技术领域
[0001] 本
发明属于电缆管理技术领域，具体涉及基于三维检测技术的电力电缆信息化管理系统及方法。
背景技术
[0002] 随着城市的快速发展，如何高效率管理城市
地下电缆，已经成为当前电缆运行维护部
门亟需解决的问题。由于电力电缆是隐蔽工程，因此
基础数据尤显重要，然而当前对这方面的管理还存在很多问题，如资料残缺、查找不便、效率低下等，导致存在许多数据与现场严重不符的状态。同时，在实际工作中也发现，鉴于电缆敷设的复杂现状，当前地下电缆和管沟的数字化采集技术的探测、检测核心技术和运用上也存在很大的
缺陷。总之，基础数据的缺乏与管理信息化
水平和精细化水平要求不断提高之间的矛盾日益突出。
发明内容
[0003] 本发明针对当前城市地下电缆管理存在的基础数据缺乏、管理较为落后的不足，提供一种基于三维检测技术的电力电缆信息化管理系统，有效提升城市地下电缆管理
质量。同时提供一种基于三维检测技术的电力电缆信息化管理方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：基于三维检测技术的电力电缆信息化管理系统，所述电力电缆信息化管理系统包括：
数据采集存储系统，所述数据采集存储系统存储资产台账数据、设备图形数据、拓扑关系数据、三维模型数据、实时数据，提供高效、稳定、可靠的数据存储和
访问服务，所述三维模型数据为通过三维激光扫描获取的高
精度三维点
云数据；
后台服务系统，所述后台服务系统提供的基础服务包括平台网络访问服务、统一数据访问服务、图形引擎服务、Web应用服务、以及实时数据的采集处理服务；以及业务支持系统，所述业务支持系统提供C/S客户端、Web客户端、移动应用客户端服务。
[0005] 本发明的电力电缆信息化管理系统，基于三维激光扫描获取的高精度点云数据，可实现地下设施场景的
可视化、可量测，并可以与三维BIM的设计数据及二维CAD设计资料进行
叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量；同时，巡视人员可以在
虚拟现实的三维场景中快速熟悉电缆线路。管理人员因而可以减少对运维人员经验的依赖度，获得更大的管理空间；通过利用三维点云成果，实现原始数据的可追溯，在三维虚拟现实环境中对数据进行直观的维护更新，实现对电缆数据的精细化管理。
[0006] 作为改进，所述电力电缆信息化管理系统架构分为数据层和模
块层，所述数据层包括电力电缆相关的数据的采集与存储，电力电缆相关的数据包括：图形和台账数据、基础地图数据、三维模型数据以及实时监控数据，所述模块层包括电缆及通道图形资源管理、电缆及通道运维检修管理、电缆及通道三维可视化应用、电缆及通道抢修管理、电缆及通道状态检修管理以及电缆及通道运行监测管理。
[0007] 作为改进，所述电缆及通道图形资源管理实现管道图形资源管理、电缆图形资源管理、规划设计以及查询服务，其中管道图形资源管理实现对地下
电网资源的图形、拓扑、属性进行维护管理和综合展示；所述电缆图形资源管理中，可对电缆线路进行定义，设置线路起始点、终止点、
电压等级等相关信息。
[0008] 作为改进，所述电缆及通道三维可视化应用包括自动化创建三维电力场景、三维场景浏览、地形影像、三维特效展示、演示与创建视频、量测、地表开挖、空间分析功能。
[0009] 作为改进，创建三维电力场景通过如下步骤实现：首先通过
数据库接口动态读取
指定区域或者指定时段电力属性数据和空间数据，创建空间数据库，作为三维电力场景创建的数据基础，事先计算好每根电力线的航偏
角、倾斜角、旋转角、XYZ缩放比例等参数，并保存为参数表，用电力线编号作为唯一值区分，并通过管线唯一值关联管线属性表获取电力线连接点的
位置信息，一并放入参数表，用于关联三维模型，对于电力杆塔等电力设施根据不同类型进行组合，进行自动化批量建模。
[0010] 作为改进，电缆及通道抢修管理模块提供基础管理、排版及值班管理、报修管理、抢修指挥管理、抢修事后评估；电缆及通道状态检修管理模块分为状态信息管理、设备状态告警管理、状态评估管理、检修决策管理以及状态检修计划管理；电缆及通道运行监测管理模块中包含管道监测管理、电缆监测管理、监测高级应用。
[0011] 基于三维检测技术的电力电缆信息化管理方法，所述方法包括以下步骤：S1、获取基础数据，包括采集电力电缆相关的三维数据并转换为空间点云数据，利用空间点云数据，快速、自动化建立地下电力电缆的三维模型；
S2、将获取的空间点云数据与
建筑信息模型的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量并指导建设和运维；
S3、以图形化方式展示电缆线路回路数、长度及运维责任区段，以电缆电压等级、设备类型、运行时间、运维单位多维度进行统计和展示；
S4、对增量电缆及通道采用“同建设、同采集、同运维”机制，开展电缆资源数据常态化核查。
[0012] 本发明的基于三维检测技术的电力电缆信息化管理方法：采集电力电缆相关的三维数据并转换为空间点云数据，可实现地下设施场景的可视化、可量测，并可以与三维BIM的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量；同时，巡视人员可以在虚拟现实的三维场景中快速熟悉电缆线路。管理人员因而可以减少对运维人员经验的依赖度，获得更大的管理空间；通过利用三维点云成果，实现原始数据的可追溯，在三维虚拟现实环境中对数据进行直观的维护更新，实现对电缆数据的精细化管理作为管理方法的改进，对地下电缆通道、电缆、工井、电缆连接设备进行精确测绘，测定其空间位置，调查其属性并获取相应照片
作为管理方法的改进，利用
三维扫描仪，通过激光测距原理，采用非
接触主动测量方式，直接获取高精度三维数据，将现实世界的信息转换成可以处理的空间点云数据，利用空间点云数据，快速、自动化建立地下电缆的三维模型，经过处理，输出地下电缆的三维点云、三维模型、属性数据。
[0013] 作为管理方法的改进，获取基础数据还包括建设设备
电子编码标识系统，建立电缆通道三维模型及设备基础数据标准化数据库，实现系统数据之间的交互。
[0014] 本发明的基于三维检测技术的电力电缆信息化管理系统的有益效果是：基于三维激光扫描获取的高精度点云数据，可实现地下设施场景的可视化、可量测，并可以与三维BIM的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量；同时，巡视人员可以在虚拟现实的三维场景中快速熟悉电缆线路。管理人员因而可以减少对运维人员经验的依赖度，获得更大的管理空间；通过利用三维点云成果，实现原始数据的可追溯，在三维虚拟现实环境中对数据进行直观的维护更新，实现对电缆数据的精细化管理。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型的电力电缆信息化管理系统的架构图。
具体实施方式
[0016] 电力电缆信息化管理系统的
实施例基于三维检测技术的电力电缆信息化管理系统，所述电力电缆信息化管理系统包括：
数据采集存储系统，所述数据采集存储系统存储资产台账数据、设备图形数据、拓扑关系数据、三维模型数据、实时数据，提供高效、稳定、可靠的数据存储和访问服务，所述三维模型数据为通过三维激光扫描获取的高精度三维点云数据；
后台服务系统，所述后台服务系统提供的基础服务包括平台网络访问服务、统一数据访问服务、图形引擎服务、Web应用服务、以及实时数据的采集处理服务；以及业务支持系统，所述业务支持系统提供C/S客户端、Web客户端、移动应用客户端服务。
[0017] 本发明的电力电缆信息化管理系统，基于三维激光扫描获取的高精度点云数据，可实现地下设施场景的可视化、可量测，并可以与三维BIM的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量；同时，巡视人员可以在虚拟现实的三维场景中快速熟悉电缆线路。管理人员因而可以减少对运维人员经验的依赖度，获得更大的管理空间；通过利用三维点云成果，实现原始数据的可追溯，在三维虚拟现实环境中对数据进行直观的维护更新，实现对电缆数据的精细化管理。
[0018] 作为改进，数据存储系统采用主流的关系数据库平台，可存放海量的资产台账数据、设备图形数据、拓扑关系数据、三维模型数据、实时数据，能提供高效、稳定、可靠的数据存储和访问服务；后台服务系统能够提供的基础服务包括平台网络访问服务、统一数据访问服务、图形引擎服务、Web应用服务，以及实时数据的采集处理服务，其采用的是HM7000平台，基础服务均基于C/C++开发，具有高效稳定的性能；其中，Web应用服务采集昊美的Web基础
框架服务，基于主流的开源框架Spring、Struct、Hibernate，提供了常见的业务应用模板，三维引擎服务采用Skyline平台；业务支持系统提供C/S客户端、Web客户端、移动应用客户端服务，并可基于这些客户端进行功能定制扩展。
[0019] 作为改进，所述系统架构分为数据层和模块层，所述数据层包括电力电缆相关的数据的采集与存储，电力电缆相关的数据包括：图形和台账数据、基础地图数据、三维模型数据以及实时监控数据，所述模块层包括电缆及通道图形资源管理、电缆及通道运维检修管理、电缆及通道三维可视化应用、电缆及通道抢修管理、电缆及通道状态检修管理以及电缆及通道运行监测管理。
[0020] 作为改进，所述电缆及通道图形资源管理实现管道图形资源管理、电缆图形资源管理、规划设计以及查询服务，其中管道图形资源管理实现对地下电网资源的图形、拓扑、属性进行维护管理和综合展示。
[0021] 管道图形资源管理包括敷设电缆埋设功能，敷设电缆埋设功能提供对电缆管沟进行建模的功能，在绘制埋设的过程中同步增加两端的电缆井对象，并自动生成剖面图。在放置埋设剖面图时可以根据剖面图的维护情况进行自动更新。埋设剖面镜像功能可改变电缆埋设剖面图的视角点，并在地理图中直接展现出来。对已埋设的埋设剖面信息进行坐标点批量导入，系统自动生成埋设剖面图。可在埋设剖面图中对管孔、
支架、沟槽所能敷设的电缆的电压等级、电缆类型进行使用规划。根据埋设与井之间的空间位置关系，整合埋设剖面图，自动生成电缆井的剖面展开图。电缆井展开图中的剖面图为人站在井中正视埋设剖面的情况。在电缆井展开图中，可以打开剖面图进行维护，也可以上传、查看工井和埋设剖面照片等。为了更直观的查看管沟中电缆的情况，系统提供了管孔信息自动标注功能。管孔信息自动化标注既可以使用
颜色标注方式，也可以选择示意线说明的方式，展开图中会相应自动排布和绘制示意线及标注，无需人工维护。
[0022] 作为改进，所述电缆图形资源管理中，可对电缆线路进行定义，设置线路起始点、终止点、电压等级等相关信息。电缆图形资源管理中，可对电缆线路进行定义，设置线路起始点、终止点、电压等级等相关信息。在添加相关电缆设备时，可选择从属于哪条电缆线路。在系统中，能够添加设备、电缆、监控设备等信息。针对手动绘制或已有的电缆埋设和电缆，可以使用电缆关联埋设功能将其关联起来。关联时，需要完成资源占用规则检查、执行电缆入沟操作，也可执行电缆与埋设关联取消和电联与站房设备连接功能。
[0023] 作为改进，系统还提供规划电力管线资源的规划设计及管理工作。可采用系统设置的模板方式对规划埋设剖面进行设计。当工程按照规划设计实施完成后，无需对新缆化的地
下管沟资源重新录入，使用该功能即可将规划的地下电力管线转成正式管线。根据市政规划道路的图纸，系统提供市政规划道路录入功能，用不同于实际道路的颜色标出，可将市政道路规划为红线录入系统。
[0024] 作为改进，同时系统还可提供高级分析功能，包含电缆路径规划分析、电缆走廊分析、管道专题图、专题查询、属性查询统计、电网资源查询统计、缓冲区分析、拓扑分析、连通性分析、电源点回溯等。
[0025] 作为改进，系统能够实现电缆及通道运维检修管理，包括巡视管理、检测管理、缺陷管理、隐患管理、检修计划管理、试验报告管理、设备变更管理、家族缺陷管理以及保电管理、有限空间作业管理和反外力管理。线路的巡视周期根据开始井、结束井批量维护线路巡视周期所包含的线路/通道，并结合GIS，按线路管辖区域分组进行巡视周期维护。按照巡视计划的各种信息及关联设备信息，可以进行查询统计，如巡视类型、巡视班组、计划巡视时间等。检测管理根据检测工作类型、设备类型、全站或单个设备、检测工作周期、提前报警时间设置检测工作周期功能。检测工作到期时，系统给出超周期警告信息；可自行设定临近到期的提前报警时间。可分类显示超周期、未超周期已报警和未超周期未报警的周期性工作记录。并能够根据检测工作周期和上次检测时间将到期、或临近到期（临近时间范围可自行设置）自动生成检测工作计划，并允许
修改。同时，还可实现检测计划查询统计、检测工作记录录入、检测记录查询统计、检测报告模板维护、检测报告的录入审核以及检测报告的查询统计。缺陷管理模块中可进行缺陷登记、缺陷审核、消缺安排、消缺处理、消缺验收、缺陷到期提醒以及缺陷查询及统计。当缺陷管理转入隐患管理时，首先对缺陷转隐患进行审核，审批通过时将对应的缺陷流程挂起，流程提交到隐患处理。审批未通过时退回缺陷转隐患
申请。检修计划管理模块中提供计划的编制、计划的审核、停电计划接受、计划查询与计划统计分析功能。试验报告管理及其他运维检修管理均能在管理系统中实现相应操作。
[0026] 作为改进，所述电缆及通道三维可视化应用包括自动化创建三维电力场景、三维场景浏览、地形影像、三维特效展示、演示与创建视频、量测、地表开挖、空间分析功能。
[0027] 作为改进，创建三维电力场景通过如下步骤实现：首先通过数据库接口动态读取指定区域或者指定时段电力属性数据和空间数据，创建空间数据库，作为三维电力场景创建的数据基础，事先计算好每根电力线的航偏角、倾斜角、旋转角、XYZ缩放比例等参数，并保存为参数表，用电力线编号作为唯一值区分，并通过管线唯一值关联管线属性表获取电力线连接点的位置信息，一并放入参数表，用于关联三维模型，对于电力杆塔等电力设施根据不同类型进行组合，进行自动化批量建模。
[0028] 作为改进，电缆及通道抢修管理模块提供基础管理、排版及值班管理、报修管理、抢修指挥管理、抢修事后评估；电缆及通道状态检修管理模块分为状态信息管理、设备状态告警管理、状态评估管理、检修决策管理以及状态检修计划管理；电缆及通道运行监测管理模块中包含管道监测管理、电缆监测管理、监测高级应用。
[0029] 作为改进，报修管理中调度根据自动化系统的
开关跳闸信息，以及设备主人或用户汇报信息等，登记电网故障。95598接受客户的报修并派单告知抢修指挥中心值班人员，抢修指挥中心利用辅助方法判断95598新下发的报修单是否为当前抢修任务。如果确定为当前抢修任务，抢修指挥中心通过设备挂接报修数统计、设备运行信息查询、设备运行记录查看等方法，辅助分析故障点信息并分析跳闸设备或者报修用户到供电点的供
电路径，标注供电路径上的关键设备。对于一些危险点，在图形上标注故障停电范围内危险点信息，包括缺陷、隐患以及设备状态评价结果为异常和严重状态的设备。抢修指挥管理首先抢修指挥中心人员调派资源进行故障勘察（协助勘察）或通知资源开展故障抢修也可以由配网调度值班人员调派资源进行故障勘察。同时也能够根据抢修队伍的抢修范围、坐标位置或GPS
定位信息，辅助分析以调派最优抢修队伍。抢修指挥中心值班人员对现场抢修进行
跟踪，记录各抢修过程状态的时间信息并进行反馈。抢修事后评估通过对抢修时长的分析、抢修考核指标的分析统计、抢修预案执行分析、故障原因的分析以及故障影响及程度统计分析来对抢修进行后评估。
[0030] 作为改进，电缆及通道状态检修管理模块分为状态信息管理、设备状态告警管理、状态评估管理、检修决策管理以及状态检修计划管理。对于投运前信息维护不齐全、超时未消除缺陷、不合格试验项目以及超标监测数据等信息按告警分类维护的规在相关人员首页进行展示。该模块也能够实现对设备的动态评价和定期评价，根据评价结果生成评价报告，并对报告进行审核和统计。检修决策管理根据班组初评报告和检修决策标准制定检修决策信息，并对决策信息进行审核。状态检修计划管理根据状态检修综合报告中的设备评价结果和设备检修决策以及设备检修试验基准周期自动生成状态检修三年滚动计划及年度状态检修计划，并对计划进行审核，若检修任务中的检修类别为A检修，提供手工选择归置生产设备大修新建项目库中或生产技术改造新建项目库的功能；若检修任务中的检修类别为B类检修，提供手工选择归置生产设备大修新建项目库的功能；若检修任务中的检修类别为C、D、E类检修，则系统自动归置检修计划中。
[0031] 作为改进，电缆及通道运行监测管理模块中包含管道监测管理、电缆监测管理、监测高级应用。管道监测管理在二维GIS及三维场景中进行动态监测，通过选择某监测子系统（井盖、水位、气体、照明光纤测温、接地
电流等）进行GIS实时展示。电缆监测管理在二维GIS及三维场景中进行动态监测，通过选择某监测子系统（油压、接地电流、线路、光纤、负荷等）进行GIS实时展示。监测高级应用中能够实现监测值的三维显示、电缆线路的三维动态着色、电缆隧道的水淹三维动态展示以及突发事故的三维展示，如挖断、爆炸等。
[0032] 本发明的基于三维检测技术的电力电缆信息化管理系统的有益效果是：基于三维激光扫描获取的高精度点云数据，可实现地下设施场景的可视化、可量测，并可以与三维BIM的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量；同时，巡视人员可以在虚拟现实的三维场景中快速熟悉电缆线路。管理人员因而可以减少对运维人员经验的依赖度，获得更大的管理空间；通过利用三维点云成果，实现原始数据的可追溯，在三维虚拟现实环境中对数据进行直观的维护更新，实现对电缆数据的精细化管理。
[0033] 电力电缆信息化管理方法的实施例基于三维检测技术的电力电缆信息化管理方法，所述方法包括以下步骤：
S1、获取基础数据，包括采集电力电缆相关的三维数据并转换为空间点云数据，利用空间点云数据，快速、自动化建立地下电力电缆的三维模型；
S2、将获取的空间点云数据与建筑信息模型的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量并指导建设和运维；
S3、以图形化方式展示电缆线路回路数、长度及运维责任区段，以电缆电压等级、设备类型、运行时间、运维单位多维度进行统计和展示；
S4、对增量电缆及通道采用“同建设、同采集、同运维”机制，开展电缆资源数据常态化核查。
[0034] 本发明的基于三维检测技术的电力电缆信息化管理方法：采集电力电缆相关的三维数据并转换为空间点云数据，可实现地下设施场景的可视化、可量测，并可以与三维BIM的设计数据及二维CAD设计资料进行叠加对比，从而真实客观的反映电力地下隐蔽工程的施工质量；同时，巡视人员可以在虚拟现实的三维场景中快速熟悉电缆线路。管理人员因而可以减少对运维人员经验的依赖度，获得更大的管理空间；通过利用三维点云成果，实现原始数据的可追溯，在三维虚拟现实环境中对数据进行直观的维护更新，实现对电缆数据的精细化管理；可建立电缆信息资源采集标准，完成存量电缆通道、管沟资源测绘，进行基础数据的全面普查，建立增量电缆及通道“同建设、同采集、同运维”机制，开展电缆资源数据常态化核查，最终形成以图形化方式展示全省35kV及以上电压等级电缆线路回路数、长度及运维责任区段，并能够以电缆电压等级、设备类型、运行时间、运维单位等多维度进行统计和展示，为电缆精益化管理奠定基础。
[0035] 作为管理方法的改进，对地下电缆通道、电缆、工井、电缆连接设备进行精确测绘，测定其空间位置，调查其属性并获取相应照片作为管理方法的改进，利用三维
扫描仪，通过激光测距原理，采用非接触主动测量方式，直接获取高精度三维数据，将现实世界的信息转换成可以处理的空间点云数据，利用空间点云数据，快速、自动化建立地下电缆的三维模型，经过处理，输出地下电缆的三维点云、三维模型、属性数据。
[0036] 作为管理方法的改进，获取基础数据还包括建设设备电子编码标识系统，建立电缆通道三维模型及设备基础数据标准化数据库，实现系统数据之间的交互，为智能化运检平台提供高效、精准的后台数据。
