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摘要：率先利用三维的激光技术对变电站进行精确地重构，之后再充分模仿相关的虚拟技术进行更好地重建，最终实现在变电站的三维实景平台的检修作业现场进行管理和控制的目的。本文结合三维实景平台的相关技术进行分析，系统介绍了如何在变电站对三维实景平台更好地在进行检修作业的同时，进行现场的管理和控制。
关键词：变电站；三维实景平台；检修作业；现场管控
由于很多运输班管辖的变电站大都会分布在不同的地区，而且有的地区属于比较偏远的地区，所以这让很多内部的人员查看变电站具体情况时变得非常不方便。在这样的大背景下，3D实景的漫游系统被很好地得以开发出来，以便很好地解决目前变电站的尴尬情况。因为只要轻松地利用网络就可以查看变电站内部的情况。[1]而且利用3D实景开发的状况就好像真正身临其境地了解现场的情况一样，效果也非常好。目前，我们都采用全新地3D实景虚拟技术来查看变电站地场景，这种技术最大地优势是能够让用户在现场进行自由地走动，并且可以全方位无死角地查看来自各个方向地场景。此外，利用3D实景虚拟看到的场景都属于非常真实的场景，而并不是属于虚拟建模的场景，其效果往往受到广大用户的喜爱。
3D实景漫游技术又被称为虚拟的现实技术。而最近几年来，3D技术在虚拟领域一直都占据着非常重要的地位。从游戏开发、城市项目规划到房地产项目的规划，3D技术都在内部发挥着非常重要的作用。[2]而随着时代的发展，三维实景平台技术也正被越来越多地运用在变电站的现场检修环节中。
一、变电站三维实景具体构造
（一）实景层
变电站三维实景的具体构造中，最基础的层面被称为支持层，着一层最基本的作用就是合理地运用实景技术对整体变电站的信息全景进行合成，之后再运用3D的引擎技术将所拍摄的图片都转换成实景的图片，最终完成变电站空间位置、设计细节和所有变电站隔间类型数据的整合。
（二）可视化管理层
这一层最基本的功能主要是为了完成全程的管理需要，并通过设备的细节、结构的划分和其他相关的操作等，让所有图像和多媒体信息技术的管理都呈现一个可视化的状态。此外，如果能够在三维实景的设备中更加充分地利用设备的电压、电流和其他关联地信息使得其功能等更好地得以展示出来，那么操作者就能够更好地从这些信息中查看出相关的端倪。[3]在三维实景的功能中还存在着设备热点的结构，如果能够通过这样一个结构更好地了解关于设备的图片、缺陷、红外测量信息和模拟操作等等，就能够更加恰当地和其他不同的系统进行更好地关联。
（三）配置层
这一层主要通过对于xml的结构、导航功能、实景功能、设备的热点、可视化的窗口管理的功能进行更好地配置，从而让窗口能够在更好的情况下更加灵活地被运用。
二、变电站可测量的三维实景和视频监控实现方式
当三维实景技术更好地被运用在变电站的操作中时，它不仅能够很好地反映出大部分设施和设备的外观和空间位置，更加能够非常全面地反应出其分布的现状。在整体操作的过程中，我们尤其不需要通过逆向的操作就可以很好地进行三维模式的操作。[4]而在变电站的检修作业现场运用三维实景技术进行监控的过程中，最根本的就是要在特定的位置通过安装摄像头的方式对重要的设备和设施进行安装和监控，并通过单张的照片和全景的图像进行全面地匹配，更好地反映出变电站的实时现状。
三、变电站地三维实景在平台检修中设计的总体思路
在利用三维实景技术对整体变电站地检修现场进行控制的过程中，还必须更好地配合GIS技术才能够得以实现。在所有的二维地图上必须先让所有的供电局管辖的变电站的位置得以展现出来，以使得查询变电站信息的时候能够更加方便；之后再选择一个220千伏的变电站作为最基本的试点，然后再在此试点的位置让所有变电站的信息都能够很好地结合起来；当所有额数据都被收集进去后，之后再对所有的数据进行更好地处理，并能够最终实现具体的融合；开发三维实景的视频监控和可视化的管理系统，只有这样才能够使得整体的变电站系统更好地实现无缝的融合，最终让变电站中非常重要的信息都能够更好地融合进去，以此实现更好的定位。
四、三维实景建模定位控制技术
（一）惯性导航定位
在对变电站进行三维实景平台的建模定位的过程中，惯性导航定位的技术也是非常常用的。其最根本的原理是更好地利用加速度对载体本身运动的速度进行测量，并根据加速度中相关使用的信息进行运算而更好地得到关于运动载体的信息。而本身在使用的过程中，由于惯性的导航系统本身都是被安装在一个充满惯性的平台或者是载体中的，所以经过初始化之后，又会被自动地过渡到自主地导航模式中去。之后再通过对所得到地数据进行计算再进行详细地定位。测量装置、核心地计算装置和控制显示装置共同地构成惯性导航系统。
（二）视觉里程计
在整体的变电站三维实景平台检修地过程中，先会让进入一个整体地单目视觉里程计跟踪摄像头地运动过程，之后再在内部实时地提取一些与图像相关的特征点。而这些特征点会因为空中位置的变化而最终发生更多的变化，并使得其位置和运动的轨迹得以最终发生变化。在操作的过程中，可以先通过具体的算法把某个图像的具体特点提炼出相关的案例，然后再根据具体的图像特点更好地进行匹配，再根据其具体的三维坐标，更好地求出属于三维坐标的运动轨迹，之后再把相关的视觉里程更好地得以纳入进去。
五、变电站三维实景平台现场管控技术
（一）风险控制技术
在整个变电站的检修现场，一方面我们要实时地将定位的信息传输给后台的工作人员，然后后台的工作人员再回去更好地将人员进行相关的定位，最终把消息悄悄地发送给实地地工作人员，以便更好地提示相关地人员当前的位置。在这整个过程中，需要更好地将导航系统和双目地视觉系统进一步地融合，并通过人员地运动更好地判断人员下一步运动的相关位置，这样也就能够对运动的方向做一个最大限度地预判。在所有的信息中，也包含一些对未来的危险性进行预判提示的信息，最根本的是为了对处于危险区域的人员进行警告。
（二）实验装置技术
对于还处在现场的工作人员来说，必须先将双目的摄像头和IMU固定融合的装置更好地安装在头盔上，而只有这样现场的巡检人员才能够更好地实现空间的实时定位。如果现场存在吊臂车，则一定要在吊臂车上安装一套固定的位置。此外，由于现场的风控管理对于定位的精度的要求非常的高，因此在任何操作之前，都需要对现场的人员、设备和车辆先进行相关的建模，并在这个过程中更好地估计工作人员的身高尺寸、工程车辆的的尺寸和吊臂的长度。[5]这样做的目的时为了能够更好地在摄像头上安装相关的位置。对吊臂车的角度和方向进行精确地计算在所有环节中占据着非常重要的地位。如果目标的对象和三维实景模型中轨迹碰撞的结果存在碰撞的行为的话，那么一定要事先进行相关的警告。
（三）实时定位信息的初始化
在基于变电站的三维实景平台的检修作业的现场控制技术中，最根本的就是要采用三维激光扫描的技术更好地保证变电站内部三维实景模型和物理模型的位置，并在操作的过程中随时使得其与尺寸的大小保持一致。但是，将双目的摄像头和IMU定位的过程中，初始化是一个非常重要的环节。最普通的办法是先在变电站的大门口做好一个测量的标记，之后再通过摄像头对标记的识别更好地进行初始化的操作，并最终形成属于三维实景模型的一个坐标联。但导航的过程中会存在误差的问题，所以一定要在变电站中设置多个测量的标记，以免在测量的过程中产生过多的误差。
为了更好地在变电站建立一个三维实景的平台，并最终实现现场的管控，那么也就需要更好地查看关于人员、设施和工程车辆的相关位置，并自动地发出相关的危险提示。而在这个操作的过程中，也就能够更好地对相关的变电站进行维修和巡检的工作，并更好地完成相关的指导。应该说实时定位信息脸孔的运用能够为将来变电站三维实景平台奠定更好的基础。
（四）双目立体视觉系统技术
变电站的三维实景平台中，视觉导航定位方法也是最常用的一种定位方法。它是一种仅仅依靠摄像头就可以全方位地进行定位的导航系统。在检修作业现场管控技术研究的过程中，它通过提取图像帧的相关特点，在图像帧之间进行特征点的相互匹配，之后再通过图像特征点运动的变化来计算摄像头的运动轨迹。在现场管控技术研究的过程中，视觉导航系统的最核心的优势就是不再依赖其他的传感器，而其定位要比传统的轮式里程计和雷达惯性导航仪的技术，其优势还要多，而它对于其传统定位的方法也是一种非常有效的补充，是目前机器人研究中的热点之一。
（五）巡检机器人的运用
在变电站三维实景平台的检修技术运用的过程中，巡检机器人经常被在非常广泛的范围内得以运用，巡检机器人的存在可以使得其更好地获得属于变电站周边的位置信息和周边的电气设备的信息，而之后所有的工作人员都可以通过远程协作的方式把所有的巡检机器人都输送到指定的地点和位置，并为此更好地检查电气设备装置的运用。并在这个过程中随时的更换巡检的线路和任务。而在未来，巡检机器人在变电站的运用将会变得更加广泛，其被控制的方式也会变得更加灵活，甚至可以取代专门的人工在无人看守的智能变电站去更好地执行相关的巡检任务，之后再使得相关设备上的缺陷得以消除，确保整个变电站都能够得以更好地运行。
六、三维实景平台变电站检修作业现场存在的问题
（一）设施信息载体多数呈现二维化的模式
虽然现阶段变电站中三维实景平台的检修作业发展到了一定的阶段，但是在使用的过程中还是会有诸多方面的问题。其中最明显的就是虽然很多设备的台账能够最直接地反映技术设备地参数，但是在变电站，还有一部分设施地信息载体呈现二维化地平面模式，并缺乏最直观地表现，在此过程中并没有表现出相关三维实景地特征，导致最后设备地实际尺寸、设备地位置和设备在空间地关系不能够很好地表现出来。
（二）变电站地图纸设计不能够很好地符合现场的相关需求
如果变电站图纸地设计过分专业，并不能很好地符合相关运输地需求，那么及时变电站地平面位置和尺寸能够得以很好地反映出来，但是在扩建和改造地过程中，也还是会出现诸多方面的问题。而对于那些投入运力比较早，并且严重缺失最基础地变电站，由于区域内部地负荷一直都在不断地得以增长，所以变电站地内部一直都在不断地进行着扩建、改造和相关的维护工作。而即使是有了三维实景技术的帮助，在现场也往往会因为实际技术资料的缺失而使得整体的设备出现诸多方面的隐患，现场的作业的风险会一直处于非常高的水平，那么即使变电站的三维实景平台能够很好地反映出设备运行的状况，但是却也不能够很好地反映出设备之间的空间关系。
七、未来变电站智能三维实景平台检修作业现场管理控制技术的研究
未来变电站的三维实景平台的发展应该会越来越朝着智能的方向进行发展。[6]而我国国内势必也提出了更多关于变电站三维模型的关于数字化和信息化的相关要求。总体来说，要求包括以下几个方面。
（一）更加真实地反映出变电站的相关设施和设备的细节
今后的变电站的三维实景平台应该能够做到更好地反映出变电站所有设施和设备的细节和相关的特征。为的是让变电站所有的管理人员和技术人员都能够更好地了解变电站的设备具体情况，以此更好地开展下面相关的工作。
（二）更好地反映空间关系
在通常情况下，工程设备地辅助人员都要根据变电站设施设备地空间关系来进行相关地分析，并通过对变电站相关平台地分析更好地进行研究。所以在未来，变电站地三维实景平台必须能够更加真实地反映出变电站本身设施设备和空间的关系。
（三）能够更方便地浏览变电站的其他信息
将来在三维实景平台的检修过程中，应该能够通过相关的可视化虚拟实景技术对变电站进行更好地规划设计和巡视运营，并方便其更好地进行维护；并灵活地运用相关的基础空间的数据使得整体的变电站的资产管理能够被更好地纳入相关的进程中；所有的变电站本身也应该更好地表现出一个综合性的信息，因为只有这样才能够使得变电站综合性的浏览变得更好，同时也能够使得其运行和检修的状态不会出现任何的问题。
（四）几大技术创新优势
在未来，当再变电站的三维实景平台进行检修的时候，只需要使用一般的常用软件就可以更好地解决相关的技术瓶颈，并能够使得其虚拟技术所呈现出来的图像不会产生较大的变形，并一直都有非常高的清晰度。也争取所有的软件都能够在局部放大、局部强大和鼠标控制的特点下显示出其更快的速度。此外，虽然在变电站检修作业的现场中，三维的实景技术是非常常用的，但是在未来，还是需要让其在与二维地图的结合下，将实景更好地展现出来，并且争取能够在实景上实现文字、图片和视频的叠加。
（五）系统的关联性
如果变电站三维实景平台要进一步发展下去，那么一定要让其系统具有可扩展的相关功能。这样不仅能够使得其现有的使用功能变得更加好，而且还会在不经意间扩展出其他类型的功能，而平台上已经存在的系统势必会和其他已有的系统发生更加深刻的关联。
八、结束语
要想更好地使得变电站中三维实景平台的检修作业现场管控技术得以运用，工作人员都必须要经过很长一段时间地车程才能够最终看到现场地情况，之后再直接反映到属于集控站地电脑上，因为只有这样才能够更好地看到变电站内部实际地构造，并更好地将内部的诸多种类的信息进行相关的查看。
在变电站中，三维实景平台其实是自成一派系统的，其操作非常简单，配置起来又异常灵活，非常适合其更好地进行维护。系统最大的优势就是能够把检修作业现场的情况更加直观而真实地反映出来，从而让工作人员能够更加迅速而又高效地投入到工作中去。又加之系统本身的扩展性非常强，能够在保留原来使用功能的基础上更好地加入新的功能，并且可以使得已有的系统和未来的系统更好地结合起来。像PI数据库系统、PMS系统、视频监控系统、危险预警系统等等都是三维实景平台检修作业平台中非常重要的几种系统。相信在将来，随着三维实景平台越来越多地被运用变电站地检修作业现场管理控制技术中去，此种技术将会体现出更多的实用价值。
参考文献：
[1]杨永生，郝小欣.分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用[J].电网技术，2012，（9）：48-54
[2]孙路.沉浸式虚拟环境及其在变电站仿真中的应用[D].南京：南京理工大学，2013，（5）：159-162
[3]张文力.浅谈变电站施工项目的质量控制[J].民营科技，2011（04）：46-52
[4]刘求龙,胡伍生,王葱,等.三维激光扫描仪在惠泉变电站三维模型构建中的研究与实现[J].测绘通报，2012（5）:42-47
[5]王先兵,张学东,何涛,等.三维虚拟变电站数字可视化管理与监控系统[J].武汉大学学报，2012（3）：757-763
[6]赵锋,崔红梅.碰撞检测算法在变电站安全预警中的应用[J].中国电业（技术版），2013（3）：43-48