信息化巖土勘察在架空輸電線路工程中的應用研究

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

信息化巖土勘察在架空輸電線路工程中的應用研究

譚光杰
(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

對架空輸電線路工程而言，傳統巖土勘察存在勘察質量高度依賴于外業工程師的業務水平、協同工作困難和外業工程師無法感知環境等3個幾乎無法解決的難題。信息化巖土勘察通過數據集成、信息實時交流和塔位選擇輔助判斷等技術手段可以較好地解決傳統巖土勘察存在的3個難題。

信息化巖土勘察；架空輸電線路；數據集成；實時雙向通信

0 前 言

線路工程巖土勘察就是選出“桿塔”場地，查明“桿塔”場地工程地質條件，評價巖土工程問題。選出“桿塔”場地的前提是選出路徑方案，這是在工程可行性研究和初步設計階段完成；選出“桿塔”場地在施工圖階段完成。

傳統架空輸電線路工程施工圖勘察設計由電氣、結構、測量、巖土等多專業組成的綜合工程隊在桿塔處“一次性”地完成勘察設計的外業部分。所謂的“一次性”是指在正常情況下，同一桿塔場地只做一次外業勘察設計。在勘察設計過程中，各專業技術主管組成的中間檢查小組對勘察設計質量進行檢查；由于同一線路工程有成百上千的塔位，中間檢查只能采用外業工程師匯報所有塔位勘察設計情況和選擇其中有代表性的桿塔場地實地檢查相結合的方式。因此，傳統的巖土勘察存在以下問題：

1)外業勘察設計質量很大程度上依賴于外業工程師的個人業務能力。

2)如果出現外業工程師自己無法解決或者需要技術主管協助的桿塔場地巖土勘察問題，只能通過電話與技術主管協同工作。但通過電話交流，外業工程師無法準確告知技術主管自己所在的位置，也無法傳遞相對完整的桿塔場地等第一手勘察資料。沒有準確位置和第一手勘察資料，技術主管就無法應用已有的區域地質圖、公共地理信息等數據為外業工程師做出輔助判斷，兩者之間難以形成有效的協同工作。

3)輸電線路工程長達數百上千公里，穿越了多個地貌單元、構造區和地層巖性建造區，涉及了基本工程地質條件、地質災害、礦產資源分布等海量數據，外業工程師不可能將海量數據“隨身攜帶”。沒有數據，外業工程師也就無法準確了解桿塔場地外部較大范圍內的地層巖性、地質災害分布等環境數據，會陷入所謂的“不識廬山真面目，只緣身在此山中”的局中人困境。

采用信息化巖土勘察，通過數據集成、信息實時交流和塔位選擇輔助判斷等可以有效解決傳統勘察存在的問題，下面主要討論信息化巖土勘察在施工圖階段的應用。

1 信息化巖土勘察系統構成與實現

1.1 系統構成

信息化巖土勘察是指以廣義工程地質條件和勘察成果為基本數據，建立以地理信息系統為核心的數據中心，實現遠程通信終端與數據中心的雙向實時數據共享，數據中心依托基本數據和地質分析理論為遠程通信終端做出輔助決策，為前期勘察和后期持續利用勘察成果提供數據服務的勘察系統。廣義工程地質條件是指地形地貌、地層巖性、地質構造、地下水等工程地質條件要素，以及可能改變工程地質條件要素的人類活動等因素。信息化巖土勘察系統的構成如圖1所示。

圖1 信息化巖土勘察系統構成圖

1.2 典型應用場景

信息化巖土勘察的典型應用場景是：外業工程師在工地(桿塔場地)用移動設備采集工程地質條件數據→結合建(構)物設計條件，分析工程地質條件數據，做出巖土工程評價→外業工程師如果覺得自己評價有困難，則將工程地質條件數據通過文字、圖像等形式回傳給數據中心→數據中心依據掌握的工程區已有數據和專家經驗做出輔助判斷→輔助判斷實時回傳給外業工程師→外業工程師做出勘察評價→如果外業工程師仍然不能做出勘察評價，則啟動現場協作勘察過程。

1.3 實現過程

1)數據采集標準建立

根據長期獲取的架空輸電線路工程巖土勘察經驗，建立了如圖2所示的數據庫采集模板。數據庫采集模板的建立與優化是實現信息化巖土勘察的基礎。

2)數據中心建立

圖2 桿塔巖土勘察數據采集數據庫構成示意圖

集成主要工作區域的區域地質圖、地質災害分布圖、水文氣象、工程勘察成果等多種數據或圖件建構了數據中心。數據中心可以提供工程區矢量化工程地質條件等數據。技術主管和有經驗的工程師作為數據中心專家。數據中心的建立可以擴大在特定區域的勘察優勢；數據即優勢，是信息時代的一大特征。

3)勘察大綱編制

基于數據中心數據、工程前期數據和設計條件編制勘察大綱。依據公共地理信息系統、工程區影像圖和各種地質基礎數據，可以編寫出針對性極強的勘察大綱。勘察大綱不僅可以寫出工程主要存在什么樣的巖土工程問題，而且知道這些問題會出現在什么地方。基于較準確位置編寫勘察大綱屬于廣義的基于位置服務。圖3為編寫某工程勘察大綱時所用影像示意圖。

4)勘察過程現場控制

與信息化巖土勘察有關的勘察過程現場控制主要有兩項工作：全過程外業工程師與技術主管的協同工作；外業工程師移動端數據采集。協同工作可以采用各種即時通訊軟件完成。移動端數據采集界面如圖4所示。移動端數據庫采用的是sqlite3數據庫，數據結構采用主從表結構，圖4左為主表，右為從表。主從表可以嵌套，嵌套層數沒有限制。出于信息安全考慮，移動端APP是單機版，可以脫離互聯網使用。

圖3 工程區影像示意圖

圖4 移動端數據采集APP界面

5)勘察成果校審

勘察成果實現了數據集成、數據庫化管理與自動成圖。外業工程師采用圖4所示界面采集的數據可以直接導入PC端生成最終勘察成果。勘察成果校審基于數據集成完成，數據集成校審應用如圖5所示。

2 克服傳統巖土勘察難題

勘察質量高度依賴于外業工程師的業務水平、協同工作困難和外業工程師無法感知環境等是傳統線路工程巖土勘察存在的3個問題，可以通過信息化巖土勘察得到較好的解決。

1)采用標準化的數據采集可以使信息高效、準確和全面的傳遞成為可能；外業工程師采用移動

APP采集信息化勘察數據，并將數據實時傳遞給技術主管，兩者可實現雙向實時溝通和有效協同工作：勘察質量不再取決于外業工程師，而是取決于協同工作質量。

2)基于信息化的勘測大綱編制與勘察成果校審能更好地實現勘察的全過程協同工作。

3)數據中心集成了地層巖性、地質災害等海量數據并提供給外業工程師；外業工程師通過查閱集成了工程區矢量化工程地質條件等數據的移動終端：因此可以準確地了解桿塔場地環境條件，有效地克服了傳統巖土勘察中外業工程師無法感知環境的困難。

3 信息化巖土勘察面臨的問題

任何基于互聯網和數據集成的技術都存在信息安全問題，信息化巖土勘察也同樣面臨信息安全問題。解決信息安全可以從以下兩方面著手。

1)物理隔絕：處理涉密信息的設備與互聯網物理隔絕。移動端完全采用單機版，不與互聯網相連；數據中心的計算機也與互聯網隔絕。

2)信息分流：將信息分解成涉密信息和非涉密信息。涉密信息嚴格按保密規定處理與傳送，非涉密信息可通過互聯網實時傳送。

信息安全是信息化巖土勘察必須面臨與解決問題，除了上述兩種手段之外，還可以考慮和專業安全生產商的合作。

4 結 語

通過采用標準化的工程地質條件數據采集模板現場采集數據、外業工程師與技術主管之間的雙向實時互動等信息化巖土勘察手段，一定程度上可以解決勘察質量高度依賴于外業工程師的業務水平、協同工作困難和外業工程師無法感知環境等傳統巖土勘察幾乎無法解決的3個問題。信息化巖土勘察的實現面臨著如何應對信息安全的嚴峻挑戰，信息安全如何實現是信息化巖土勘察能否真正實現的決定性因素。

圖5 某工程勘察成果校審用示意圖

Traditional geotechnical investigation for overhead transmission line project has three problems: the geotechnical investigation quality is decided by the field engineers, the cooperative work is very difficult and the field engineers are unable to know the environment of the towel. In some ways, the information-based geotechnical investigation can solve these three problems by data integration, real-time information exchange and assistant decision.

information-based geotechnical investigation; overhead transmission line; data integration; real-time information exchange

TM726

A

1003-6954(2017)05-0051-04

譚光杰(1974)，碩士、高級工程師、國家注冊土木工程師(巖土)，從事電力工程勘察設計工作。

2017-06-27)