基于Web端的输电线路选线排位和可视化方法及装置与流程

基于web端的输电线路选线排位和可视化方法及装置
技术领域
1.本技术涉及选线排位技术领域，尤其涉及一种基于web端的输电线路选线排位和可视化方法及装置。


背景技术：

2.目前输电通道优化设计工作主要是基于海拉瓦系统操作平台开展，数据比较依赖常规框幅式航空影像，然而随着输电线路优化设计具有工期任务紧、数据种类多等特点，海拉瓦系统操作平台存在系统封闭、数据兼容性低及路径优化模式效率低等不足，不能与现有输电通道优化设计要求吻合。系统封闭性表现在海拉瓦操作系统为dos操作系统，在功能优化方面有一定局限性；数据兼容性低表现在海拉瓦操作系统不支持倾斜模型、激光点云、shp矢量等数据，不利于输电通道优化与设计工作的创新；优化效率低体现在海拉瓦硬件设备比较老旧，性能跟不上工程规模需求；另外，海拉瓦系统整体应用集成度不高，前期数据准备、中期优化设计、后期成果整理等三个环节，常需要跨平台开展工作，效率低下、数据分散，不利于工程管理应用。
3.随着三维gis与遥感技术的发展，面向电力行业应用的输电通道优化设计平台多定位于数据多源、功能丰富、平台兼容等方向发展，集成数据与gis优势开展优化设计综合服务，发挥数据优势、提升设计质量；加之云服务技术在市场多行业应用的崛起，优化与设计平台亟待打破现有c/s端单机版应用模式，创新远程协同优化设计服务场景，顺应输电通道优化设计实际需求。同时优化设计平台要考虑横向成果应用提升，纵向业务延伸能力，实际上对平台综合性能要求很高。
4.但是根据目前的现有技术中，由于缺乏对外界气象和地质条件的考虑，使得整体输电线路设计的选线排位与实际要求不匹配，造成很大的经济损失和无法预测的危险存在。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种基于web端的输电线路选线排位和可视化方法及装置，以解决输电线路中排位不准确的问题。
6.第一方面，本技术提供了一种基于web端的输电线路选线排位和可视化方法，包括：
7.获取输电线路路径；
8.根据所述输电线路路径，计算所述输电线路路径的比载；
9.根据所述比载，确定所述输电线路路径的应力和弧垂；
10.设置所述输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据所述必须立塔区段和所述禁止立塔区段，确定所述输电线路路径的杆塔集合；
11.根据所述杆塔集合、所述应力和所述弧垂，确定所述输电线路路径的选线排位方案，并在web端将所述选线排位方案进行可视化。
12.在一种可能的实现方式中，所述获取输电线路路径包括：
13.将所述输电线路分为n个阶段，其中，所述每个阶段包括多个节点，n为大于等于2的正整数；
14.对于任意一个阶段，计算每个阶段中每个节点的成本，其中，所述每个节点的成本为该阶段从终端到每个节点表面的成本；
15.将所述每个节点的成本设置为初始值，并计算所述输电线路路径中每个阶段的成本，其中，所述每个阶段的成本为所述输电线路路径从终端到每个阶段表面的成本；
16.根据所述每个阶段的成本，确定所述输电线路路径的平断面图；
17.根据所述平断面图，获取所述输电线路路径。
18.在一种可能的实现方式中，所述输电线路路径的比载包括自重比载、冰重比载、自重与覆冰比载、无覆冰时风压比载、有覆冰时风压比载和综合比载，其中，所述综合比载包括无覆冰时有风综合比载和有覆冰时有风综合比载；
19.通过第一公式确定所述无覆冰时有风综合比载，所述第一公式为
[0020][0021]
其中，g
1,1
为所述无覆冰时有风综合比载，k1为所述无覆冰时有风综合比载的系数，g0为所述自重比载，g3为所述无覆冰时风压比载；
[0022]
通过第二公式确定所述有覆冰时有风综合比载，所述第二公式为
[0023][0024]
其中，g
1,2
为所述有覆冰时有风综合比载，k2为所述有覆冰时有风综合比载的系数，g2为所述自重与覆冰比载，g4为所述有覆冰时风压比载。
[0025]
在一种可能的实现方式中，所述根据所述比载，确定所述输电线路路径的应力和弧垂包括：
[0026]
根据所述输电线路路径的比载，确定所述输电线路路径的临界档距；
[0027]
根据所述输电线路路径的比载，确定所述输电线路路径的临界温度，其中，所述临界温度对最大弧垂出现的气象条件进行判定；
[0028]
通过所述临界档距和所述临界温度，确定所述输电线路路径的应力和弧垂。
[0029]
在一种可能的实现方式中，通过第三公式确定所述输电线路路径的临界档距，所述第三公式为
[0030][0031]
其中，lm为所述输电线路路径的临界档距，σ1和σ2为不同状态下的导线应力，t1和t2为不同状态下的气温温度，g1和g2为不同状态下的导线比载，a为导线弹性伸长系数，b为导线线性温度膨胀系数；
[0032]
通过第四公式确定所述输电线路路径的临界温度，所述第四公式为
[0033][0034]
其中，tm为所述输电线路路径的临界温度，t2为所述自重与覆冰比载下的温度，σ2为所述自重与覆冰比载下的应力，g0为所述自重比载，g2为所述自重与覆冰比载；
[0035]
所述通过所述临界档距和所述临界温度，确定所述输电线路路径的应力和弧垂包括：
[0036]
通过气象条件控制下的状态方程表示所述输电线路路径的应力，通过第五公式表示所述气象条件控制下的状态方程，所述第五公式为
[0037][0038]
其中，σ为所述输电线路路径的应力，l为所述输电线路路径的档距，σi为所述气象条件控制下的应力，gi为所述气象条件控制下的比载，ti为所述气象条件控制下的气温温度；
[0039]
其中，所述气象条件控制下的状态方程包括在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的状态方程和以年平均气温温度的气象控制条件下的状态方程；
[0040]
通过第六公式确定所述输电线路路径的弧垂，所述第六公式为
[0041][0042]
其中，f为所述输电线路路径的弧垂。
[0043]
在一种可能的实现方式中，所述设置所述输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据所述必须立塔区段和所述禁止立塔区段，确定所述输电线路路径的杆塔集合，包括：
[0044]
根据所述输电线路路径和排位知识，设置所述输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段；
[0045]
根据所述必须立塔区段和所述禁止立塔区段，确定所述输电线路路径的杆塔集合。
[0046]
在一种可能的实现方式中，所述根据所述杆塔集合、所述应力和所述弧垂，确定所述输电线路路径的选线排位方案，并在web端将所述选线排位方案进行可视化包括：
[0047]
根据所述杆塔集合，计算所述输电线路路径的成本；
[0048]
根据所述应力和所述弧垂，对所述输电线路路径的成本进行约束，得到所述输电线路路径的最低成本；
[0049]
通过所述最低成本对应的选线和杆塔集合，确定所述输电线路路径的选线排位方案；
[0050]
根据所述选线排位方案，在web端进行可视化。
[0051]
第二方面，本技术提供了一种基于web端的输电线路选线排位和可视化装置，包括：
[0052]
获取模块，用于获取输电线路路径；
[0053]
计算比载模块，用于根据所述输电线路路径，计算所述输电线路路径的比载；
[0054]
应力弧垂模块，用于根据所述比载，确定所述输电线路路径的应力和弧垂；
[0055]
杆塔集合模块，用于设置所述输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据所述必须立塔区段和所述禁止立塔区段，确定所述输电线路路径的杆塔集合；
[0056]
确定模块，用于根据所述杆塔集合、所述应力和所述弧垂，确定所述输电线路路径的选线排位方案，并在web端将所述选线排位方案进行可视化。
[0057]
第三方面，本技术提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0058]
第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0059]
本技术提供一种基于web端的输电线路选线排位和可视化方法及装置，通过获取输电线路路径，计算该输电线路路径的比载，确定输电线路路径的应力和弧垂，保证该输电线路路径的选线排位充分考虑外界气象，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合，保证该输电线路路径的杆塔排位充分考虑地质条件，根据杆塔集合、应力和弧垂，确定该输电线路路径的选线排位方案，这样就保证该输电线路路径的选线和杆塔排位完全满足外界气象和地质条件的要求，使得整体输电线路设计的选线排位与实际要求相匹配，输电线路路径的选线和排位更加准确。
附图说明
[0060]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0061]
图1是本技术实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化方法的实现流程图；
[0062]
图2是本技术实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化方法的实现流程图；
[0063]
图3是本技术实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化方法的操作流程图；
[0064]
图4是本技术实施例提供的输基于web端的输电线路选线排位和可视化方法的总体架构图；
[0065]
图5是本技术实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化方法的系统模块图；
[0066]
图6是本技术实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化装置的结构示意图；
[0067]
图7是本技术实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
[0068]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
[0069]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
[0070]
图1为本技术第一实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化方法的实现流程图，详述如下：
[0071]
在步骤101中，获取输电线路路径。
[0072]
在一种可能的实现方式中，获取输电线路路径包括：
[0073]
将输电线路分为n个阶段，其中，每个阶段包括多个节点，n为大于等于2的正整数；
[0074]
对于任意一个阶段，计算每个阶段中每个节点的成本，其中，每个节点的成本为该阶段从终端到每个节点表面的成本；
[0075]
将每个节点的成本设置为初始值，并计算输电线路路径中每个阶段的成本，其中，每个阶段的成本为输电线路路径从终端到每个阶段表面的成本；
[0076]
根据每个阶段的成本，确定输电线路路径的平断面图；
[0077]
根据平断面图，获取输电线路路径。
[0078]
其中，在本实施例中，通过采用最短路径算法实现路径规划，根据实现的路径规划，确定输电线路的平断面图，在平断面图上，获取输电线路路径。
[0079]
路径规划方法一般有三种：标记法、启发式搜索法和人工智能法，本实施例采用的是优化后的启发式搜索法。
[0080]
在步骤102中，根据输电线路路径，计算输电线路路径的比载。
[0081]
其中，比载，是指作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压，这些荷载可能是不均匀的，但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。常用的比载包括七种，分别为自重比载、冰重比载、导线自重冰重总比载、无冰时风压比载、覆冰时分压比载、无冰有风时综合比载、有冰有风时总比载。
[0082]
风速、覆冰厚度和气温温度作为气象条件的三要素，对输电线路的机械性能起主导作用，因此，在设计输电线路时要先对导线的比载进行计算。
[0083]
在一种可能的实现方式中，输电线路路径的比载包括自重比载、冰重比载、自重与覆冰比载、无覆冰时风压比载、有覆冰时风压比载和综合比载，其中，综合比载包括无覆冰时有风综合比载和有覆冰时有风综合比载；
[0084]
通过第一公式确定无覆冰时有风综合比载，第一公式为
[0085][0086]
其中，g
1,1
为无覆冰时有风综合比载，k1为无覆冰时有风综合比载的系数，g0为自重比载，g3为无覆冰时风压比载；
[0087]
通过第二公式确定有覆冰时有风综合比载，第二公式为
[0088][0089]
其中，g
1,2
为有覆冰时有风综合比载，k2为有覆冰时有风综合比载的系数，g2为自重与覆冰比载，g4为有覆冰时风压比载。
[0090]
其中，自重比载，是指导线本身重量所造成的比载，计算公式如下：
[0091][0092]
其中，g0为自重比载，单位为n/mm2，m0为每公里导线的质量，单位为kg/km，s为导线截面积，单位为mm2。
[0093]
冰重比载，是指导线覆冰时，由于冰重产生的比载，计算公式如下：
[0094][0095]
其中，g1为冰重比载，单位为n/mm2，b为覆冰厚度，单位为mm，d为导线直径，单位为mm，s为导线截面积，单位为mm2。
[0096]
自重与覆冰比载，是指导线的自重比载和冰重比载之和，计算公式如下：
[0097]
g2＝g0+g1ꢀꢀꢀ
(3)
[0098]
其中，g2为自重与覆冰比载，单位为n/mm2。
[0099]
无覆冰时风压比载，是指无覆冰时作用在导线上每平方毫米的风压荷载，计算公式如下：
[0100][0101]
其中，g3为无覆冰时风压比载，单位为n/mm2，c为风载体系数，其中，当导线直径d《17mm时，c＝1.2，当导线直径d≥17mm时，c＝1.1，v为设计风速，单位为m/s，d为导线直径，单位为mm，s为导线截面积，单位为mm2，a为风速不均匀系数，其中，当设计风速20m/s以下时，a＝1.0，当设计风速大于20m/s，且小于30m/s时，a＝0.85，当设计风速大于30m/s，且小于35m/s时，a＝0.75，当设计风速大于35m/s时，a＝0.7.
[0102]
有覆冰时风压比载，是指覆冰导线每平方毫米的风压荷载，计算如下：
[0103][0104]
其中，g4为有覆冰时风压比载，单位为n/mm2，c为风载体系数，取c＝1.2。
[0105]
无覆冰时有风综合比载，是指在无覆冰有风时，导线上作用着垂直方向的自重比载g0和水平方向的无覆冰时风压比载g3，按向量合成可得该无覆冰时有风综合比载。
[0106]
有覆冰时有风综合比载，是指导线有覆冰有风时，自重与覆冰比载g2和有覆冰风压比载g4的向量和。
[0107]
在步骤103中，根据比载，确定输电线路路径的应力和弧垂
[0108]
其中，输电线路在架设时，易受外界气象和地质条件影响，其中气象条件对输电线路的影响比较大，当外部温度或负荷大小发生变化时，导线长度将随之改变，进而引起导线弧垂和应力发生改变。过小的弧垂会使导线收拢过紧，从而导致应力过大、加剧震动，增加
杆塔的负载，而过大的弧垂又会使导线松弛，对地安全距离不够，就需要提高杆塔的高度并加大杆塔的头部尺寸，导致增加线路的成本费用。
[0109]
因此，在本实施例中，根据最大弧垂出现的气象条件，进行导线应力和弧垂的计算。
[0110]
在一种可能的实现方式中，根据比载，确定输电线路路径的应力和弧垂包括：
[0111]
根据输电线路路径的比载，确定输电线路路径的临界档距；
[0112]
根据输电线路路径的比载，确定输电线路路径的临界温度，其中，临界温度对最大弧垂出现的气象条件进行判定；
[0113]
通过临界档距和临界温度，确定输电线路路径的应力和弧垂。
[0114]
在一种可能实现方式中，通过第三公式确定输电线路路径的临界档距，第三公式为
[0115][0116]
其中，lm为输电线路路径的临界档距，σ1和σ2为不同状态下的导线应力，t1和t2为不同状态下的气温温度，g1和g2为不同状态下的导线比载，a为导线弹性伸长系数，b为导线线性温度膨胀系数。
[0117]
其中，为确保任何气象条件下的输电线路的使用安全，必须使输电线路的最大应力等于允许应力。出现最大应力的气象条件叫做控制气象条件，在此气象条件下，导线达到应力允许的最大值的档距叫做临界档距。
[0118]
对于临界档距的判定：
[0119]
第一，计算不同控制气象条件下的g/σ比值，并计算出相对应的临界档距。
[0120]
第二，如果临界档距lm是虚数，当两个控制条件g/σ比值不相等时，由g/σ的较大值控制全部档距；当两个控制条件g/σ比值相等时，由的较小值控制全部档距；
[0121]
如果临界档距lm是∞，则由的较小值控制全部档距；
[0122]
如果临界档距lm是不确定值，则由两种气象条件同时控制。
[0123]
第三，如果在一个气象控制条件中临界档距出现零或者虚数的情况时，此时的数据应该舍去。
[0124]
在一种可能的实现方式中，通过第四公式确定输电线路路径的临界温度，第四公式为
[0125][0126]
其中，tm为输电线路路径的临界温度，t2为自重与覆冰比载下的温度，σ2为自重与覆冰比载下的应力，g0为自重比载，g2为自重与覆冰比载。
[0127]
其中，输电线路的最大弧垂是指无缝气象条件下输电线路在垂直平面内弧垂的最大值。为了确保输电线路满足在最大弧垂时对地面以及其他交叉跨越物的安全距离，在工
程设计中需要知道哪一种气象条件下输电线路的弧垂最大，最常用的判定方法有临界温度法和临界比载法。对于本实施例来说，采用的是临界温度法。
[0128]
临界温度法，是指选取一个临界温度，在该温度下输电线路的自重弧垂与在最大垂直比载下的弧垂相等。
[0129]
在一种可能的实现方式中，通过临界档距和临界温度，确定输电线路路径的应力和弧垂包括：
[0130]
通过气象条件控制下的状态方程表示输电线路路径的应力，通过第五公式表示气象条件控制下的状态方程，第五公式为
[0131][0132]
其中，σ为输电线路路径的应力，l为输电线路路径的档距，σi为气象条件控制下的应力，gi为气象条件控制下的比载，ti为气象条件控制下的气温温度；
[0133]
其中，气象条件控制下的状态方程包括在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的状态方程和以年平均气温温度的气象控制条件下的状态方程。
[0134]
其中，当在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的状态方程为
[0135][0136]
其中，，σ
max
为在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的应力，gm为在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的比载，tm为在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的气温温度。
[0137]
如果控制气象条件为最低气温时，gm＝g0；如果控制气象条件为最大风速时，gm＝g
1,1
；如果控制气象条件为有覆冰时，gm＝g
1,2
。
[0138]
当以年平均气温温度的气象控制条件下的状态方程为
[0139][0140]
其中，σ
cp
为以年平均气温温度的气象控制条件下的应力。
[0141]
在一种可能的实现方式中，通过第六公式确定输电线路路径的弧垂，第六公式为
[0142][0143]
其中，f为输电线路路径的弧垂。
[0144]
其中，在输电线路设计时，一般不要求计算每一个气象条件下输电线路的弧垂，而应根据实际需要进行计算。
[0145]
在步骤104中，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合。
[0146]
在一种可能的实现方式中，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合，包括：
[0147]
根据输电线路路径和排位知识，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区
段；
[0148]
根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合。
[0149]
其中，杆塔排位是通过在自动或者手动选线进行输电线路路径规划的数据基础上进行的。杆塔排位的过程是要在一条输电线路上排位立塔，进行选择最合适的立塔点和杆塔塔型使得该条输电线路上工程造价最低。
[0150]
在进行杆塔排位过程中，需要对导地线对于净空距离的约束、杆塔之间的档距限制，通过上述限制，确定该条输电线路所需要的塔型，具体的约束限制条件详见上述步骤103。
[0151]
在本实施例中，还需要确定设置必须立塔区段和禁止立塔区段；
[0152]
对于必须立塔区段，设置两个相邻架设杆塔点和这两个相邻杆塔点之间的区域范围为假设输电线独立区域a
x
，将该独立区域以集合形式表示，即aj＝{ai|i＝1,2,
…
,i}，则am∈a
x
以及an∈a
x
,a
x
∈aj，其中，am和an为输电线路中不同位置的杆塔。
[0153]
对于禁止立塔区段，由于在输电线路架设过程中，会不可避免的经过一些地质带施工困难和湖泊沼泽等无法立塔的区域，实际工程中会在立塔时避开。则根据输电线路的可能立塔的的采样点集合a
t
中将这些无法立塔的点位和区域删除，从而来满足实际需要立塔的需求，则需要满足am∈a
t
以及其中，af为禁止立塔点和区域。
[0154]
根据必须立塔区域和禁止立塔区域，确定输电线路的杆塔集合。
[0155]
在步骤105中，根据杆塔集合、应力和弧垂，确定输电线路路径的选线排位方案，并在web端将选线排位方案进行可视化。
[0156]
在一种可能的实现方式中，根据杆塔集合、应力和弧垂，确定输电线路路径的选线排位方案，并在web端将选线排位方案进行可视化包括：
[0157]
根据杆塔集合，计算输电线路路径的成本；
[0158]
根据应力和弧垂，对输电线路路径的成本进行约束，得到输电线路路径的最低成本；
[0159]
通过最低成本对应的选线和杆塔集合，确定输电线路路径的选线排位方案；
[0160]
根据选线排位方案，在web端进行可视化。
[0161]
其中，在进行最低成本计算过程中，要不断受到应力和弧垂的约束。
[0162]
假设从采样点集合a
t
中选择一个塔位子集合a
(t，t)
，通过该塔位集合建立的排位工程能够使输电线路的成本值最小。其中，对于塔位子集合a
(t，t)
∈a
t
，tn为an处的杆塔，tn∈t
t
，t
t
为系统工程中可选的杆塔集合，v(an,tn)为在an处杆塔tn的成本。
[0163]
本实施例中，根据动态规划的方法，将整个输电线路的排位问题划分为n个子阶段，就可以将寻找每个采样点到其前面采样点的最优排位方案当作整个排位问题的子问题。根据习惯，对于杆塔排位的顺序为从左至右一次进行，假设点(ai,tk)下一个相邻的点为(a
x
,tn)。
[0164]
[0165]
根据上述公式可知，在获取到塔位集合和杆塔集合后，w(ai,tk)为架设一条从起点到a1处杆塔ai的输电线路的最低成本，其中对于i＝1,2,
…
,n；k＝1,2,
…
,r。如果当前的采样点是起点a1，则w(a1,tk)就是起点处的杆塔成本v(a1,tk)；如果当前的采样点a
x
位于起点a1之后时，其中n＝2,3,
…
,n，则该点到a
x
的最低架设成本值是在该点处的杆塔成本v(a
x
,tn)与该点前所有立塔成本最低值min(w(ai,tk))之和。
[0166]
通过从起点位置一直到终点位置迭代反复，最后输出相应的塔位集合和杆塔集合，进而得到最优的选线排位方案。
[0167]
其中，可视化(visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前正在飞速发展的虚拟现实技术也是以图形图像的可视化技术为依托的。
[0168]
可视化技术最早运用于计算机科学中，并形成了可视化技术的一个重要分支——科学计算可视化(visualization in scientific computing)。科学计算可视化能够把科学数据，包括测量获得的数值、图像或是计算中涉及、产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在研究者面前，使他们能够观察、模拟和计算。
[0169]
在本实施例中，仅采用三维可视化进行显示选线排位方案，并没有对三维可视化技术进行改进，三维可视化技术属于现有技术，对此不再详细赘述。
[0170]
本技术实施例提供一种基于web端的输电线路选线排位和可视化方法，通过获取输电线路路径，计算该输电线路路径的比载，确定输电线路路径的应力和弧垂，保证该输电线路路径的选线排位充分考虑外界气象，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合，保证该输电线路路径的杆塔排位充分考虑地质条件，根据杆塔集合、应力和弧垂，确定该输电线路路径的选线排位方案，这样就保证该输电线路路径的选线和杆塔排位完全满足外界气象和地质条件的要求，使得整体输电线路设计的选线排位与实际要求相匹配，输电线路路径的选线和排位更加准确。
[0171]
图2为本技术第二实施例的基于web端进行输电线路选线排位和可视化方法的实现流程图，具体的操作流程图参照图3，其中，对于输电线路的路径规划、杆塔排位这些步骤的生成的具体算法参照本技术第一实施例：
[0172]
在步骤201中，文件创建及数据资源上传。
[0173]
通过数据接口获取服务端模板文件创建工程，包括prj、prk等系统模板文件并转存工程到后端的目标文件夹以便获取访问。同时也可以直接向服务端上传已有prj、prk等原系统文件，通过接口读取内容。将需要处理的资源文件上传如生成断面所需的dem相关的文件及转角坐标点文件，待后续处理。
[0174]
在步骤202中，平断面图生成。
[0175]
从已上传的dem资源文件中根据转角信息提取断面信息并生成map文件，map文件可以根据需要设定断面的间距、起终点、断面类型，生成的map文件将被读取到浏览器显示。用于后续的在断面上进行排杆以及在图面进行绘制。
[0176]
在步骤203中，参数调整。
[0177]
可以根据工程需求对设计和显示相关参数进行调整来控制图形显示，以达到和原桌面系统一致的绘图效果。修改后的参数，通过前后端数据交互保存至文件，可用于原系统的复现和重用。
[0178]
在步骤204中，杆塔配位设置。
[0179]
基于断面图通过鼠标在图面位置的捕获以及数据坐标的转化可以实现在图面的实时绘制显示，并将当前的位置信息通过杆塔数据信息窗口进行显示，以获知当前的杆塔基本信息。绘制过程同时计算相关参数并作为数据标签显示于图面可用于校验是否符合设计要求。排位结果将同步排位成果表及数据文件。
[0180]
在步骤205中，跨越地物绘制。
[0181]
可在图面上手工绘制跨越地物，并赋以相应地物信息。地物节点坐标及相关信息将被进行坐标转化和处理，作为map数据一部分存储传输以生成对应原系统的文件。
[0182]
在步骤206中，成果文件导出。
[0183]
在浏览器显示的数据将通过后端数据接口，对传递的数据信息进行目标文件的保存，在浏览器端可以导出、下载包括可用于原系统的prj、prk、map、pwf等文件。
[0184]
其中，本实施例中需要的硬件的最低配置要求如下：
[0185]
表1对于服务器
[0186][0187][0188]
表2对于客户端
[0189]
硬件参数处理器i7、8核、1.8ghz内存8g及以上硬盘500g网卡10mb以太网口显卡独立显卡、8g显存操作系统win7、win10
[0190]
对于本实施例中的总体架构，详见图4。系统的实现架构为前后端分离的web应用。相比c/s架构b/s架构有更广的应用范围，在处理模式上大大简化了客户端，用户只需安装浏览器即可，而将应用逻辑集中在服务器上，让各部分各自完成相关业务。在软件的通用性上，b/s架构的客户端具有更好的通用性，对应用环境的依赖性较小。而前后端分离将一部分服务器的数据处理压力转移到前端，通过json+ajax交互必要数据让系统各部分能更合理的协作。
[0191]
系统主要模块包括工程管理模块、参数编辑模块、图形显示交互模块、杆塔排位模块、跨域地物绘制模块和数据生成和导出模块，具体详见图5。
[0192]
其中，工程管理模块，用于管理用户在服务端已有的工程文件和资源文件，为用户使用调取，完成工程数据资源文件的上传下载。
[0193]
参数编辑模块，用于更改图幅、图框参数可调整图形显示的效果，同时将被用于图幅文件生成的比例控制和坐标转换，设计参数将用于绘制的杆塔的塔高和悬链线数据计算影响杆塔及悬链线的图形显示。
[0194]
图形显示交互模块，用于为了便于在图面上作业，提供较为完整的图面交互功能控制图形的显示，通过监听鼠标事件实现图形的平移、缩放等基本功能，同时在此基础上将转换屏幕坐标到图纸坐标显示坐标信息用于支持图上作业，并提供对特定节点信息的捕获展示，提供信息概览。
[0195]
杆塔排位模块，用于利用提取的断面及转角点，可以在此图形基础上进行杆塔排位，支持对杆塔的增、删、插、改、升高降低等操作，过程通过图形动态展示，杆塔信息通过信息窗进行显示。杆塔档距信息将在杆塔上方显示供参考。
[0196]
跨域地物绘制模块，用于利用跨越地物信息通过绘制的形式直接于图面进行绘制相应数据将传回供文件生成，并提供对跨越节点高度修改的功能。
[0197]
数据生成和导出模块，用于将绘图的数据信息保存成用于原桌面系统的相关文件、包括工程文件、参数文件、排杆成果文件等，同时通过已有文件生成导出其他相关成果文件。
[0198]
其中，图形绘制采用three.js图形库，能方便的支持对图形渲染绘制的需求，且提供较为完成的图形样式的生成，且能较为方便的控制图形的样式属性，能较好的完成从数据到图形的转化。同时也支持自建形状，便于构建所需样式的图形。此外可以通过将图形分组等方式，为图形附加信息以便于对图形的分组管理操作，射线捕获可以为捕获图形、捕获图面位置提供支持，是一款较为通用的web图形库。
[0199]
实现与原桌面软件统一文件格式采用jna，由于系统文件的交换需求，需要保证web系统和原桌面系统的文件的一致性和通用性，需要web的生成文件能重用于原系统，原系统文件能于web打开。考虑通过将原系统的数据读写及相关数据结构代码整理重新改写、封装成新的读写接口，方便外部读取使用，将接口整理并重新组织返回结果的数据组织形式，最后根据java和c的数据类型对应的要求将程序接口打包成dll供调用。jna提供一组java工具类用于在运行期动态访问系统本地库(native library：如windows的.dll)，通过在java接口中描述目标native library的函数与结构，jna将自动实现java接口到native function的映射。通过此方式实现从web传输数据到原系统文件的正向、逆向转换，实现统一文件格式。
[0200]
数据交换采用json，json是一种现在主流的数据交换格式，语法简洁冗余度较低，支持json的语言多序列化反序列化简单，且web场景下结合ajax技术可以直接使用json，数据信息在前后端传输更加方便。而且使用json能较好的还原原系统各数据结构，使数据能有较好的数据完整性和一致性。此外不同语言的json序列化反序列化接口能方便从不同语言到统一数据结果的转化，利用接口进行标准化处理能提高数据转换准确性。
[0201]
上述三种方法对于本技术来说，属于现有技术领域，对此就不再详细赘述。
[0202]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0203]
以下为本技术的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0204]
图6示出了本技术实施例提供的基于web端的输电线路选线排位和可视化装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，详述如下：
[0205]
如图6所示，基于web端的输电线路选线排位和可视化装置6包括：。
[0206]
获取模块61，用于获取输电线路路径；
[0207]
计算比载模块62，用于根据输电线路路径，计算输电线路路径的比载；
[0208]
应力弧垂模块63，用于根据比载，确定输电线路路径的应力和弧垂；
[0209]
杆塔集合模块64，用于设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合；
[0210]
确定模块65，用于根据杆塔集合、应力和弧垂，确定输电线路路径的选线排位方案，并在web端将选线排位方案进行可视化。
[0211]
本技术实施例提供一种基于web端的输电线路选线排位和可视化装置，通过获取输电线路路径，计算该输电线路路径的比载，确定输电线路路径的应力和弧垂，保证该输电线路路径的选线排位充分考虑外界气象，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段，并根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合，保证该输电线路路径的杆塔排位充分考虑地质条件，根据杆塔集合、应力和弧垂，确定该输电线路路径的选线排位方案，这样就保证该输电线路路径的选线和杆塔排位完全满足外界气象和地质条件的要求，使得整体输电线路设计的选线排位与实际要求相匹配，输电线路路径的选线和排位更加准确。
[0212]
在一种可能的实现方式中，获取模块用于：
[0213]
将输电线路分为n个阶段，其中，每个阶段包括多个节点，n为大于等于2的正整数；
[0214]
对于任意一个阶段，计算每个阶段中每个节点的成本，其中，每个节点的成本为该阶段从终端到每个节点表面的成本；
[0215]
将每个节点的成本设置为初始值，并计算输电线路路径中每个阶段的成本，其中，每个阶段的成本为输电线路路径从终端到每个阶段表面的成本；
[0216]
根据每个阶段的成本，确定输电线路路径的平断面图；
[0217]
根据平断面图，获取输电线路路径。
[0218]
在一种可能的实现方式中，计算比载模块用于：
[0219]
输电线路路径的比载包括自重比载、冰重比载、自重与覆冰比载、无覆冰时风压比载、有覆冰时风压比载和综合比载，其中，综合比载包括无覆冰时有风综合比载和有覆冰时有风综合比载；
[0220]
通过第一公式确定无覆冰时有风综合比载，第一公式为
[0221][0222]
其中，g
1,1
为无覆冰时有风综合比载，k1为无覆冰时有风综合比载的系数，g0为自重
比载，g3为无覆冰时风压比载；
[0223]
通过第二公式确定有覆冰时有风综合比载，第二公式为
[0224][0225]
其中，g
1,2
为有覆冰时有风综合比载，k2为有覆冰时有风综合比载的系数，g2为自重与覆冰比载，g4为有覆冰时风压比载。
[0226]
在一种可能的实现方式中，计算比载模块还用于：
[0227]
通过第三公式确定输电线路路径的临界档距，第三公式为
[0228][0229]
其中，lm为输电线路路径的临界档距，σ1和σ2为不同状态下的导线应力，t1和t2为不同状态下的气温温度，g1和g2为不同状态下的导线比载，a为导线弹性伸长系数，b为导线线性温度膨胀系数；
[0230]
通过第四公式确定输电线路路径的临界温度，第四公式为
[0231][0232]
其中，tm为输电线路路径的临界温度，t2为自重与覆冰比载下的温度，σ2为自重与覆冰比载下的应力，g0为自重比载，g2为自重与覆冰比载。
[0233]
在一种可能的实现方式中，应力弧垂模块用于：
[0234]
通过气象条件控制下的状态方程表示输电线路路径的应力，通过第五公式表示气象条件控制下的状态方程，第五公式为
[0235][0236]
其中，σ为输电线路路径的应力，l为输电线路路径的档距，σi为气象条件控制下的应力，gi为气象条件控制下的比载，ti为气象条件控制下的气温温度；
[0237]
其中，气象条件控制下的状态方程包括在最低气温温度、最大风速或者有覆冰的气象条件控制下的状态方程和以年平均气温温度的气象控制条件下的状态方程；
[0238]
通过第六公式确定输电线路路径的弧垂，第六公式为
[0239][0240]
其中，f为输电线路路径的弧垂。
[0241]
在一种可能的实现方式中，杆塔集合模块用于：
[0242]
根据输电线路路径和排位知识，设置输电线路路径的必须立塔区段和禁止立塔区段；
[0243]
根据必须立塔区段和禁止立塔区段，确定输电线路路径的杆塔集合。
[0244]
在一种可能的实现方式中，确定模块用于：
[0245]
根据杆塔集合，计算输电线路路径的成本；
[0246]
根据应力和弧垂，对输电线路路径的成本进行约束，得到输电线路路径的最低成本；
[0247]
通过最低成本对应的选线和杆塔集合，确定输电线路路径的选线排位方案；
[0248]
根据选线排位方案，在web端进行可视化。
[0249]
图7是本技术实施例提供的终端的示意图。如图7所示，该实施例的终端7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个基于web端的输电线路选线排位和可视化方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤105。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块61至65的功能。
[0250]
示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本技术。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述终端7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成图6所示的模块61至65。
[0251]
所述终端7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端7的示例，并不构成对终端7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0252]
所称处理器70可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0253]
所述存储器71可以是所述终端7的内部存储单元，例如终端7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端7的外部存储设备，例如所述终端7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0254]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单
元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0255]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0256]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0257]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0258]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0259]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0260]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个基于web端的输电线路选线排位和可视化方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0261]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。