基于圖論的高壓電纜通道地理信息數(shù)字化管理方法

劉曉

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京市供電公司，江蘇 南京 210000）

為解決以上問題，文章以南方城區(qū)常見的溝管混合式電纜通道拓撲結(jié)構(gòu)模式出發(fā)，基于計算機科學(xué)中的圖論原理，對通道信息的數(shù)據(jù)模型設(shè)計、數(shù)據(jù)管理方式提出了新的方案，為通道風(fēng)險定級、管孔資源分析等大數(shù)據(jù)分析功能提供。

1 高壓電纜通道的數(shù)據(jù)模型設(shè)計

2019年國家電網(wǎng)有限公司根據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型（SG-CIM4.0），在《地下管網(wǎng)及電纜精益化管理模塊完善提升技術(shù)方案》中將電纜溝、排管、檢查井/工井等通道設(shè)施定義為“電纜敷設(shè)構(gòu)筑物”對象。同時增設(shè)“管理通道段”對象，作為構(gòu)筑物的父對象，使工井、通道段可按一定的規(guī)則進行分組與歸集，由此規(guī)范通道臺賬的編制方式。文章在此基礎(chǔ)上，根據(jù)計算機圖論原理，結(jié)合南方地區(qū)電纜通道的特點，進一步提出建模方案。

1.1 電纜通道設(shè)施的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建模

1.1.1 通道設(shè)施建模

根據(jù)計算機圖論原理，將工井（含終端塔出線孔、變電站進線孔、通風(fēng)口、隧道門等特殊點狀設(shè)施）抽象化為“點”對象，將相鄰工井間的通道分段抽象化為“邊”對象，這樣即可構(gòu)建一個通道網(wǎng)絡(luò)圖模型G=(V,E)。點元素vi∈V，1≤i≤n，代表現(xiàn)實中的一處工井、通風(fēng)口等點狀設(shè)施，具有緯度、經(jīng)度、高程等屬性。E為邊集，每個元素ek∈E可表示為ek=(vi,vj)，i≠j，1≤k≤m，代表現(xiàn)實中相鄰工井vi與vj之間的通道段，具有長度、類型、孔位占用率等屬性。

圖1 某南方城區(qū)地下電纜通道實際沿布情況簡圖

圖1為南方某市區(qū)的電纜通道網(wǎng)絡(luò)圖，Z1與Z2代表2座220 kV樞紐變電站，通過雙回220 kV電纜線路Z12001、Z12002相連。A、B、C代表3座110 kV變電站，由線路Z1A#12，Z1B#12，Z1C#12，AC#12相連。標數(shù)字的圓點代表工井、通風(fēng)口或變電站電纜進線口，深色標識的通道段為排管，淺色標識的為電纜溝，灰色標識的為隧道。通過抽象圖1可得模型G=(V,E)，V包含所有抽象化的工井{v1,v2…,v24,…v33}，E包含所有抽象化的通道段

1.1.2 通道建模

對工井、通道段進行分組后，地理位置相近、結(jié)構(gòu)形式相似的工井與工井間的通道段組成一個“通道”。不考慮環(huán)形溝等特殊情況，通道可抽象化為樹圖Ti=(Vi,Ei)，Vi與Ei分別是V與E的子集。如圖G可劃分為TA,TB,TZ1,TZ2,TZ12和TZCA6個樹圖。其中TZ1的點集VZ1是{v1,v2,v3,v4,v5,v6}，邊集EZ1為{(v1,v2),(v2,v4),(v2,v3),(v4,v5),(v5,v6)}，分別為V與E的子集。對于連通的多條通道而言，連接處的工井需指定唯一的所屬通道，例如v3可屬于TZ1，也可屬于TA，但只能指定其中一個。

2 電纜通道設(shè)施在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的表示方式

基于上一節(jié)的結(jié)論，通道設(shè)施在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中可概念化為3類數(shù)據(jù)對象：工井、通道段、通道。

陪同口譯被仲偉合定義為“由譯員陪同外賓或代表團成員進行旅游、觀光、訪問等活動時進行的口譯”[1]。隨著經(jīng)濟全球化的加劇，國家間聯(lián)系愈發(fā)緊密，口譯活動也更加頻繁。2017年7月4日至7月24日，商務(wù)部主辦了“2017年一帶一路國家發(fā)展規(guī)劃高級官員研修班”，通過專題講座、文化體驗和公務(wù)考察等活動，為來自緬甸、約旦等國的28名官員提供了一次深入了解中國的機會。為方便外賓的日常交流，筆者對此次研修班提供了陪同口譯的服務(wù)。

通道為一個虛擬容器型的數(shù)據(jù)對象，包含一些概括性的屬性，如總長、所包含井?dāng)?shù)量、段數(shù)量等，關(guān)系模式可表示為：

通道(通道ID,通道名稱,總長,井?dāng)?shù)量,段數(shù)量，運維責(zé)任單位……).

工井與通道之間為從屬關(guān)系，可表示為：

工井(工井ID,工井名稱,所屬通道ID,經(jīng)緯度,高程,深度,功能類型(人井/通風(fēng)口……)，井尺寸……）.

通道段與通道之間也為從屬關(guān)系，起點與終點ID引用工井ID，可表示為：

通道段(通道段ID,所屬通道ID,起點井ID,終點井ID,長度,結(jié)構(gòu)類型(電纜溝/排管/隧道……),斷面尺寸……).

考慮到南方地區(qū)較多采用溝管交錯式的通道結(jié)構(gòu)形式，文章建議不設(shè)置“斷面變更點”，采用通道、斷面數(shù)據(jù)分離的管理形式，每條通道段綁定一個斷面ID，每個斷面包含多個孔位信息。

通道斷面(斷面ID,所屬通道段ID,斷面類型(有支架溝斷面/無支架溝斷面/排管……),溝支架行數(shù),孔位列數(shù)……).

孔位(孔位ID,所屬斷面ID,屬性(通信/弱電/配電/輸電),穿入電纜ID……).

3 通道地理信息的數(shù)據(jù)校驗規(guī)約

通道地理信息通常由電力企業(yè)指定的測繪服務(wù)單位采集，采集成果以電子表格形式提交。因此電力企業(yè)須先按照一定的規(guī)約對數(shù)據(jù)成果進行校驗，校驗通過后方可錄入通道資源管理系統(tǒng)，形成圖形與臺賬，防止出現(xiàn)垃圾數(shù)據(jù)。校驗原則應(yīng)包括以下幾點：

無孤井規(guī)約。對于通道圖G中的任意工井vi，必存在一條邊ek以其為鄰接點，即deg(vi)>0。否則判定G包含孤井vi，數(shù)據(jù)不合格；

無重點規(guī)約：G中任意工井vi的地理坐標(xi,yi),不應(yīng)與另一井vj的坐標(xj,yj)相同，否則判斷數(shù)據(jù)存在重點，不合格；

無重邊規(guī)約。G中每條邊ek=(vi,vj)的起終點組合都是唯一的，即不應(yīng)存在另一條ed=(vd,vk)，有d=i且k=j，或d=j且k=i，否則判定G包含重邊，數(shù)據(jù)不合格；

無環(huán)路規(guī)約。若通道圖G滿足上述三項規(guī)約，且井?dāng)?shù)量比段數(shù)量多1，則圖中不存在環(huán)路，反之則存在環(huán)路?？紤]到部分地區(qū)可能確實存在環(huán)形通道，環(huán)路規(guī)約不是強制性的。校驗程序可通過圖的遍歷算法查找環(huán)路，再提示用戶確認環(huán)路是否真實存在。

4 結(jié)束語

文章結(jié)合計算機圖論構(gòu)建了通道網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)模型，為地下高壓電纜地下管線資料的數(shù)字化管理提供了一種簡易可行的方法，為斷面資源占用量評估、通道規(guī)劃、通道風(fēng)險評級與差異化運檢策略制定等高級功能提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時通過設(shè)置校驗規(guī)則，保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量，具有一定的實用性。