架空輸電線路三維數(shù)字化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)分析

紀(jì)江

摘 要：文章主要是是分析了三維設(shè)計與二維設(shè)計差異，在此基礎(chǔ)上講解了三維設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，最后探討了設(shè)計成果的實際應(yīng)用，望可以為有關(guān)人員提供到一定的參考和幫助。

關(guān)鍵詞：輸電線路;三維設(shè)計;關(guān)鍵技術(shù)

1、前言

當(dāng)前我國經(jīng)濟水平和人們生活質(zhì)量的提升，對電力的需求也在隨之而上升。數(shù)字化設(shè)計作為一個多專業(yè)、多參與方的過程，其與以往傳統(tǒng)設(shè)計相比存在的差異是其主要是以數(shù)據(jù)為主要基礎(chǔ)，有效融合和統(tǒng)一了工程模型和信息模型，實現(xiàn)了信息資源的共享。

2、三維設(shè)計與二維設(shè)計差異分析

2.1、設(shè)計對象差異

與傳統(tǒng)的二維設(shè)計相比，三維設(shè)計在設(shè)計理念上發(fā)生了根本性的變化，傳統(tǒng)的二維設(shè)計對象主要是二維圖紙、材料清單和描述，而三維設(shè)計的主要目的是模型和數(shù)據(jù)，主要工作內(nèi)容是建立工程邏輯模型和布局模型，設(shè)計結(jié)果包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，利用工程模型數(shù)據(jù)完成必要的二維繪圖和材料統(tǒng)計，二維和三維設(shè)計以數(shù)據(jù)建模為核心，以圖紙設(shè)計替換模式為核心，從二維圖形設(shè)計向三維設(shè)計轉(zhuǎn)化。

2.2、設(shè)計流程差異

完成二維設(shè)計后，初步線路調(diào)查在地形圖上進行，電氣，結(jié)構(gòu)，測量，地質(zhì)，水文和其他人員轉(zhuǎn)到現(xiàn)場的特殊位置進行現(xiàn)場建設(shè)和補充，收集障礙和協(xié)議信息;在現(xiàn)場會議完成后，需要修改路徑方案;在確定路線方案之后，進行氣象條件，導(dǎo)體選擇，隔熱，塔規(guī)劃，塔和基礎(chǔ)初步設(shè)計;電氣專業(yè)提出三維設(shè)計范圍后，調(diào)查大部分電氣專業(yè)初步路線選擇的地理信息數(shù)據(jù)，電氣、結(jié)構(gòu)、測量、地質(zhì)、水文等人員到現(xiàn)場進行專項局部勘察，補充和收集相關(guān)的障礙和協(xié)議數(shù)據(jù)，電氣專業(yè)確定線路規(guī)劃、導(dǎo)線模型設(shè)計、絕緣配合和桿塔規(guī)劃，按照荷載和三維間隙球進行塔基礎(chǔ)設(shè)計，基于塔架和基礎(chǔ)模型，電氣專業(yè)學(xué)生進行三維預(yù)排，生成三維結(jié)果，與傳統(tǒng)的二維設(shè)計相比，該設(shè)計專門設(shè)計了一些工作時間的場景。首先按照調(diào)查提供的分割圖進行二維設(shè)計。必要時，地質(zhì)和水文人員在塔上開展了某些探索工作，完成了現(xiàn)場付款，正式提出訂單，在此階段還完成了桌子，塔，基礎(chǔ)建設(shè)繪圖，機械和電氣施工繪圖等。路徑通過三維設(shè)計確定，通過測量專業(yè)進行最終調(diào)查，三維地形地質(zhì)擬合和表面特征映射。電氣專業(yè)和結(jié)構(gòu)特色并行。在整改塔和基礎(chǔ)模型由結(jié)構(gòu)專業(yè)產(chǎn)生之后，電學(xué)專業(yè)按照三維場景數(shù)據(jù)和塔，基礎(chǔ)和導(dǎo)體絕緣子串模型優(yōu)化塔位置，并通過傳統(tǒng)的二維設(shè)計進行三維驗證。并行工作模式縮短了整個工程設(shè)計周期并提高了設(shè)計效率。

3、三維設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1、工程地理信息數(shù)據(jù)

有不同形式的地理信息收集方法，如手動調(diào)查，傾斜攝影，激光雷達等，本文從工作模式，應(yīng)用范圍，經(jīng)濟特征等方面進行了完整的比較找到一種相對合適的采集方法來服務(wù)于傳輸線的三維數(shù)字設(shè)計，空中攝影測量（UAV系統(tǒng)約60萬元），空中攝影測量（UAV系統(tǒng)約60萬元），傾斜攝影（約300000元為傾斜相機UAV系統(tǒng)60萬元），LIDAR（一套雷達設(shè)備150-800萬元），等等，您需要在您工作時申請空域。實施過程很麻煩，空域應(yīng)用成本為30000-50000元，數(shù)據(jù)處理時間很長。傳統(tǒng)的手動測量方法（兩套GPS設(shè)備約500000元）無法獲得特殊的地形信息，因此可以通過手動測量裙數(shù)據(jù)進行。該模型的外部數(shù)據(jù)收集受到自然環(huán)境和氣象條件的大大影響。外國行業(yè)的規(guī)模很大，工作時間很短。通過全面的經(jīng)濟和技術(shù)比較，建議采用普通地形線和Skand數(shù)據(jù)的手動測量方法;山地或丘陵地形線，一種空中調(diào)查方法，為渠道清潔量的特殊位置，走廊緊張，更多的建筑物（城市），使用斜攝影。鑒于相對密集的植被，重要的交叉口和其他特殊部件，使用LIDAR模式空氣攝影儀（與單鏡頭相機的無人機）可用于較少的植被。在河北省云通電力廠國家網(wǎng)格三維試點項目，三維試點項目尹瓜屯（市東部）220kV輸電線路項目，中國電力建設(shè)集團河北電力調(diào)查，設(shè)計學(xué)院有限公司（以下簡稱河北院）作為地區(qū)測量的例子?？傠娕_是便攜式的，攜帶易于攜帶，測量速度快，測量精度可以滿足施工圖紙的深度要求。它是目前測量線高度的主要方法。但是三維重建的效果很差。當(dāng)交叉點發(fā)生變化時，需要再次測量。地面激光掃描儀具有高測量精度。超高速掃描可以減少現(xiàn)場工作時間并恢復(fù)現(xiàn)實場景。當(dāng)交叉路口發(fā)生變化時，不需要重新測量，節(jié)省時間和人力。此外，當(dāng)它用于山塔基礎(chǔ)地形調(diào)查時，它可以大大提高工作效率。然而，由于地面激光掃描儀沒有完全小型化和輕質(zhì)，而且設(shè)備成本昂貴，因此在實用工程中受到極大限制。

3.2、批量智能化建模技術(shù)

頂部輸電線路的材料和設(shè)備型號主要包括桿塔、絕緣子串和地線，這些設(shè)備型號種類繁多，在整個工程中使用量很大，由于地形面積等因素，同一設(shè)備在不同位置的外觀和姿態(tài)，當(dāng)前國家電網(wǎng)公司2018年8月發(fā)布的三維設(shè)計通用模型庫（220-750kV線路部件）的改進，國家電網(wǎng)有限公司在初始設(shè)計階段的一些建模工作有所減少。在施工圖階段和高壓等級的三維設(shè)計中，必然會出現(xiàn)大量的模型施工，這大大增加了設(shè)計人員的勞動強度和作業(yè)時間。架空輸電線路的設(shè)施建模主要包括線路、鐵路、坡度、房屋、森林、河流、架空管道（含天然氣和石油）、地下電纜、地下通信線路等地下管線、電纜隧道、綜合走廊、架空線路和當(dāng)前地理信息收集方式是指走廊內(nèi)無法實現(xiàn)的主要設(shè)施模型。三維設(shè)計師需要添加手動建模，這增加了設(shè)計人員的工作內(nèi)容并降低了工程設(shè)計的效率。

3.3、功能完善的三維設(shè)計軟件支撐

數(shù)字設(shè)計平臺可以集成不同的專業(yè)設(shè)計軟件和應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)通過集成的信息共享，通過集成實現(xiàn)計算和繪圖的集成，實現(xiàn)了通過集成所獲得的內(nèi)容，并確保設(shè)計質(zhì)量。在商業(yè)平臺的基礎(chǔ)上，通過其自身的二次開發(fā)，軟件功能應(yīng)不斷改進，全面解決操作和軟件故障差的問題，以滿足未來工程數(shù)字設(shè)計和生命周期管理的需求，以及管理機制應(yīng)不斷改進。

4、設(shè)計成果分析

在提高設(shè)計效率和質(zhì)量的前提下，三維數(shù)字設(shè)計產(chǎn)生的數(shù)字結(jié)果也是重要的資產(chǎn)。按照三維設(shè)計結(jié)果，通過工廠精細(xì)的寬松和視覺組裝，鐵塔供應(yīng)商驗證配件串和鐵塔之間的碰撞，地線、鐵塔和桿材料，才可以有效的便降到了低產(chǎn)品錯誤率，提高供應(yīng)質(zhì)量并縮短施工期。通過三維數(shù)字設(shè)計產(chǎn)品，建筑單元可以推斷施工方案，并使用三維技術(shù)來幫助模擬整個過程。同時，三維設(shè)計結(jié)果有效地與現(xiàn)場建設(shè)結(jié)合，實時互動模擬可以指導(dǎo)建筑方從宏觀角度控制施工機械和資源分配，完善運輸方案，站點布局和過程模擬從微觀的角度來看，全面，有效地促進機械化建設(shè)的整個過程。

5、結(jié)束語

由上可知，三維數(shù)字化設(shè)計能夠有效提高到工程的整體質(zhì)量、節(jié)約成本以及縮短施工時間，已被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用，將其應(yīng)用在地區(qū)數(shù)據(jù)中心平臺中能夠有效提升到工程的設(shè)計質(zhì)量，為我國的智能電網(wǎng)的建設(shè)提供到一定的保障。

參考文獻

[1]吳穎，劉瑜，陸宗慶，等. 2010至2020年床旁即時超聲技術(shù)領(lǐng)域研究進展：基于知識可視化分析[J]. 中華急診醫(yī)學(xué)雜志，2021，30（05）：623-628.

[2]李長琪，王維川，郭耀，等. 架空輸電線路三維設(shè)計深化應(yīng)用[J]. 華東科技（綜合），2020，000（002）：P.1-2.

[3]楊強，管明文. 架空輸電線路三維設(shè)計應(yīng)用研究[J]. 中國金屬通報，2020，000（002）：213-214.

[4]董躍周，王秀芳，彭玉培，等. 電網(wǎng)工程三維數(shù)字化移交數(shù)據(jù)生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)流程研究[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（26）：6-9.

[5]郭磊，肖明. 電網(wǎng)三維設(shè)計系統(tǒng)在輸電線路勘測設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 江西電力，2020，044（004）：24-32.

[6]呂征宇、陳培智、史健勇. 基于BIM的輸電工程架空線路參數(shù)化設(shè)計及其應(yīng)用研究[J]. 四川建筑科學(xué)研究，2020，v.46;NO.212（06）：53-59.