變電站三維激光掃描技術應用解決方案

隨著信息化技術的快速發展， 數字化電網、智能電網和智慧變電站等概念先后提出，電力行業借鑒建筑行業的建筑信息模型，“數字化工程”逐漸替代“工程數字化”成為大勢所趨。國家電網也相繼出臺了《輸變電工程三維設計建模規范》《輸變電工程三維設計模型交互規范》等一系列的企業標準，規范了電力三維系統數字化標準。三維掃描能在電力系統數字化模型交付、電塔（高壓線塔）變形監測、電廠電站日常運維改造升級、變電站三維數字化平臺建設等方面提供數據基礎。

變電站三維模型能夠直觀生動地表達站內設備設施三維空間位置和設備內部結構，因此在變電站三維設計、變電站智能運檢管控、變電站仿真培訓等方面得到越來越廣泛應用。

技術人員利用三維激光掃描技術，對變電站整體進行全方位掃描，快速獲取變電站整體點云模型，再繼續進行細節優化算法計算，達到高精度模型標準，適用于大場地外景和現成場地的情況，能夠對室外變電站1∶1高精度還原。輸變電站的建筑和設備隨著時間可能會發生一定程度的形變，利用三維掃描技術，將每次檢測掃描的數據與初次掃描的原始數據進行對比，可以準確、直觀的看到微小部位的變形程度，甚至可以具體到每一個支點、橫梁的變形程度。

地面激光掃描三維建模利用FARO X330三維激光掃描儀等設備對變電站設備設施及建筑物進行激光掃描，采集物體表面的三維空間位置信息和紋理信息。然后技術人員利用三維建模軟件構建三維模型。

①現場勘探與方案布設。根據現場情況以及設計資料確定數據采集方案，布設控制點；

②外業數據采集。利用FARO X330激光掃描儀器開展數據采集工作；

③點云數據處理。包括多站點數據配準、拼接、去噪、重采樣等處理；

④點云數據建模。根據不同的點云特征，建立設備三維空間數據模型；變電站三維模型主要采用幾何模型制作，通過分割點云數據來提取實體的幾何輪廓，從而進行逆向建模。

⑤紋理映射。將現場采集到的紋理映射到三維模型上，形成模型的真實紋理?。

根據三維模型建立變電設備數據管理庫，實現設備數據的添加與修改等；通過AreGIS Server軟件構建空間數據庫，其中包含圖形數據庫與屬性數據庫，將其導入變電設備數據管理庫展開綜合管理；利用圖形數據展示單元展示三維模型的具體數據，實現變電設備圖形數據屬性的編輯、管理與展示，客戶端使用者可以通過瀏覽器、桌面端軟件、手機APP等訪問變電站的三維數字化平臺。

在電力能源行業中三維測量及檢測方面歷來遇到的問題主要在于設備體積大、不便于移動，難以快速的現場檢測，傳統測量及檢測手段越來越難以滿足日漸提高的生產要求。三維掃描在保證數據準確的前提下可以在任何地方快速的采集數據，所以通過三維掃描進行精密測量，空間和時間將不再是問題。 ?從成本方面考慮，重新測量及影響設備正常運轉的時間，越短越好。利用激光掃描儀僅僅花費一天的時間進行現場勘察就能得到完整的數據，重要的是沒有影響變電站的正常運作及現場安全。甚至可以模擬緊急逃生、消防演練等事故的操作，節省了必要的經濟損失及人員傷害，提供工作效率。

變電站數字孿生系統以全息多維感知、遠程智能巡檢來轉變設備狀態獲取方式；以大數據分析、人工智能技術來轉變設備狀態管控方式；以三維數字孿生、移動互聯來轉變運檢業務管控模式。全面推進雄安數字電網建設，提升電網智能化水平，提高安全風險防控能力和精益運檢能力，實現數字化運維和智能化管控，保障大電網安全運行。