CN114491895B - 一种电缆敷设受力分析方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆敷设受力分析方法和装置。电缆敷设受力分析方法包括：根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对所述离散点进行分段；根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点所在最小分段进行受力分析计算。本发明实现了对电缆敷设过程中电缆各段的实时受力分析，为电缆敷设提供数据支持，敷设电缆的工人可以根据受力分析结果在敷设过程中采用对应的应对保护手段，能真正起到保护电缆的作用，提高了电缆敷设过程中电缆的安全性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力系统技术，尤其涉及一种电缆敷设受力分析方法和装置。
背景技术
近年来，电缆已成为输电线路和配电线路的重要组成部分。相比架空线路，电缆具有可利用地下空间大、不易受环境影响和可靠性高等特点，已在城市电网中被大量使用。
为了规范基建和迁改工程，提升电网资产全生命周期管理效能，严格把控电缆敷设质量是至关重要的。但在传统的电缆敷设施工过程中，项目资金数量和工程施工人员的施工管理水平均有限，电缆敷设仅通过安装拉力计和凭经验加装滑轮等方式减少电缆受力，缺乏数据支撑的科学指导，所采用的方式并不能真正起到保护电缆的作用，电缆的容易遭受损坏，安全性较低。
发明内容
本发明提供一种电缆敷设受力分析方法和装置，以实现对电缆的保护，提高电缆敷设过程中电缆的安全性。
第一方面，本发明实施例提供了一种电缆敷设受力分析方法，电缆敷设受力分析方法包括：根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对所述离散点进行分段；根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点所在最小分段进行受力分析计算。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电缆敷设受力分析装置，电缆敷设受力分析装置包括第一层数据处理模块、第二层数据处理模块、第三层数据处理模块、受力分析计算模块和排序模块，第一层数据处理模块用于根据离散点对应的电缆接地方式对所述离散点进行第一级分段；第二层数据处理模块用于根据所述离散点对应的电缆敷设方式对前次分段后各段中所述离散点进行第二级分段；第三层数据处理模块用于根据所述离散点所属的所述电缆弯曲种类对前次分段后各段中所述离散点所在最小分段进行第三级分段；受力分析计算模块用于根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点进行受力分析计算；排序模块用于根据管线探测的方向和电缆线路方向对所述离散点进行初始排序并编号，且在所述第一级分段之后、所述第二级分段之后和所述第三级分段之后，对每一段内的所述离散点重新排序并编号。
本实施例提供的电缆敷设受力分析方法和装置，根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段，将连续且属于相同电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类的各个离散点作为同一分段，进而根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算，得到电缆在铺设过程中各段实时所受的牵引力和侧压力中的至少一种，实现对电缆敷设过程中电缆各段的实时受力分析，为电缆敷设提供数据支持，敷设电缆的工人可以根据受力分析结果在敷设过程中采用对应的应对保护手段，能真正起到保护电缆的作用，提高了电缆敷设过程中电缆的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电缆敷设受力分析方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种电缆敷设受力分析方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种第三级分段的方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种电缆弯曲种类的构成关系图；
图5为本发明实施例提供的一种受力分析计算的方法流程图；
图6为本发明实施例提供的一种电缆敷设受力分析装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种电缆敷设受力分析装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
正如背景技术所述，传统的电缆敷设施工过程中，在电缆敷设的过程中，工人仅通过安装拉力计和凭经验加装滑轮等方式减少电缆的受力。经发明人研究发现，这种减少电缆受力的方式缺乏有数据支撑的科学指导，由于缺乏准确的受力分析，电缆在敷设的过程中经常拖拽敷设中由于转弯、倾斜或其他各种各样的原因导致电缆局部受力过大，从而造成电缆外护套变形和损伤等后果。而这样的损伤电缆会在电网中埋下极大的安全隐患。在后期的运行过程中，电网极可能会出现因为放电、烧蚀造成电缆主绝缘击穿引发的电力设备故障，甚至大范围、大面积停电或群众伤亡等恶性事故，而电缆敷设于地下可能增加电缆线路抢修恢复送电的难度，所以，现有的通过安装拉力计和凭经验加装滑轮等方式效果不佳且存在较大隐患。
基于上述问题，本发明实施例提供了一种电缆敷设受力分析方法，图1为本发明实施例提供的一种电缆敷设受力分析方法的流程图，参照图1，电缆敷设受力分析方法，包括：
S101、根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段。
具体地，电缆敷设通道为在电缆敷设之前按照规划走向、长度和尺寸挖设的地下通道，电缆可以按规划敷设在电缆敷设通道内。管线探测为电缆敷设之前对电缆敷设通道的探测工作，由建设主体委托有资质的管线测量单位在输变电工程电缆部分土建专项工程形成电缆敷设通道时进行。管线探测的成果可以以离散点的坐标形式来体现，离散点所采用的坐标系统通常与城市规划和建设使用的坐标系统相一致。示例性地，对东莞市新建输变电工程电缆敷设通道管线进行复测时所采用的坐标系及高程基准分别为珠区坐标系和1985国家高程基准。管线探测中对离散点的水平位置和高程的确定通常使用经检定合格的全站仪，分别采用极坐标法和三角高程法实施测量。电缆敷设通道的管线探测资料可以包括若干个连续的离散点的坐标，电缆敷设受力分析方法可以首先进行分段数据处理，即依据每个离散点包含的分段信息属性对若干个连续的离散点进行分段，进而形成若干个连续的数据分段，其中，分段信息属性包括电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类。电缆接地方式包括一端直接接地+另一端带保护接地、两端带保护接地+中间一点直接接地和交叉互联接地，其中，每一个非端点的接地井都可以作为分段点，该点的两侧分别属于不同的分段。电缆敷设方式包括电缆构筑物敷设、排管敷设和拖拉管敷设，两种电缆敷设方式的转换处可以作为分段点，该点的两侧分别属于不同的分段。电缆弯曲种类包括水平牵引、倾斜直线牵引和垂直牵引三个大类，每个电缆弯曲种类的转换处也可以作为分段点，该点的两侧分别属于不同的分段。根据离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段，将连续且属于相同电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类的各个离散点作为同一段。
S102、根据分段信息和离散点的测量信息对离散点所在最小分段进行受力分析计算。
具体地，分段信息可以包括离散点所在分段对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类。测量信息为管线探测过程得到的测量数据，可以包括离散点的坐标、电缆铺设的摩擦系数和单位长度电缆的重量。离散点所在最小分段的受力分析计算包括牵引力的计算和侧压力的计算中的至少一种，可以根据离散点的分段信息和测量信息计算得出，所在分段不同的离散点的分段信息不同，从而每段的牵引力和侧压力也不相同，可以根据具体计算得出。
本实施例提供的电缆敷设受力分析方法，根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段，将连续且属于相同电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类的各个离散点作为同一分段，进而根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算，得到电缆在铺设过程中各段实时所受的牵引力和侧压力中的至少一种，实现对电缆敷设过程中电缆各段的实时受力分析，为电缆敷设提供数据支持，敷设电缆的工人可以根据受力分析结果在敷设过程中采用对应的应对保护手段，能真正起到保护电缆的作用，提高了电缆敷设过程中电缆的安全性。
图2为本发明实施例提供的另一种电缆敷设受力分析方法的流程图，参照图2，电缆敷设受力分析方法包括：
S201、根据管线探测方向从开始探测的一端向电缆的另一端，对离散点进行初始排序并编号。
具体地，电缆敷设通道的管线探测方向可以与电缆线路走向一致，由于探测过程是逐点测量，故该探测方向也可以作为离散点的初始排序方向，其中，管线探测方向为电缆敷设之前管线探测工作的前进方向，规定按照电缆线路的走向进行，而电缆线路的走向为电缆中线路标号由小到大的方向。示例性地，电缆中1号到2号的方向或电缆中1号井到2号井的方向。在对电缆敷设受力进行分析时，首先沿管线探测方向，从电缆开始探测的一端向电缆另一端依次为离散点排序。示例性地，敷设通道管线探测工作得到的数据共包括连续的1500个离散点。自电缆的管线探测方向的起点一端的第一个离散点开始，从数字1按照正整数序列向电缆敷设方向的终点依次排序并编号为：GD1、GD2、GD3、GD4、GD5、GD6、GD7、GD8……GD1499、GD1500。GD1500为电缆的管线探测方向上的终点。
S202、根据离散点对应的电缆接地方式对离散点进行第一级分段。
具体地，电缆接地方式包括一端直接接地+另一端带保护接地、两端带保护接地+中间一点直接接地和交叉互联接地。当电缆线路不长时，电缆一般采用线路一端直接接地+一端带保护接地的接地方式，电缆线路的第一级分段只包括一个分段，所有离散点关于第一级分段的分段信息可以被记为电缆线路1号-2号，即所有离散点均在电缆线路的1号端点和电缆线路的2号端点之间。当电缆线路稍长时，一端直接接地+一端带保护接地的接地方式不能满足规定且无法分成三段组成交叉互联接地方式时，可以采用线路两端带保护接地+中间一点直接接地的接地方式，电缆线路的第一级分段只包括两个分段，离散点关于第一级分段的分段信息可以分别被记为电缆线路1号-1号井或电缆线路1号井-2号。若离散点关于第一级分段的分段信息为电缆线路1号-1号井，则表示这些离散点均在电缆线路的1号端点至1号接头井之间。若离散点关于第一级分段的分段信息为电缆线路1号井-2号，则表示这些离散点均在电缆线路的1号接头井至2号端点之间。当电缆线路较长时，线路两端带保护接地+中间一点直接接地的接地方式不能满足需求时，一般采用绝缘接头将电缆的金属护套和绝缘屏蔽均匀分割成三段或三的倍数段，并采用交叉互联接地方式，电缆线路可以被分为多个分段，离散点关于第一级分段的分段信息可以被分别记为电缆线路01号-1号井、电缆线路1号井-2号井、电缆线路2号井-3号井且根据分段数依此类推，分段信息的含义与线路两端带保护接地+中间一点直接接地中的分段信息的含义原理相同。
示例性地，若某个电缆线路的第一级分段为电缆线路01号-1号井、电缆线路1号井-2号井及电缆线路2号井-02号（即为3个分段），且电缆敷设通道管线复测工作开展方向与电缆线路走向一致，敷设通道管线探测工作的成果共包括连续的1500个离散点，且离散点从数字1开始按照正整数序列依次排序为GD1、GD2、GD3、GD4、GD5、GD6、GD7、GD8……GD1499、GD1500。当GD400和GD1100分别为电缆线路1号井和2号井中间位置处的离散点，则GD1至GD400可以被分到电缆线路01号-1号井分段，GD401至GD1100可以被分到电缆线路1号井-2号井分段，GD1101至GD1500可以被分为电缆线路2号井-02号分段。电缆线路01号-1号井分段（可以进一步定义为第一级分段1）、电缆线路1号井-2号井分段（可以进一步定义为第一级分段2）及电缆线路2号井-02号分段（可以进一步定义为第一级分段3）即为形成的3个连续的第一级分段，且电缆线路01号-1号井分段首位离散点为GD1、末位离散点为GD400，电缆线路1号井-2号井分段首位离散点为GD401、末位离散点为GD1100，电缆线路2号井-02号分段首位离散点为GD1101、末位离散点为GD1500。特别地，由于规定电缆敷设方向和电缆的管线探测方向一致则为正向敷设，电缆敷设方向和电缆敷设通道管线复测工作开展方向均与电缆线路走向不一致则为反向敷设。故当电缆反向敷设时，以电缆线路01号-1号井分段为例，电缆敷设方向为从1号井往01号敷设即反向敷设时，电缆线路01号-1号井分段首位离散点就变为GD400，末位离散点为GD1。
S203、在第一级分段后，根据最小分段内的电缆敷设方向对最小分段内的离散点重新排序并编号。
具体地，为了方便后续的受力计算，在第一级分段后还需要对形成的若干个连续的分段各自内部包含的离散点分别重新从数字1开始按照正整数序列依次排序。沿电缆敷设方向，从分段的一端开始向分段另一端依次为离散点排序并重新标号，其中，最小分段为前次分段后得到的最小的分段。
在对第一级分段后形成的分段内部的各个离散点排序时，首先要判断该分段电缆敷设方向与电缆敷设通道管线探测方向是否一致。当方向一致时，仅仅将第一级分段后形成的分段内部包含的离散点按照原标号从小到大的顺序重新从数字1开始按照正整数序列依次排序并编号即可。当方向不一致时，不仅要将第一级分段后形成的分段内部包含的离散点按照原标号从大到小的顺序重新从数字1开始按照正整数序列依次排序并编号。
示例性地，若在电缆线路01号-1号井分段和电缆线路2号井-02号分段中电缆敷设方向与管线探测方向一致，但电缆线路1号井-2号井分段中电缆敷设方向与电缆管线探测方向不一致时，将电缆线路01号-1号井分段和电缆线路2号井-02号分段各自内部包含的离散点分别重新从数字1开始按照正整数序列依次排序的结果为：电缆线路01号-1号井分段离散点排序为AGD1（初次排序中的GD1）、AGD2（初次排序中的GD2）、……AGD399（初次排序中的GD399）、AGD400（初次排序中的GD400）和电缆线路2号井-02号分段离散点排序为CGD1（初次排序中的GD1101）、CGD2（初次排序中的GD1102）、……CGD399（初次排序中的GD1499）、CGD400（初次排序中的GD1500）,电缆线路1号井-2号井分段内部包含的离散点分别重新从数字1开始按照正整数序列依次排序，并将重新排序形成的离散点做颠倒排序并编号的结果为：BGD1（初次排序中的GD1100）、BGD2（初次排序中的GD1099）、……BGD699（初次排序中的GD402）、BGD700（初次排序中的GD401）。需要特别说明的是，每次分段后的重新排序也可以不去判断电缆敷设方向与管线探测方向的关系，直接按照每段内的电缆敷设方向对段内的离散点进行顺序排序和重新标号。序号之前的字母可以表示每次分段该离散点所处段的信息，例如，BGD699中的B表示该点处于在第一次分段后的第二个最小段中。
S204、根据离散点对应的电缆敷设方式对第一级分段后各段中离散点进行第二级分段。
具体地，电缆敷设方式包括电缆构筑物敷设、排管敷设和拖拉管敷设。工程师可以根据电缆敷设的工程条件、环境特点、电缆类别和电缆数量等因素，对电缆的各个位置设置不同的敷设方式。在第一级分段操作后的分段中，当多个连续的离散点对应的敷设方式均为电缆构筑物敷设时，这些离散点关于第二级分段的分段信息可以均被记为电缆构筑物敷设。在第一级分段操作后的分段中，当多个连续的离散点对应的敷设方式均为排管敷设时，这些离散点关于第二级分段的分段信息可以均被记为排管敷设；当多个连续的离散点对应的敷设方式为拖拉管敷设时，这些离散点关于第二级分段的分段信息可以均被记为拖拉管敷设。然后，根据离散点关于第二级分段的分段信息，对第一级分段操作后的各个分段中的离散点进行第二级分段处理，即依据每个离散点包含的敷设方式信息属性对若干个连续的离散点进行分段，进而将第一级分段后的各分段分成若干个连续的更小分段。第二级分段后的最小分段中的离散点连续且敷设方式相同，相邻两个最小分段中的离散点（两分段的转折点除外）的敷设方式不同。
示例性地，以第一级分段形成的电缆线路1号井-2号井分段（第一级分段2）为例，内部包含的离散点依次为BGD1（初次排序中的GD1100）、BGD2（初次排序中的GD1099）、……BGD699（初次排序中的GD402）、BGD700（初次排序中的GD401）。当BGD100（初次排序中的GD1001）、BGD150（初次排序中的GD951）、BGD200（初次排序中的GD901）和BGD500（初次排序中的GD601）分别对应为电缆构筑物敷设转排管敷设的临界点、排管敷设转电缆构筑物敷设的临界点、构筑物敷设转拖拉管敷设的临界点和拖拉管敷设转电缆构筑物敷设的临界点，则BGD1至BGD100可以被分为电缆构筑物敷设分段，BGD100至BGD150可以被分为排管敷设分段，BGD150至BGD200可以被分为电缆构筑物敷设分段，BGD200至BGD500可以被分为拖拉管敷设分段，BGD500至BGD700可以被分为电缆构筑物敷设分段，所以，可以将BGD1至BGD100定义为第二级分段1、将BGD100至BGD150定义为第二级分段2、将BGD150至BGD200定义为第二级分段3、将BGD200至BGD500定义为第二级分段4并将BGD500至BGD700定义为第二级分段5，第二级分段1至5即为第二级分段操作中第一级分段2形成的5个连续的更小分段。需要特别说明的是，BGD100、BGD150、BGD200、BGD500在前后两个分段中重复存在。
S205、在第二级分段后，根据最小分段内的电缆敷设方向对最小分段内的离散点重新排序并编号。
具体地，为了方便后续的受力计算，在第二级分段后还需要对形成的若干个连续的分段各自内部包含的离散点分别重新从数字1开始按照正整数序列依次排序。沿电缆敷设方向，从分段的一端开始向分段另一端依次为离散点排序并重新标号，其中，最小分段为前次分段后得到的最小的分段。此次排序不再需要判断电缆敷设方向与电缆敷设通道管线探测方向的关系，可以直接按照此时最小分段内的连续离散点的排序顺序，从1开始重新排序并编号即可。
示例性地，以第二级分段后得到的最小分段中的BGD200至BGD500分段为例，将BGD200至BGD500分段内部包含的离散点重新从数字1开始按照正整数序列依次排序的结果为DBGD1(初次排序中的GD901,第二次排序中BGD200)、DBGD2(初次排序中的GD900,第二次排序中BGD201)……DBGD300(初次排序中的GD602,第二次排序中BGD499)和DBGD301(初次排序中的GD601,第二次排序中BGD500)。序号之前的字母可以表示每次分段操作后该离散点所处分段的信息，例如，DBGD301中的B表示该点处于第一次分段后的第二个最小段中，第一个D表示该点处于第二次分段后的第四个最小段中，此处的第四是指所属上一分段中所有最小分段中的第四个。
S206、根据离散点所属的电缆弯曲种类对第二级分段后各段中离散点进行第三级分段。
具体地，对第二级分段操作形成的若干个连续的最小分段进行第三级分段，即依据离散点所属的电缆弯曲种类对每个最小分段中连续的离散点进行分段，进而形成多个连续的更小分段。该步骤的目的是通过对离散点的空间位置进行解算并依据解算求得的空间位置目标特征对第二级分段形成的若干个连续的最小分段再进行分段，直至使其形成的连续的最小分段分别能适配《城市电力电缆线路设计技术规定（DL/T 5221-2016）》中附录A给出的各个最小电缆弯曲种类（也称为电缆敷设弯曲种类）。第三级分段后的最小分段中的离散点连续且所属的最小电缆弯曲种类相同，相邻两个最小分段中的离散点所属的最小电缆弯曲种类不同。
S207、在第三级分段后，根据最小分段内的电缆敷设方向对最小分段内的离散点重新排序并编号。
具体地，为了方便后续受力计算方便明了，还需要对第三级分段操作形成的若干个连续的最小分段各自内部包含的离散点重新从数字1开始按照正整数序列依次排序。此次排序不再需要判断电缆敷设方向与电缆敷设通道管线探测方向的关系，可以直接按照此时最小分段内的连续离散点的排序顺序，从1开始重新排序并编号即可。
示例性地，以第三级分段后的最小分段中的DBGD20至DBGD70分段为例，将DBGD20至DBGD70分段内部包含的离散点重新从数字1开始按照正整数序列依次排序的结果为BDBGD1(第一次排序中的GD882,第二次排序中的BGD219,第三次排序中的DBGD20)、BDBGD2(第一次排序中的GD881,第二次排序中的BGD220，第三次排序中的DBGD21)……BDBGD50（第一次排序中的GD833,第二次排序中的BGD268，第三次排序中的DBGD69)和BDBGD51（第一次排序中的GD832,第二次排序中的BGD269,第三次排序中的DBGD70)。序号之前的字母可以表示每次分段操作后该离散点所处分段的信息，
S208、根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算。
步骤S208与步骤S102内容相同，此处不再赘述。
本实施例提供的电缆敷设受力分析方法，首先根据电缆探测顺序对离散点进行初始排序和编号，然后根据电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类将所有连续的离散点依次进行三次分段，每次分段后都将各段内的离散点按照电缆敷设方向重新排序，实现了电缆敷设受力分析的科学分段，三次分段可以在前两次分段中按照特点为离散点进行初步归类分段，减轻第三级分段的难度，提高了受力分析的效率。
图3为本发明实施例提供的一种第三级分段的方法流程图，图4为本发明实施例提供的一种电缆弯曲种类的构成关系图，结合图3和图4，在前述实施例的基础上，可选地，S206根据离散点所属的电缆弯曲种类对第二级分段后各段中离散点进行第三级分段，包括：
S301、根据相邻的离散点拟合成的线条的第一目标特性对第二级分段后各段中离散点进行初级分类，将相邻的且属于同一弯曲大类的离散点划分为同一第三初级段。
具体地，弯曲大类包括水平牵引、倾斜直线牵引和垂直牵引，第一目标特性包括线条类型和线条位置。线条类型可以包括直线和曲线，线条位置可以包括水平面上和倾斜面上。将相邻的离散点拟合成线条，可以根据离散点的坐标从第二级分段后各段中的始端的前两个离散点开始按照前次排序逐次加入离散点进行线条拟合。若加入某一离散点之后拟合成的线条的弯曲大类发生了改变或加入某一离散点之后拟合成的线条的弯曲大类不唯一了，则将该离散点剔除并将被剔除离散点之后的预设数量个的离散点加入拟合行列，判断共同拟合成的线条的弯曲大类是否仍发生改变或不唯一，若是则确定被剔除的离散点之前的离散点为同一线条并从被剔除的离散点开始继续拟合下一个线条，否则确定被剔除的点为误差点并继续本次线条的拟合。按照这样的方式可以将第二级分段后各段中离散点拟合成多个线条，并根据线条对应的弯曲大类确定第三初级段，每个线条为一个第三初级段，拟合成该线条的所有离散点也归为该第三初级段。线条如果在水平面上则对应的弯曲大类为水平牵引，线条如果是不在水平面上且为直线则对应的弯曲大类为倾斜直线牵引，线条如果是不在水平面上且为曲线则对应的弯曲大类为垂直牵引。
S302、根据相邻的离散点拟合成的线条的第二目标特性对第三初级段中离散点进行中级分类，将相邻的且属于同一弯曲小类的离散点划分为同一第三中级段。
具体地，水平牵引包括水平直线牵引和水平弯曲牵引两个弯曲小类。倾斜直线牵引包括倾斜向上直线牵引和倾斜向下直线牵引两个弯曲小类。垂直牵引包括垂直弯曲牵引和倾斜面上垂直弯曲牵引两个弯曲小类。第二目标特性包括线条走向、线条类型和线条位置。线条走向包括向上和向下，线条类型包括直线和曲线，线条位置包括水平和倾斜，其中，倾斜为不在水平内。将相邻的离散点拟合成线条，可以根据离散点的坐标从第三初级段中的始端的前两个离散点开始按照前次排序逐次加入离散点进行线条拟合。若加入某一离散点之后拟合成的线条的弯曲小类发生了改变或加入某一离散点之后拟合成的线条的弯曲小类不唯一了，则确定该离散点之前的离散点为同一线条并从该离散点开始继续拟合下一个线条，否则继续本次线条的拟合。按照这样的方式可以将第三初级段中离散点拟合成多个线条，并根据线条对应的弯曲小类确定第三中级段，每个线条为一个第三中级段，拟合成该线条的所有离散点也归为该第三中级段。水平牵引大类下的线条如果是直线则对应的弯曲小类为水平直线牵引，水平牵引大类下的线条如果是曲线则对应的弯曲小类为水平弯曲牵引，倾斜直线牵引大类下的线条如果是向上的则对应的弯曲小类为倾斜向上直线牵引，倾斜直线牵引大类下的线条如果是向下的则对应的弯曲小类为倾斜向下直线牵引，垂直牵引大类下的线条如果不在倾斜面上的则对应的弯曲小类为倾斜面上垂直弯曲牵引，垂直牵引大类下的线条如果在倾斜面上的则对应的弯曲小类为倾斜面上垂直弯曲牵引。
S303、根据相邻的离散点拟合成的线条的第三目标特性对第三中级段中的离散点进行终级分类，将相邻的且属于同一弯曲更小类的离散点划分为同一第三终级段。
具体地，垂直弯曲牵引包括垂直弯曲凸曲面向上牵引、垂直弯曲凸曲面向下牵引、垂直弯曲凹曲面向上牵引和垂直弯曲凹曲面向下牵引四个弯曲更小类，倾斜面上垂直弯曲牵引包括倾斜面上垂直弯曲凸曲面向上牵引、倾斜面上垂直弯曲凸曲面向下牵引、倾斜面上垂直弯曲凹曲面向上牵引和倾斜面上垂直弯曲凹曲面向下牵引四个弯曲更小类。第三目标特性包括凹凸特性和线条朝向。凹凸特性包括凹曲面和凸曲面，线条朝向包括向下和向上。将相邻的离散点拟合成线条，可以根据离散点的坐标从第三中级段（仅采用对应垂直弯曲牵引小类或倾斜面上垂直弯曲牵引小类的第三中级段）中的始端的前两个离散点开始按照前次排序逐次加入离散点进行线条拟合。若加入某一离散点之后拟合成的线条的弯曲更小类发生了改变或加入某一离散点之后拟合成的线条的弯曲更小类不唯一，则确定该离散点之前的离散点为同一线条并从该离散点开始继续拟合下一个线条，否则继续本次线条的拟合。按照这样的方式可以将第三中级段中离散点拟合成多个线条，并根据线条对应的弯曲更小类确定第三终级段，每个线条为一个第三终级段，拟合成该线条的所有离散点也归为该第三终级段。垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凸曲面且该线条走向是向上的，则对应的弯曲更小类为垂直弯曲凸曲面向上牵引更小类。垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凸曲面且该线条走向是向下的，则对应的弯曲更小类为垂直弯曲凸曲面向下牵引更小类。垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凹曲面且该线条的走向是向上的，则对应的弯曲更小类为垂直弯曲凹曲面向上牵引更小类。垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凹曲面且该线条的走向是向下的，则对应的弯曲更小类为垂直弯曲凹曲面向下牵引更小类。倾斜面上垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凸曲面且该线条走向是向上的，则对应的弯曲更小类为倾斜面上垂直弯曲凸曲面向上牵引更小类。倾斜面上垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凸曲面且该线条走向是向下的，则对应的弯曲更小类为倾斜面上垂直弯曲凸曲面向下牵引更小类。倾斜面上垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凹曲面且该线条走向是向上的，则对应的弯曲更小类为倾斜面上垂直弯曲凹曲面向上牵引更小类。倾斜面上垂直弯曲牵引小类下的线条如果位于凹曲面且该线条走向是向下的，则对应的弯曲更小类为倾斜面上垂直弯曲凹曲面向下牵引更小类。
本实施例提供的电缆敷设受力分析方法，根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段，将连续且属于相同电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类的各个离散点作为同一分段，进而根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算，得到电缆在铺设过程中各段实时所受的牵引力和侧压力中的至少一种，实现对电缆敷设过程中电缆各段的实时受力分析，根据离散点拟合成的线段所对应的电缆弯曲种类将第二次分段后所成的各个分段可以进一步分成多个更小的分段，实现了电缆的进一步分类，为后续的受力分析提供了更小更科学的计算分段，进一步提高了受力分析的可靠性。
图5为本发明实施例提供的一种受力分析计算的方法流程图，参见图5，在前述实施例的基础上，可选地，S208、根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算，包括：
S401、根据每段的前端牵引力、每段所属的电缆弯曲种类和测量信息顺序计算每段的后端牵引力。
具体地，首段的前端牵引力为预设前端牵引力，其它段的前端牵引力为前一段的后端牵引力，其中，测量信息包括离散点的坐标、电缆铺设的摩擦系数和单位长度电缆的重量。此处的首段和其它段均指的是第三次分段后所得的第三终级段。
示例性地，若一段电缆对应的电缆弯曲种类为水平直线牵引，则根据第一公式计算该段的后端牵引力，第一公式为
，其中，
为后端牵引力，
为前端牵引力，
为电缆铺设的摩擦系数，
为单位长度电缆的重量，
为该段电缆的长度，
=
，其中，
为第三终级段中第1个离散点，
为第三终级段中最后一个离散点。因为电缆出厂时盘绕在电缆盘上，在电缆敷设时牵引电缆下盘预设长度后才能开始敷设电缆。考虑电缆盘轴孔和轴间的摩擦力，首个第三终级段的前端牵引力可以近似折算为预设长度的电缆重量，示例性地，可以为15米电缆的重量。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为水平弯曲牵引，则根据第二公式计算该段的后端牵引力，第二公式为
，其中，
为弯曲部分的圆心角，可以根据该段中离散点的坐标计算得到，
=
，其中，
为第三终级段中第1个离散点，
为第三终级段中第2个离散点，
为第三终级段中倒数第二个离散点，
为第三终级段中最后一个离散点。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为倾斜直线向上牵引，则根据第三公式计算该段的后端牵引力，第三公式为
，其中，
为电缆做倾斜直线牵引位置的倾斜角，可以根据该段中离散点的坐标计算得到， 
=
,其中，
为第三终级段中第1个离散点，
为第三终级段中最后一个离散点，
为该第三终级段中所有离散点拟合成的直线的方向向量。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为倾斜直线向下牵引，则根据第四公式计算该段的后端牵引力，第四公式为
。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为垂直弯曲凸曲面向上牵引，则根据第五公式计算该段的后端牵引力，第五公式为
，其中，R为电缆在该段的弯曲半径，可以根据该段中离散点的坐标计算得到，
,
为第三终级段中第i个离散点，
为第三终级段中第i+1个离散点。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为垂直弯曲凸曲面向下牵引，则根据第六公式计算该段的后端牵引力，第六公式为
。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为垂直弯曲凹曲面向上牵引，则根据第七公式计算该段的后端牵引力，第七公式为
。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为垂直弯曲凹曲面向下牵引，则根据第八公式计算该段的后端牵引力，第八公式为
。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凸曲面向上牵引，则根据第九公式计算该段的后端牵引力，第九公式为
，其中，
为该段中离散点所在倾斜面与水平面的夹角，可以根据该段中离散点的坐标计算得到。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凸曲面向下牵引，则根据第十公式计算该段的后端牵引力，第十公式为
。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凹曲面向上牵引，则根据第十一公式计算该段的后端牵引力，第十一公式为
。
若一段电缆对应的电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凹曲面向下牵引，则根据第十二公式计算该段的后端牵引力，第十二公式为
。
S402、根据每段对应的电缆敷设方式、每段所属的电缆弯曲种类、每段的前端牵引力和每段的后端牵引力计算第三终级段的侧压力。
具体地，当某段电缆属于水平弯曲牵引、垂直弯曲凸曲面向上牵引、垂直弯曲凸曲面向下牵引、垂直弯曲凹曲面向上牵引、垂直弯曲凹曲面向下牵引、倾斜面上垂直弯曲凸曲面向上牵引、倾斜面上垂直弯曲凸曲面向下牵引、倾斜面上垂直弯曲凹曲面向上牵引或倾斜面上垂直弯曲凹曲面向下牵引时，电缆护层要承受侧压力。一般地，当弯曲部位位于电缆构筑物敷设段，在电缆敷设时，转弯位通常会设置滚轮以控制电缆护层承受的侧压力不要超过电缆护层最大允许侧压力。而当弯曲部位位于拖拉管敷设段，受拖拉管管径的限制，故在电缆敷设时转弯位通常不能额外设置辅助设备，电缆与拖拉管内壁硬接触，可以近似为圆弧滑板，电缆转弯半径基本等同与拖拉管转弯位的转弯半径。故某段电缆的敷设方式为电缆构筑物敷设时，其测压力的计算公式为：
，其中，
为该第三终级段弯曲处的牵引力，可以等于前端牵引力和后端牵引力的平均值，
为第三终级段中弯曲处采用滚轮时，相邻两个滚轮间弧段所对应的圆心角，单位可以为rad。某段电缆的敷设方式为拖拉管敷设时，其测压力的计算公式为：
。
本实施例提供的电缆敷设受力分析方法，根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段，将连续且属于相同电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类的各个离散点作为同一分段，进而根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算，得到电缆在铺设过程中各段实时所受的牵引力和侧压力中的至少一种，在受力分析之前首先根据电缆探测顺序对离散点进行初始排序和编号，然后根据电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类将所有连续的离散点依次进行三次分段，每次分段后都将各段内的离散点按照电缆敷设方向重新排序，然后根据最小分段对应的计算公式分别对各段进行受力分析，得到各段的牵引力和/或侧压力，实现了电缆敷设受力分析，根据各段的分段信息分别计算牵引力或/和侧压力，使得受力分析更加科学细致，提高了受力分析的准确程度。
本发明实施例还提供了一种电缆敷设受力分析装置。图6为本发明实施例提供的一种电缆敷设受力分析装置的结构示意图，参照图6，电缆敷设受力分析装置600包括：第一层数据处理模块601、第二层数据处理模块602、第三层数据处理模块603、受力分析计算模块604和排序模块605，第一层数据处理模块601用于根据离散点对应的电缆接地方式对离散点进行第一级分段；第二层数据处理模块602用于根据离散点对应的电缆敷设方式对前次分段后各段中离散点进行第二级分段；第三层数据处理模块603用于根据离散点所属的电缆弯曲种类对前次分段后各段中离散点进行第三级分段；受力分析计算模块604用于根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算；排序模块605用于根据管线探测的方向和电缆线路方向对离散点进行初始排序并编号，且在第一级分段之后、第二级分段之后和第三级分段之后，对每一段内的离散点重新排序并编号。
图7为本发明实施例提供的另一种电缆敷设受力分析装置的结构示意图，参照图7，在上述实施例的基础上，可选地，受力分析计算模块604包括后端牵引力计算单元701和侧压力计算单元702，后端牵引力计算单元701用于根据前端牵引力和第三级分段的分段信息顺序计算每段的后端牵引力，其中，首段的前端牵引力为预设前端牵引力，其它段的前段牵引力为前一段的后端牵引力；侧压力计算单元702用于根据第二级分段的分段信息、前端牵引力和后端牵引力计算水平弯曲牵引、垂直弯曲牵引和倾斜面上垂直弯曲牵引中每个最小分段的侧压力。
本发明提供的电缆敷设受力分析方法和装置，根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对离散点进行分段，将连续且属于相同电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类的各个离散点作为同一分段，进而根据分段信息和离散点的测量信息对离散点进行受力分析计算，得到电缆在铺设过程中各段实时所受的牵引力和侧压力中的至少一种，实现对电缆敷设过程中电缆各段的实时受力分析，为电缆敷设提供数据支持，敷设电缆的工人可以根据受力分析结果在敷设过程中采用对应的应对保护手段，能真正起到保护电缆的作用，提高了电缆敷设过程中电缆的安全性。
上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种电缆敷设受力分析方法，其特征在于，包括：
根据电缆敷设通道中管线探测离散点对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类对所述离散点进行分段，包括：根据管线探测方向从开始探测的一端向所述电缆的另一端，对所述离散点进行初始排序并编号；根据离散点对应的电缆接地方式对所述离散点进行第一级分段；根据所述离散点对应的电缆敷设方式对所述第一级分段后各段中所述离散点进行第二级分段；根据所述离散点所属的电缆弯曲种类对所述第二级分段后各段中所述离散点进行第三级分段；其中，在所述第一级分段之后、所述第二级分段之后和所述第三级分段之后，还包括:根据最小分段内的电缆敷设方向对最小分段内的所述离散点重新排序并编号，最小分段为前次分段后得到的最小的分段；
根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点所在最小分段进行受力分析计算，其中，所述分段信息包括所述离散点所在分段对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类，所述测量信息包括所述离散点的坐标、电缆铺设的摩擦系数和单位长度电缆的重量，所述受力分析计算包括牵引力的计算和侧压力的计算中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电缆敷设受力分析方法，其特征在于，根据最小分段内的电缆敷设方向对最小分段内的所述离散点重新排序并编号，包括：
沿所述电缆敷设方向，从所述分段的一端开始向所述分段另一端依次为所述离散点排序并重新标号。
3.根据权利要求1所述的电缆敷设受力分析方法，其特征在于，根据所述离散点所属的所述电缆弯曲种类对所述第二级分段后各段中所述离散点进行第三级分段，包括：
根据相邻的所述离散点拟合成的线条的第一目标特性对所述第二级分段后各段中所述离散点进行初级分类，将相邻的且属于同一弯曲大类的离散点划分为同一第三初级段，其中，所述弯曲大类包括水平牵引、倾斜直线牵引和垂直牵引，所述第一目标特性包括线条类型和线条位置；
根据相邻的所述离散点拟合成的线条的第二目标特性对所述第三初级段中所述离散点进行中级分类，将相邻的且属于同一弯曲小类的离散点划分为同一第三中级段，其中，所述水平牵引包括水平直线牵引和水平弯曲牵引两个所述弯曲小类，所述倾斜直线牵引包括倾斜向上直线牵引和倾斜向下直线牵引两个所述弯曲小类，所述垂直牵引包括垂直弯曲牵引和倾斜面上垂直弯曲牵引两个所述弯曲小类，所述第二目标特性包括线条走向、线条类型和线条位置；
根据相邻的所述离散点拟合成的线条的第三目标特性对所述第三中级段中的所述离散点进行终级分类，将相邻的且属于同一弯曲更小类的离散点划分为同一第三终级段，其中，所述垂直弯曲牵引包括垂直弯曲凸曲面向上牵引、垂直弯曲凸曲面向下牵引、垂直弯曲凹曲面向上牵引和垂直弯曲凹曲面向下牵引四个所述弯曲更小类，所述倾斜面上垂直弯曲牵引包括倾斜面上垂直弯曲凸曲面向上牵引、倾斜面上垂直弯曲凸曲面向下牵引、倾斜面上垂直弯曲凹曲面向上牵引、倾斜面上垂直弯曲凹曲面向下牵引四个所述弯曲更小类，所述第三目标特性包括凹凸特性和线条朝向。
4.根据权利要求3所述的电缆敷设受力分析方法，其特征在于，根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点所在最小分段进行受力分析计算，包括：
根据每段的前端牵引力、每段所属的所述电缆弯曲种类和所述测量信息顺序计算每段的后端牵引力，其中，首段的前端牵引力为预设前端牵引力，其它段的前端牵引力为前一段的后端牵引力，所述测量信息包括所述离散点的坐标、电缆铺设的摩擦系数和单位长度电缆的重量。
5.根据权利要求4所述的电缆敷设受力分析方法，其特征在于，根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点所在最小分段进行受力分析计算，还包括：
根据每段对应的所述电缆敷设方式、每段所属的所述电缆弯曲种类、每段的所述前端牵引力和每段的所述后端牵引力计算所述第三终级段的侧压力。
6.根据权利要求4所述的电缆敷设受力分析方法，其特征在于，根据每段的前端牵引力和每段所属的所述电缆弯曲种类顺序计算每段的后端牵引力，包括：
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为水平直线牵引，则根据第一公式计算该段的后端牵引力，所述第一公式为
，其中，
为所述后端牵引力，
为所述前端牵引力，
为所述电缆铺设的摩擦系数，
为所述单位长度电缆的重量，
为该段电缆的长度；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为水平弯曲牵引，则根据第二公式计算该段的后端牵引力，所述第二公式为
，其中，
为弯曲部分的圆心角；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为倾斜直线向上牵引，则根据第三公式计算该段的后端牵引力，所述第三公式为
，其中，
为电缆做倾斜直线牵引位置的倾斜角；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为倾斜直线向下牵引，则根据第四公式计算该段的后端牵引力，所述第四公式为
；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为垂直弯曲凸曲面向上牵引，则根据第五公式计算该段的后端牵引力，所述第五公式为
，其中，R为电缆在该段的弯曲半径；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为垂直弯曲凸曲面向下牵引，则根据第六公式计算该段的后端牵引力，所述第六公式为
；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为垂直弯曲凹曲面向上牵引，则根据第七公式计算该段的后端牵引力，所述第七公式为
；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为垂直弯曲凹曲面向下牵引，则根据第八公式计算该段的后端牵引力，所述第八公式为
；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凸曲面向上牵引，则根据第九公式计算该段的后端牵引力，所述第九公式为
，其中，
为该段中所述离散点所在倾斜面与水平面的夹角；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凸曲面向下牵引，则根据第十公式计算该段的后端牵引力，所述第十公式为
；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凹曲面向上牵引，则根据第十一公式计算该段的后端牵引力，所述第十一公式为
；
若一段电缆对应的所述电缆弯曲种类为倾斜面上垂直弯曲凹曲面向下牵引，则根据第十二公式计算该段的后端牵引力，所述第十二公式为
。
7.一种电缆敷设受力分析装置，其特征在于，包括：
第一层数据处理模块，用于根据离散点对应的电缆接地方式对所述离散点进行第一级分段；
第二层数据处理模块，用于根据所述离散点对应的电缆敷设方式对前次分段后各段中所述离散点进行第二级分段；
第三层数据处理模块，用于根据所述离散点所属的电缆弯曲种类对前次分段后各段中所述离散点所在最小分段进行第三级分段；
受力分析计算模块，用于根据分段信息和所述离散点的测量信息对所述离散点进行受力分析计算，其中，所述分段信息包括所述离散点所在分段对应的电缆接地方式、电缆敷设方式和电缆弯曲种类，所述测量信息包括所述离散点的坐标、电缆铺设的摩擦系数和单位长度电缆的重量，所述受力分析计算包括牵引力的计算和侧压力的计算中的至少一种；
排序模块，用于根据管线探测的方向和电缆线路方向对所述离散点进行初始排序并编号，且在所述第一级分段之后、所述第二级分段之后和所述第三级分段之后，对每一段内的所述离散点重新排序并编号。
8.根据权利要求7所述的电缆敷设受力分析装置，其特征在于，所述受力分析计算模块包括：
后端牵引力计算单元，用于根据前端牵引力和所述第三级分段的分段信息顺序计算每段的后端牵引力，其中，首段的前端牵引力为预设前端牵引力，其它段的前段牵引力为前一段的后端牵引力；
侧压力计算单元，用于根据所述第二级分段的分段信息、所述前端牵引力和后端牵引力计算水平弯曲牵引、垂直弯曲牵引和倾斜面上垂直弯曲牵引中每个最小分段的侧压力。
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