基于gis的配網(wǎng)搶修視頻指揮系統(tǒng)的路徑算法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力搶修領域中的路徑算法，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】
[0002] 近幾年來，隨著計算機技術，特別是計算機圖形學、網(wǎng)絡、多媒體、三維仿真技術、 虛擬現(xiàn)實技術的快速發(fā)展，給二維電子地圖注入了新的活力，基于三維虛擬場景的三維電 子地圖正成為電子地圖發(fā)展的一個重要方向。但是三維虛擬場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集成。
[0003] 獨立的二維電子地圖和獨立的三維虛擬場景都有著自身的不足之處。二維電子地 圖對研宄區(qū)域的宏觀性和整體性把握有較大的優(yōu)勢，同時二維電子地圖的符號抽象多義性 又給人們認識空間信息帶來了一定的困難。三維虛擬場景有著逼真的視覺效果，具有動態(tài) 性、交互性、真實性等優(yōu)勢。
[0004] 啟發(fā)式搜索就是在狀態(tài)空間中的搜索，對每一個搜索的位置進行評估，得到最好 的位置，再從這個位置進行搜索直到找到目標，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，對位置的估價是十分重要的，啟發(fā)中的估價 由估價函數(shù)來完成。估價函數(shù)的一般形式為：f (n) =g(n)+h(η);其中，f (η)是節(jié)點η的估 價函數(shù)，g(n)是從初始節(jié)點到η節(jié)點的路徑代價，h(η)是從節(jié)點η到目標節(jié)點的估計最優(yōu) 代價。對于求最短路問題，嘗試找到最小的節(jié)點是合理的。
[0005] Α*算法是目前用來解決路徑搜索問題最有效的啟發(fā)式搜索算法。根據(jù)估價函數(shù)可 以計算出每個節(jié)點的代價，每次搜索時，通過這個估價函數(shù)對下一步能夠到達的每一個點 進行評價，找到估價值最小的點，繼續(xù)往下搜索。
[0006] 傳統(tǒng)的Α*算法在2D場景中應用較為廣泛，主要為基于像素點的算法實現(xiàn)；目前存 在的三維場景的尋徑也有采用Α*算法來實現(xiàn)，但是大部分都是基于三維地形數(shù)據(jù)導航網(wǎng) 格來實現(xiàn)。
[0007] 目前所存在的Α*算法尋徑系統(tǒng)有以下缺點：基于像素點和導航網(wǎng)格的實現(xiàn)方式 都需要手動生成地形數(shù)據(jù)；在三維場景中則是由場景美工根據(jù)三維場景手動制作三維地形 數(shù)據(jù)導航網(wǎng)格；若三維場景發(fā)生更改，則導航網(wǎng)格需要重新制作，費時費力。導航網(wǎng)格一般 為區(qū)域性標注，適用于大規(guī)模場景；導航網(wǎng)格的密度直接關系到尋徑的準確性，精細化場景 若使用導航網(wǎng)格則要求導航網(wǎng)格非常密集和精準，否則效果將不理想?，F(xiàn)有3D導航網(wǎng)格的 自動尋徑往往有很多BUG，比如：在碰到不可繞過的物體，會被物體擋住停止尋徑。導航網(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；導航 網(wǎng)格無法區(qū)分樓上和樓下甚至幾樓的信息，所以無法實現(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備間的最短路徑，及時定位電力設備路徑，以及 時對電力設備進行搶修。
[0009] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(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)包括應用服務器、網(wǎng)站服務器、數(shù)據(jù)服務器、管理工作 站、磁盤陣列、主站交換機、防火墻、車載場地監(jiān)控裝置和定點桿塔監(jiān)控裝置，所述應用服務 器中內(nèi)置配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)；變電設備基于所述配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)中， 包括道路模型和電氣設備模型，所述電力設備根據(jù)類別、名稱和經(jīng)煒度坐標進行標識，包括 如下步驟：
[0010] (1)配網(wǎng)搶修視頻定位傳輸系統(tǒng)中每一個變電設備有四個擴展方向，并按照擴展 長度L對外擴展；需求兩個變電設備Ps、Pe間的路徑，將起始點記為點Ps，目標點記為點 Pe ；
[0011] (2)以起始點Ps為根，并依據(jù)步驟（1)的擴展方向和擴展長度，生成一個單向搜 索樹Tr，建立擴展點集合A ;并初始化兩個空的臨時表，記第一中間表open表和第二中間表 close 表；
[0012] (3)將起始點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，沒有找到路徑，進入步驟（10)
[0013] (4)取第一中間表open表中的第一個點，設該點Pn,若Pn = Pe，則從Pn沿著單 向搜索樹Tr進行回溯，進入步驟（9);若Pn不等于Pe，將點Pn從第一中間表open表移入 第二中間表close表中；
[0014] (5)以點Pn為起始點，并依據(jù)步驟⑴的擴展方向和擴展長度，對外擴展，得到四 個擴展點，并將對應的擴展點記入擴展點集合A中；
[0015] (6)從擴展點集合A中取一個擴展點，將其設定為當前擴展點，并將該擴展點從擴 展點集合A中移除；若當前擴展點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，且當前擴展點未被電氣設備模型所包含，并落在道路模型上，則轉至步驟7,反 之則轉至步驟8 ;
[0016] (7)將當前擴展點加入單向搜索樹Tr，并將當前擴展點的父節(jié)點設置為點Pndf 當前擴展點加入第一中間表open表；
[0017] 當前擴展點加入第一中間表open表后，將第一中間表open表中的各個點按照估 價函數(shù)從小至大的次序，由前至后依次排序，點的估價函數(shù)的計算公式為：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 式中，f (P)為估價點的估價值，Ps. x、Ps. y、Ps. z為起始點Ps的三維坐標值，Pe. X、 Pe. y、Pe. z為目標點Pe的三維坐標值，P. X、P. y、P. z為估價點的三維坐標值；
[0025] (8)如果擴展點集合A非空，則轉至步驟9,反之則轉至步驟3 ;
[0026] (9)在單向搜索樹Tr中，從目標點Pe回溯至起始點Ps，并將其回溯線路標記為最 短巡檢路徑；
[0027] (10)尋徑結束。
[0028] 作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述擴展長度L為double常量。
[0029] 作為上述方案的進一步優(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 個變電設備有四個擴展方向，相鄰兩個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，以快速高效地適應三維地圖的數(shù)據(jù)格式尋徑方式。實現(xiàn)三維 GIS平臺和百度地圖數(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.準確：采用虛擬人物模擬碰撞，若虛擬人物模擬步長合理，則尋徑結果將是百 分之百準確；虛擬人物在巡檢時，達到跟虛擬人物行走完全一致的真實效果；
[0032] 2.快速：該算法不用制作場景導航網(wǎng)格，將節(jié)省工作時間；
[0033] 3.估價值排序比較：估價值排序比較，最小的估價值元素擁有優(yōu)先執(zhí)行權，達到 快速尋徑的效果。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0036] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0037] 參見圖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)，包括應用服務器、網(wǎng)站服務器、數(shù)據(jù)服務器、管理工作站、磁 盤陣列、主站交換機、防火墻、車載場地監(jiān)控裝置和定點桿塔監(jiān)控裝置。應用服務器中內(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)通過防火墻、主站交換機、信息 交互總線與電力系統(tǒng)內(nèi)部的配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、95598系統(tǒng)、用 電信息采集系統(tǒng)及GIS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交戶。
[0039] 其中，車載場地監(jiān)控裝置包括網(wǎng)絡攝像機、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)絡攝像機通過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) 通信通過電信4G通訊連接，通過電信專線接入供電局內(nèi)網(wǎng)，保證了數(shù)據(jù)安全性。
[0040] 定點桿塔監(jiān)控裝置包括桿塔和設于桿塔上的防爆燈、網(wǎng)絡攝像機、4G路由器、通信 網(wǎng)管和為上述裝置供電的太陽能供電裝置，太陽能供電裝置包括太陽能板、蓄電池和太陽 能控制器，太陽能控制器的信號輸出端與太陽能板、蓄電池電連接。太陽能控制器的信號輸 出端與所述防爆燈、所述網(wǎng)絡攝像機、所