基于热和几何信息解耦的变电站表面温度分布三维建模方法

doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.05.016

湖南电力 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (5): 117-123.doi: 10.3969/j.issn.1008-0198.2025.05.016

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基于热和几何信息解耦的变电站表面温度分布三维建模方法

康文, 丁玉柱, 邓维, 钟昱铭, 唐江琦

国网湖南省电力有限公司超高压变电公司, 湖南长沙 410004

收稿日期:2025-06-30 修回日期:2025-08-08 发布日期:2025-11-11
通信作者: 丁玉柱（1986）,男,高级工程师,研究方向为电力设备带电检测。
基金资助:
国网湖南省电力有限公司实验室专项（5216A324000B）; 国家自然科学基金青年项目（62106072）

A Three-Dimensional Modeling Method of Substation Surface Temperature Distribution Based on Decoupling of Thermal and Geometric Information

KANG Wen, DING Yuzhu, DENG Wei, ZHONG Yuming, TANG Jiangqi

State Grid Hunan Extra High Voltage Substation Company, Changsha 410004, China

Received:2025-06-30 Revised:2025-08-08 Published:2025-11-11

摘要/Abstract

摘要： 针对传统变电站三维温度重建技术不仅依赖高精度激光雷达的点云补全及三维扫描技术,还常出现点云密度不足、外观表征失真等问题,基于红外图像低纹理、高噪声的固有特性,提出基于红外影像的双路径三维建模体系。该体系通过热结构特征与几何先验的跨域融合,结合三维高斯泼溅算法实现高密度温度分布重建,最终生成变电站场景及设备三维模型,既实现了高密度温度分布重建,又具备极高的形貌还原度,与现有方法相比,模型精度提升约5%。该方法能够实现变电站三维温度重建效果升级,提升变电站三维温度重建的智能运检能力。

关键词: 变电站, 三维温度重建, 三维高斯泼溅

Abstract: Aiming at the limitations that the traditional substation three-dimensional temperature re?construction technology not only relies on high-precision laser radar point cloud completion and three?-?dimensional scanning technology, but also frequently encounters issues such as insufficient point cloud density and distortion of appearance representation, given the inherent characteristics of infrared images of low textures and high noise, a dual-path three-dimensional modeling system based on infrared images is proposed. This system completes high-density temperature distribution reconstruction through the cross?-domain fusion of thermal structural features and geometric priors, combined with a three?-dimensional Gaussian splatting algorithm, ultimately generating three-dimensional models of substation scenes and equipment that achieve high-density temperature distribution reconstruction while maintaining extremely high morphological fidelity. Compared with existing methods, the model accuracy is improved by about 5%. The method proposed in this paper can achieve an upgrade in three-dimensional temperature reconstruction effects for substations, enhancing the intelligent operational inspection capabilities of substations.

Key words: substation, three-dimensional(3D) temperature reconstruction, three-dimensional(3D) Gaussian splatting

中图分类号:

TM63

康文, 丁玉柱, 邓维, 钟昱铭, 唐江琦. 基于热和几何信息解耦的变电站表面温度分布三维建模方法[J]. 湖南电力, 2025, 45(5): 117-123.

KANG Wen, DING Yuzhu, DENG Wei, ZHONG Yuming, TANG Jiangqi. A Three-Dimensional Modeling Method of Substation Surface Temperature Distribution Based on Decoupling of Thermal and Geometric Information[J]. Hunan Electric Power, 2025, 45(5): 117-123.

参考文献

[1] 范继锋,张彦斌,李智,等. 变电站多旋翼无人机巡检红外图像目标检测[J]. 激光与红外,2025,55(4):599-606.
[2] 郑叶龙,李长勇,夏宁宁,等. 基于“十字”标志物的红外图像与三维点云融合方法[J]. 天津大学学报(自然科学与工程技术版),2024,57(10):1090-1099.
[3] 靳丹,刘晓光,石刚,等. 基于红外图像特征融合的变电站机器人巡视轨迹三维点云配准方法[J]. 红外技术,2023,45(6):678-684.
[4] 宋丽梅,张继鹏,李云鹏,等. 基于多视角红外传感器的三维重建方法[J]. 液晶与显示,2023,38(6):759-769.
[5] 曾晗,林文萱,郭思雨,等. 基于SLIC超像素分割和ICP配准的牵引变压器套管红外三维立体重构方法[J]. 铁道学报,2022,44(12):37-45.
[6] 郭连朋,陈向宁,徐万朋,等. 基于kinect传感器的物体三维重建[J]. 四川兵工学报,2014,35(11):119-123.
[7] 罗智斌,张彦峰,曹宁. 一种基于融合地面LIDAR点云与红外视频信息的热红外三维建模方法[J]. 广东技术师范学院学报,2014,35(3):55-58.
[8] 刘畅文,李波,潘江涛,等. 基于ISS-3DSC的NDT三维点云配准算法研究[J]. 激光与红外,2023,53(5):777-783.
[9] 张志鹏,邵学君,庞庆. 三维激光倒置扫描关键技术研究[J]. 红外技术,2021,43(8):752-756.
[10] 王欢,汪同庆,李阳. 利用Kinect深度信息的三维点云配准方法研究[J]. 计算机工程与应用,2016,52(12):153-157.
[11] 涂兵,黄丹平,李明. 飞行器模型表面三维温度场重建方法[J/OL]. 空气动力学学报,2025:1-9.(2025-04-25)[2025-06-14]. https://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1192.tk.20250424.1652.002.html.
[12] 聂根良,程晓红,周超,等. 基于热红外深度估计的路用骨料三维特征评价[J]. 红外技术,2024,46(9):1099-1105.
[13] 陈寂驰,魏国华,柴娟芳. 一种基于红外图像三维重建效果与精度的评价方法[J]. 空天防御,2023,6(4):42-50.
[14] 陈寂驰,魏国华,郭聪隆,等. 一种基于红外图像序列的深度学习三维重建仿真方法初探[J]. 空天防御,2020,3(4):21-29.
[15] 沈振一,孙韶媛,赵海涛. 基于PP-MRF模型的单目车载红外图像三维重建[J]. 东华大学学报(自然科学版),2015,41(3):341-347.
[16] VASWANI A,SHAZEER N,PARMAR N,et al.Attention is all you need[C]//31st Conference on Neural Information Processing Systems(NIPS 2017). Long Beach,CA,USA. 2017.
[17] YU A,LI R L,TANCIK M,et al.Plenoctrees for real-time rendering of neural radiance fields[C]//2021 IEEE/CVF International Conference on Computer Vision(ICCV). Montreal,QC,Canada. IEEE,2022:5732-5741.
[18] BARRON J T,MILDENHALL B,VERBIN D,et al.Mip-NeRF 360:unbounded anti-aliased neural radiance fields[C]//2022 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR). New Orleans,LA,USA. IEEE,2022:5460-5469.
[19] MILDENHALL B,SRINIVASAN P P,TANCIK M,et al.NeRF:Representing scenes as neural radiance fields for view synthesis[C]//Computer Vision-ECCV 2020. Cham:Springer,2020:405-421.
[20] KERBL B,KOPANAS G,LEIMKÜHLER T,et al. 3D Gaussian splatting for real-time radiance field rendering[J]. ACM Transactions on Graphics,2023,42(4):1-14.

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[1]	雷川丽, 罗惠平, 唐外文, 何亮, 李君, 刘爱军, 尹迪克, 刘功杰. 蓄滞洪区域约束下变电站选址GA-PSO混合优化方法[J]. 湖南电力, 2025, 45(4): 32-38.
[2]	康文, 丁玉柱, 邓维, 钟昱铭, 唐江琦. 基于结构感知三维高斯泼溅技术的变电站三维模型重建方法[J]. 湖南电力, 2025, 45(2): 110-115.
[3]	胡天祥, 刘建涛, 蒋强, 李敏. 撬装式移动变电站智能化技术研究及应用[J]. 湖南电力, 2024, 44(6): 55-60.
[4]	李雨涵, 刘燕燕, 刘闯, 刘海, 徐达. 基于黑猩猩算法优化支持向量机的变电站接地网腐蚀速率预测[J]. 湖南电力, 2024, 44(2): 77-83.
[5]	梁金正, 梁九龄, 熊振冬, 郝俊聪, 孙超, 李希喆. 基于全寿命周期成本的变电站设计方案比选方法研究[J]. 湖南电力, 2023, 43(3): 115-119.
[6]	马兆兴, 陈昊, 唐毅, 沙浩源, 蒋旻奕. 变电站高压电气设备的可靠性研究方法综述[J]. 湖南电力, 2023, 43(2): 53-59.
[7]	李慧鹏, 黄道春, 邓永清, 李游, 曾昭强, 阮江军. 无人机巡检变电设备研究进展与展望[J]. 湖南电力, 2022, 42(6): 32-39.
[8]	赵世华, 谢彦彬, 黄紫旻, 毕茂强. 变电站进线段在线监测装置地线取能方法研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(6): 90-93.
[9]	郭杨, 陈昊, 高世宇, 顾浩, 李义峰. 断路器本体三相不一致保护回路性能优化提升措施[J]. 湖南电力, 2022, 42(5): 90-94.
[10]	赵文钦, 肖辉, 张茂林, 李逸航, 龙飞宇, 文章. 变电站锂电池并联系统与级差配合研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(4): 23-27.
[11]	李泽文, 唐迪, 蒋昀宸, 孙健, 王帅, 夏翊翔. 输电网典型电力设备传变故障行波信号研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(3): 1-8.
[12]	张小兵, 李璨, 王锟, 凌志勇, 张翼, 周超. 基于BRCM软件的变电站二次电缆敷设技术研究及应用[J]. 湖南电力, 2022, 42(3): 55-58.
[13]	张玥, 汪文渊, 毛卓平, 龚家军, 罗杰. 环形预应力混凝土构架承载力公式对比分析[J]. 湖南电力, 2022, 42(3): 87-91.
[14]	张海华, 陈昊, 李中烜, 刘怀宇, 孙小磊, 许驰. 变电站油位表计设备的无人机巡检系统研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(1): 48-52.
[15]	文飞, 周赞, 柳灿. 湖南地区变电站装配式防火墙试点应用研究[J]. 湖南电力, 2020, 40(6): 49-.