一种变电站三维设计模型质量的五维评价方法和系统与流程

1.本发明涉及三维设计技术领域，尤其是涉及一种变电站三维设计模型质量的五维评价方法和系统。


背景技术：

2.变电站设计正在经历从二维设计到三维设计的变革。国家电网公司、南方电网公司均提出了自己的三维设计标准。经过数年的实践，随着版本更迭与新标准的发布，三维设计标准体系逐渐完善，标准内容逐渐成熟。
3.2013年国家电网公司基建部发布了：q/gdw 1795-2013《电网三维建模通用规则》，为促进电网三维模型在规划、设计、建设、运行、管理等领域的应用制定了国内首个电网通用三维模型标准。2016年国家电网公司基建部针对特高压输变电工程发布了《特高压输变电工程设计成果数字化移交技术导则》，不同于通用规则，该技术导则着重规范了特高压工程三维设计成果的数字化移交工作。2019基建部发布了体系完备的三维设计系列标准，其中包括：《输变电工程三维设计模型交互规范》、《输变电工程三维设计软件基本功能规范》、《输变电工程三维设计建模规范》两个部分、《输变电工程数字化移交技术导则》两个部分、《输变电工程三维设计技术导则》架空输电线路部分，为实现工程全寿命周期的数据共享，规范数字化移交工作提供了指导原则，为三维设计数据向三维设计数字资产的转变打下了坚实基础。
4.南方电网方面，2017年发布了《35kv及以上输变电数字化移交标准(试行)》与《20kv及以下配电网工程数字化标准(试行)》。为满足南方电网公司输变电工程三维数字化的需求，跟进三维前沿技术，统一三维数字化成果标准，明确三维模型构建方法、工程数据组织方式以及数据交互规则，实现输变电工程数字化成果数据共享；2020年修订发布了q/csg1202010-2020《35kv及以上输变电数字化移交标准(试行)》，包含五个分册，以及q/csg1202009-2020《20kv及以下配电网工程数字化标准(试行)》，包含两个分册。
5.上述三维设计标准中对三维设计的技术手段、流程、模型质量提出了一定的要求，但仍缺乏对三维设计模型质量的系统评价方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在现有技术对三维设计的技术手段、流程、模型质量提出了一定的要求，但仍缺乏对三维设计模型质量的系统评价方法的缺陷而提供一种变电站三维设计模型质量的五维评价方法和系统。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.一种变电站三维设计模型质量的五维评价方法，包括以下步骤：
9.获取待评价的三维设计模型，根据五维图获取三维设计模型的质量评价结果，所述五维图包括五个评价维度，所述五个评价维度包括外观相似性、模型完整性、尺寸精确性、定位准确性和颗粒度；
10.所述外观相似性为对模型中设备类型的辨认和设备的识别情况；所述模型完整性为模型中各设施所包含部件类型及数量的完整程度；所述尺寸精确性为设备、设施内外部结构的三维尺寸和相对位置的精确性；所述定位准确性为模型中各设施在水平平面上的相对距离误差程度，以及在竖直轴方向上的误差程度；所述颗粒度为组成三维模型的基本单元的大小。
11.进一步地，所述五维图中的每个评价维度均包括五个级别。
12.进一步地，所述外观相似性的i级评价标准为：可辨认出设备类型，零部件缺失或不可识别，无贴图、无纹理；ii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，无贴图、无纹理；iii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有通用贴图、通用纹理；iv级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有实采贴图、实采纹理；v级评价标准为：照片级渲染效果，接近现场目视效果；
13.所述模型完整性的i级评价标准为：一次设备主体完整，内部结构缺失；ii级评价标准为：一次设备外部、内部结构均完整，但不包含二次、三次等保护、自动化、通讯设备；iii级评价标准为：一二三次设备均完整，且一次设备内外部结构均完整，二三次设备主体结构存在，回路与微小零部件缺失；iv级评价标准为：一二三次设备均完整，且包含了所有的内外部零部件及全部的回路电缆；v级评价标准为：模型中包含了厂站内设备、设施、建构筑物，消防、环控的类别；
14.所述尺寸精确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，尺寸不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：半米级及以下精度；iii级评价标准为：分米级精度；iv级评价标准为：厘米级精度；v级评价标准为：五毫米级及以上精度；
15.所述定位准确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，定位不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：米级及以下精度；iii级评价标准为：半米级精度；iv级评价标准为：分米级精度；v级评价标准为：厘米米级及以上精度；
16.所述颗粒度的i级评价标准为：间隔级颗粒度，整个间隔组成一个整体，不可拆分；ii级评价标准为：设备组级，若干功能相关联、位置集中的设备组成一个整体；iii级评价标准为：单体设备级，每一个设备成为一个整体；iv级评价标准为：部件与部件组级，部件单独构成模型最小单元，或同一设备中若干集中部件组合为一个整体；v级评价标准为：元件级，模型的可拆分程度与现实设备完全一致。
17.进一步地，五个所述评价维度分别构成五边形的五个顶点，每个顶点与五边形中心的直线上分别等间距分为五个级别点，通过对待评价的三维设计模型进行五个评价维度的级别评价，从而依次连接五边形内的各点，构成三维设计模型质量的五维评价结果。
18.进一步地，根据三维设计模型自身的性能以及与实际结构的对比区别，构建五维图，从而获取三维设计模型的质量评价结果；根据所述质量评价结果对所述三维设计模型进行模型调整。
19.本发明还提供一种变电站三维设计模型质量的五维评价系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序执行以下步骤：
20.获取待评价的三维设计模型，根据五维图获取三维设计模型的质量评价结果，所述五维图包括五个评价维度，所述五个评价维度包括外观相似性、模型完整性、尺寸精确性、定位准确性和颗粒度；
21.所述外观相似性为对模型中设备类型的辨认和设备的识别情况；所述模型完整性为模型中各设施所包含部件类型及数量的完整程度；所述尺寸精确性为设备、设施内外部结构的三维尺寸和相对位置的精确性；所述定位准确性为模型中各设施在水平平面上的相对距离误差程度，以及在竖直轴方向上的误差程度；所述颗粒度为组成三维模型的基本单元的大小。
22.进一步地，所述五维图中的每个评价维度均包括五个级别。
23.进一步地，所述外观相似性的i级评价标准为：可辨认出设备类型，零部件缺失或不可识别，无贴图、无纹理；ii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，无贴图、无纹理；iii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有通用贴图、通用纹理；iv级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有实采贴图、实采纹理；v级评价标准为：照片级渲染效果，接近现场目视效果；
24.所述模型完整性的i级评价标准为：一次设备主体完整，内部结构缺失；ii级评价标准为：一次设备外部、内部结构均完整，但不包含二次、三次等保护、自动化、通讯设备；iii级评价标准为：一二三次设备均完整，且一次设备内外部结构均完整，二三次设备主体结构存在，回路与微小零部件缺失；iv级评价标准为：一二三次设备均完整，且包含了所有的内外部零部件及全部的回路电缆；v级评价标准为：模型中包含了厂站内设备、设施、建构筑物，消防、环控的类别；
25.所述尺寸精确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，尺寸不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：半米级及以下精度；iii级评价标准为：分米级精度；iv级评价标准为：厘米级精度；v级评价标准为：五毫米级及以上精度；
26.所述定位准确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，定位不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：米级及以下精度；iii级评价标准为：半米级精度；iv级评价标准为：分米级精度；v级评价标准为：厘米米级及以上精度；
27.所述颗粒度的i级评价标准为：间隔级颗粒度，整个间隔组成一个整体，不可拆分；ii级评价标准为：设备组级，若干功能相关联、位置集中的设备组成一个整体；iii级评价标准为：单体设备级，每一个设备成为一个整体；iv级评价标准为：部件与部件组级，部件单独构成模型最小单元，或同一设备中若干集中部件组合为一个整体；v级评价标准为：元件级，模型的可拆分程度与现实设备完全一致。
28.进一步地，五个所述评价维度分别构成五边形的五个顶点，每个顶点与五边形中心的直线上分别等间距分为五个级别点，通过对待评价的三维设计模型进行五个评价维度的级别评价，从而依次连接五边形内的各点，构成三维设计模型质量的五维评价结果。
29.进一步地，根据三维设计模型自身的性能以及与实际结构的对比区别，构建五维图，从而获取三维设计模型的质量评价结果；根据所述质量评价结果对所述三维设计模型进行模型调整。
30.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
31.本发明提出采用五维图的方式评价三维设计模型的质量，从外观相似性、模型完整性、尺寸精确性、定位准确性和颗粒度进行了五维评价，开展了全面的质量评估，并实现了质量分级和量化评估，可以用于对任何三维设计模型的质量评价，为三维模型的应用、验收提供一种工程可用的技术方案。
附图说明
32.图1为本发明实施例中提供的一种变电站三维设计模型质量的五维评价方法的五维评价指标图；
33.图2为本发明实施例中提供的一种变电站三维可视化展示模型的评价结果示意图；
34.图3为本发明实施例中提供的一种变电站综合数据展示模型的评价结果示意图；
35.图4为本发明实施例中提供的一种空间距离三维量测模型的评价结果示意图；
36.图5为本发明实施例中提供的一种培训与技能考核模型的评价结果示意图；
37.图6为本发明实施例中提供的一种复杂/疑难故障重现模型的评价结果示意图；
38.图7为本发明实施例中提供的一种检修方案推演校核与记录模型的评价结果示意图；
39.图8为本发明实施例中提供的一种提供数据样本模型的评价结果示意图。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.实施例1
43.如图1所示，本实施例提供一种变电站三维设计模型质量的五维评价方法，包括以下步骤：
44.获取待评价的变电站三维设计模型，根据五维图获取变电站三维设计模型的质量评价结果，五维图包括五个评价维度，五个评价维度包括外观相似性、模型完整性、尺寸精确性、定位准确性和颗粒度；
45.外观相似性为对模型中设备类型的辨认和设备的识别情况；模型完整性为模型中各设施所包含部件类型及数量的完整程度；尺寸精确性为设备、设施内外部结构的三维尺寸和相对位置的精确性；定位准确性为模型中各设施在水平平面上的相对距离误差程度，以及在竖直轴方向上的误差程度；颗粒度为组成三维模型的基本单元的大小。
46.相当于，五个维度的定义：
47.外观相似性，指通过观察模型识别出该模型对应设备、设施、部件的性能。
48.模型完整性，指建(构)筑物、设备、材料及其它设施所包含部件类型及数量的完整程度。
49.尺寸精确性，指设备、设施内外部结构三维尺寸、相对位置的精确性。
50.定位准确性，指建(构)筑物、设备、材料及其它设施模型在水平平面上的相对距离误差程度，以及所有模型在竖直轴方向上的误差程度。
51.颗粒度，指组成三维模型的基本单元的大小，代表模型的可拆分程度，能够反映在三维引擎中模型可单独拆分、操作的最小单元。
52.使用时，根据变电站三维设计模型自身的性能以及与实际变电站的对比区别，构建五维图，从而获取变电站三维设计模型的质量评价结果；根据质量评价结果对变电站三维设计模型进行模型调整。
53.针对上述五个评价维度，给出可量化的评价指标，对将每一维度分为五个级别，如表1所示，相应描述如下：
54.外观相似性的i级评价标准为：可辨认出设备类型，零部件缺失或不可识别，无贴图、无纹理；ii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，无贴图、无纹理；iii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有通用贴图、通用纹理；iv级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有实采贴图、实采纹理；v级评价标准为：照片级渲染效果，接近现场目视效果；
55.模型完整性的i级评价标准为：一次设备主体完整，内部结构缺失；ii级评价标准为：一次设备外部、内部结构均完整，但不包含二次、三次等保护、自动化、通讯设备；iii级评价标准为：一二三次设备均完整，且一次设备内外部结构均完整，二三次设备主体结构存在，回路与微小零部件缺失；iv级评价标准为：一二三次设备均完整，且包含了所有的内外部零部件及全部的回路电缆；v级评价标准为：模型中包含了厂站内设备、设施、建构筑物，消防、环控的类别；
56.尺寸精确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，尺寸不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：半米级及以下精度；iii级评价标准为：分米级精度；iv级评价标准为：厘米级精度；v级评价标准为：五毫米级及以上精度；
57.定位准确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，定位不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：米级及以下精度；iii级评价标准为：半米级精度；iv级评价标准为：分米级精度；v级评价标准为：厘米米级及以上精度；
58.颗粒度的i级评价标准为：间隔级颗粒度，整个间隔组成一个整体，不可拆分；ii级评价标准为：设备组级，若干功能相关联、位置集中的设备组成一个整体；iii级评价标准为：单体设备级，每一个设备成为一个整体；iv级评价标准为：部件与部件组级，部件单独构成模型最小单元，或同一设备中若干集中部件组合为一个整体；v级评价标准为：元件级，模型的可拆分程度与现实设备完全一致。
59.表1
60.61.[0062][0063]
五个评价维度分别构成五边形的五个顶点，每个顶点与五边形中心的直线上分别等间距分为五个级别点，通过对待评价的变电站三维设计模型进行五个评价维度的级别评价，从而依次连接五边形内的各点，构成变电站变电站三维设计模型质量的五维评价结果。
[0064]
本实施例中，根据上述评价指标，对前述7类应用绘制数字孪生三维模型需求雷达图，如图2-8所示。
[0065]
本实施例还提供一种变电站变电站三维设计模型质量的五维评价系统，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器调用计算机程序执行以下步骤：
[0066]
获取待评价的变电站三维设计模型，根据五维图获取变电站三维设计模型的质量评价结果，五维图包括五个评价维度，五个评价维度包括外观相似性、模型完整性、尺寸精确性、定位准确性和颗粒度；
[0067]
外观相似性为对模型中设备类型的辨认和设备的识别情况；模型完整性为模型中各设施所包含部件类型及数量的完整程度；尺寸精确性为设备、设施内外部结构的三维尺寸和相对位置的精确性；定位准确性为模型中各设施在水平平面上的相对距离误差程度，以及在竖直轴方向上的误差程度；颗粒度为组成三维模型的基本单元的大小。
[0068]
五维图中的每个评价维度均包括五个级别，具体地，
[0069]
外观相似性的i级评价标准为：可辨认出设备类型，零部件缺失或不可识别，无贴图、无纹理；ii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，无贴图、无纹理；iii级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有通用贴图、通用纹理；iv级评价标准为：可辨认设备类型，可识别设备外部零部件，有实采贴图、实采纹理；v级评价标准为：照片级渲染效果，接近现场目视效果；
[0070]
模型完整性的i级评价标准为：一次设备主体完整，内部结构缺失；ii级评价标准为：一次设备外部、内部结构均完整，但不包含二次、三次等保护、自动化、通讯设备；iii级评价标准为：一二三次设备均完整，且一次设备内外部结构均完整，二三次设备主体结构存在，回路与微小零部件缺失；iv级评价标准为：一二三次设备均完整，且包含了所有的内外部零部件及全部的回路电缆；v级评价标准为：模型中包含了厂站内设备、设施、建构筑物，消防、环控的类别；
[0071]
尺寸精确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，尺寸不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：半米级及以下精度；iii级评价标准为：分米级精度；iv级评价标准为：厘米级精度；v级评价标准为：五毫米级及以上精度；
[0072]
定位准确性的i级评价标准为：满足应用需求，无需考核具体精度，定位不出现逻辑错误，满足相似性要求；ii级评价标准为：米级及以下精度；iii级评价标准为：半米级精度；iv级评价标准为：分米级精度；v级评价标准为：厘米米级及以上精度；
[0073]
颗粒度的i级评价标准为：间隔级颗粒度，整个间隔组成一个整体，不可拆分；ii级评价标准为：设备组级，若干功能相关联、位置集中的设备组成一个整体；iii级评价标准为：单体设备级，每一个设备成为一个整体；iv级评价标准为：部件与部件组级，部件单独构
成模型最小单元，或同一设备中若干集中部件组合为一个整体；v级评价标准为：元件级，模型的可拆分程度与现实设备完全一致。
[0074]
五个评价维度分别构成五边形的五个顶点，每个顶点与五边形中心的直线上分别等间距分为五个级别点，通过对待评价的变电站三维设计模型进行五个评价维度的级别评价，从而依次连接五边形内的各点，构成变电站变电站三维设计模型质量的五维评价结果。
[0075]
使用时，根据变电站三维设计模型自身的性能以及与实际变电站的对比区别，构建五维图，从而获取变电站三维设计模型的质量评价结果；根据质量评价结果对变电站三维设计模型进行模型调整。
[0076]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。