摘要：以建設(shè)堅強(qiáng)電網(wǎng)為中心，全面提高更大范圍優(yōu)化配置資源的能力，是滿足未來我國電力需求持續(xù)增長、實現(xiàn)電網(wǎng)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。本文論述了三維數(shù)字化電網(wǎng)技術(shù)輔助特高壓工程施工應(yīng)用的原理和主要內(nèi)容，并結(jié)合應(yīng)用實例說明了具體的實施措施和應(yīng)用情況。
　　關(guān)鍵詞：電力工程；數(shù)字化；數(shù)字化檔案；應(yīng)用
　　
　　數(shù)字化電網(wǎng)是一個較大層面上的宏觀概念，它既涵蓋了電網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)、實時同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動混成控制系統(tǒng)(智能調(diào)度的決策和執(zhí)行系統(tǒng))等電網(wǎng)智能運行控制系統(tǒng)，又包含了對各種實際電網(wǎng)資源、電網(wǎng)空間地理信息、規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行過程中的各種資源的“數(shù)字化”以及對其進(jìn)行的管理和應(yīng)用等方面。如果說整個“數(shù)字化電網(wǎng)”是一座金碧輝煌的大廈，則后者可以說正是構(gòu)建這座大廈的基石。拓展海拉瓦技術(shù)在特高壓工程施工管理中的應(yīng)用，以三維數(shù)字化的手段，輔助特高壓的工程施工建設(shè)，正是從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源上為巍峨的特高壓工程“數(shù)字化電網(wǎng)”大廈奠定堅實基礎(chǔ)。
　　1數(shù)字化電網(wǎng)施工管理輔助平臺實現(xiàn)方式
　　結(jié)合特高壓工程實際，將海拉瓦技術(shù)拓展到特高壓工程施工，構(gòu)建特高壓三維數(shù)字化施工管理輔助應(yīng)用平臺的實現(xiàn)方式是：
　　1.1對電網(wǎng)建設(shè)前期海拉瓦路徑優(yōu)化的各種既得數(shù)據(jù)(包括二維、三維數(shù)字模型，各種定位數(shù)據(jù)、多種影像資源、各種電子地圖、相關(guān)設(shè)計信息等)進(jìn)一步處理后，將以前只能在海拉瓦全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站上工作的各種數(shù)據(jù)移植到普通計算機(jī)上使用，以三維數(shù)字沙盤的方式直接移交到特高壓施工階段；
　　1.2基于數(shù)字化的三維場景和其他空間數(shù)據(jù)，結(jié)合施工各階段的工程實際需求開發(fā)各種實用功能應(yīng)用于施工招投標(biāo)、線路調(diào)查、基礎(chǔ)施工、組塔施工、架線等施工各階段，為施工方案制定、施工組織管理、進(jìn)度控制、質(zhì)量審核等提供參考依據(jù)和輔助服務(wù)；
　　1.3結(jié)合特高壓電網(wǎng)空間信息建立“數(shù)字化檔案”，將前期設(shè)計資料、各種工程圖紙檔案、施工過程中的歷史檔案等以“電子化”的方式組織起來進(jìn)行管理和使用；
　　1.4提供必要的用戶交互接口，使得施工單位在特高壓建設(shè)的過程中能夠和應(yīng)用系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。如：可以下載各種場景和影像便于編制方案和報告，可以上傳各種過程影像以完善“數(shù)字化檔案”等；
　　1.5靈活實現(xiàn)與施工階段的其他相關(guān)管理軟件平臺的有效接口，它將其他管理軟件采集、使用的數(shù)據(jù)與翔實的空間數(shù)據(jù)和真實直觀的三維場景相結(jié)合，為施工管理提供新型的手段；
　　1.6將以上各方面集成起來形成一個統(tǒng)一的數(shù)字化平臺應(yīng)用于特高壓工程中，該平臺以空間數(shù)據(jù)為依托，伴隨特高壓施工全過程逐步構(gòu)建和完善。
　　2施工環(huán)境三維模擬在特高壓工程組織和管理中的應(yīng)用
　　從應(yīng)用內(nèi)容而言，三維數(shù)字化施工輔助平臺在特高壓工程建設(shè)上的應(yīng)用重點體現(xiàn)兩大主題：一是施工環(huán)境三維真實模擬在工程組織和管理中的應(yīng)用，另一個是“數(shù)字化檔案”在特高壓工程中的形成、完善與使用。
　　線路施工環(huán)境三維真實模擬是三維數(shù)字化施工輔助平臺深入應(yīng)用在特高壓工程中最基礎(chǔ)的內(nèi)容，它依托豐富的空間地理信息，在工程組織和管理中有很多方面的應(yīng)用，具體而言，主要涵蓋以下內(nèi)容：
　　2.1真實再現(xiàn)施工現(xiàn)場的地形、地貌和地物
　　使用三維可視化技術(shù)，真實詳盡地再現(xiàn)施工現(xiàn)場的情景，利用特高壓工程全線的真彩色航空影像，生動、逼真地模擬出現(xiàn)場施工環(huán)境。利用模擬的施工現(xiàn)場在招標(biāo)調(diào)查時可以幫助投標(biāo)單位詳細(xì)了解施工現(xiàn)場，可以在室內(nèi)完成線路復(fù)測，組塔施工時可以為組塔方案的選擇提供參考和依據(jù)，在架線施工中可以從宏觀上合理的進(jìn)行區(qū)段劃分，根據(jù)地形地貌預(yù)先制定合理的施工計劃。
　　2.2提供各級行政區(qū)信息和施工區(qū)域的概略電子地圖
　　輸電線路對地理空間的行政區(qū)劃依賴性比較大，如：基礎(chǔ)施工時幾乎每個塔基施工都涉及到占地、賠償，而這些與各級行政區(qū)劃密切相關(guān)。應(yīng)用系統(tǒng)提供施工地區(qū)各級行政區(qū)信息和特定施工區(qū)域的電子地圖和按省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村各級行政區(qū)統(tǒng)計或查詢塔基占地賠償、臨時施工占地、青苗協(xié)議等信息，為這些事務(wù)性工作提供較好的服務(wù)。
　　2.3精細(xì)化表現(xiàn)塔基附近的場景
　　為有效輔助施工方案制定，在具體每基桿塔附近一定范圍內(nèi)(如：100m)進(jìn)行精細(xì)化表現(xiàn)，將采用更高分辨率的影像和數(shù)字地面模型表現(xiàn)地形、地貌，使桿塔周圍的地形地貌更加清晰真實，為基礎(chǔ)、組塔施工方案的制定和選擇提供更好的參考。
　　2.4對施工地區(qū)交通道路的表現(xiàn)及相應(yīng)輔助功能
　　交通運輸?shù)缆穼τ诨�礎(chǔ)施工和組塔施工影響較大，材料運輸方案的制定，料場、施工隊駐地、項目部位置的選擇等都與之有關(guān)。系統(tǒng)以不同方式表現(xiàn)各種交通道路，各交通道路的相關(guān)信息可以查詢，并提供基于道路網(wǎng)的一些輔助分析功能，如：輔助選擇材料運輸、搶修的最佳路線及確定最佳的運輸方式等。
　　2.5立體展現(xiàn)各種交叉跨越的實際情況
　　基于空間數(shù)據(jù)，三維模擬電力線、交通道路、房屋等各種主要交叉跨越物的實景。各交叉跨越物的屬性數(shù)據(jù)均可查詢，并具備對各種交叉跨越物進(jìn)行統(tǒng)計的功能。系統(tǒng)還可以通過輸入不同的施工條件，動態(tài)模擬張力放線中導(dǎo)、地線經(jīng)過被跨越物的情況，為制定跨越施工方案、安全施工提供服務(wù)。
　　2.6對設(shè)計數(shù)據(jù)的簡單校驗和分析、評價
　　可以在施工前對設(shè)計成果進(jìn)行復(fù)核，例如：對線路高程、檔距、塔基坐標(biāo)位置、跨越物、基礎(chǔ)護(hù)坡等進(jìn)行復(fù)核校驗。
　　2.7施工進(jìn)度動態(tài)更新，輔助控制工程進(jìn)度
　　系統(tǒng)將根據(jù)施工的進(jìn)度動態(tài)的顯示施工現(xiàn)場的三維場景，場景可以更新，給工程管理實際現(xiàn)場的最直接的印象，方便工程管理者對工程進(jìn)度的控制和對施工的調(diào)度指揮。提供接口從其他相關(guān)的施工管理軟件系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)源，處理后以各種方式反映施工的進(jìn)度情況，如：
　　生成工程建設(shè)總的形象進(jìn)度、工程大事記、工程建設(shè)里程碑、進(jìn)度報表、進(jìn)度分析、預(yù)估下一階段的工程進(jìn)度等。
　　3特高壓“數(shù)字化檔案”的形成與完善
　　數(shù)字化工程檔案是三維數(shù)字化施工輔助平臺在特高壓工程建設(shè)上的應(yīng)用的重要組成部分，它將伴隨著特高壓工程逐步完善，并在其中得到應(yīng)用。
　　“數(shù)字化檔案”包括設(shè)計和施工中的各種圖紙、資料、圖表、空間數(shù)據(jù)、實景照片等的數(shù)字化形式。設(shè)計過程中的檔案資料經(jīng)過一定處理后將以“數(shù)字化”的方式直接進(jìn)入系統(tǒng)，移交到施工階段，直接應(yīng)用在施工的組織和管理中。系統(tǒng)對工程資料、檔案的管理基于空間數(shù)據(jù)，可以直觀地實現(xiàn)對檔案的組織和管理。
　　在施工過程中，提供接口讓用戶完善“數(shù)字化檔案”，如：為“數(shù)字化檔案”補(bǔ)充桿塔施工前后的各種照片和錄像、錄入施工過程數(shù)據(jù)、錄入設(shè)計變更等。并設(shè)計接口和其他施工管理軟件交互，相互使用和交換一些基本數(shù)據(jù)，可根據(jù)其他施工管理軟件中上報的各種報表和進(jìn)度記錄動態(tài)表現(xiàn)施工進(jìn)度并和空問數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
　　如此逐步形成統(tǒng)一的“數(shù)字化檔案”，工程竣工時直接將“數(shù)字化檔案”移交至運行單位。這種方式將有效節(jié)省人力和物力，體現(xiàn)設(shè)計、建設(shè)為運行服務(wù)的宗旨。
　　4實際應(yīng)用
　　目前，包含上文所述部分內(nèi)容已經(jīng)在“lO00kV某交流輸電線路”工程施工中得到應(yīng)用。應(yīng)用系統(tǒng)按照特高壓工程建設(shè)的工程進(jìn)度分為四個階段具體實施。
　　第一階段主要服務(wù)于施工招標(biāo)線路調(diào)查。該階段主要是開發(fā)完成了三維顯示平臺，對此工程全線進(jìn)行真彩色數(shù)據(jù)的二、三維表現(xiàn)。該軟件支持全線海量數(shù)據(jù)調(diào)度，實現(xiàn)任意漫游和瀏覽二、三維場景以了解各標(biāo)段現(xiàn)場的真實環(huán)境；并可快速定位至任一興趣位置；可以提取場景內(nèi)任意點高程；可以觀看標(biāo)段內(nèi)任意桿塔之間的平斷面圖(塔位圖)；提供了沿線的各級交通道路、交叉跨越信息、各級行政區(qū)劃信息、各種現(xiàn)場調(diào)繪注記，各標(biāo)段的氣象、地質(zhì)情況和其他標(biāo)段概況信息；提供了每基桿塔的坐標(biāo)并可關(guān)聯(lián)對應(yīng)設(shè)計信息；場景可以輸出(便于制作標(biāo)書)，可以輸入現(xiàn)場調(diào)查信息(做為信息補(bǔ)充)。第一階段成果分成六大專題涵蓋以上內(nèi)容，以光盤的方式將數(shù)據(jù)與軟件分發(fā)給線路施工投標(biāo)單位使用，從使用后的反饋看，效果良好。
　　第二階段主要服務(wù)于施工現(xiàn)場布置和基礎(chǔ)施工。在第一階段建立的三維可視平臺基礎(chǔ)上，進(jìn)一步精化數(shù)據(jù)并開發(fā)實用功能。每基塔附近(約100m范圍)在工作站上生產(chǎn)更高分辨率的影像和三維模型，使塔基周圍的量測的精度更高，場景更加清晰真實；基于高精度的影像和三維模型提供基礎(chǔ)施工時涉及到的各種量測和計算功能；提供樁位的坐標(biāo)值(包括平面坐標(biāo)和經(jīng)緯度坐標(biāo))幫助進(jìn)行線路復(fù)測；在場景中表現(xiàn)每基塔對應(yīng)的基礎(chǔ)形式并配以詳細(xì)文字說明；提供施工現(xiàn)場布置專題模塊，施工單位可直接在場景中繪制各種圖形(并配以說明)；結(jié)合三維場景并按照一定的原則進(jìn)行攪拌場、施工隊、項目部等的選址；提供對基礎(chǔ)形式、桿塔明細(xì)等進(jìn)行快速統(tǒng)計的工具；模擬降基位移等工作。第二階段開始提供“數(shù)字化”檔案的錄入接口，施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)開挖前后的照片等可做為歷史檔案進(jìn)入系統(tǒng)。目前第二階段成果基本完成。
　　第三階段為組塔施工提供服務(wù)。本階段輔助組塔施工方案的制定與選擇，將根據(jù)實地情況綜合分析，更有針對性的輔助組塔方案的制定；基于精細(xì)的地形信息動態(tài)模擬演示鐵塔組立方案的過程；根據(jù)空間信息提供質(zhì)量安全方面的綜合管理功能；為索道架設(shè)等提供輔助工作，可在場景中提取任意線的斷面并提供一定精度的參數(shù)；在組塔施工階段持續(xù)完善特高壓線路“數(shù)字化”檔案；根據(jù)施工單位需求，提供更多其他服務(wù)于組塔施工的內(nèi)容。目前第三階段正在具體實施中。
　　5結(jié)束語
　　三維數(shù)字化施工輔助平臺的功能具有良好的通用性和可移植性，實際應(yīng)用中，有著良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益，可以有效地推廣到其他電壓等級的線路工程施工過程中。
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