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摘要：由于电力信息系统所管理的数据与地理位置紧密相关, 而GIS技术这种集计算机图形和数据库于一体的信息管理系统是一种存储和处理空间信息的高新技术, 所需的各种数据均是建立在空间数据基础上的, 它把地理位置和相关属性有机结合起来,采用可视化技术, 以完全实现电网信息的地图化、运行数据的可视化, 从而帮助企业进行高效的决策, 促进电力行业的科学化管理。本文分析了电力信息系统中三维GIS关键技术的应用。
关键词：电力信息系统；三维GIS；技术；应用；
面对越来越密织的电网、复杂的电力设备、时刻变化的负荷信息、不断变迁的道路和建筑, 以及人们对供电质量、环保状况、电力市场化体制改革等问题的日益关注, 电力系统规划、运行、营业部门必须对其庞大而复杂的信息进行采集、存储、分析和快速处理,传统的电力系统难以满足电网的建设和安全经济运行的要求。
一、GIS概念
地理信息系统是融合地理学、几何学、计算机科学及各类应用对象为一体的综合性高新技术,是利用现代计算机图形和数据库技术来获取、管理、处理、分析、建模、显示地理图形及其属性数据的计算机系统,对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对属性数据有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过把社会生活中的各种信息与反映地理位置的图形信息有机地结合在一起,并根据用户的需要对这些信息进行分析,将分析结果作为决策的参考依据,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果,提高了用户在管理决策方面的科学化和合理化。随着我国各行各业信息化的不断深入,对于GIS软件的需求会越来越大,要求也会越来越高。在政府主管部门、科研机构有关企业的共同研究下,GIS软件总体技术水平已经达到了国际先进水平,并在国土、地矿、水利、环保、电力、测绘、电信以及城市与社会的公共管理等多个领域得到了广泛的应用,涌现出像超图和中地这样的GIS软件的骨干企业,有力地支撑了我国的信息化建设。
二、电力信息系统中三维GIS关键技术的应用
1.系统建设需求。电力信息管理系统是使用通信技术、数据库技术与WebGIS技术，将电力网络中、电业局中所有电气设备的信息数据整理在一起,等到使用者有需要的时候，能够通过电子地图查询有关的供电设备的运行数据、详细参数、检修情况等,并且对于得出的数据进行相关的分析,进一步在地图上直接指明设备的污秽区范围、地理位置，并且对于地形地貌以及设备分布进行观察，显示相关线路条形图像,为管理人员制定有效的措施提供了可靠的依据。
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2.通信网区域查询与展示。系统把所有设施、设备、线路当作对象来处理，进行三维建模，关联其属性。三维场景中的每个节点、线路对象都内置存储各种属性信息、相互连接关系和业务信息，每个对象都具有“智能”性，并且都能被搜索、查询、定位和显示。系统提供网络内的区域查询功能，并以着色、闪烁等方式立体展示区域分布和区域名称，使整个网络的规划、分布在三维场景中一目了然，实现项目从广域网的管理一直到微观的设备端口和光纤熔接信息的管理，并且可查看各层面技术细节。方便人员对各区域网络情况的了解、后期的规划，以及在三场景中添加、修改区域的范围和名称。
3.GIS与MIS集成开发。由于输电线路的走向、变电所的布局、用电负荷中心的分布等具有明显的地理特征,因此传统意义上的基于字符信息的管理信息系统(MIS)很难全面地表达空间位置和形状的坐标信息及空间关系信息。通过缓冲区的计算和分析来确定输电线路同其他地物的交叉跨越得到该缓冲区内的负荷分布等,并通过数据库对输电设备及其运行维修情况进行管理、查询和维护。这样决策者可以在更高的层面上全局、直观地考察各种必要的信息,对其进行有效的控制。如果将GIS技术配合MIS、OA等软件,提供给用户一种易于理解和接受的方式来分析和管理这些空间信息将是一个可行而有效的手段。因此在GIS软件中配合使用MIS系统不但发挥了三维GIS作为专家辅助系统在显示和决策分析上的优势,而且界面友好,同时与数据库管理系统有更紧密的联系。MIS系统作为生产管理系统,原先一直缺乏图形界面,主要运行着缺陷、检修停电申请、两票管理等几个生产流程及其它生产模块。通过GIS与MIS系统、检修文档规范化系统的集成,可在GIS上实现设备的运行维护功能。包括:一是巡视:能利用GIS电网图完成设备巡视、缺陷标注、缺陷流转、制定巡视计划。二是设备维护:对设备的大修、小修、清扫、消缺等工作进行管理。三是检测:在GIS电网图上完成负荷测量、接地测量、交叉跨越测量等检测信息管理。
4.三维显示与处理技术指标。三维展示效果逼真，运行流畅。能支持脚本编
程、所见即所得的编辑特性、细节层次优化渲染技术、室内渲染技术、大场景的渲染。具体指标如下。场景融合：三维地理信息场景与电力通信网设施和设备场景无缝融合，且实现从大地景到设施和设备精细场景的无切换、无跳转、平滑推进显示。显示分辨率≥1024×768。渲染速度：三维画面刷新频率＞30帧/秒，无跳帧现象。处理能力：在保证刷新频率的前提下，三维场景一次渲染过程三角形数量能力可达到400万以上。操作响应时间要求：三维画面平移、旋转响应时间≤30ms，任意模型点选的响应时间≤50ms。量算精度：支持超大范围三维空间量算，包括地表、直线、投影距离量算，投影面积量算，高度、坡度、方位量算以及沿线缆距离测量等，量算误差不大于数据精度误差。显示效果：支持三维立体声音效果和动态光效效果。
5.海量三维数据处理技术。海量数据的大范围三维场景的快速漫游的实现,主要受制于以下几个因素:(1)几何数据的数据量庞大。(2)纹理数据的数据量庞大。(3)地物繁多。对管理大数据量的最行之有效的办法是数据分块技术。基于数据分块的思想,一是多级纹理交换技术。纹理贴图对于三维场景的真实重现起着举足轻重的作用。正射影像、房屋墙壁等都是使用纹理贴图实现的。一般来说, 在三维场景中, 纹理图像的数据要占该场景所有数据量的90%甚至更多, 如果解决好了纹理数据的问题, 海量数据场景的管理和漫游问题也就迎刃而解。二是LOD(多级集合模型技术)正是为了解决这一问题而出现的算法, 一种解决大数据量三维地形显示和管理的优化方法, 它将复杂目标以不同的质量等级进行预处理和存储, 绘制算法根据屏幕上目标的大小来决定用哪个图形来显示。远离视点的目标显示得小且不会有质量的可见损耗, 可用极快的速度以低级的LOD方式显示出来。当距离屏幕较近时, 用比较复杂的模型进行显示, 这样能够减少许多三维场景中渲染、变换和效应的工作, 提高界面的刷新速度。
将三维可视化GIS用于电力信息系统是经济社会发展的需要。对于经济社会中电力信息系统的规划决策领域而言, 将GIS提供的区域规划与供电能力相结合可解决供电能力不适应配电网结构的问题等。三维可视化GIS不但可以用于电力信息系统, 同时可以为交通建设、城市规划、水利建设、民航规划等领域服务。
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论文作者:李岩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/29
标签：数据论文; 电力论文; 信息论文; 信息系统论文; 设备论文; 场景论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第17期论文;