本發(fā)明涉及電纜工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，電力電纜在城市中的應(yīng)用率越來越高，各種地下管線以各種埋深錯(cuò)綜復(fù)雜、雜亂無序地布置在整個(gè)城市下方，使得新建電力電纜通道的難度越來越大。目前電力電纜工程的設(shè)計(jì)手段為二維設(shè)計(jì)，只能處理平面上的信息，空間表現(xiàn)和分析能力存在很大的局限性。工程實(shí)施中往往出現(xiàn)規(guī)劃電力通道與現(xiàn)狀管線沖突、無法實(shí)施，需要重新選擇路徑的情況，或者電纜空間位置不合理、電纜長(zhǎng)度不準(zhǔn)確的情況，給施工帶來不便，也造成工程成本的極大浪費(fèi)。設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)的龍頭，有必要從設(shè)計(jì)手段上進(jìn)行創(chuàng)新，從三維角度展開對(duì)電纜通道空間布置的研究，從源頭杜絕這一情況的發(fā)生。

目前電力系統(tǒng)內(nèi)對(duì)架空線路的三維設(shè)計(jì)已經(jīng)有應(yīng)用，尤其是特高壓工程，均達(dá)到了三維設(shè)計(jì)和數(shù)字化移交的要求，但對(duì)于地下電纜線路，無論是設(shè)計(jì)還是管理，均是基于二維GIS實(shí)現(xiàn)，部分文獻(xiàn)也僅是從管理角度提出了電力電纜三維GIS系統(tǒng)的設(shè)想，對(duì)于如何基于三維GIS實(shí)現(xiàn)電力電纜線路的三維設(shè)計(jì)，未有相關(guān)論述。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，與架空線路基于同一套GIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市電網(wǎng)輸電線路的整體三維設(shè)計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、電纜設(shè)備的三維模型數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備；

S2、采集三維數(shù)據(jù)，包括GIS數(shù)據(jù)，地下管線信息數(shù)據(jù)；

S3、利用三維技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定路徑走向、工井及排管布置、支架布置、工井內(nèi)及站內(nèi)電纜層電纜布置；

S4、進(jìn)行彎曲半徑校核和碰撞檢查，輸出電力電纜三維設(shè)計(jì)模型。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S1電纜設(shè)備的三維模型數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備包括對(duì)電氣設(shè)備和土建設(shè)施的三維模型數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備，電氣設(shè)備包括但不限于電力電纜、電纜終端、電纜中間接頭、夾具，土建設(shè)施包括但不限于隧道、隧道井、電力排管頂管、工井、電纜溝、電纜支架、埋件。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S2的地下管線信息包括但不限于雨水、污水、電信、天燃?xì)狻⒙窡?、輸配水管、電纜、熱水管。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S3確定路徑走向的具體方式為：導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)和地下管線信息三維模型后，根據(jù)線路的電源點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)及通道寬度，避讓沖突管線，確定合理路徑。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S3工井及排管布置的具體方式為：電纜路徑確定后，根據(jù)走向先確定轉(zhuǎn)角及路口處的工井位置，搜索數(shù)據(jù)庫調(diào)用需要的三維模型，然后設(shè)置工井間距實(shí)現(xiàn)工井自動(dòng)布置，再根據(jù)沿線的地下管線信息或地面情況對(duì)工井位置及類型進(jìn)行微調(diào)。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S3支架布置的具體方式為：調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的支架模型進(jìn)行自動(dòng)布置，并根據(jù)電纜敷設(shè)高度、交叉跨越情況修改支架橫擔(dān)高度或支架型式。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S3工井內(nèi)電纜布置具體方式為：對(duì)于新建電纜通道，按照接頭工井、非接頭工井預(yù)先設(shè)定好兩種電纜布置方案，并存入數(shù)據(jù)庫，后期三維設(shè)計(jì)時(shí)，選擇一端的三個(gè)孔位，該相電纜在工井內(nèi)的布置可自動(dòng)生成；對(duì)于利用已建電纜通道工程，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查已有電纜的布置情況，并反映在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中，新建電纜線路根據(jù)現(xiàn)狀情況進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，上述的一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，所述步驟S3站內(nèi)電纜布置具體方式為：將變電專業(yè)的三維模型文件導(dǎo)入電纜三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，變電站的各層建筑、一次二次設(shè)備、照明、暖通、給排水設(shè)備和管道均為三維模型，在電纜層內(nèi)進(jìn)行電纜三維設(shè)計(jì)，調(diào)用模型庫中的支架進(jìn)行自動(dòng)布置，并根據(jù)電纜層內(nèi)電纜敷設(shè)高度、交叉跨越情況修改支架形式。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的城市電纜設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電力電纜線路的三維設(shè)計(jì)后，各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，可減少碰撞發(fā)生，避免后期圖紙的修改，大大提高工作效率；可提高出圖質(zhì)量，減少材料浪費(fèi)，并可將設(shè)計(jì)成果直接移交給客戶，方便客戶后期的運(yùn)行管理，大大提升對(duì)客戶的服務(wù)水平。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體架構(gòu)流程圖。

圖2是本發(fā)明的詳細(xì)流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種基于GIS的城市地下電纜三維設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

S1、電纜設(shè)備的三維模型數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備；

S2、采集三維數(shù)據(jù)，包括GIS數(shù)據(jù)，地下管線信息數(shù)據(jù)；

S3、利用三維技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定路徑走向、工井及排管布置、支架布置、工井內(nèi)及站內(nèi)電纜層電纜布置；

S4、進(jìn)行彎曲半徑校核和碰撞檢查，輸出電力電纜三維設(shè)計(jì)模型。

具體地，如圖2所示，主要步驟如下：

(1)電纜設(shè)備的三維模型數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備

電氣設(shè)備和土建設(shè)施的三維模型是進(jìn)行電纜三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。電氣設(shè)備包括電力電纜、電纜終端、電纜中間接頭、夾具等。土建設(shè)施包括隧道、隧道井、電力排管頂管、工井、電纜溝、電纜支架、埋件等。

在電纜三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行三維建模，模型信息須包括本身的技術(shù)參數(shù)及項(xiàng)目參數(shù)。模型存放在數(shù)據(jù)庫中，可直接搜索調(diào)用，也可對(duì)已有模型進(jìn)行編輯保存后調(diào)用。

(2)GIS數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與導(dǎo)入

基于三維GIS技術(shù)的架空電力線路的三維設(shè)計(jì)已經(jīng)有應(yīng)用案例，電力電纜線路采用與架空線路相同的GIS系統(tǒng)，在單獨(dú)的平臺(tái)中進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，因此需要從架空線路的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)。由于電力電纜線路位于地下，對(duì)于地上的建筑物和交叉跨越物無精度要求，即使只有二維展示也可滿足設(shè)計(jì)要求，因此電力電纜線路對(duì)GIS數(shù)據(jù)的要求比架空線要低。

(3)地下管線信息的三維建模與導(dǎo)入

電纜工程設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于關(guān)注城市地下綜合管線位置，避讓各種市政管線，因此在確定電纜路徑前，需要將各種地下管線信息導(dǎo)入設(shè)計(jì)平臺(tái)。首先需要收集地下管線信息，包括雨水、污水、電信、天燃?xì)?、路燈、輸配水管、電纜、熱水管等，由于技術(shù)限制，目前收集到的資料均為二維信息，包含孔徑、埋深及平面位置等，在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中無法直接應(yīng)用，需要采用措施轉(zhuǎn)為帶有高程信息的三維模型。

(4)電纜通道選擇

電力通道一般位于城市主干道路沿線，導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)和地下管線信息三維模型后，可根據(jù)線路的電源點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)及通道寬度，避讓沖突管線，確定合理路徑。

(5)工井及排管、非開挖頂管的三維布置

電纜路徑確定后，根據(jù)走向先確定轉(zhuǎn)角及路口處的工井位置，搜索數(shù)據(jù)庫調(diào)用需要的三維模型，然后設(shè)置工井間距實(shí)現(xiàn)工井自動(dòng)布置，再根據(jù)沿線的地下管線信息或地面情況對(duì)工井位置及類型進(jìn)行微調(diào)。所有的工井位置確定后，調(diào)用工程需要的排管或非開挖頂管模型，根據(jù)沿線通道情況，如是否過河，是否過交通流量較大的路口，人為判斷采用排管還是非開挖頂管。

(6)工井內(nèi)支架布置

確定好工井位置后，即可開始工井內(nèi)的電纜支架設(shè)計(jì)。調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的支架模型進(jìn)行自動(dòng)布置，并根據(jù)電纜敷設(shè)高度、交叉跨越等情況修改支架橫擔(dān)高度或支架型式。

(7)工井內(nèi)電纜布置

對(duì)于新建電纜通道，按照接頭工井、非接頭工井預(yù)先設(shè)定好兩種電纜布置方案，并存入數(shù)據(jù)庫，后期三維設(shè)計(jì)時(shí)，只要選擇一端的三個(gè)孔位，該相電纜在工井內(nèi)的布置可自動(dòng)生成，對(duì)設(shè)計(jì)、施工及后期的運(yùn)維管理都起到指導(dǎo)作用，避免差錯(cuò)的出現(xiàn)。

對(duì)于利用已建電纜通道工程，需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查已有電纜的布置情況，并反映在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中，新建電纜線路根據(jù)現(xiàn)狀情況進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

(8)站內(nèi)電纜布置

將變電專業(yè)的三維模型文件導(dǎo)入電纜三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，則變電站的各層建筑、一次二次設(shè)備、照明、暖通、給排水等設(shè)備和管道均為三維模型，在電纜層內(nèi)進(jìn)行電纜三維設(shè)計(jì)，調(diào)用模型庫中的支架進(jìn)行自動(dòng)布置，并根據(jù)電纜層內(nèi)電纜敷設(shè)高度、交叉跨越等修改支架形式。

最后進(jìn)行彎曲半徑校核和碰撞檢查，保證與變電各專業(yè)設(shè)計(jì)的一致性，如有無法避免的碰撞點(diǎn)，需反饋給相關(guān)專業(yè)，修改后再次進(jìn)行碰撞檢查，直至完全無沖突。

本發(fā)明的基于三維GIS實(shí)現(xiàn)電力電纜線路的三維設(shè)計(jì)后，各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，可減少碰撞發(fā)生，避免后期圖紙的修改，大大提高工作效率；可提高出圖質(zhì)量，減少材料浪費(fèi)，并可將設(shè)計(jì)成果直接移交給客戶，方便客戶后期的運(yùn)行管理，大大提升對(duì)客戶的服務(wù)水平。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。