基于圖論的高壓電纜通道地理信息數字化管理方法

劉曉

（國網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，文章以南方城區常見的溝管混合式電纜通道拓撲結構模式出發，基于計算機科學中的圖論原理，對通道信息的數據模型設計、數據管理方式提出了新的方案，為通道風險定級、管孔資源分析等大數據分析功能提供。

1 高壓電纜通道的數據模型設計

2019年國家電網有限公司根據統一數據模型（SG-CIM4.0），在《地下管網及電纜精益化管理模塊完善提升技術方案》中將電纜溝、排管、檢查井/工井等通道設施定義為“電纜敷設構筑物”對象。同時增設“管理通道段”對象，作為構筑物的父對象，使工井、通道段可按一定的規則進行分組與歸集，由此規范通道臺賬的編制方式。文章在此基礎上，根據計算機圖論原理，結合南方地區電纜通道的特點，進一步提出建模方案。

1.1 電纜通道設施的數據模型構建模

1.1.1 通道設施建模

根據計算機圖論原理，將工井（含終端塔出線孔、變電站進線孔、通風口、隧道門等特殊點狀設施）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，這樣即可構建一個通道網絡圖模型G=(V,E)。點元素vi∈V，1≤i≤n，代表現實中的一處工井、通風口等點狀設施，具有緯度、經度、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 某南方城區地下電纜通道實際沿布情況簡圖

圖1為南方某市區的電纜通道網絡圖，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。標數字的圓點代表工井、通風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、結構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 電纜通道設施在關系數據庫中的表示方式

基于上一節的結論，通道設施在關系數據庫中可概念化為3類數據對象：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]。隨著經濟全球化的加劇，國家間聯系愈發緊密，口譯活動也更加頻繁。2017年7月4日至7月24日，商務部主辦了“2017年一帶一路國家發展規劃高級官員研修班”，通過專題講座、文化體驗和公務考察等活動，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。

通道為一個虛擬容器型的數據對象，包含一些概括性的屬性，如總長、所包含井數量、段數量等，關系模式可表示為：

通道(通道ID,通道名稱,總長,井數量,段數量，運維責任單位……).

工井與通道之間為從屬關系，可表示為：

工井(工井ID,工井名稱,所屬通道ID,經緯度,高程,深度,功能類型(人井/通風口……)，井尺寸……）.

通道段與通道之間也為從屬關系，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,結構類型(電纜溝/排管/隧道……),斷面尺寸……).

考慮到南方地區較多采用溝管交錯式的通道結構形式，文章建議不設置“斷面變更點”，采用通道、斷面數據分離的管理形式，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,孔位列數……).

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 通道地理信息的數據校驗規約

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

無孤井規約。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，數據不合格；

無重點規約：G中任意工井vi的地理坐標(xi,yi),不應與另一井vj的坐標(xj,yj)相同，否則判斷數據存在重點，不合格；

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

無環路規約。若通道圖G滿足上述三項規約，且井數量比段數量多1，則圖中不存在環路，反之則存在環路。考慮到部分地區可能確實存在環形通道，環路規約不是強制性的。校驗程序可通過圖的遍歷算法查找環路，再提示用戶確認環路是否真實存在。

4 結束語

文章結合計算機圖論構建了通道網絡的數據模型，為地下高壓電纜地下管線資料的數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、通道規劃、通道風險評級與差異化運檢策略制定等高級功能提供了數據基礎，同時通過設置校驗規則，保證了數據質量，具有一定的實用性。