輸電電纜路徑頂管三維立體可視化系統的研制

摘 要：目前江門地區電纜保護區附近的外單位的頂管、鉆樁、開挖、路面施工特別多，風險較大，我們研制出一套輸電電纜路徑頂管三維立體可視化系統，能夠利用該系統對實際運行中埋于地下的電纜進行一種三維性質的空間描述，進而能夠在運維策略中加以應用，達到事前預防輸電電纜遭受外力破壞的目的。

關鍵詞：外力破壞；頂管；三維立體可視化

我們研制一套輸電電纜路徑頂管三維立體可視化系統，包括地下管線勘探系統、GPS定位系統、計算機云數據處理系統，三維地圖系統，各系統分別實現標記、坐標定位，數據處理、三維成像等處理過程。輸電電纜在經過該裝置標記處理后，可以在三維地圖進行較為準確的空間位置描述，輔助運維人員通過參數估計與區間假設來確定地下輸電電纜的位置。

1 輸電電纜頂管路徑不明導致的問題危害

據統計分析，在輸電電纜的運行與維護過程中，遭受外力破壞而導致電網可靠性降低的事件達到75%左右，尤其是江門近幾年來，大力開展市政工程建設，為了適應現代化新型城市建設的需要，江門輸電電纜規模也不斷擴大，但城市地下管網日益復雜，原有圖紙顯示電纜頂管路徑走向及深度不清晰，或者與實際不符，造成輸電電纜處于主網運維策略控制以外，當電纜路徑附近發生頂管、鉆樁、開挖、路面施工等情況時，輕者造成現場人身傷亡或財產設備損失，重者造成城區部分面積停電，引發社會問題。

2 輸電電纜路徑頂管三維立體可視化系統的研制

2.1 采用地下管線勘探系統對地下頂管進行通管勘探

主要方法是，在頂管井位置挖出電纜保護管，將信號發射探頭深入保護管內，從管內發射信號，在地面由信號接收機接收，以此確定探頭所在的位置和深度，進而確定出輸電電纜在地下的某一點垂直投射到地面的位置和電纜埋深，并在地面標記。傳統的電纜路徑測試儀測試易受周圍環境干擾，只能參考，而該種地下管線勘探探測方法比較精準，也是目前最認可的一種方法。

對頂管段電纜探測出路徑及深度后，進行路面標記。一般以探頭深入保護管3米為一個節點，這樣，我們得到的數據是一組連續的點，再以此為依據，畫出其平斷面圖。

2.2 采用GPS坐標定位系統對地面坐標進行定位

根據實施一確定的地面標記，采用三角測量法，建立平面坐標控制網，對標記點進行坐標數據采集，并安裝永久性電纜標示牌。主要是利用南方測繪S82（2013）RTK測量系統的GPS功能進行電纜頂管路徑走向坐標定點，該產品是一款基于北斗衛星導航系統的三星六頻測量型衛星接收機，北斗特有的IGSO衛星設計針對中國區域進行局部增強，衛星信號非常優越，測出的坐標更加精準。

2.3 采用計算機系統對數據進行處理

主要步驟是：根據實施二采集的坐標數據，采用計算機軟件對數據進行識別、處理，使之成為Google地圖系統能夠接受的數據格式。由此得出坐標表格（如表1）。

2.4 三維立體可視化系統集成

（1）在三維Google地圖上進行空間標記主要是將以上處理過的電纜坐標及深度數據在Google地圖上進行批量導入標記，直觀地顯示在Google地圖上。（2）基于ArcGlobe軟件三維立體建模（ArcGlobe最強大的功能就是3D顯示），將與頂管電纜交叉跨越的其他管線如水管、燃氣管道等管線標記出來。（3）三維立體可視化系統可以三維顯示電纜路徑附近的地形地貌、電纜頂管段的路徑走向、頂管電纜的深度及坐標、以及與頂管電纜交叉跨越的其他管線的相關情況等。

3 成果展示與效果

建成的輸電電纜路徑頂管三維立體可視化系統，清晰反映了電纜頂管路徑走向、深度、地形地貌等環境，為施工提供判據參考，帶來很多效益（圖1、圖2）：（1）降低遭受外力破壞的可能性。由于此項目是采取一種事先預防的角度來展開研發的，當外單位在電纜路徑附近頂管、鉆樁、開挖、路面施工等施工時，我們對自己的地下電纜現狀更加清晰明了，擁有主動權，對危險性較大的施工可提前讓其對施工方案做出調整，盡可能地降低遭受外力破壞的可能性，大大縮短因停電對用戶造成的不便。（2）在電纜運行周期內，可以長期作為重要的運行資料供與參考。例如可直接應用到新建電纜線路頂管的設計審核、故障分析、風險評估等方面。（3）有利于技術積累。

4 結束語

輸電電纜路徑頂管三維立體可視化系統已在江門地區開始應用，日常運行維護效果好，并得到同行的認可，值得推廣。