您所在的位置：首页 > 技术 > 应用案例

利用Google Earth对塔架进行三维仿真的设计与实现

信息时间：2013-01-23 信息来源：西部工控网

一键分享

QQ空间 新浪微博 腾讯微博 人人网

　　1引言

　　输电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能输送到四面八方，是连接各个变电站、各重要用户的纽带[1]。随着电网的飞速发展，输电线路设计作为电网建设中非常重要的一环，愈来愈受到各电力建设部门的高度重视[2]。与此同时，在输电线路架设方面国家也给了大力支持，并且给了很大的投资，但是在输电线路架设设计中却存在着一些影响布线，施工效率的问题[3]。

　　一方面，传统的张力放线系统对于autocad的依赖性较强，完全依托于autocad进行开发[4]，在数据提取方面较为繁琐，需要手动依次提取坐标信息，不能直观、形象的实现张力放线仿真。另一方面，传统的张力放线系统仅提供2d显示，不能满足张力放线系统对于显示界面友好、实现三维显示等要求[5]。本文设计的输电线路张力架设仿真系统脱离了autocad,采用第三方插件进行dwg图纸信息提取和曲线绘制，并将塔架信息生成kml文件导入google earth中，进行塔架的三维定位，查看塔架的地理位置信息是否符合要求。

　　2输电线路张力架设仿真系统

　　2.1仿真系统架构设计

　　系统可划分为三大功能模块：dwg处理模块、参数计算模块和三维仿真模块，系统架构示意图如图1所示。



　　图1 输电线路张力架设仿真系统架构图

　　(1)dwg处理模块：包括用户界面的设计，dwg图纸的导入导出，dwg图纸的数

　　据提取，以及dwg图纸的信息标注。将提取的数据进行整理，然后生成数据提取文件供参数后台计算模块进行计算;读取参数计算模块生成的作业图表进行曲线绘制和信息标注。

　　(2)参数计算模块：完成牵展计算、地锚计算、紧线计算和布线计算。读取dwg处理模块提取的数据启动计算，并将各步计算结果输出，通过整理输出数据生成供dwg处理模块绘制曲线和标注信息的作业图表。

　　(3)三维仿真模块：通过生成kml文件实现塔架在google earth上的三维定位。将塔架信息导入标准表格生成kml文件，然后将kml文件导入google earth，最终利用google earth进行三维仿真。

　　2.2仿真系统文件设计

　　仿真系统各模块间的数据交互都是通过文件的形式完成的，从原始dwg图纸的导入到最终包含标注信息的dwg图纸导出信息流如图2所示。



　　图2 dwg工程图纸处理流程图

　　本系统共涉及到三种不同的文件形式，第一种文件是用于工程管理模块的工程文件，本质是一种.xml文件，以节点的方式存储工程下不同的区段信息;第二种文件是用于dwg处理模块和参数计算模块数据存储的.csv(comma separated value)文件，即逗号分隔值文件，以excel的形式进行查看，以txt形式进行存储，采用该文件的优势在于不受office版本的限制;第三种文件是用于三维仿真模块的kml文件，kml是google earth程序的一种数据交换格式，google earth通过它实现数据的导入与导出。

　　3输电线路张力架设仿真系统模块设计

　　3.1dwg处理模块设计

　　dwg处理模块的执行流程划分为dwg图纸数据提取流程和dwg图纸信息标注流程，数据提取流程如图3所示。



　　图3 dwg模块数据提取功能活动图

　　数据提取的每一步本质都是在读写数据表格，首先是加载后台表格，操作完成后保存时更新后台表格，使表格实时更新。数据表格是是dwg模块与后台计算模块的桥梁，包括图纸比例、杆塔坐标、控制点坐标、绳索以及设备信息。

　　dwg图纸标注的前提条件是计算结果表的整合，绘图时直接读取合并后的绘图表格。作业图表包括绘制曲线的参数信息、杆塔坐标信息及受力计算结果信息;双滑车及上扬表包括双滑车的额定承载及包络角信息、绳索上扬力信息。

　　3.2参数计算模块设计

　　参数计算模块包含11个基本计算模块，实现4类参数计算，分别为牵展计算、地锚计算、紧线计算和布线计算。参数计算模块是整个软件的核心，难点在于基本模块的划分及有效组织、4类计算的流程分析及模块设计。参数计算模块使用c++编程语言编写，与dwg模块之间采用“导出函数”进行通信，通过导出函数进行部分参数的传递，通过导出函数进行模块的调用，通过导出函数分别调用4种计算。除了通过导出函数实现部分需要实时交互的数据，大量数据是通过直接读取前台dwg模块提供的数据提取文件，或者牵展计算生成的数据文件(见图4)。



　　图4 参数计算模块输入输出示意图

　　输入参数控制接口：参数计算模块的输入参数来源于dwg图纸的数据提取和用户导入的数据，这些数据由输入参数控制接口统一管理，规范输入格式，用于参数计算各步骤的调用。

　　输出参数控制接口：参数计算模块各子模块的输出数据量大，种类较多，由输出参数控制接口统一管理，分别输出到不同的输出结果列表中，供其他模块调用并查看。

　　3.3三维仿真模块设计

　　三维仿真模块在google earth平台上实现输电线路的三维仿真，并显示相应的塔架数据及图片信息。三维仿真模块的关键在于kml文件的生成，kml文件是google earth可以解析的文件形式，将塔架的经纬度等信息生成kml文件，然后导入google earth可自动定位到塔架位置。

　　三维仿真模块类图设计如图5所示，模块主要实现kml文件的生成，设计kmldata类实现外部表格的导入，存储塔架数据信息和图片信息，kmloperator类实现kml文件各节点的生成，kmlcreator类控制流程，根据导入表格的数据信息和图片信息生成能够在google earth中定位塔架的kml文件。



　

　　5结束语

　　本文设计的仿真系统是对传统张力放线系统的大胆创新，实现了对autocad平台的脱离，使程序的开发更加灵活，操作界面更加友好，提供的参数计算全面且专业，利用google earth进行塔架的三维定位使仿真更加形象。