3D建模與3D打印技術在輸配電運維中的應用分析

胡 劍

國網四川省電力公司達州市新橋供電分公司 四川 達州 635711

3D建模與3D打印技術在輸配電運維中的應用分析

胡 劍

國網四川省電力公司達州市新橋供電分公司 四川 達州 635711

經濟和科技的發展使得電能的需求量越來越大，因此輸配電線路的通道也不斷的增加，在輸配電線路的運維以及驗收等過程中，經常會出現一些鋼管桿方面的問題，比如扶手形式或者尺寸等不合適，爬梯設計不合理等，這些問題都會影響輸配電運維的效率和質量。本文主要對3D建模與3D打印技術在輸配電運維中的應用進行分析，進而有效的解決這些問題。

3D建模；3D打印；輸配電運維；應用

輸配電線路通道越來越緊張，在電力新建以及改造中對鋼管桿的應用也越來越多，這是因為這些鋼管桿具有占地面積小費用價格低等優勢。在線路驗收以及運維過程中運維單位逐漸發現輸配電線路鋼管桿附件的問題，比如鋼管桿橫擔的扶手設置的型式以及尺寸不規范或者相差比較多，或者橫擔上的抓手間距小，不利于抓握，因此作業人員在前進的過程中只能采取爬著的方式，不僅影響線路運維的效率，同時還會造成運維人員的人身安全問題。所以還需要有效的規范輸配電線路鋼管桿附件的設置，制定標準的鋼管桿附件。而標準的制定存在很大的難度，需要較長的周期，為了提升鋼管桿附件設置的合理性以及效率，可以采用3D建模技術以及3D打印技術，使鋼管桿附件能夠具有真實模型，并生成實體的模型，進而保證鋼管桿附件的合理性。

1 3D建模與3D打印技術的概述

（1）3D建模

3D建模簡單來說利用三維制作軟件通過對三維空間的虛擬構建，形成具有三維數據的模型。3D建模主要分為NURBS以及多邊形網格。其中NURBS技術主要應用在精細的、復雜的以及彈性的模型建立中，應用在量化的生產過程中；而多邊形網格建模則是通過拉面的方式制作出適合一些復雜場景的動畫以及效果圖的模型。兩種模型都有其各自的優勢，在實際的應用過程中需要根據具體的需求來選擇合理的3D建模方式[1]。

（2）3D打印技術

3D打印技術是一種快速成型的技術，是基于數字模型文件為基礎的，利用塑料、金屬等粉末狀的可粘合性的材料利用逐層打印的方式形成的一種立體型的構造物體的技術。3D技術是在20世紀90年代中期被研發出來，在誕生后主要用在一些模具制造以及工業設計等制造領域中，隨著技術的發展，當前3D打印技術已經逐漸應用到產品的直接生產中，特別是一些具有高價值的零部件。3D打印技術主要是利用數字技術材料的打印機進行打印的，當前這種打印機的產量在不斷的提升，同時價格在急速的降低，被應用的范圍也更廣，包括工業設計、工程施工以及醫療產業等方面[2]。

2 3D建模與3D打印技術在輸配電運維中的創新及作用

利用3D建模技術對輸配電桿塔建立3D模型，進而使運維人員能夠直觀的觀察到線路桿塔的真實情況，更有利于研究鋼管桿附件的設置，保證鋼管桿附件設計的合理性，同時在輸配電線路的路標識安裝以及涂刷的過程中也更有利于對安裝和涂刷效果的展示，使設計更加合理；同時在輸配電線路教學的過程中，可以通過3D打印的模型進行直接教學，有利于輸配線路運維學員直觀的了解輸配電線路的知識，同時也有利于教師的講授，使教學效果明顯提升；此外在線路的檢修工作中，通過3D照桿塔模型的打印可以使輸配電線路運維人員能夠更加明確工作中存在的危險點，以及注意事項的交代；最后對于桿塔的局部改造以及附屬裝置的加裝來說，可以進行3D模型的設計，同時通過模型來對改造以及加裝后的安全距離等進行改造和加裝，進而使其能夠滿足安全距離的要求。此外，對于日常的工作設計中，安裝標識牌等工器具的選擇也可以通過3D模型進行模擬驗證。同時對于已經完成設計的夾具以及工器具來說，通過3D模型的建立后，還可以利用3D打印機進行實體模型打印，從而更好的對工器具以及夾具等進行實體驗證，保證這些附件的合理性[3]。

3 3D建模以及3D打印技術的實施方案

首先，先準備好桿塔，并選擇比較簡單的桿塔作為模型的原型進行建模，到檔案室查找桿塔的相關加工圖紙和資料，通過對這些圖紙和資料的熟讀，為3D建模奠定基礎；其次對3D建模軟件的安裝，主要應用的3D建模軟件為AutoCAD以及其他的軟件，保證軟件版本的先進性。再次根據桿塔的圖紙進行3D模型的建立，通過對桿塔附件的詳細構圖的分析和研究，利用AutoCAD或者其他的軟件建立桿塔附件的3D模型，通過模型空間來進行桿塔部件的組裝，進而形成一個完善的3D桿塔模型；最后，采用3D打印技術將模型打印出來。在3D模型建立完成后，還需要根據桿塔的局部或者部分部件利用AutoCAD軟件或者其他軟件的輸出功能，生成“.stl”形式的文件。同時將這個文件提交給3D打印相關企業或者部門，然后打印成3D實體模型[4]。

4 3D建模以及3D打印技術在輸配電運維中的發展前景

當前桌面級的3D打印機價格一般在四千元到八千元之間，價格相對來說比較低廉，很多企業和個人都可以接受。同時3D打印的要求不高，一般的軟件都可以生成3D打印的格式，比如AutoCAD軟件就可以通過模型的建立實現對模型的輸入，進而供3D打印機進行打印。在輸配電線路的運維過程以及QC小組的活動中，可以通過3D建模技術進行桿塔工器具的數字模型設計，進而更方便對3D實體模型的打印，有利于對桿塔附件試驗驗證[5]。3D建模以及3D打印技術不僅可以用于輸配電線路的運維方面，同時還可以應用在變電、配電等電力相關專業的教學過程中，通過3D建模以及3D打印技術的教學，使學生更加直觀的了解到關于變電、配電等方面的知識，并以此為基礎進行教學培訓、工器具設計以及檢修改造方案的制定等，從而使教學更加直觀立體。通過3D建模以及3D打印技術在教學中的應用，不僅改善了傳統課堂的枯燥性，同時也能夠激發學生的學習興趣，有利于學生更深入的了解相關的知識內容，這對電力相關人才的培養具有非常重要的意義。

5 結語

3D建模以及3D打印技術是現代計算機技術以及打印技術發展和創新的產物，應用的范圍也越來越廣泛。電力企業隨著科技的發展，電網鋪設規模越來越大，同時凸顯出來的問題也越來越多，其中比較受到關注的為桿塔附件的設計問題，由于塔桿附件的設計不合理會導致輸配電線路的運維工作效率降低，同時也會對運維人員的人身安全造成威脅。通過3D建模以及3D打印技術的應用使得塔桿附件的設計以及應用中能夠先進行3D建模處理，通過建模的分析和研究，保證附件的合理性。同時還可以應用在教學過程中，保證教學的直觀性和形象性，進而為電力運維管理人才的培養奠定基礎。

[1]鄭濤,張西童.關于加強輸配電線路運維管理的分析[J].大科技，2014(28).

[2]鄭永勝.淺析基層供電企業輸配電線路運維管理[J].工程技術:全文版:00091-00091.

[2]宋學軍.電力輸配電線路的運維故障排除探討[J].工程技術:引文版，2016(27):00283-00283.

[4]陳海涼.0.4kV輸配電線路的運維與故障排除技術分析[J].企業技術開發旬刊，2016,35(2):88-88.

[5]趙明江,安光輝,羅剛,等.配電自動化系統運維管理現狀及改進措施[J].城市建設理論研究:電子版，2016(11).

[6]柴清,何輝,龔成瑩.基于Web3D的IT運維三維仿真監測系統[J].自動化與儀器儀表，2013(5):143-144.

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