CN106530391A - 基于gis的城市地下电缆三维设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，包括：S1、电缆设备的三维模型数据库准备；S2、采集三维数据，包括GIS数据，地下管线信息数据；S3、利用三维技术对数据进行计算，确定路径走向、工井及排管布置、支架布置、工井内及站内电缆层电缆布置；S4、进行弯曲半径校核和碰撞检查，输出电力电缆三维设计模型。本发明的城市地下电缆实现电力电缆线路的三维设计后，各专业协同设计，可减少碰撞发生，避免后期图纸的修改，大大提高工作效率；可提高出图质量，减少材料浪费，并可将设计成果直接移交给客户，方便客户后期的运行管理，大大提升对客户的服务水平。

Description

基于GIS的城市地下电缆三维设计方法

技术领域

本发明涉及电缆工程技术领域，尤其涉及一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，电力电缆在城市中的应用率越来越高，各种地下管线以各种埋深错综复杂、杂乱无序地布置在整个城市下方，使得新建电力电缆通道的难度越来越大。目前电力电缆工程的设计手段为二维设计，只能处理平面上的信息，空间表现和分析能力存在很大的局限性。工程实施中往往出现规划电力通道与现状管线冲突、无法实施，需要重新选择路径的情况，或者电缆空间位置不合理、电缆长度不准确的情况，给施工带来不便，也造成工程成本的极大浪费。设计作为工程建设的龙头，有必要从设计手段上进行创新，从三维角度展开对电缆通道空间布置的研究，从源头杜绝这一情况的发生。

目前电力系统内对架空线路的三维设计已经有应用，尤其是特高压工程，均达到了三维设计和数字化移交的要求，但对于地下电缆线路，无论是设计还是管理，均是基于二维GIS实现，部分文献也仅是从管理角度提出了电力电缆三维GIS系统的设想，对于如何基于三维GIS实现电力电缆线路的三维设计，未有相关论述。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，与架空线路基于同一套GIS系统，实现城市电网输电线路的整体三维设计。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电缆设备的三维模型数据库准备；

S2、采集三维数据，包括GIS数据，地下管线信息数据；

S3、利用三维技术对数据进行计算，确定路径走向、工井及排管布置、支架布置、工井内及站内电缆层电缆布置；

S4、进行弯曲半径校核和碰撞检查，输出电力电缆三维设计模型。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S1电缆设备的三维模型数据库准备包括对电气设备和土建设施的三维模型数据库准备，电气设备包括但不限于电力电缆、电缆终端、电缆中间接头、夹具，土建设施包括但不限于隧道、隧道井、电力排管顶管、工井、电缆沟、电缆支架、埋件。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S2的地下管线信息包括但不限于雨水、污水、电信、天燃气、路灯、输配水管、电缆、热水管。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S3确定路径走向的具体方式为：导入地形数据和地下管线信息三维模型后，根据线路的电源点、负荷点及通道宽度，避让冲突管线，确定合理路径。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S3工井及排管布置的具体方式为：电缆路径确定后，根据走向先确定转角及路口处的工井位置，搜索数据库调用需要的三维模型，然后设置工井间距实现工井自动布置，再根据沿线的地下管线信息或地面情况对工井位置及类型进行微调。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S3支架布置的具体方式为：调用数据库中的支架模型进行自动布置，并根据电缆敷设高度、交叉跨越情况修改支架横担高度或支架型式。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S3工井内电缆布置具体方式为：对于新建电缆通道，按照接头工井、非接头工井预先设定好两种电缆布置方案，并存入数据库，后期三维设计时，选择一端的三个孔位，该相电缆在工井内的布置可自动生成；对于利用已建电缆通道工程，现场调查已有电缆的布置情况，并反映在三维设计平台中，新建电缆线路根据现状情况进行三维设计。

进一步地，上述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，所述步骤S3站内电缆布置具体方式为：将变电专业的三维模型文件导入电缆三维设计平台，变电站的各层建筑、一次二次设备、照明、暖通、给排水设备和管道均为三维模型，在电缆层内进行电缆三维设计，调用模型库中的支架进行自动布置，并根据电缆层内电缆敷设高度、交叉跨越情况修改支架形式。

本发明的有益效果是：

本发明的城市电缆设计实现电力电缆线路的三维设计后，各专业协同设计，可减少碰撞发生，避免后期图纸的修改，大大提高工作效率；可提高出图质量，减少材料浪费，并可将设计成果直接移交给客户，方便客户后期的运行管理，大大提升对客户的服务水平。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的总体架构流程图。

图2是本发明的详细流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，包括以下步骤：

S1、电缆设备的三维模型数据库准备；

S2、采集三维数据，包括GIS数据，地下管线信息数据；

S3、利用三维技术对数据进行计算，确定路径走向、工井及排管布置、支架布置、工井内及站内电缆层电缆布置；

S4、进行弯曲半径校核和碰撞检查，输出电力电缆三维设计模型。

具体地，如图2所示，主要步骤如下：

(1)电缆设备的三维模型数据库准备

电气设备和土建设施的三维模型是进行电缆三维设计的基础。电气设备包括电力电缆、电缆终端、电缆中间接头、夹具等。土建设施包括隧道、隧道井、电力排管顶管、工井、电缆沟、电缆支架、埋件等。

在电缆三维设计平台中对各种设备进行三维建模，模型信息须包括本身的技术参数及项目参数。模型存放在数据库中，可直接搜索调用，也可对已有模型进行编辑保存后调用。

(2)GIS数据准备与导入

基于三维GIS技术的架空电力线路的三维设计已经有应用案例，电力电缆线路采用与架空线路相同的GIS系统，在单独的平台中进行三维设计，因此需要从架空线路的三维设计平台导入地形数据。由于电力电缆线路位于地下，对于地上的建筑物和交叉跨越物无精度要求，即使只有二维展示也可满足设计要求，因此电力电缆线路对GIS数据的要求比架空线要低。

(3)地下管线信息的三维建模与导入

电缆工程设计的要点在于关注城市地下综合管线位置，避让各种市政管线，因此在确定电缆路径前，需要将各种地下管线信息导入设计平台。首先需要收集地下管线信息，包括雨水、污水、电信、天燃气、路灯、输配水管、电缆、热水管等，由于技术限制，目前收集到的资料均为二维信息，包含孔径、埋深及平面位置等，在三维设计平台中无法直接应用，需要采用措施转为带有高程信息的三维模型。

(4)电缆通道选择

电力通道一般位于城市主干道路沿线，导入地形数据和地下管线信息三维模型后，可根据线路的电源点、负荷点及通道宽度，避让冲突管线，确定合理路径。

(5)工井及排管、非开挖顶管的三维布置

电缆路径确定后，根据走向先确定转角及路口处的工井位置，搜索数据库调用需要的三维模型，然后设置工井间距实现工井自动布置，再根据沿线的地下管线信息或地面情况对工井位置及类型进行微调。所有的工井位置确定后，调用工程需要的排管或非开挖顶管模型，根据沿线通道情况，如是否过河，是否过交通流量较大的路口，人为判断采用排管还是非开挖顶管。

(6)工井内支架布置

确定好工井位置后，即可开始工井内的电缆支架设计。调用数据库中的支架模型进行自动布置，并根据电缆敷设高度、交叉跨越等情况修改支架横担高度或支架型式。

(7)工井内电缆布置

对于新建电缆通道，按照接头工井、非接头工井预先设定好两种电缆布置方案，并存入数据库，后期三维设计时，只要选择一端的三个孔位，该相电缆在工井内的布置可自动生成，对设计、施工及后期的运维管理都起到指导作用，避免差错的出现。

对于利用已建电缆通道工程，需要现场调查已有电缆的布置情况，并反映在三维设计平台中，新建电缆线路根据现状情况进行三维设计。

(8)站内电缆布置

将变电专业的三维模型文件导入电缆三维设计平台，则变电站的各层建筑、一次二次设备、照明、暖通、给排水等设备和管道均为三维模型，在电缆层内进行电缆三维设计，调用模型库中的支架进行自动布置，并根据电缆层内电缆敷设高度、交叉跨越等修改支架形式。

最后进行弯曲半径校核和碰撞检查，保证与变电各专业设计的一致性，如有无法避免的碰撞点，需反馈给相关专业，修改后再次进行碰撞检查，直至完全无冲突。

本发明的基于三维GIS实现电力电缆线路的三维设计后，各专业协同设计，可减少碰撞发生，避免后期图纸的修改，大大提高工作效率；可提高出图质量，减少材料浪费，并可将设计成果直接移交给客户，方便客户后期的运行管理，大大提升对客户的服务水平。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，包括以下步骤：

S1、电缆设备的三维模型数据库准备；电缆设备的三维模型数据库准备包括对电气设备和土建设施的三维模型数据库准备；

S2、采集三维数据，包括GIS数据，地下管线信息数据；

S3、利用三维技术对数据进行计算，确定路径走向、工井及排管布置、支架布置、工井内及站内电缆层电缆布置；所述确定路径走向的具体方式为：导入地形数据和地下管线信息三维模型后，根据线路的电源点、负荷点及通道宽度，避让冲突管线，确定合理路径；所述工井及排管布置的具体方式为：电缆路径确定后，根据走向先确定转角及路口处的工井位置，搜索数据库调用需要的三维模型，然后设置工井间距实现工井自动布置，再根据沿线的地下管线信息或地面情况对工井位置及类型进行微调；

S4、进行弯曲半径校核和碰撞检查，输出电力电缆三维设计模型。

2.如权利要求1所述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，其特征在于，所述步骤S1中电缆设备包括但不限于电力电缆、电缆终端、电缆中间接头、夹具，土建设施包括但不限于隧道、隧道井、电力排管顶管、工井、电缆沟、电缆支架、埋件。

3.如权利要求1所述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，其特征在于，所述步骤S2的地下管线信息包括但不限于雨水、污水、电信、天燃气、路灯、输配水管、电缆、热水管。

4.如权利要求1所述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，其特征在于，所述步骤S3支架布置的具体方式为：调用数据库中的支架模型进行自动布置，并根据电缆敷设高度、交叉跨越情况修改支架横担高度或支架型式。

5.如权利要求1所述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，其特征在于，所述步骤S3工井内电缆布置具体方式为：对于新建电缆通道，按照接头工井、非接头工井预先设定好两种电缆布置方案，并存入数据库，后期三维设计时，选择一端的三个孔位，该相电缆在工井内的布置可自动生成；对于利用已建电缆通道工程，现场调查已有电缆的布置情况，并反映在三维设计平台中，新建电缆线路根据现状情况进行三维设计。

6.如权利要求1所述的一种基于GIS的城市地下电缆三维设计方法，其特征在于，所述步骤S3站内电缆布置具体方式为：将变电专业的三维模型文件导入电缆三维设计平台，变电站的各层建筑、一次二次设备、照明、暖通、给排水设备和管道均为三维模型，在电缆层内进行电缆三维设计，调用模型库中的支架进行自动布置，并根据电缆层内电缆敷设高度、交叉跨越情况修改支架形式。