基于大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的輸變電工程三維可視化全過程管理

廣東電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心 陳 錕 王興華 許成昊

在現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展下，三維網(wǎng)設(shè)計為核心的數(shù)字化建設(shè)設(shè)計對于工程的生命周期已形成貫穿主軸線的狀態(tài)，實現(xiàn)了信息和業(yè)務(wù)的有效融合。在現(xiàn)階段的電力工程技術(shù)當中對于三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用也得到廣泛應(yīng)用和推廣，對電力行業(yè)整體起到了推動作用。在電力系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展下，輸變電工程中的新技術(shù)也得到了相當大的發(fā)展，為電力行業(yè)的經(jīng)濟效益社會效益的增加提供了必要的保障和前提條件[1]。

1 三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)

三維數(shù)字化設(shè)計，即為在科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的一種新型的高科技技術(shù)，借助于不同時間勘測到的信息數(shù)據(jù)進行有效的挖掘，進行數(shù)據(jù)綜合性的解析和判斷。在此種技術(shù)下可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效傳遞。在輸變電工程的三維設(shè)計中，主要是對工程信息及地理信息數(shù)據(jù)等進行有效搜集分析，進行綜合三維建模技術(shù)和數(shù)字化協(xié)同設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用下實現(xiàn)全過程的三維可視化設(shè)計，實現(xiàn)信息的一體化。

三維設(shè)計具有設(shè)計的標準規(guī)則、設(shè)計的模型、大數(shù)據(jù)的支撐及不同階段的協(xié)調(diào)幾方面的特點。在設(shè)計標準規(guī)則方面，可分為企業(yè)級標準和項目級標準。在設(shè)計的模型、設(shè)計技術(shù)方面主要依托于現(xiàn)階段數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息的優(yōu)化和設(shè)計。在大數(shù)據(jù)方面，三維數(shù)據(jù)成果的主要來源為數(shù)據(jù)的有效分析，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理和分析及管理。在不同階段的協(xié)調(diào)中，需實現(xiàn)一對多的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限模式。在三維數(shù)字化的設(shè)計方面，需實現(xiàn)二維設(shè)計的技術(shù)和計算機軟件的相結(jié)合，對于輸變電工程中出現(xiàn)的問題也需及時解決。在進行二維技術(shù)設(shè)計過程中，利用立體幾何的原理對平面上的投影圖進行呈現(xiàn)，在三維建模的基礎(chǔ)上利用貼合實際的形象來進行展示，對于可視化的程度可極大的提升[2]。

2 輸變電工程中的數(shù)字化三維技術(shù)應(yīng)用

輸變電工程中進行數(shù)字化的三維設(shè)計，需利用標準化的建設(shè)方案和基礎(chǔ)模型的大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫來作為支撐進行三維數(shù)字化設(shè)計平臺的建設(shè)，在三維手段和智能數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，可對輸變電工程的總圖、建筑、水電及暖通等多個專業(yè)進行設(shè)計。在系統(tǒng)中需對工程管理協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)和各設(shè)計專業(yè)進行設(shè)計，其中在協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)中，需在三維設(shè)計軟件中進行消化吸收，進行專業(yè)模塊的開展和設(shè)計。在對各專業(yè)進行設(shè)計時，需根據(jù)其具體情況來實現(xiàn)設(shè)計，如建筑、暖通、結(jié)構(gòu)、總圖及電氣設(shè)計等，利用各種開發(fā)軟件的接口來實現(xiàn)對軟件的智能二次設(shè)計。

在基礎(chǔ)信息的集成化一體多元化方面，需對各種數(shù)據(jù)進行廣泛分析，包括專題數(shù)據(jù)、電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)及水文信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)等。

在數(shù)據(jù)化模型的多維信息模型方面，屬于三維的數(shù)字化設(shè)計和變電站的壽命管理的重點內(nèi)容，是在三維模型、加載設(shè)備以及材料等多種信息的基礎(chǔ)上進行擴展設(shè)計的，可實現(xiàn)設(shè)計工作的不斷完善，實現(xiàn)多維信息模型的充實，對變電站中的數(shù)據(jù)信息可更加詳細的進行展現(xiàn)[3]。在數(shù)據(jù)模型一體化方面，主要是對模型屬性中的一系列參數(shù)和接口等多種數(shù)據(jù)在三維軟件平臺的基礎(chǔ)上進行有效管理，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)化的固化處理方式，對于輸變電站建設(shè)的過程可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄和管理等相關(guān)工作，促使輸變電站工程可以完整的閉環(huán)（圖1）。

圖1 輸變電站構(gòu)筑物構(gòu)架圖

3 三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計在輸變電選線當中的應(yīng)用方法

需構(gòu)建出大數(shù)據(jù)的中心，以此來進行數(shù)據(jù)的驅(qū)動工程管理。對于輸變電工程信息中的數(shù)據(jù)和信息可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的構(gòu)建，在對海量信息資源的整合下，可不斷加強數(shù)據(jù)資產(chǎn)的有效管理，發(fā)揮大數(shù)據(jù)本身的價值，以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動輸變電工程的全過程管理。在工程大數(shù)據(jù)中包含了工程規(guī)劃、項目前期可行性研究、圖紙設(shè)計階段及工程建設(shè)過程中的所有信息、數(shù)據(jù)，因此可以為選線方案來提供出衛(wèi)星影像和航拍圖像，實現(xiàn)地理環(huán)境信息的詳細設(shè)計。

需實現(xiàn)工程前期的可視化建設(shè)，逐步提高線路合理性。在輸變電工程選線中，需利用衛(wèi)星影像來實現(xiàn)對路徑的方案選擇，實現(xiàn)對行政區(qū)劃、城鎮(zhèn)范圍、地形區(qū)域等多種基礎(chǔ)信息進行規(guī)劃，促使設(shè)計人員在線路的大方向中實現(xiàn)科學(xué)合理的規(guī)劃，對于線路本身的精度也可以提升。在輸變電工程的選線當中，在衛(wèi)星影像的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對大方案的選擇。根據(jù)其探測到的數(shù)據(jù)來進行模擬數(shù)字沙盤的建設(shè)，從而提升線路的走向精度。在對科研開展的過程當中，需對各個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字沙盤模擬工程的全貌，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的地形、地貌和障礙物進行可視化的展現(xiàn)。因此對于選線方面可以避免不良地質(zhì)、重冰區(qū)及采動影響區(qū)等，最終避開威脅安全運行的區(qū)域，在合計源頭當中可對工程自身的建設(shè)和運行進行保證。在選線方面，還可進行航拍選線，結(jié)合航拍數(shù)據(jù)和三維的工程模型進行電子數(shù)據(jù)的建立，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)線路的勘測設(shè)計可視化建設(shè)[4]。

可實現(xiàn)工程設(shè)計的可視化，對于設(shè)計的質(zhì)量和效果起到提升作用。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)用下，對排布實現(xiàn)智能化的展現(xiàn)。在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)轉(zhuǎn)角塔和直角塔位置的智能排列，對于桿塔跨步能力和地面模型等方面也會更加合理。對于數(shù)百萬的方案可以進行方案的自動計算，實現(xiàn)指標參數(shù)的最優(yōu)方案。在智能檢驗方面可以不斷的提升設(shè)計質(zhì)量。對于動態(tài)模型來說，可明確導(dǎo)線距離地面的距離、障礙物及風偏等多種因素是否滿足設(shè)計的要求和需求。對于設(shè)計人員來說，可以更加直觀有效快速的進行設(shè)計方案的調(diào)整和優(yōu)化，提升其設(shè)計方案的準確性。

還要實現(xiàn)工程施工的可視化，對于精益化管理水平進行提升。對其進行招標工作當中，利用可視化技術(shù)進行三維數(shù)字沙盤的簡歷里展現(xiàn)輸變電工程的全貌，可為施工單位提供線路、施工組織以及技術(shù)方案的制定基礎(chǔ)。對于標段內(nèi)的一系列因素精心展示，其中包含地形、地貌、地勢、地物、線路概況、沿途環(huán)境、交通條件、氣象、地質(zhì)等多種因素，對于施工招投標的效率也可不斷提升。對于工程建設(shè)的周期也可不斷的實現(xiàn)標準工藝的建設(shè)，對整體流程在動畫的方式下進行體現(xiàn)，進行組織施工的優(yōu)化，在輸電線路的施工當中可分為臨時道路修建、設(shè)備進場、物資堆放等七個工序的施工過程[5]。對于平臺來說，可以不斷的提升國內(nèi)各部門和參建單位本身的業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)能力，實現(xiàn)施工方面的有效協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保證施工建設(shè)進度。

輸變電工程三維可視化應(yīng)用方面，還需對經(jīng)濟效益進行實現(xiàn)，減少了其成本投入，在選線、設(shè)計以及施工等多個環(huán)節(jié)當中的可視化設(shè)計可以實現(xiàn)電力和環(huán)境保護的同步實行，對于自然生態(tài)的環(huán)境保護可以起到一定的促進作用。利用三維可視化技術(shù)可以對林區(qū)分布進行判斷，最大限度的減少了對林區(qū)造成的破壞和污染現(xiàn)象。