基于三維數(shù)字化技術的光電纜敷設的方法探討

沙少川，溫杰

（上海電力設計院有限公司，上海，200025）

關鍵字：三維數(shù)字化設計；光電纜敷設；模型標準庫

0 引言

本文結合現(xiàn)今主流光電纜敷設軟件及工程實例，提出了從預先建立的模型標準庫以及方案標準庫中選取并建立目標設備模型以及確定目標光電纜相關參數(shù)，省去原有的數(shù)據(jù)與工程模型綁定以及部分清冊梳理工作，并最終確定目標光電纜敷設路徑，提升電纜和光纜敷設長度的精準度，優(yōu)化電纜敷設路徑，實現(xiàn)自動化操作，對提升變電站電纜敷設施工進度有積極的作用[1]。

1 光電纜敷設的方法探討

1.1 光電纜敷設方法流程

圖1 為實例中采用的一種光電纜敷設方法的流程圖。用于在仿真軟件中，眾多設備之間模擬敷設光電纜的情況。該方法具體包括：

圖1 光電纜敷設方法的流程圖

模型標準庫是預先根據(jù)工程實施中涉及到的包括電氣一次設備以及電氣二次設備建立而成的，其中的每個設備模型都包含其設備數(shù)據(jù)，例如設備名稱、生產(chǎn)廠家、電壓等級和配電盤名稱等[2]。目標位置表示目標設備在仿真軟件顯示界面中所排布的位置。用戶在仿真軟件中調用模型標準庫，并根據(jù)工程需求在模型標準庫中選擇目標設備模型，通過包括鼠標拖拽的方法將目標設備模型排布到仿真軟件的顯示界面中，以模擬在真實工程場景中設備的相對位置。在目標設備模型排布到目標位置之后，還包括生成每個目標設備的位置坐標，可選的以可視的三維坐標形式生成在目標設備附近，并且還會根據(jù)用戶所選的目標設備模型生成目標設備ID表，以便用戶查看。目標設備ID表可以包括如下形式：

表1 目標設備ID表

通過在預先建立的模型標準庫中選取并建立目標設備模型，省去了原有的設備數(shù)據(jù)與設備模型綁定工作，大大減少用時時間以及人力成本。步驟102、在所述至少兩個目標位置之間建立三維橋支架模型，確定所述至少兩個目標設備之間候選光電纜敷設路徑。橋支架是光電纜敷設的載體設備，光電纜在設備之間敷設必須要依托于橋支架，因此當橋支架建立完成后，可以根據(jù)橋支架的敷設形狀以及連接關系等，確定目標設備之間候選光電纜敷設路徑。當目標設備模型排布完成后，根據(jù)工程中常用的橋支架建立規(guī)則，直接在目標設備模型之間建立三維橋支架模型。只考慮目標設備位置，則目標設備之間的光電纜敷設路徑有無數(shù)條，但是由于光電纜敷設要依托于橋支架，因此基于橋支架的敷設形狀以及連接關系，候選光電纜敷設路徑為可確定的一個數(shù)值，例如30條。

在所述目標位置之間建立三維橋支架模型之后，包括：對所述目標設備和所述三維橋支架模型進行標識編號，用于后期校驗及光電纜敷設路徑的標識。

可以生成材料表來體現(xiàn)標識編號后的結果，包括如下形式：

表2 材料表

步驟103、根據(jù)預先建立的方案標準庫中的預設方案，確定目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和目標光電纜的設備連接關系。方案標準庫是預先根據(jù)工程預設方案、規(guī)則以及歷史工程記錄建立而成的，用戶可根據(jù)工程需求調用方案標準庫中的預設方案、規(guī)則以及歷史工程記錄。預設方案指的是在工程實施中所涉及到的設備、連接關系、材料用料等，在本實例中，預設方案包括目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和目標光電纜的設備連接關系。

目標光電纜規(guī)格表示目標光電纜的尺寸，包括4×4、7×2.5和4×16等，目標光電纜的設備連接關系表示目標光電纜的起始連接設備以及終止連接設備，例如目標光電纜以設備A為起點，以設備B為終點，這即是目標光電纜的設備連接關系。用戶可以實時在方案標準庫中添加或更改預設方案，例如添加所需目標光電纜的規(guī)格和目標光電纜的數(shù)量。

確定目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和目標光電纜的設備連接關系之后，根據(jù)預先建立的方案標準庫中的預設方案，確定目標光電纜型號；根據(jù)所述目標光電纜型號和目標光電纜規(guī)格，生成電纜選型表，用于展示所述目標光電纜的型號信息和規(guī)格信息。

電纜選型表可以包括如下形式：

表3 電纜選型表

確定目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和目標光電纜的設備連接關系之后，還包括：生成預處理清冊，其中所述預處理清冊包括所述方案標準庫中的預設方案、目標設備ID表以及所述電纜選型表。

預處理清冊可以包括如下形式：

通過從預先建立的方案標準庫中確定目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和目標光電纜的設備連接關系，可以省去部分清冊梳理工作，大大減少用時時間以及人力成本。

步驟104、根據(jù)所述候選光電纜敷設路徑、目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格、目標光電纜的設備連接關系，以及目標設備位置，確定目標光電纜敷設路徑。光電纜敷設要從兩個方面考慮：1、光電纜敷設路徑的橋支架容積率；2、光電纜敷設路徑的路徑距離值。基于此，可選的確定目標光電纜敷設路徑，包括：根據(jù)所述目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和候選光電纜敷設路徑的橋支架寬度，確定各條候選光電纜敷設路徑橋支架的容積率值；根據(jù)所述目標光電纜連接的兩個目標設備的位置坐標，確定各條候選光電纜敷設路徑的路徑距離值；根據(jù)候選光電纜敷設路徑橋支架的容積率值和路徑距離值，確定目標光電纜敷設路徑。

確定目標光電纜敷設路徑之后，還包括：根據(jù)所述目標光電纜敷設路徑的路徑距離值，確定目標光電纜的敷設長度值，并在仿真軟件中目標光電纜的相鄰區(qū)域顯示；生成光電纜清冊，其中所述光電纜清冊包括所述方案標準庫中的預設方案、目標設備ID表、所述電纜選型表，以及所述目標光電纜的敷設長度值。重新確定所述目標光電纜敷設路徑的橋支架容積率值，并生成橋支架容積率報告。

所述橋支架容積率報告還可以包括：1、橋支架參數(shù)，例如橋支架尺寸、位置等；2、橋支架內(nèi)搭載的光電纜相關參數(shù)，例如光電纜類型、光電纜數(shù)量以及光電纜規(guī)格等；3、橋支架容積率計算的具體過程。

1.2 光電纜敷設具體實現(xiàn)方式

圖2 為實例中采用的一種光電纜敷設方法的流程圖，為實例提供了一種具體實現(xiàn)方式。

圖2 光電纜敷設方法的流程圖二

具體可以包括如下：

步驟201、從預先建立的模型標準庫中選取至少兩個目標設備模型，并將目標設備模型分別排布到至少兩個目標位置上。步驟202、在所述至少兩個目標位置之間建立三維橋支架模型，確定所述至少兩個目標設備之間候選光電纜敷設路徑。步驟203、根據(jù)預先建立的方案標準庫中的預設方案，確定目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和目標光電纜的設備連接關系。步驟204、根據(jù)所述目標光電纜數(shù)量、目標光電纜規(guī)格和候選光電纜敷設路徑的橋支架寬度，確定各條候選光電纜敷設路徑橋支架的容積率值。

表4 預處理清冊

橋支架的容積率可以由如下公式計算：

其中，d 表示目標光電纜規(guī)格，n 表示目標光電纜數(shù)量，W表示候選光電纜敷設路徑的橋支架寬度。

步驟205、根據(jù)所述目標光電纜連接的兩個目標設備的位置坐標，確定各條候選光電纜敷設路徑的路徑距離值。根據(jù)所述目標光電纜連接的兩個目標設備的位置坐標，確定所述兩個目標設備之間的曼哈頓距離值；根據(jù)所述兩個目標設備之間的曼哈頓距離值以及最短路徑算法，確定各條候選光電纜敷設路徑的路徑距離值；其中，最短路徑算法包括迪杰斯特拉算法以及弗洛伊德算法等。

步驟206、根據(jù)候選光電纜敷設路徑橋支架的容積率值和路徑距離值，確定目標光電纜敷設路徑。目標光電纜敷設路徑即最佳光電纜敷設路徑，其體現(xiàn)在：（1）光電纜敷設路徑的橋支架容積率需符合容積率校驗。（2）光電纜敷設路徑的路徑距離值最短。

基于此，將所述橋支架的容積率值低于預設閾值且所述路徑距離值最短的候選光電纜敷設路徑，作為目標光電纜敷設路徑。預設閾值優(yōu)選的包括80%。

在確定目標光電纜敷設路徑之后，仿真軟件會根據(jù)所述目標光電纜敷設路徑進行光電纜敷設，并且將電纜標識成黃色，將橋支架標識成白色，將光電纜的起點和終點標識成紅色，以使得用戶更直觀的觀察到最終敷設結果[3]。

2 結語

本文提供的技術方案，通過從預先建立的模型標準庫以及方案標準庫中選取并建立目標設備模型以及確定目標光電纜相關參數(shù)，省去原有的數(shù)據(jù)與工程模型綁定以及部分清冊梳理工作，并最終確定目標光電纜敷設路徑，實現(xiàn)了確定光電纜敷設路徑的同時用時時間短，人力成本低，光電纜用料少的技術效果[4]。