基于三維數(shù)字化技術(shù)的光電纜敷設(shè)的方法探討

沙少川，溫杰

（上海電力設(shè)計院有限公司，上海，200025）

關(guān)鍵字：三維數(shù)字化設(shè)計；光電纜敷設(shè)；模型標(biāo)準(zhǔn)庫

0 引言

本文結(jié)合現(xiàn)今主流光電纜敷設(shè)軟件及工程實例，提出了從預(yù)先建立的模型標(biāo)準(zhǔn)庫以及方案標(biāo)準(zhǔn)庫中選取并建立目標(biāo)設(shè)備模型以及確定目標(biāo)光電纜相關(guān)參數(shù)，省去原有的數(shù)據(jù)與工程模型綁定以及部分清冊梳理工作，并最終確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑，提升電纜和光纜敷設(shè)長度的精準(zhǔn)度，優(yōu)化電纜敷設(shè)路徑，實現(xiàn)自動化操作，對提升變電站電纜敷設(shè)施工進度有積極的作用[1]。

1 光電纜敷設(shè)的方法探討

1.1 光電纜敷設(shè)方法流程

圖1 為實例中采用的一種光電纜敷設(shè)方法的流程圖。用于在仿真軟件中，眾多設(shè)備之間模擬敷設(shè)光電纜的情況。該方法具體包括：

圖1 光電纜敷設(shè)方法的流程圖

模型標(biāo)準(zhǔn)庫是預(yù)先根據(jù)工程實施中涉及到的包括電氣一次設(shè)備以及電氣二次設(shè)備建立而成的，其中的每個設(shè)備模型都包含其設(shè)備數(shù)據(jù)，例如設(shè)備名稱、生產(chǎn)廠家、電壓等級和配電盤名稱等[2]。目標(biāo)位置表示目標(biāo)設(shè)備在仿真軟件顯示界面中所排布的位置。用戶在仿真軟件中調(diào)用模型標(biāo)準(zhǔn)庫，并根據(jù)工程需求在模型標(biāo)準(zhǔn)庫中選擇目標(biāo)設(shè)備模型，通過包括鼠標(biāo)拖拽的方法將目標(biāo)設(shè)備模型排布到仿真軟件的顯示界面中，以模擬在真實工程場景中設(shè)備的相對位置。在目標(biāo)設(shè)備模型排布到目標(biāo)位置之后，還包括生成每個目標(biāo)設(shè)備的位置坐標(biāo)，可選的以可視的三維坐標(biāo)形式生成在目標(biāo)設(shè)備附近，并且還會根據(jù)用戶所選的目標(biāo)設(shè)備模型生成目標(biāo)設(shè)備ID表，以便用戶查看。目標(biāo)設(shè)備ID表可以包括如下形式：

表1 目標(biāo)設(shè)備ID表

通過在預(yù)先建立的模型標(biāo)準(zhǔn)庫中選取并建立目標(biāo)設(shè)備模型，省去了原有的設(shè)備數(shù)據(jù)與設(shè)備模型綁定工作，大大減少用時時間以及人力成本。步驟102、在所述至少兩個目標(biāo)位置之間建立三維橋支架模型，確定所述至少兩個目標(biāo)設(shè)備之間候選光電纜敷設(shè)路徑。橋支架是光電纜敷設(shè)的載體設(shè)備，光電纜在設(shè)備之間敷設(shè)必須要依托于橋支架，因此當(dāng)橋支架建立完成后，可以根據(jù)橋支架的敷設(shè)形狀以及連接關(guān)系等，確定目標(biāo)設(shè)備之間候選光電纜敷設(shè)路徑。當(dāng)目標(biāo)設(shè)備模型排布完成后，根據(jù)工程中常用的橋支架建立規(guī)則，直接在目標(biāo)設(shè)備模型之間建立三維橋支架模型。只考慮目標(biāo)設(shè)備位置，則目標(biāo)設(shè)備之間的光電纜敷設(shè)路徑有無數(shù)條，但是由于光電纜敷設(shè)要依托于橋支架，因此基于橋支架的敷設(shè)形狀以及連接關(guān)系，候選光電纜敷設(shè)路徑為可確定的一個數(shù)值，例如30條。

在所述目標(biāo)位置之間建立三維橋支架模型之后，包括：對所述目標(biāo)設(shè)備和所述三維橋支架模型進行標(biāo)識編號，用于后期校驗及光電纜敷設(shè)路徑的標(biāo)識。

可以生成材料表來體現(xiàn)標(biāo)識編號后的結(jié)果，包括如下形式：

表2 材料表

步驟103、根據(jù)預(yù)先建立的方案標(biāo)準(zhǔn)庫中的預(yù)設(shè)方案，確定目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系。方案標(biāo)準(zhǔn)庫是預(yù)先根據(jù)工程預(yù)設(shè)方案、規(guī)則以及歷史工程記錄建立而成的，用戶可根據(jù)工程需求調(diào)用方案標(biāo)準(zhǔn)庫中的預(yù)設(shè)方案、規(guī)則以及歷史工程記錄。預(yù)設(shè)方案指的是在工程實施中所涉及到的設(shè)備、連接關(guān)系、材料用料等，在本實例中，預(yù)設(shè)方案包括目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系。

目標(biāo)光電纜規(guī)格表示目標(biāo)光電纜的尺寸，包括4×4、7×2.5和4×16等，目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系表示目標(biāo)光電纜的起始連接設(shè)備以及終止連接設(shè)備，例如目標(biāo)光電纜以設(shè)備A為起點，以設(shè)備B為終點，這即是目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系。用戶可以實時在方案標(biāo)準(zhǔn)庫中添加或更改預(yù)設(shè)方案，例如添加所需目標(biāo)光電纜的規(guī)格和目標(biāo)光電纜的數(shù)量。

確定目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系之后，根據(jù)預(yù)先建立的方案標(biāo)準(zhǔn)庫中的預(yù)設(shè)方案，確定目標(biāo)光電纜型號；根據(jù)所述目標(biāo)光電纜型號和目標(biāo)光電纜規(guī)格，生成電纜選型表，用于展示所述目標(biāo)光電纜的型號信息和規(guī)格信息。

電纜選型表可以包括如下形式：

表3 電纜選型表

確定目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系之后，還包括：生成預(yù)處理清冊，其中所述預(yù)處理清冊包括所述方案標(biāo)準(zhǔn)庫中的預(yù)設(shè)方案、目標(biāo)設(shè)備ID表以及所述電纜選型表。

預(yù)處理清冊可以包括如下形式：

通過從預(yù)先建立的方案標(biāo)準(zhǔn)庫中確定目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系，可以省去部分清冊梳理工作，大大減少用時時間以及人力成本。

步驟104、根據(jù)所述候選光電纜敷設(shè)路徑、目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格、目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系，以及目標(biāo)設(shè)備位置，確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑。光電纜敷設(shè)要從兩個方面考慮：1、光電纜敷設(shè)路徑的橋支架容積率；2、光電纜敷設(shè)路徑的路徑距離值。基于此，可選的確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑，包括：根據(jù)所述目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和候選光電纜敷設(shè)路徑的橋支架寬度，確定各條候選光電纜敷設(shè)路徑橋支架的容積率值；根據(jù)所述目標(biāo)光電纜連接的兩個目標(biāo)設(shè)備的位置坐標(biāo)，確定各條候選光電纜敷設(shè)路徑的路徑距離值；根據(jù)候選光電纜敷設(shè)路徑橋支架的容積率值和路徑距離值，確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑。

確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑之后，還包括：根據(jù)所述目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑的路徑距離值，確定目標(biāo)光電纜的敷設(shè)長度值，并在仿真軟件中目標(biāo)光電纜的相鄰區(qū)域顯示；生成光電纜清冊，其中所述光電纜清冊包括所述方案標(biāo)準(zhǔn)庫中的預(yù)設(shè)方案、目標(biāo)設(shè)備ID表、所述電纜選型表，以及所述目標(biāo)光電纜的敷設(shè)長度值。重新確定所述目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑的橋支架容積率值，并生成橋支架容積率報告。

所述橋支架容積率報告還可以包括：1、橋支架參數(shù)，例如橋支架尺寸、位置等；2、橋支架內(nèi)搭載的光電纜相關(guān)參數(shù)，例如光電纜類型、光電纜數(shù)量以及光電纜規(guī)格等；3、橋支架容積率計算的具體過程。

1.2 光電纜敷設(shè)具體實現(xiàn)方式

圖2 為實例中采用的一種光電纜敷設(shè)方法的流程圖，為實例提供了一種具體實現(xiàn)方式。

圖2 光電纜敷設(shè)方法的流程圖二

具體可以包括如下：

步驟201、從預(yù)先建立的模型標(biāo)準(zhǔn)庫中選取至少兩個目標(biāo)設(shè)備模型，并將目標(biāo)設(shè)備模型分別排布到至少兩個目標(biāo)位置上。步驟202、在所述至少兩個目標(biāo)位置之間建立三維橋支架模型，確定所述至少兩個目標(biāo)設(shè)備之間候選光電纜敷設(shè)路徑。步驟203、根據(jù)預(yù)先建立的方案標(biāo)準(zhǔn)庫中的預(yù)設(shè)方案，確定目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和目標(biāo)光電纜的設(shè)備連接關(guān)系。步驟204、根據(jù)所述目標(biāo)光電纜數(shù)量、目標(biāo)光電纜規(guī)格和候選光電纜敷設(shè)路徑的橋支架寬度，確定各條候選光電纜敷設(shè)路徑橋支架的容積率值。

表4 預(yù)處理清冊

橋支架的容積率可以由如下公式計算：

其中，d 表示目標(biāo)光電纜規(guī)格，n 表示目標(biāo)光電纜數(shù)量，W表示候選光電纜敷設(shè)路徑的橋支架寬度。

步驟205、根據(jù)所述目標(biāo)光電纜連接的兩個目標(biāo)設(shè)備的位置坐標(biāo)，確定各條候選光電纜敷設(shè)路徑的路徑距離值。根據(jù)所述目標(biāo)光電纜連接的兩個目標(biāo)設(shè)備的位置坐標(biāo)，確定所述兩個目標(biāo)設(shè)備之間的曼哈頓距離值；根據(jù)所述兩個目標(biāo)設(shè)備之間的曼哈頓距離值以及最短路徑算法，確定各條候選光電纜敷設(shè)路徑的路徑距離值；其中，最短路徑算法包括迪杰斯特拉算法以及弗洛伊德算法等。

步驟206、根據(jù)候選光電纜敷設(shè)路徑橋支架的容積率值和路徑距離值，確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑。目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑即最佳光電纜敷設(shè)路徑，其體現(xiàn)在：（1）光電纜敷設(shè)路徑的橋支架容積率需符合容積率校驗。（2）光電纜敷設(shè)路徑的路徑距離值最短。

基于此，將所述橋支架的容積率值低于預(yù)設(shè)閾值且所述路徑距離值最短的候選光電纜敷設(shè)路徑，作為目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑。預(yù)設(shè)閾值優(yōu)選的包括80%。

在確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑之后，仿真軟件會根據(jù)所述目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑進行光電纜敷設(shè)，并且將電纜標(biāo)識成黃色，將橋支架標(biāo)識成白色，將光電纜的起點和終點標(biāo)識成紅色，以使得用戶更直觀的觀察到最終敷設(shè)結(jié)果[3]。

2 結(jié)語

本文提供的技術(shù)方案，通過從預(yù)先建立的模型標(biāo)準(zhǔn)庫以及方案標(biāo)準(zhǔn)庫中選取并建立目標(biāo)設(shè)備模型以及確定目標(biāo)光電纜相關(guān)參數(shù)，省去原有的數(shù)據(jù)與工程模型綁定以及部分清冊梳理工作，并最終確定目標(biāo)光電纜敷設(shè)路徑，實現(xiàn)了確定光電纜敷設(shè)路徑的同時用時時間短，人力成本低，光電纜用料少的技術(shù)效果[4]。