基于大數據為基礎的輸變電工程三維可視化全過程管理

廣東電網有限責任公司電網規劃研究中心 陳 錕 王興華 許成昊

在現代化技術的不斷發展下，三維網設計為核心的數字化建設設計對于工程的生命周期已形成貫穿主軸線的狀態，實現了信息和業務的有效融合。在現階段的電力工程技術當中對于三維數字化技術的應用也得到廣泛應用和推廣，對電力行業整體起到了推動作用。在電力系統數字化的發展下，輸變電工程中的新技術也得到了相當大的發展，為電力行業的經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 三維數字化設計技術

三維數字化設計，即為在科學技術基礎上所產生的一種新型的高科技技術，借助于不同時間勘測到的信息數據進行有效的挖掘，進行數據綜合性的解析和判斷。在此種技術下可實現對數據的有效傳遞。在輸變電工程的三維設計中，主要是對工程信息及地理信息數據等進行有效搜集分析，進行綜合三維建模技術和數字化協同設計技術的應用下實現全過程的三維可視化設計，實現信息的一體化。

三維設計具有設計的標準規則、設計的模型、大數據的支撐及不同階段的協調幾方面的特點。在設計標準規則方面，可分為企業級標準和項目級標準。在設計的模型、設計技術方面主要依托于現階段數據的基礎上實現信息的優化和設計。在大數據方面，三維數據成果的主要來源為數據的有效分析，實現對數據的處理和分析及管理。在不同階段的協調中，需實現一對多的數據訪問權限模式。在三維數字化的設計方面，需實現二維設計的技術和計算機軟件的相結合，對于輸變電工程中出現的問題也需及時解決。在進行二維技術設計過程中，利用立體幾何的原理對平面上的投影圖進行呈現，在三維建模的基礎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 輸變電工程中的數字化三維技術應用

輸變電工程中進行數字化的三維設計，需利用標準化的建設方案和基礎模型的大型網絡數據庫來作為支撐進行三維數字化設計平臺的建設，在三維手段和智能數據相關聯的基礎上實現協同設計，可對輸變電工程的總圖、建筑、水電及暖通等多個專業進行設計。在系統中需對工程管理協同設計系統和各設計專業進行設計，其中在協同設計系統中，需在三維設計軟件中進行消化吸收，進行專業模塊的開展和設計。在對各專業進行設計時，需根據其具體情況來實現設計，如建筑、暖通、結構、總圖及電氣設計等，利用各種開發軟件的接口來實現對軟件的智能二次設計。

在基礎信息的集成化一體多元化方面，需對各種數據進行廣泛分析，包括專題數據、電網空間數據、地理空間數據及水文信息數據、電網數據等。

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

圖1 輸變電站構筑物構架圖

3 三維數字化技術的設計在輸變電選線當中的應用方法

需構建出大數據的中心，以此來進行數據的驅動工程管理。對于輸變電工程信息中的數據和信息可實現數據的構建，在對海量信息資源的整合下，可不斷加強數據資產的有效管理，發揮大數據本身的價值，以此來實現數據驅動輸變電工程的全過程管理。在工程大數據中包含了工程規劃、項目前期可行性研究、圖紙設計階段及工程建設過程中的所有信息、數據，因此可以為選線方案來提供出衛星影像和航拍圖像，實現地理環境信息的詳細設計。

需實現工程前期的可視化建設，逐步提高線路合理性。在輸變電工程選線中，需利用衛星影像來實現對路徑的方案選擇，實現對行政區劃、城鎮范圍、地形區域等多種基礎信息進行規劃，促使設計人員在線路的大方向中實現科學合理的規劃，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，在衛星影像的基礎上實現對大方案的選擇。根據其探測到的數據來進行模擬數字沙盤的建設，從而提升線路的走向精度。在對科研開展的過程當中，需對各個區域實現數字沙盤模擬工程的全貌，實現區域內的地形、地貌和障礙物進行可視化的展現。因此對于選線方面可以避免不良地質、重冰區及采動影響區等，最終避開威脅安全運行的區域，在合計源頭當中可對工程自身的建設和運行進行保證。在選線方面，還可進行航拍選線，結合航拍數據和三維的工程模型進行電子數據的建立，實現區域內線路的勘測設計可視化建設[4]。

可實現工程設計的可視化，對于設計的質量和效果起到提升作用。在基礎數據的調用下，對排布實現智能化的展現。在數據基礎上實現轉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。對于數百萬的方案可以進行方案的自動計算，實現指標參數的最優方案。在智能檢驗方面可以不斷的提升設計質量。對于動態模型來說，可明確導線距離地面的距離、障礙物及風偏等多種因素是否滿足設計的要求和需求。對于設計人員來說，可以更加直觀有效快速的進行設計方案的調整和優化，提升其設計方案的準確性。

還要實現工程施工的可視化，對于精益化管理水平進行提升。對其進行招標工作當中，利用可視化技術進行三維數字沙盤的簡歷里展現輸變電工程的全貌，可為施工單位提供線路、施工組織以及技術方案的制定基礎。對于標段內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、沿途環境、交通條件、氣象、地質等多種因素，對于施工招投標的效率也可不斷提升。對于工程建設的周期也可不斷的實現標準工藝的建設，對整體流程在動畫的方式下進行體現，進行組織施工的優化，在輸電線路的施工當中可分為臨時道路修建、設備進場、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各部門和參建單位本身的業務協調能力，實現施工方面的有效協調統一，保證施工建設進度。

輸變電工程三維可視化應用方面，還需對經濟效益進行實現，減少了其成本投入，在選線、設計以及施工等多個環節當中的可視化設計可以實現電力和環境保護的同步實行，對于自然生態的環境保護可以起到一定的促進作用。利用三維可視化技術可以對林區分布進行判斷，最大限度的減少了對林區造成的破壞和污染現象。