[发明专利]基于点云数据对变电站变压器进行建模的方法

说明书

本发明公开了一种基于点云数据对变电站变压器进行建模的方法，其包括步骤：(1)采用多次扫描的方式采集变电站变压器的点云数据；(2)将多次扫描获得的变电站变压器的点云数据进行拼接；(3)对点云数据进行消噪处理；(4)对消噪后的点云数据进行抽稀；(5)基于变电站变压器的实际结构对点云数据进行分割；(6)根据点云数据的分类指标对分割后的点云数据进行分类；(7)基于分类后的点云数据进行模型分类重构；(8)拼接得到完整的变电站变压器模型。本发明方法可准确高效地对变电站变压器进行建模以实现变电站变压器的三维重构，为变电站三维可视化、智能化监管提供良好的基础。

技术领域

本发明涉及一种建模方法，尤其涉及一种对变电站变压器进行建模的方法。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，变电站主变压器主要用于向系统或用户输送功率，主变压器关系到主接线的形式和配电装置的结构，是变电站中至关重要的电力设备。随着计算机技术、三维可视化等技术的发展，变电站三维可视化研究逐渐受到相关人士的关注，变电站三维实景重构作为三维可视化的基础，是实现高质量、高真实性变电站三维可视化的关键。而实现变电站实景三维重构，需对变电站内部各种设备进行准确高效地三维重构。目前可考虑用于变电站三维重构的建模方法主要包括：

(1)基于虚拟现实建模语言的建模方法。

虚拟现实建模语言(Virtual Reality Modeling Language，VRML)不仅是一种建模语言，也是一种描绘3D场景中对象行为的场景语言。VRML通过编程语言以立方体、圆锥体、圆柱体、球体等为原始对象构造变压器、隔离开关、断路器、电压与电流互感器等电气设施及建筑模型，并给模型贴上特定材质，然后拼接这些模型以完成整个变电站的三维场景建模。VRML脚本节点(script)对应的Java语言可以利用变电站模型进行人机交互，进而实现变电站虚拟现实系统。VRML建模法虽可方便地进行人机交互，但拟合的模型由于采用立方体、圆锥体、圆柱体、球体的组合构建，必然造成变电站模型缺乏真实感，模型精度差。

(2)基于几何造型的建模方法。

几何造型建模方法依据变电站数码图片、设计图纸和厂家设施图纸，利用AutoCAD、3dMax、Maya等专业软件，按照一定比例采用立方体、圆柱体、圆锥体、圆环等建立变电站各种电气设施的三维模型，然后设置模型贴图与材质，拼接电气设施模型完成变电站三维场景建模，该建模方法获取的模型主要有三种:线框模型、表面模型与实体模型。几何造型建模法效率和直观性较好，但难以实现真实场景建模。

以上两种建模方法作为目前可用于变电站模型三维重构的常规方法，均无法实现变电站模型真实、高精度的模型重构，只能适用于一些对模型精度要求低、对真实性要求不高的场合中，无法满足变电站三维可视化运用的要求。需特别指出的是，主变压器作为变电站中的关键电气设备，精确高效的建模至关重要。但是目前已有的可用于变电站主变压器的建模方法主要包括虚拟现实建模语言建模法以及几何造型建模法，这些方法都存在着精度低、真实性不足以及建模效率低等问题，不足以满足主变压器实景、高效以及高真实性的建模要求。因此，为了实现变电站的实景三维重构，必须对变压器的建模方法进行研究，弥补现有方法的不足。

(3)基于激光点云的建模方法。