三维平台科技计划申报书

1、编号 内蒙古电力公司科技项目 申请书 应用于城市电网规划的三维可视化管理系统项目名称： 发 申请单位： 2013 年 1 月至 2013 年 12 月 起止时间： 项目负责人： 通信地址： 邮政编码： 联系电话： 办公 /手机 传真： 电子邮箱： 申请日期： 年月 简 表. 项目名应用于城市电网规划的三维可视化管理系统开 单项目姓内蒙古电力科学研究 年性专电职 技新技新产技术引进应用理软科项推攻开试化吸基础研研分 项目高级职中级职其人研究初级职 协作单协作形 申请费用总万） 研究起止年 第一年（万元第二年第三年 项目内 开发一套应用于城市电网规划的三维可视化管理系统。该系统主要功能能够编辑 生

2、成规划城市电网和建筑物的三维场景展示图， 展示图能够直观的映规划电网与 楼宇、道路等建筑物的三维立体关系，便于规划决策。该系统将具备规划区域负 荷预测、规划电网数据统计分析、模拟运行、变电站选址助决策、网架优化等辅 助功能模块，并预留实时数据采集接口。该平台在规基础上可进一步扩展应用到 设计、施工、生产运行全周期管理项目意 传统的城市电网规划一般使用单线图、 平面图形。而随着城市经济的快发展，负 荷容量及负荷密度的大幅增长，城市电网的规模也日趋复杂，原有单的几何图形 加注记的形式不能有效地反映城市电网线路现状以及周围城市市政环境。基于地 理信息技术、三维可视化技术、网络技术等的综合性信息管理技

3、术的发展为在三 维空间上的真实、准确、全面地展示城市电网规划所的信息成为可能。因此，本 项目研究的应用于城市电网规划的三维可视化管系统具有广阔的应用与推广价 值 预期成 应用于城市电网规划的三维可视化管理系统辅助决策软套 技术报份 申请软件著作权1项； 发表科技论文1-2篇。 一、本研究项 目的科技依 据 （包括科技意义和应用前景，国内外研究 概况、 水平 和发 展趋 势；应 用理 论基 础研 究项 目应 阐述 学术 思想， 论根 据，特 色或 创新 之处， 主要 参考 文献 目录 及出 处；推 广项 目说 明成 果成 熟程 度，适 用范 围，以 及成 果的 知识 产权 等问 题） - 项目背

4、景 城网规划是城 市总体规划的 重要组成部分， 应与城市的各项发展: 合 合、 规划相互配 同 步实施，以满足城市经济 增长和社会发展的需要。 随着电网建设快速增长， 需要采用现 代化的技术和管理手段来 进行规划和设计，从而更 加及时地为业主提供优 质、咼效、安 全的服务，并大幅 提高规划设计质量 和效率，提高企业 竞争力。 可 视 的 效 果 在 很 多 情 况 下 由 于 输 配 电 系 统 的 布 局 非 常 交 错 复 杂 仅 仅 依 靠 维 图 形 提 供 的 信 息 很 对于城市电网规划而言，基于二维空间对传统电网规划所做的改进并不能达到直 观而随着计算机技术的发展，三维可视化无疑

5、 基于三维可视化的城市电网规划能有效搜集、 整理、归纳城市电网中现已建成电 力图像和空间信息，并结合城市地貌和建筑特点按照地理坐标建立完整的综再通 过网络将这些模型联结起来，可以协调城市电网规划各方面的关现状和未来的各 种宏观和微观运行情况；同时通过规范业务流程， 城市电网规划作为城市总体规划的重要组成部分， 其重要性不言而喻，科学合理 的2009-2010年全国各网内蒙古电科院规划中心先后完成了包括趸受局 50多项, 并继续开展滚动修 该系统建成后可以全面应用于城市电网规划中， 提升规划质量，加强工程自动化 难 给 出 宀 兀 整 全 面 的 空 间 信 息 是 解 决 上 述 问 题 的

6、最 佳 手 段 并 能 适 应 目 刖 及 未 来 段 时 期 内 电 网 发 展 的 需 要 0 设 备 的 参 数 、 合 电 网 信 息 模 型 系 落 实 好 变 电 站 用 地 和 电 力 线 路 走 廊 从 而 使 电 网 规 划 工 作者能快速、完整、形象的了解城市电网的过去、深入开展各项业务应用，可形成网络化、可视化、 智能化的电网规划。、用前景城市电网规划是城市电力安全、可靠、高质量供电的重 要基础。省公司 均 全 面 开 展 了 城 市 电 网 规 划 工 作 城 市 电 网 、 农 电 局 县 城 电 网 、 工 业 （ 产 业 ） 园 区 电 网 规 划 编 、 新 的

7、 园区电网规划工作。理水平，并可为下一步设计、施工、生产运行提供管理平台，应用前景非常广泛 。 国内外研究概 配电网规划工作要统筹兼顾、全面考虑；不仅要研究配电网络的优化设计， 还要 究配电网与输电网的关系如输配电压的选择等以及随着负荷增长和地理分布的 变化对现有网络进行改建扩建的时间顺序和设备参数设计等各种情况以期取得 在规划内的网络优化设近年来以采用空间负荷预测方法进行供电区域内负荷增 长和地理布的预测为基础的网络规划研究比较普配电网网络规划一般都采用某 种运筹学方如：线性规划、整数规划、混合整数规划和动态规划。纵观网络规划 研究的历史可以归纳为）可行策略评价方法）分步优化方法）整体一次性

8、优化方 法）多阶段整体规划方法。必须指出的是：这些网络规划方法都有一个共同的前 提即在进行网络规划之前必须由专家给出规划期内可能建设的配电网设备最大 数目选站址和标准容量等级等有关技术指标一般说来备选设备数目不应低于相 应优选出备数目1倍这种处理方法的优点是它所给出的规划设计优化方案在实 践中是可的因为在预选的过程中已将城市地下状况建筑条件和路线走向等因素 都考虑在内同时也取得了较为准确的数据但是整个处理过程还是拘泥于数学算 法不能直观表城市电网的规划和现实城市或区域的地理关系 随着计算机技术的飞速发展，地理信息系统Geographic In formation Syste简Gl） 在整个电力

9、行业中得到了越来越广泛的应用，引GI系统已经成为现代力企业提 高管理水平和工作效率的有效手段传统的基于二维坐标 GI 系统其空表现和分析 能力受到很大的局限性因此电网信息的运行和管理的需求出发建立一三维的电 网信息管理系统将产生巨大意义电网三维虚拟现实以支持“数字城市” “数字设 施”的概念出发， 把电网从二维向三维发展， 虚拟现实技术可以使电网信息表现 更真实、丰富、具体、精确，从静态数据处理向动态发展。通过建立方位数据中 层的方法将地表数字高层模型、 输电设备、 变电站、电厂等三维模型及各类属性 信息机的结合在一起， 从而满足对输电线路、 变电站、 电厂的各类维护及查询要 求，并为行管理、

10、施工培训、模拟分析等高层应用构建良好的开放性框架。采用 动态实时建模术实现对地上电网设备和地下电缆资源的三维实时展示真实反映 地上设备状态网分布， 地下隧道、管道的结构，电力管道和其他管道的交叉情况， 电缆的敷设情况，电网空间资源的精细化管理打下坚实的基础 二、研究、推广应用内容和预期成果（说明项目的具体研究、推广内容、 技术关键和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标，预期成果和 提供的形式及其依托工程，应用该成果的单位落实情况和可能应用的其它 工程或单位及效益。 项目内容 1、城市电网规划的三维可视化管理系统总体架构设计 系统网络结构将采用C/SB/S相结合的结构，支持单机与网络平台；

11、实现城市电网数据的 共享，本平台的总体数据流采用文件、关系数据模型、面向对象数据模型相结合的数据 存储方式。 2、三维模型库建立 模型库中除包含典型建筑物模型（包括楼宇、桥梁、街道、河流、绿地等），重点研究 开发电力元器件三维模型，主要包括架空线路、电缆线路、配变、环网柜、开关、分支 箱、开闭站、变电站等。 3、各功能模块设计开发 功能模块主要有：视图管理、模型管理、电网规划、统计分析、系统管理。 4、系统整体开发 5、实例应用 技术关键 1. 多种三维表现及虚拟仿真技术 虚拟仿真技术是通过对现实世界建立逼真的三维模型，快速、高效地构造地区的地形地 貌和文化特征。系统利用3D MAX建立高仿真

12、、精美的三维模型，基于构件建模，实现 虚拟城区构件级还原仿真。对应系统的功能要求，设计一套简洁的数据模型，满足用户 定义简便，便于观察显示，查询能力强、可扩展、易于维护的要求。数据模型中最重要 的是三维要素的数据模型，它应实现对城区空间的表示、对路径的表示、对设备的表示 和同一工作空间几何对象多比例尺的表示，采用改进的矢量数据表示方法可以满足上述 要求。建立系统标准，包括：元数据标准、数据库标准、信息分类和编码标准、三系统 的结GIS维物件库标准、电子数据交换基础标准等；系统交互界面的功能模型，与 合，同一界面多比例尺三维模型显示，实现对地物空间的简便三维定义、管理与维护。 2三维场景建模技术

13、 三维建模是虚拟城区中最重要的部分，没有三维模型无法支撑整个虚拟城区。对于城区 的模型，将三维建模方法归纳为两种类型：一是从局部到整体，这种方法类似于搭积木， 然后优化模型，最后搭建使之成为整体；另一个是从整体到局部，这种方法是根据cad 图纸使用多边形挤出的方法，从整体不断分离创建出新的模型，最终形成整个模型。在 本项目建设中我们利用 3DS MAX工具来建模。3DSMAX是一种功能强大的可视化建模 工具，在对复杂的虚拟场景的构建中使用它可以得到适合用户需求的模型，同时可以实 现场景设置、建筑材质设计、场景动画设置、运动路径设置、计算动画长度、创建摄像 机并调节动画。在虚拟城市电网场景的构建

14、中，充分利用3DSMAX提供的建模方法，例 如直接创建几何体对象等，对其使用可以大大简化编程的复杂程度。对三维建模成功后 可以直接保存为模型文件格式，在编辑环境中可以由模型驱动引擎实现一些场景的或物 体的组合以及交互性和动态行为等。 3三维构件化模型与数据管理技术 三维构件化模型生成与数据管理技术实现对三维设备模型及其组件的简便结构定义，采 用特殊的结构定义三维模型及其组件的空间结构，使用者可以方便准确快速进行定义和 显示查询操作，同时，地图比例尺与建筑物比例尺可以不同，同一幅图出现多种比例尺 的情况，可以实现对不同地区的建筑物结构同时显示，观察。对应系统的功能要求，设 计一套简洁的数据模型，

15、满足用户定义简便，便于观察显示，查询能力强、可扩展、易 于维护的要求。 技术经济指标 1.技术指标： 强大的图形平台：开发出规划工作所需要的三维模型平台，系统提供基于地理信息和城 市规划信息基础上的三维电网规划模型管理功能，变电站选址和线路走廊的制定均在三 维模型平台上进行，规划过程更加清晰和直观； 信息化管理平台：将电网规划的数据分门别类进行管理，防止由机构调整、人员变动或 存储媒介损坏等所造成数据丢失、不连续，整理不规范的问题，解决规划编制或规划 滚动修编收集数据难的瓶颈，提高工作效率和管理水平； 兼AutoCA系统可以导入和导AutoCA图形文档，并可打印电网地理信息等标准 工程图纸 计

16、算和分析功能系统集成多种科学预测方法对负荷预测电力平衡数据进行科计 算和分析，并可对分析过程和结果进行专家干预， 以保证规划制定结果的科学性、 确性、合理性 全面的评估和优化工具评估规划网架的供电能力、 变电站选址、 线路走廊、 网是 否优化，对规划年网架的可靠性进行校验 灵活的报表处理实现灵活调用电网相关数据及系统分析计算结果形成各种图和 报表，并可根据用户需求进行定制开发 规划书编制管理系统内置规划书模板可快速导入各功能模块内容到规划书的应 章节中形成规划方案或规划书核心内容具 WorExce文档或数据快速导入导出功 能，模板可根据用户需求调整 接口灵活通过开放的数据接口进行数据收集实现数

17、据共享保证数据的实效性减 少规划工作人员的工作量提高工作效率如通过与电力调度系统营销系统等接口 实现对电网数据的实时处理，建立信息化平台 三、拟采取的研究方法和技术路 研究方 采取技术合作的方式我方重点研究系统架构各功能模块的具体功能设计型库模 型参数研究由三维系统开发软件公司实现软件系统开发双方合作完成实应用 技术路 本项目开发拟采用基于组件服务 SO体系结构，利XM语言作为交换技术利用先 进、成熟的开发工具，基于大型后台管理数据库，采用多层架构 平台的总体架构设计路 基于三维可视化的城市电网规划平台能够将需要规划的城市电网信息收集、 整理 归纳，并结合城市地貌和建筑， 按照地理坐标建立完整

18、的综合电网信息模型， 再 用网联结起来， 从而使规划者能快速、 完整、形象地了解城市电网的的各种电状 况。在该台之上，城市电网中建筑物、电网设备、变电站等之间的空间位置关系 与实际地理状是完全对应的， 而且任意点的空间三维坐标也是可以量测的， 能够 实现真实城市电网维景观的再现 三维可视化城市电网规划平台的总体结构如下图所示，主要包括地理信息系统、 维模型库、维护系统、综合数据系统、模型管理软件平台、电网规划等架构。本 平台于共享地理信息系统和三维模型设备及电力设备库实现设备属性管理和模 型管理等能，为城市电网规划，特别是线路规划、线路改造时，提供三维可视化 辅助决策 四、工作总体安排和年度进

19、度 序号时间段内容 1. 1制定项目实施方案 2. 选择合作公司，签订合同 3. 系统开发，包括模型库开发，各功能模块开发 4. 实例应用 5. 总结，撰写报告6.验收 7. 8. 五、实现本项目预期目标已 具备的条件 的主 要仪 器设 备、研 究技 术人 员及 协作 条件， 从其 它渠 道已 得到、 已申 请或 申请 的经 费情 况及 金额 等） 项目 负责人 已具 备的条 件 （包括过去的研究工作基础，现 六、研究项目组成人员情况 投入项工本项工作总姓职职专单中分 1 1 1 1 11 1 1 1 七、项目经费预算单位：万元 、 直 接 费 用 科 目 金额 公司经费 筹自 备 ( ）设备费 1、 仪 器 设 备 购 置 费 2、 仪 器 设 备 试 制 费 3、 软 件 购 置 费 4、 现 有 仪 器 设 备 修 理 费 ( ) 业 务 费 1材料费 、 外 委 支 出 一外委研究支出 二 技术咨询费 ( ) 软 件 开 发