已无法满足其要求，随着网络技术的不断提升，一些新技术的不断涌现及研究应用，其中VR技术可以更加真实、直观地处理越来越复杂的三维空间数据，并提供更加真实的沉浸式体验。
为能快速迎合电网发展需求，提升配电网规划与设计工作效率和质量，从传统粗放型规划到精细化、数字化的电力规划模式转变迫在眉睫。不同于传统的电网设计模式，无人机测量+虚拟现实技术可以通过对复杂地形、建筑、道路、网架等信息收集，通过计算机技术将整个工程项目以三维数字化模型呈现，让规划人员身临其境于工程现场中，随时随地可虚拟架设杆塔、设备，检验规划成果，对规划人员提供有效的辅助作用，提供更有效的信息，提升设计质量。
VR技术就是构建一个典型的多用户虚拟环境，让多个参与者能在场景中对布局和建筑的变更和移动，进行相应的讨论，同时便于审视和比较规划方案的合理性，可以保证多用户的场景一致性等问题，在其中还可以更好的交流和发表评论，解决传统配电网规划与设计采用文字的单一形式，很大程度上限制了大家的参与和使用的方便性等。
VR技术的应用大大提升了配电网规划效率及质量，能够很好的辅助规划人员开展规划工作，确保规划成果的合理性、可行性，可实现多用户共同参与，更好的体现了人文关怀，让规划人员快速亲临现场任意一个角落，让每一次的电力线路规划更加清晰明了，无疑又是一次电网规划技术突破的里程碑。
曲靖供电局本着弘扬创新精神、增强创新能力的思想，长期以来不断探索如何利用科学的技术手段提升电网规划设计，本项目研究完成推广应用后将大大提升配电网管理人员水平，提升配电网规划与设计质量，减轻设计人员的负担，为实现建设智能、高效、可靠、绿色电网奠定基础。
随着VR技术的不断完善，软硬件的不断发展，综合集成能力的不断增强，逼真性、虚拟性和普及性的不断提高，虚拟现实技术将在配电网规划与设计中取得更为广泛、更深入的应用，给配电网规划设计与管理带来重大的变革，将成为电网规划的主流。
结束语
当然VR技术运用于配电网的规划与设计中，还有很多技术问题需要解决，对于配电网规划与设计这样大型复杂的虚拟环境，涉及海量的图形、图像数据信息，而VR要求的是实时、动态，这也是制约VR技术普遍推广运用的瓶颈之一，还有图形图像的压缩技术、网络通讯技术等，随着网络技术的不断提高，这些难点在不久的将来会被逐渐攻破，同时给配电网规划与设计带来新的变更，更大程度提升配电网管理水平。
参考文献
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论文作者:杨锐
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：技术论文; 虚拟现实论文; 配电网论文; 电网论文; 数据论文; 曲靖论文; 模型论文; 《电力设备》2019年第6期论文;