电力工程施工管理中的数字化电网技术探讨

　　摘要：以建设坚强电网为中心，全面提高更大范围优化配置资源的能力，是满足未来我国电力需求持续增长、实现电网科学发展的关键。本文论述了三维数字化电网技术辅助特高压工程施工应用的原理和主要内容，并结合应用实例说明了具体的实施措施和应用情况。
　　关键词：电力工程；数字化；数字化档案；应用
　　
　　数字化电网是一个较大层面上的宏观概念，它既涵盖了电网智能调度系统、实时同步数据采集系统、自动混成控制系统(智能调度的决策和执行系统)等电网智能运行控制系统，又包含了对各种实际电网资源、电网空间地理信息、规划、设计、施工、运行过程中的各种资源的“数字化”以及对其进行的管理和应用等方面。如果说整个“数字化电网”是一座金碧辉煌的大厦，则后者可以说正是构建这座大厦的基石。拓展海拉瓦技术在特高压工程施工管理中的应用，以三维数字化的手段，辅助特高压的工程施工建设，正是从基础数据源上为巍峨的特高压工程“数字化电网”大厦奠定坚实基础。
　　1数字化电网施工管理辅助平台实现方式
　　结合特高压工程实际，将海拉瓦技术拓展到特高压工程施工，构建特高压三维数字化施工管理辅助应用平台的实现方式是：
　　1.1对电网建设前期海拉瓦路径优化的各种既得数据(包括二维、三维数字模型，各种定位数据、多种影像资源、各种电子地图、相关设计信息等)进一步处理后，将以前只能在海拉瓦全数字摄影测量工作站上工作的各种数据移植到普通计算机上使用，以三维数字沙盘的方式直接移交到特高压施工阶段；
　　1.2基于数字化的三维场景和其他空间数据，结合施工各阶段的工程实际需求开发各种实用功能应用于施工招投标、线路调查、基础施工、组塔施工、架线等施工各阶段，为施工方案制定、施工组织管理、进度控制、质量审核等提供参考依据和辅助服务；
　　1.3结合特高压电网空间信息建立“数字化档案”，将前期设计资料、各种工程图纸档案、施工过程中的历史档案等以“电子化”的方式组织起来进行管理和使用；
　　1.4提供必要的用户交互接口，使得施工单位在特高压建设的过程中能够和应用系统中的有关数据进行交互。如：可以下载各种场景和影像便于编制方案和报告，可以上传各种过程影像以完善“数字化档案”等；
　　1.5灵活实现与施工阶段的其他相关管理软件平台的有效接口，它将其他管理软件采集、使用的数据与翔实的空间数据和真实直观的三维场景相结合，为施工管理提供新型的手段；
　　1.6将以上各方面集成起来形成一个统一的数字化平台应用于特高压工程中，该平台以空间数据为依托，伴随特高压施工全过程逐步构建和完善。
　　2施工环境三维模拟在特高压工程组织和管理中的应用
　　从应用内容而言，三维数字化施工辅助平台在特高压工程建设上的应用重点体现两大主题：一是施工环境三维真实模拟在工程组织和管理中的应用，另一个是“数字化档案”在特高压工程中的形成、完善与使用。
　　线路施工环境三维真实模拟是三维数字化施工辅助平台深入应用在特高压工程中最基础的内容，它依托丰富的空间地理信息，在工程组织和管理中有很多方面的应用，具体而言，主要涵盖以下内容：
　　2.1真实再现施工现场的地形、地貌和地物
　　使用三维可视化技术，真实详尽地再现施工现场的情景，利用特高压工程全线的真彩色航空影像，生动、逼真地模拟出现场施工环境。利用模拟的施工现场在招标调查时可以帮助投标单位详细了解施工现场，可以在室内完成线路复测，组塔施工时可以为组塔方案的选择提供参考和依据，在架线施工中可以从宏观上合理的进行区段划分，根据地形地貌预先制定合理的施工计划。
　　2.2提供各级行政区信息和施工区域的概略电子地图
　　输电线路对地理空间的行政区划依赖性比较大，如：基础施工时几乎每个塔基施工都涉及到占地、赔偿，而这些与各级行政区划密切相关。应用系统提供施工地区各级行政区信息和特定施工区域的电子地图和按省、市、县、乡镇、村各级行政区统计或查询塔基占地赔偿、临时施工占地、青苗协议等信息，为这些事务性工作提供较好的服务。
　　2.3精细化表现塔基附近的场景
　　为有效辅助施工方案制定，在具体每基杆塔附近一定范围内(如：100m)进行精细化表现，将采用更高分辨率的影像和数字地面模型表现地形、地貌，使杆塔周围的地形地貌更加清晰真实，为基础、组塔施工方案的制定和选择提供更好的参考。
　　2.4对施工地区交通道路的表现及相应辅助功能
　　交通运输道路对于基础施工和组塔施工影响较大，材料运输方案的制定，料场、施工队驻地、项目部位置的选择等都与之有关。系统以不同方式表现各种交通道路，各交通道路的相关信息可以查询，并提供基于道路网的一些辅助分析功能，如：辅助选择材料运输、抢修的最佳路线及确定最佳的运输方式等。
　　2.5立体展现各种交叉跨越的实际情况
　　基于空间数据，三维模拟电力线、交通道路、房屋等各种主要交叉跨越物的实景。各交叉跨越物的属性数据均可查询，并具备对各种交叉跨越物进行统计的功能。系统还可以通过输入不同的施工条件，动态模拟张力放线中导、地线经过被跨越物的情况，为制定跨越施工方案、安全施工提供服务。
　　2.6对设计数据的简单校验和分析、评价
　　可以在施工前对设计成果进行复核，例如：对线路高程、档距、塔基坐标位置、跨越物、基础护坡等进行复核校验。
　　2.7施工进度动态更新，辅助控制工程进度
　　系统将根据施工的进度动态的显示施工现场的三维场景，场景可以更新，给工程管理实际现场的最直接的印象，方便工程管理者对工程进度的控制和对施工的调度指挥。提供接口从其他相关的施工管理软件系统中获取数据源，处理后以各种方式反映施工的进度情况，如：
　　生成工程建设总的形象进度、工程大事记、工程建设里程碑、进度报表、进度分析、预估下一阶段的工程进度等。
　　3特高压“数字化档案”的形成与完善
　　数字化工程档案是三维数字化施工辅助平台在特高压工程建设上的应用的重要组成部分，它将伴随着特高压工程逐步完善，并在其中得到应用。
　　“数字化档案”包括设计和施工中的各种图纸、资料、图表、空间数据、实景照片等的数字化形式。设计过程中的档案资料经过一定处理后将以“数字化”的方式直接进入系统，移交到施工阶段，直接应用在施工的组织和管理中。系统对工程资料、档案的管理基于空间数据，可以直观地实现对档案的组织和管理。
　　在施工过程中，提供接口让用户完善“数字化档案”，如：为“数字化档案”补充杆塔施工前后的各种照片和录像、录入施工过程数据、录入设计变更等。并设计接口和其他施工管理软件交互，相互使用和交换一些基本数据，可根据其他施工管理软件中上报的各种报表和进度记录动态表现施工进度并和空问数据相关联。
　　如此逐步形成统一的“数字化档案”，工程竣工时直接将“数字化档案”移交至运行单位。这种方式将有效节省人力和物力，体现设计、建设为运行服务的宗旨。
　　4实际应用
　　目前，包含上文所述部分内容已经在“lO00kV某交流输电线路”工程施工中得到应用。应用系统按照特高压工程建设的工程进度分为四个阶段具体实施。
　　第一阶段主要服务于施工招标线路调查。该阶段主要是开发完成了三维显示平台，对此工程全线进行真彩色数据的二、三维表现。该软件支持全线海量数据调度，实现任意漫游和浏览二、三维场景以了解各标段现场的真实环境；并可快速定位至任一兴趣位置；可以提取场景内任意点高程；可以观看标段内任意杆塔之间的平断面图(塔位图)；提供了沿线的各级交通道路、交叉跨越信息、各级行政区划信息、各种现场调绘注记，各标段的气象、地质情况和其他标段概况信息；提供了每基杆塔的坐标并可关联对应设计信息；场景可以输出(便于制作标书)，可以输入现场调查信息(做为信息补充)。第一阶段成果分成六大专题涵盖以上内容，以光盘的方式将数据与软件分发给线路施工投标单位使用，从使用后的反馈看，效果良好。
　　第二阶段主要服务于施工现场布置和基础施工。在第一阶段建立的三维可视平台基础上，进一步精化数据并开发实用功能。每基塔附近(约100m范围)在工作站上生产更高分辨率的影像和三维模型，使塔基周围的量测的精度更高，场景更加清晰真实；基于高精度的影像和三维模型提供基础施工时涉及到的各种量测和计算功能；提供桩位的坐标值(包括平面坐标和经纬度坐标)帮助进行线路复测；在场景中表现每基塔对应的基础形式并配以详细文字说明；提供施工现场布置专题模块，施工单位可直接在场景中绘制各种图形(并配以说明)；结合三维场景并按照一定的原则进行搅拌场、施工队、项目部等的选址；提供对基础形式、杆塔明细等进行快速统计的工具；模拟降基位移等工作。第二阶段开始提供“数字化”档案的录入接口，施工现场的基础开挖前后的照片等可做为历史档案进入系统。目前第二阶段成果基本完成。
　　第三阶段为组塔施工提供服务。本阶段辅助组塔施工方案的制定与选择，将根据实地情况综合分析，更有针对性的辅助组塔方案的制定；基于精细的地形信息动态模拟演示铁塔组立方案的过程；根据空间信息提供质量安全方面的综合管理功能；为索道架设等提供辅助工作，可在场景中提取任意线的断面并提供一定精度的参数；在组塔施工阶段持续完善特高压线路“数字化”档案；根据施工单位需求，提供更多其他服务于组塔施工的内容。目前第三阶段正在具体实施中。
　　5结束语
　　三维数字化施工辅助平台的功能具有良好的通用性和可移植性，实际应用中，有着良好的经济、社会和环保效益，可以有效地推广到其他电压等级的线路工程施工过程中。
　　参考文献：
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