架空輸電線路工程三維數(shù)字化設(shè)計(jì)研究

陶漢訓(xùn) 費(fèi)晨川 張卓群

摘? 要：本文基于三維數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件，從工程設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，重點(diǎn)研究了基于GIM技術(shù)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)流程方法、設(shè)計(jì)協(xié)同理念和應(yīng)用功能不足等方面內(nèi)容。研究表明：三維數(shù)字化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景展示的可視化、模型分析的精細(xì)化，專業(yè)協(xié)同的一致化和移交成果的標(biāo)準(zhǔn)化，未來(lái)具有非常良好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)信息模型;架空輸電線路;三維設(shè)計(jì);協(xié)同設(shè)計(jì)

1.引言

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司實(shí)施的“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標(biāo)，以及加快建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合等措施，輸電線路三維數(shù)字化設(shè)計(jì)時(shí)代已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。與變電工程三維數(shù)字化設(shè)計(jì)相比，輸電線路三維數(shù)字化設(shè)計(jì)起步較晚，究其原因在于線路專業(yè)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的對(duì)象是整個(gè)路徑通道，且路徑區(qū)域范圍內(nèi)相關(guān)的控制因素都要考慮^[1]。目前，我國(guó)部分輸變電工程已開始探索基于BIM技術(shù)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理，并取得了一定的成績(jī)，包括：500kV靜安（世博）地下變電站和1000kV滬西變電站工程和±1100kV吉泉線（寧夏段）提前架線段施工管理等^[2-5]。如何能夠真正發(fā)揮三維數(shù)字化正向設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為現(xiàn)階段電力行業(yè)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

2.GIM技術(shù)簡(jiǎn)介

電網(wǎng)信息模型^[6]（Grid Information Model，GIM）是依托地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），將電網(wǎng)的組成元素?cái)?shù)字化，以信息模型為載體，集成每個(gè)元素全壽命周期內(nèi)的信息，實(shí)現(xiàn)信息的高效、準(zhǔn)確、全面的應(yīng)用，配套技術(shù)包括：CAD 技術(shù)、參數(shù)化建模技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、GIS 技術(shù)等。GIM 技術(shù)以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，研究通用的模型接口技術(shù)和統(tǒng)一的編碼系統(tǒng)，建立貫穿輸變電工程全過(guò)程的信息模型，并具備虛擬性、仿真性、全壽命周期性和安全性等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)單位是建立模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工程設(shè)計(jì)信息覆蓋工程建設(shè)的全過(guò)程，包括：可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工圖階段、竣工圖階段。特別是，近些年來(lái)三維數(shù)字化技術(shù)在輸電線路工程中的不斷應(yīng)用和軟件的不斷發(fā)展，都為GIM推廣與應(yīng)用提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前，國(guó)家電網(wǎng)公司已發(fā)布5項(xiàng)輸電線路標(biāo)準(zhǔn)和3項(xiàng)評(píng)審規(guī)定，相關(guān)規(guī)范和文件的發(fā)布，基本構(gòu)建出了基于GIM技術(shù)的輸電線路三維數(shù)字設(shè)計(jì)的規(guī)范與體系，并在不斷完善與更新。

3.工程設(shè)計(jì)應(yīng)用

本文以某一實(shí)際的輸電線路工程為例，基于數(shù)字地球?yàn)檩d體，在高分辨率影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過(guò)集成和管理基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、電網(wǎng)專題數(shù)據(jù)，融入三維選線、二三維同步排位以及實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)校核于一體，提供在三維可視化場(chǎng)景中的協(xié)同設(shè)計(jì)。輸電線路三維數(shù)字化設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)步驟：1.路徑優(yōu)化：線路路徑建模是通過(guò)導(dǎo)入衛(wèi)片、高程信息和路徑信息，以及搭建地物的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出三維場(chǎng)景和二維斷面后開展路徑優(yōu)化排位，并建立工程數(shù)據(jù)庫(kù)。2.金具組裝：基于相應(yīng)的部件組裝，完成金具GIM模型入庫(kù)。3.桿塔建模：基于鐵塔計(jì)算、掛點(diǎn)設(shè)置和鐵塔放樣完成鐵塔GIM模型入庫(kù)。4.基礎(chǔ)建模：基于基礎(chǔ)計(jì)算、長(zhǎng)短腿配置和基礎(chǔ)建模，完成基礎(chǔ)GIM模型入庫(kù)。5.立塔校驗(yàn)：基于工程所需導(dǎo)線、地線，和已建金具、桿塔和基礎(chǔ)模型，以及地理信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)專題數(shù)據(jù)，根據(jù)優(yōu)化路徑、桿塔使用條件和二三維聯(lián)動(dòng)完成線路立塔和校驗(yàn)。6.成果移交：在初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)階段和竣工圖編制階段由線路不同專業(yè)聯(lián)合完成GIM成果移交，主要包括：工程地理信息數(shù)據(jù)、三維設(shè)計(jì)模型、文檔資料、裝配模型等。

4.研究結(jié)論

本工程初步完成了輸電線路工程三維數(shù)字化設(shè)計(jì)工作，并充分體現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)豐富的數(shù)據(jù)資源和三維設(shè)計(jì)空間分析優(yōu)勢(shì)。本系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景展示的可視化、模型分析的精細(xì)化，而且初步實(shí)現(xiàn)了專業(yè)協(xié)同的一致化和移交成果的標(biāo)準(zhǔn)化?？紤]到三維數(shù)字化設(shè)計(jì)仍處于螺旋上升的初級(jí)發(fā)展階段，未來(lái)該系統(tǒng)將在設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，數(shù)字成品的附加值，施工模擬與仿真，以及全壽命周期管理等方面取得更大的成績(jī)和更好的前景，為企業(yè)贏得更大的經(jīng)濟(jì)利益與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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