基于gis的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的路徑算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力搶修領(lǐng)域中的路徑算法，尤其涉及的是一種基于GIS的配網(wǎng)搶修 視頻指揮系統(tǒng)的路徑算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、三維仿真技術(shù)、 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，給二維電子地圖注入了新的活力，基于三維虛擬場(chǎng)景的三維電 子地圖正成為電子地圖發(fā)展的一個(gè)重要方向。但是三維虛擬場(chǎng)景又不可能完全代二維電子 地圖。最完美的解決方案是兩者的有機(jī)集成。
[0003] 獨(dú)立的二維電子地圖和獨(dú)立的三維虛擬場(chǎng)景都有著自身的不足之處。二維電子地 圖對(duì)研宄區(qū)域的宏觀性和整體性把握有較大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)二維電子地圖的符號(hào)抽象多義性 又給人們認(rèn)識(shí)空間信息帶來(lái)了一定的困難。三維虛擬場(chǎng)景有著逼真的視覺(jué)效果，具有動(dòng)態(tài) 性、交互性、真實(shí)性等優(yōu)勢(shì)。
[0004] 啟發(fā)式搜索就是在狀態(tài)空間中的搜索，對(duì)每一個(gè)搜索的位置進(jìn)行評(píng)估，得到最好 的位置，再?gòu)倪@個(gè)位置進(jìn)行搜索直到找到目標(biāo)，也稱為有信息搜索。啟發(fā)算法有：蟻群算法、 遺傳算法、模擬退火算法等。在啟發(fā)式搜索中，對(duì)位置的估價(jià)是十分重要的，啟發(fā)中的估價(jià) 由估價(jià)函數(shù)來(lái)完成。估價(jià)函數(shù)的一般形式為：f (n) =g(n)+h(η);其中，f (η)是節(jié)點(diǎn)η的估 價(jià)函數(shù)，g(n)是從初始節(jié)點(diǎn)到η節(jié)點(diǎn)的路徑代價(jià)，h(η)是從節(jié)點(diǎn)η到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)最優(yōu) 代價(jià)。對(duì)于求最短路問(wèn)題，嘗試找到最小的節(jié)點(diǎn)是合理的。
[0005] Α*算法是目前用來(lái)解決路徑搜索問(wèn)題最有效的啟發(fā)式搜索算法。根據(jù)估價(jià)函數(shù)可 以計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的代價(jià)，每次搜索時(shí)，通過(guò)這個(gè)估價(jià)函數(shù)對(duì)下一步能夠到達(dá)的每一個(gè)點(diǎn) 進(jìn)行評(píng)價(jià)，找到估價(jià)值最小的點(diǎn)，繼續(xù)往下搜索。
[0006] 傳統(tǒng)的Α*算法在2D場(chǎng)景中應(yīng)用較為廣泛，主要為基于像素點(diǎn)的算法實(shí)現(xiàn)；目前存 在的三維場(chǎng)景的尋徑也有采用Α*算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是大部分都是基于三維地形數(shù)據(jù)導(dǎo)航網(wǎng) 格來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0007] 目前所存在的Α*算法尋徑系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：基于像素點(diǎn)和導(dǎo)航網(wǎng)格的實(shí)現(xiàn)方式 都需要手動(dòng)生成地形數(shù)據(jù)；在三維場(chǎng)景中則是由場(chǎng)景美工根據(jù)三維場(chǎng)景手動(dòng)制作三維地形 數(shù)據(jù)導(dǎo)航網(wǎng)格；若三維場(chǎng)景發(fā)生更改，則導(dǎo)航網(wǎng)格需要重新制作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。導(dǎo)航網(wǎng)格一般 為區(qū)域性標(biāo)注，適用于大規(guī)模場(chǎng)景；導(dǎo)航網(wǎng)格的密度直接關(guān)系到尋徑的準(zhǔn)確性，精細(xì)化場(chǎng)景 若使用導(dǎo)航網(wǎng)格則要求導(dǎo)航網(wǎng)格非常密集和精準(zhǔn)，否則效果將不理想?，F(xiàn)有3D導(dǎo)航網(wǎng)格的 自動(dòng)尋徑往往有很多BUG，比如：在碰到不可繞過(guò)的物體，會(huì)被物體擋住停止尋徑。導(dǎo)航網(wǎng) 格是二維的，并不是三維的，所以在具有重合三維空間的情況下不適用，如多層樓房；導(dǎo)航 網(wǎng)格無(wú)法區(qū)分樓上和樓下甚至幾樓的信息，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)重合三維空間的尋徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指 揮系統(tǒng)的路徑算法，基于該算法搜尋電力設(shè)備間的最短路徑，及時(shí)定位電力設(shè)備路徑，以及 時(shí)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行搶修。
[0009] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的路 徑算法，所述配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)包括應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)站服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理工作 站、磁盤(pán)陣列、主站交換機(jī)、防火墻、車載場(chǎng)地監(jiān)控裝置和定點(diǎn)桿塔監(jiān)控裝置，所述應(yīng)用服務(wù) 器中內(nèi)置配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)；變電設(shè)備基于所述配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)中， 包括道路模型和電氣設(shè)備模型，所述電力設(shè)備根據(jù)類別、名稱和經(jīng)煒度坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，包括 如下步驟：
[0010] (1)配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)中每一個(gè)變電設(shè)備有四個(gè)擴(kuò)展方向，并按照擴(kuò)展 長(zhǎng)度L對(duì)外擴(kuò)展；需求兩個(gè)變電設(shè)備Ps、Pe間的路徑，將起始點(diǎn)記為點(diǎn)Ps，目標(biāo)點(diǎn)記為點(diǎn) Pe ；
[0011] (2)以起始點(diǎn)Ps為根，并依據(jù)步驟（1)的擴(kuò)展方向和擴(kuò)展長(zhǎng)度，生成一個(gè)單向搜 索樹(shù)Tr，建立擴(kuò)展點(diǎn)集合A ;并初始化兩個(gè)空的臨時(shí)表，記第一中間表open表和第二中間表 close 表；
[0012] (3)將起始點(diǎn)Ps放入第一中間表open表中；若第一中間表open表為空，則表不 失敗，沒(méi)有找到路徑，進(jìn)入步驟（10)
[0013] (4)取第一中間表open表中的第一個(gè)點(diǎn)，設(shè)該點(diǎn)Pn,若Pn = Pe，則從Pn沿著單 向搜索樹(shù)Tr進(jìn)行回溯，進(jìn)入步驟（9);若Pn不等于Pe，將點(diǎn)Pn從第一中間表open表移入 第二中間表close表中；
[0014] (5)以點(diǎn)Pn為起始點(diǎn)，并依據(jù)步驟⑴的擴(kuò)展方向和擴(kuò)展長(zhǎng)度，對(duì)外擴(kuò)展，得到四 個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)，并將對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展點(diǎn)記入擴(kuò)展點(diǎn)集合A中；
[0015] (6)從擴(kuò)展點(diǎn)集合A中取一個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)，將其設(shè)定為當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)，并將該擴(kuò)展點(diǎn)從擴(kuò) 展點(diǎn)集合A中移除；若當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)未包含在第一中間表open表中也未包含在第二中間表 close表中，且當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)未被電氣設(shè)備模型所包含，并落在道路模型上，則轉(zhuǎn)至步驟7,反 之則轉(zhuǎn)至步驟8 ;
[0016] (7)將當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)加入單向搜索樹(shù)Tr，并將當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)設(shè)置為點(diǎn)Pndf 當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)加入第一中間表open表；
[0017] 當(dāng)前擴(kuò)展點(diǎn)加入第一中間表open表后，將第一中間表open表中的各個(gè)點(diǎn)按照估 價(jià)函數(shù)從小至大的次序，由前至后依次排序，點(diǎn)的估價(jià)函數(shù)的計(jì)算公式為：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 式中，f (P)為估價(jià)點(diǎn)的估價(jià)值，Ps. x、Ps. y、Ps. z為起始點(diǎn)Ps的三維坐標(biāo)值，Pe. X、 Pe. y、Pe. z為目標(biāo)點(diǎn)Pe的三維坐標(biāo)值，P. X、P. y、P. z為估價(jià)點(diǎn)的三維坐標(biāo)值；
[0025] (8)如果擴(kuò)展點(diǎn)集合A非空，則轉(zhuǎn)至步驟9,反之則轉(zhuǎn)至步驟3 ;
[0026] (9)在單向搜索樹(shù)Tr中，從目標(biāo)點(diǎn)Pe回溯至起始點(diǎn)Ps，并將其回溯線路標(biāo)記為最 短巡檢路徑；
[0027] (10)尋徑結(jié)束。
[0028] 作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述擴(kuò)展長(zhǎng)度L為double常量。
[0029] 作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，步驟（1)的基于配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)中每一 個(gè)變電設(shè)備有四個(gè)擴(kuò)展方向，相鄰兩個(gè)方向之間的角度是相等的。
[0030] 本發(fā)明的一種基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的路徑算法，優(yōu)化了二維地圖最 短路徑分析啟發(fā)式尋徑算法，以快速高效地適應(yīng)三維地圖的數(shù)據(jù)格式尋徑方式。實(shí)現(xiàn)三維 GIS平臺(tái)和百度地圖數(shù)據(jù)的融合，融入百度地圖的地圖數(shù)據(jù)展示，并融入百度地圖的最短路 徑分析。本發(fā)明提供的一種基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的路徑算法的有益效果體現(xiàn) 在：
[0031] 1.準(zhǔn)確：采用虛擬人物模擬碰撞，若虛擬人物模擬步長(zhǎng)合理，則尋徑結(jié)果將是百 分之百準(zhǔn)確；虛擬人物在巡檢時(shí)，達(dá)到跟虛擬人物行走完全一致的真實(shí)效果；
[0032] 2.快速：該算法不用制作場(chǎng)景導(dǎo)航網(wǎng)格，將節(jié)省工作時(shí)間；
[0033] 3.估價(jià)值排序比較：估價(jià)值排序比較，最小的估價(jià)值元素?fù)碛袃?yōu)先執(zhí)行權(quán)，達(dá)到 快速尋徑的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是本發(fā)明的基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0035] 圖2是本發(fā)明的基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的路徑算法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。
[0037] 參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明的基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。一種基于 GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)，包括應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)站服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理工作站、磁 盤(pán)陣列、主站交換機(jī)、防火墻、車載場(chǎng)地監(jiān)控裝置和定點(diǎn)桿塔監(jiān)控裝置。應(yīng)用服務(wù)器中內(nèi)置 配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)。
[0038] 本發(fā)明的一種基于GIS的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)通過(guò)防火墻、主站交換機(jī)、信息 交互總線與電力系統(tǒng)內(nèi)部的配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、營(yíng)銷管理系統(tǒng)、95598系統(tǒng)、用 電信息采集系統(tǒng)及GIS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交戶。
[0039] 其中，車載場(chǎng)地監(jiān)控裝置包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、音頻解碼器單元、拾音器、4G路由器和 為上述裝置供電的車載蓄電池。車載蓄電池與音頻解碼器單元、拾音器、4G路由器電性連 接，且為其供電。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通過(guò)4G路由器與配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)通信連接。數(shù)據(jù) 通信通過(guò)電信4G通訊連接，通過(guò)電信專線接入供電局內(nèi)網(wǎng)，保證了數(shù)據(jù)安全性。
[0040] 定點(diǎn)桿塔監(jiān)控裝置包括桿塔和設(shè)于桿塔上的防爆燈、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、4G路由器、通信 網(wǎng)管和為上述裝置供電的太陽(yáng)能供電裝置，太陽(yáng)能供電裝置包括太陽(yáng)能板、蓄電池和太陽(yáng) 能控制器，太陽(yáng)能控制器的信號(hào)輸出端與太陽(yáng)能板、蓄電池電連接。太陽(yáng)能控制器的信號(hào)輸 出端與所述防爆燈、所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、所