CN116345347B - 一种基于bim技术的高压电缆终端安装与试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆终端安装领域，尤其涉及一种基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，包括：步骤S1，电缆模型构建模块建立BIM三维电缆设计模型；步骤S2，将BIM三维结构施工模型导入所述BIM三维电缆设计模型中，工况分析模块根据结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高；步骤S3，施工现场监测模块根据各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况是否存在异常；步骤S4，组装电缆终端；步骤S5，完成电缆终端安装后，对BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，并判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验。本发明能够根据现场实际施工情况对电缆终端的安装进行预调整。
Description
技术领域
本发明涉及电缆终端安装领域，尤其涉及一种基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法。
背景技术
在110kV输电线路工程中，GIS电缆终端安装是一道非常重要的工序，GIS电缆终端的质量问题与整个工程的施工质量息息相关。BIM技术作为一种新型管理方法，在电缆终端安装和试验过程中，BIM技术应用贯穿于实施的各个阶段，对整个环节进行监督与控制，保证各个环节的顺利开展，提高工程质量。
中国专利CN101465533B提供了一种高压电力电缆终端的安装方法，包括步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧；步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的光缆通孔的绝缘光缆续接；能够同时实现电缆的终端处理和解决电缆导体内光纤的引出和续接的问题，但是存在施工现场内土建结构的标高误差导致电缆终端安装设计与施工现场不匹配而增大施工难度的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，能够解决施工现场内土建结构的标高误差导致电缆终端安装设计与施工现场不匹配而增大施工难度的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，包括：
步骤S1，电缆模型构建模块根据施工图纸建立BIM三维电缆设计模型，所述电缆模型构建模块将地上水平段的电缆敷设区域设定为第一电缆施工组，将电缆竖井内的电缆敷设区域设定为第二电缆施工组，将地下水平段的电缆敷设区域设定为第三电缆施工组；
步骤S2，将BIM三维结构施工模型导入所述BIM三维电缆设计模型中，工况分析模块根据各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业周期以判定电缆终端安装分项工程和与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程的设备位置是否存在叠合以对施工顺序进行调节；
步骤S3，施工现场监测模块根据设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况是否存在异常；
步骤S4，当所述施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布不存在异常时，将通长螺杆旋转至GIS组合电器中，将环氧套管、垫圈、法兰依次套入到GIS组合电器中，对称拧紧紧固件，根据BIM三维电缆设计模型在电缆上标记出插入限位，将电缆套入环氧套管，直至限位标记完全套入环氧套管下端面且无法继续套入为止；
步骤S5，完成电缆终端安装后，所述电缆模型构建模块根据施工现场电缆终端安装的实际工况构建BIM三维电缆施工模型，并基于110kV电缆交流耐压试验方案对BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，并根据耐压模拟试验结果判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验。
进一步地，在所述步骤S2中，所述工况分析模块获取所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，其中，
若所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高使插入GIS后的电缆终端的应力锥与结构楼板存在重叠部分，所述工况分析模块判定调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高。
进一步地，当所述工况分析模块判定调节所述GIS出线气室分界法兰面高程时，工况分析模块获取所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度，并根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，其中，
若所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度小于等于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第一调节高度，工况分析模块判定不对结构楼板进行扩孔；
若所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度大于1/3倍的结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块根据结构楼板的钢筋排布获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第二调节高度，并判定是否对结构楼板进行扩孔；
其中，设定第一调节高度为所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度。
进一步地，当所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度大于1/3倍的结构楼板的混凝土保护层厚度时，所述工况分析模块根据结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板的预留孔洞边缘的最小距离获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第二调节高度，其中，
若所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离小于等于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块获取第二调节高度h21＝△h-c，并判定对所述预留孔洞的钢筋上部进行扩孔，式中，△h为所述应力锥与结构楼板的重叠高度，c为结构楼板的混凝土保护层厚度；
若所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离大于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块根据结构楼板内上部纵筋是否通过所述应力锥与结构楼板的重合部分获取第二调节高度，其中，当所述结构楼板内上部纵筋通过所述应力锥与结构楼板的重合部分时，所述工况分析模块获取第二调节高度h22＝△h-c，并判定对所述预留孔洞的钢筋上部进行扩孔使扩孔后的预留孔洞能够满足应力锥的安装与拆卸。
进一步地，当所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离大于结构楼板的混凝土保护层厚度，且所述结构楼板内上部纵筋未通过所述应力锥与结构楼板的重合部分时，所述工况分析模块根据所述应力锥与结构楼板重合部分的最大横截面面积获取第二调节高度，其中，
若所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积大于洞口面积最大阈值，所述工况分析模块获取第二调节高度，使所述GIS出线气室分界法兰面提升第二调节高度后应力锥与结构楼板重合部分的最大横截面面积等于0.75倍的洞口面积最大阈值；
若所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积小于等于洞口面积最大阈值，所述工况分析模块获取第二调节高度为零，工况分析模块判定对结构楼板进行扩孔，获取扩孔面积S＝min{1.2×S0，Smax}；
其中，S0为所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积，Smax为洞口面积最大阈值。
进一步地，当所述工况分析模块判定进行扩孔作业时，工期预测模块根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业工期，并将扩孔作业工期计入电缆终端安装分项工程的工期中，工况分析模块获取与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程，设备模型布置模块导入电缆终端安装设备布置模型及与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程设备布置模型，工况分析模块提取各设备的位置轮廓区域，并判定各设备的位置轮廓区域是否存在叠合区域，当存在叠合区域时，工况分析模块基于坐标值修正算法根据各设备的可调节范围对存在叠合区域的各设备位置进行最优化调整，当完成对各设备位置的最优化调整时仍存在叠合区域，工况分析模块对电缆终端安装分项工程中的所述叠合区域的施工顺序进行调节。
进一步地，当各设备的位置轮廓区域不存在叠合区域时，根据所述电缆终端安装设备布置模型中各设备的位置对施工现场中各电缆终端安装设备进行排布，设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像传递至施工现场监测模块，所述施工现场监测模块根据各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况，其中，若施工现场监测模块未获取某一图像中的预设特征图样或获取某一图像中的预设特征图样偏离预设图像分区，施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布存在异常，异常区域为获取所述图像的监控设备所在的施工区域。
进一步地，当所述施工现场监测模块能够获取各图像中的预设特征图样且各图像中的预设特征图样均未偏离各预设特征图样对应的预设图像分区时，施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布不存在异常，在所述步骤S4中，所述工况分析模块获取各GIS设备组件的尺寸，所述各GIS设备组件包括环氧套管，工况分析模块对电缆终端安装过程进行模拟，获取各电缆的设计插入限位，施工现场根据工况分析模块获取的各电缆的设计插入限位对各电缆做限位标记，各环氧套管分别设有识别标志，当将各电缆套入对应的各环氧套管时，施工现场监测模块获取各环氧套管与各电缆的连接图像，基于图像特征提取算法检测各连接图像中是否存在部分或全部限位标记，当施工现场监测模块检测某一连接图像中存在部分或全部限位标记时，判定所述连接图像中的环氧套管与电缆的连接不满足施工要求，并记录所述环氧套管。
进一步地，当所述施工现场监测模块完成对不满足施工要求的环氧套管的记录时，施工现场监测模块根据不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值判定电缆终端安装是否合格，其中，
若不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值大于预设最大不合格率，所述施工现场监测模块判定电缆终端安装不合格，施工现场监测模块根据全部连接图像中不满足施工要求的各环氧套管的限位标记分别与各环氧套管下端面的距离对与各环氧套管相连接的电缆的整改优先级进行排序，根据各电缆的整改优先级对施工现场内的各电缆终端安装情况进行整改；
其中，设定限位标记与环氧套管下端面的距离最大的电缆的整改优先级为第一整改优先级电缆，设定限位标记与环氧套管下端面的距离最小的电缆的整改优先级为第N优先级设备，N为不满足施工要求的环氧套管的数量。
进一步地，当施工现场内不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值小于等于预设最大不合格率时，所述施工现场监测模块判定电缆终端安装合格，根据施工现场电缆终端安装的实际工况构建BIM三维电缆施工模型，并对所述BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，所述施工现场监测模块根据耐压模拟试验结果判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验，其中，
若所述BIM三维电缆施工模型通过全部耐压模拟试验，所述施工现场监测模块判定能够对施工现场内电缆进行实际耐压试验；
若所述BIM三维电缆施工模型未通过任意一次耐压模拟试验，所述施工现场监测模块判定不对施工现场内电缆进行实际耐压试验，并根据BIM三维电缆施工模型的耐压模拟试验结果获取异常区域以对施工现场内对应区域的电缆终端进行调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过在BIM系统中将BIM三维结构施工模型与BIM三维电缆设计模型进行结合，能够根据现场实际施工情况对电缆终端的安装进行预调整，由于土建结构在实际施工时难以避免标高存在误差的问题，而设备的安装安排在土建结构施工完成之后，因此原设备设计图纸可能无法与施工现场已完成的土建结构完全匹配，直接对电缆进行敷设安装容易导致工期延误，试错成本较高，通过在BIM系统中进行电缆安装模拟，能够预测电缆终端安装过程中出现的施工问题，及时对电缆终端安装部件进行位置调整，实现方案先行。
尤其，本发明根据水平段各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的施工实际标高的对比结果判定以设计标高装配应力锥是否与施工现场实际的结构楼板发生位置冲突，当存在叠合区域时，说明应力锥以原设计标高安装时会有部分位于结构楼板内，对施工造成困难，本发明通过基于实际工况对安装过程进行模拟，能够精确预测可能存在的施工难点，提高施工效率。
尤其，，本发明根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度，当应力锥与结构楼板的重叠高度较大时，为避免因位置改动过多导致电缆敷设与安装存在安全问题，当应力锥与结构楼板的重叠高度较小时，为减小施工难度，将应力锥的重叠区域调节至结构楼板以外，能够减小对结构楼板扩孔的工程量。
尤其，本发明根据结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板的预留孔洞边缘的最小距离获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度，当结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板预留孔洞边缘的最小距离较小时，为避免对结构楼板扩孔时使钢筋暴露在空气中，使调节后的应力锥与钢筋平面不重合且对钢筋外侧混凝土进行扩孔，能够同时满足应力锥的安装要求以及保证混凝土层对钢筋的保护作用。
尤其，当结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板预留孔洞边缘的最小距离较大时，能够判定扩孔对结构楼板内钢筋无影响，当应力锥在结构楼板中的最大横截面积较大时，对结构楼板的扩孔尺寸较大，会影响结构楼板的承重能力，因此对应力锥的位置进行调节，使扩孔尺寸控制在合理区域内，减小扩孔对结构楼板的影响。
尤其，本发明在判定对结构楼板进行扩孔后，会对扩孔的工程量与扩孔作业工期进行计算，扩孔作业工期会影响电缆终端安装的施工进度，而与电缆终端安装分项工程同步的其它工程正常作业，进而影响设备及材料的安放，由于电缆终端安装材料存在易燃物质，其安放区域有较为严格的要求，为避免与其它工程设备的位置冲突，对各分部分项工程的施工顺序进行调节。
尤其，本发明在施工现场各区域设置有若干监控设备，能够获取各电缆终端安装设备的排布图像以获取电缆终端安装设备在施工现场的排布情况，当图像中缺少某一特征图像时，能够判定该处缺少某一或若干电缆终端安装设备，当获取预设特征图样偏离预设图像分区时，能够判定该处电缆终端安装设备位置出现偏差，不利于施工或存在安全隐患。
尤其，本发明根据已有组件的尺寸在BIM系统中对电缆终端安装过程进行模拟，进而获取电缆的套入环氧套管的最佳深度作为设计插入限位对施工现场内的各电缆终端做限位标记，能够根据限位标记确认电缆接线柱是否完全插入环氧套管上嵌件的插拔槽中，保证电缆终端的安装质量。
附图说明
图1为发明实施例BIM系统架构图；
图2为发明实施例基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法流程图；
图3为发明实施例高压电缆终端结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明实施例BIM系统架构图，包括：电缆模型构建模块，其用于根据施工图建立BIM三维电缆设计模型，根据施工现场电缆敷设情况建立BIM三维电缆施工模型；工况分析模块，其用于根据结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业周期以判定电缆终端安装分项工程和与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程的设备位置是否存在叠合以对施工顺序进行调节；设备模型布置模块，其与施工现场检测模块相连接，用于根据设备的规格型号导入电缆终端安装设备布置模型及与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程设备布置模型；施工现场监测模块，其用于获取设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像并根据设备模型布置模块最终确认的电缆终端安装设备布置模型判定施工现场的电缆终端安装设备的排布是否存在异常；工期预测模块，其与电缆模型构建模块及工况分析模块相连接，用于根据工程量的实时调整对工期进行实时预测。
请参阅图2所示，其为本发明实施例基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法流程图，包括：
步骤S1，电缆模型构建模块根据施工图纸建立BIM三维电缆设计模型，所述电缆模型构建模块将地上水平段的电缆敷设区域设定为第一电缆施工组，将电缆竖井内的电缆敷设区域设定为第二电缆施工组，将地下水平段的电缆敷设区域设定为第三电缆施工组；
步骤S2，将BIM三维结构施工模型导入所述BIM三维电缆设计模型中，工况分析模块根据各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业周期以判定电缆终端安装分项工程和与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程的设备位置是否存在叠合以对施工顺序进行调节；
步骤S3，施工现场监测模块根据设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况是否存在异常；
步骤S4，当所述施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布不存在异常时，将通长螺杆旋转至GIS组合电器中，采用升降设备将环氧套管、垫圈、法兰依次套入到GIS组合电器中，对称拧紧紧固件，根据BIM三维电缆设计模型在电缆上标记出插入限位，将电缆套入环氧套管，直至限位标记完全套入环氧套管下端面且无法继续套入为止；
步骤S5，完成高压电缆终端安装后，所述电缆模型构建模块根据施工现场电缆终端安装的实际工况构建BIM三维电缆施工模型，并基于各所述110kV电缆交流耐压试验方案对BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，并根据耐压模拟试验结果判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验。
具体而言，本发明通过在BIM系统中将BIM三维结构施工模型与BIM三维电缆设计模型进行结合，能够根据现场实际施工情况对电缆终端的安装进行预调整，由于土建结构在实际施工时难以避免标高存在误差的问题，而设备的安装安排在土建结构施工完成之后，因此原设备设计图纸可能无法与施工现场已完成的土建结构完全匹配，直接对电缆进行敷设安装容易导致工期延误，试错成本较高，通过在BIM系统中进行电缆安装模拟，能够预测电缆终端安装过程中出现的施工问题，及时对电缆终端安装部件进行位置调整，实现方案先行。
在所述步骤S2中，所述工况分析模块获取所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，其中，
若所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高使插入GIS后的电缆终端的应力锥与结构楼板存在重叠部分，所述工况分析模块判定调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高；
若所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高使插入GIS后的电缆终端的应力锥与结构楼板不存在重叠部分，所述工况分析模块判定不调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高。
具体而言，本发明根据水平段各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的施工实际标高的对比结果判定以设计标高装配应力锥是否与施工现场实际的结构楼板发生位置冲突，当存在叠合区域时，说明应力锥以原设计标高安装时会有部分位于结构楼板内，对施工造成困难，本发明通过基于实际工况对安装过程进行模拟，能够精确预测可能存在的施工难点，提高施工效率。
当所述工况分析模块判定调节所述GIS出线气室分界法兰面高程时，工况分析模块获取所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度，并根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，其中，
若所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度小于等于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第一调节高度，工况分析模块判定不对结构楼板进行扩孔；
若所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度大于1/3倍的结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块根据结构楼板的钢筋排布获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第二调节高度，并判定是否对结构楼板进行扩孔；
其中，设定第一调节高度为所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度。
具体而言，本发明根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度，当应力锥与结构楼板的重叠高度较大时，为避免因位置改动过多导致电缆敷设与安装存在安全问题，当应力锥与结构楼板的重叠高度较小时，为减小施工难度，将应力锥的重叠区域调节至结构楼板以外，能够减小对结构楼板扩孔的工程量。
当所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度大于1/3倍的结构楼板的混凝土保护层厚度时，所述工况分析模块根据结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板的预留孔洞边缘的最小距离获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第二调节高度，其中，
若所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离小于等于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块获取第二调节高度h21＝△h-c，并判定对所述预留孔洞的钢筋上部进行扩孔，使扩孔后的预留孔洞能够满足应力锥的安装与拆卸，式中，△h为所述应力锥与结构楼板的重叠高度，c为结构楼板的混凝土保护层厚度；
若所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离大于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块根据结构楼板内上部纵筋是否通过所述应力锥与结构楼板的重合部分获取第二调节高度，其中，当所述结构楼板内上部纵筋通过所述应力锥与结构楼板的重合部分时，所述工况分析模块获取第二调节高度h22＝△h-c，并判定对所述预留孔洞的钢筋上部进行扩孔使扩孔后的预留孔洞能够满足应力锥的安装与拆卸。
具体而言，本发明根据结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板的预留孔洞边缘的最小距离获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度，当结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板预留孔洞边缘的最小距离较小时，为避免对结构楼板扩孔时使钢筋暴露在空气中，使调节后的应力锥与钢筋平面不重合且对钢筋外侧混凝土进行扩孔，能够同时满足应力锥的安装要求以及保证混凝土层对钢筋的保护作用。
当所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离大于结构楼板的混凝土保护层厚度，且所述结构楼板内上部纵筋未通过所述应力锥与结构楼板的重合部分时，所述工况分析模块根据所述应力锥与结构楼板重合部分的最大横截面面积获取第二调节高度，其中，
若所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积大于洞口面积最大阈值，所述工况分析模块获取第二调节高度，使所述GIS出线气室分界法兰面提升第二调节高度后应力锥与结构楼板重合部分的最大横截面面积等于0.75倍的洞口面积最大阈值；
若所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积小于等于洞口面积最大阈值，所述工况分析模块获取第二调节高度为零，工况分析模块判定对结构楼板进行扩孔，获取扩孔面积S＝min{1.2×S0，Smax}；
其中，S0为所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积，Smax为洞口面积最大阈值。
具体而言，本实施例中设定洞口面积最大阈值为1.5倍的预留孔洞设计面积。
具体而言，当结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板预留孔洞边缘的最小距离较大时，能够判定扩孔对结构楼板内钢筋无影响，当应力锥在结构楼板中的最大横截面积较大时，对结构楼板的扩孔尺寸较大，会影响结构楼板的承重能力，因此对应力锥的位置进行调节，使扩孔尺寸控制在合理区域内，减小扩孔对结构楼板的影响。
当所述工况分析模块判定进行扩孔作业时，工期预测模块根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业工期，并将扩孔作业工期计入电缆终端安装分项工程分项工程的工期中，工况分析模块获取与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程，设备模型布置模块导入电缆终端安装设备布置模型及与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程设备布置模型，工况分析模块提取各设备的位置轮廓区域，并判定各设备的位置轮廓区域是否存在叠合区域，当存在叠合区域时，工况分析模块基于坐标值修正算法根据各设备的可调节范围对存在叠合区域的各设备位置进行最优化调整，当完成对各设备位置的最优化调整时仍存在叠合区域，工况分析模块对电缆终端安装分项工程中的所述叠合区域的施工顺序进行调节。
本实施例中，电缆终端安装设备包括安装机具以及安装材料。
具体而言，本发明在判定对结构楼板进行扩孔后，会对扩孔的工程量与扩孔作业工期进行计算，扩孔作业工期会影响电缆终端安装的施工进度，而与电缆终端安装分项工程同步的其它工程正常作业，进而影响设备及材料的安放，由于电缆终端安装材料存在易燃物质，其安放区域有较为严格的要求，为避免与其它工程设备的位置冲突，对各分部分项工程的施工顺序进行调节。
当各设备的位置轮廓区域不存在叠合区域时，根据所述电缆终端安装设备布置模型中各设备的位置对施工现场中各电缆终端安装设备进行排布，设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像传递至施工现场监测模块，所述施工现场监测模块根据各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况，其中，若施工现场监测模块未获取任一图像A中的预设特征图样或获取图像A中的预设特征图样偏离预设图像分区，施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布存在异常，异常区域为获取所述图像A的监控设备所在的施工区域。
具体而言，本发明在施工现场各区域设置有若干监控设备，能够获取各电缆终端安装设备的排布图像以获取电缆终端安装设备在施工现场的排布情况，当图像中缺少某一特征图像时，能够判定该处缺少某一或若干电缆终端安装设备，当获取预设特征图样偏离预设图像分区时，能够判定该处电缆终端安装设备位置出现偏差，不利于施工或存在安全隐患。
当所述施工现场监测模块能够获取各图像中的预设特征图样且各图像中的预设特征图样均未偏离各预设特征图样对应的预设图像分区时，施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布不存在异常，在所述步骤S4中，所述工况分析模块获取各GIS设备组件的尺寸，所述各GIS设备组件包括环氧套管，工况分析模块对电缆终端安装过程进行模拟，获取各电缆的设计插入限位，施工现场根据工况分析模块获取的各电缆的设计插入限位对各电缆做限位标记，各环氧套管分别设有识别标志，当将各电缆套入对应的各环氧套管时，施工现场监测模块获取各环氧套管与各电缆的连接图像，基于图像特征提取算法检测各连接图像中是否存在部分或全部限位标记，当施工现场监测模块检测某一连接图像中存在部分或全部限位标记时，判定所述连接图像中的环氧套管与电缆的连接不满足施工要求，并记录所述环氧套管。
请参阅图3所示，其为本发明实施例高压电缆终端结构示意图，包括接线端子1，设置于接线端子1下方的罩帽2，设置于罩帽2下方的绝缘主体3，与绝缘主体相连接的集流环4，设置于集流环下方的热缩管5以及设置于与热缩管下相连接的套管内的接地线6。
具体而言，本实施例中任一环氧套管分别对应唯一识别标志，BIM系统的信息库中记录有各识别标志，当完成某一环氧套管与电缆的连接时，信息库根据识别标志获取连接图像对应的环氧套管，实现对各环氧套管与各电缆连接的逐一检查。
具体而言，本发明根据已有组件的尺寸在BIM系统中对电缆终端安装过程进行模拟，进而获取电缆的套入环氧套管的最佳深度作为设计插入限位对施工现场内的各电缆终端做限位标记，能够根据限位标记确认电缆接线柱是否完全插入环氧套管上嵌件的插拔槽中，保证电缆终端的安装质量。
当所述施工现场监测模块完成对不满足施工要求的环氧套管的记录时，施工现场监测模块根据不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值判定电缆终端安装是否合格，其中，
若不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值大于预设最大不合格率，所述施工现场监测模块判定电缆终端安装不合格，施工现场监测模块根据全部连接图像中不满足施工要求的各环氧套管的限位标记分别与各环氧套管下端面的距离对与各环氧套管相连接的电缆的整改优先级进行排序，根据各电缆的整改优先级对施工现场内的各电缆终端安装情况进行整改；
其中，设定限位标记与环氧套管下端面的距离最大的电缆的整改优先级为第一整改优先级电缆，设定限位标记与环氧套管下端面的距离最小的电缆的整改优先级为第N优先级设备，N为不满足施工要求的环氧套管的数量。
具体而言，本实施例中预设最大不合格率为2％。
当施工现场内不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值小于等于预设最大不合格率时，所述施工现场监测模块判定电缆终端安装合格，根据施工现场电缆终端安装的实际工况构建BIM三维电缆施工模型，并对所述BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，所述施工现场监测模块根据耐压模拟试验结果判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验，其中，
若所述BIM三维电缆施工模型通过全部耐压模拟试验，所述施工现场监测模块判定能够对施工现场内电缆进行实际耐压试验；
若所述BIM三维电缆施工模型未通过任意一次耐压模拟试验，所述施工现场监测模块判定不对施工现场内电缆进行实际耐压试验，并根据BIM三维电缆施工模型的耐压模拟试验结果获取异常区域以对施工现场内对应区域的电缆终端进行调整。
具体而言，本实施例中通过耐压模拟试验的判定条件为BIM三维电缆施工模型中各区域在试验电压下均不存在局部放电。
当所述现场施工模型通过全部耐压模拟试验时，对施工现场内电缆进行实际耐压试验，若施工现场内电缆各区域在试验过程中均未发生局部放电，判定施工现场内电缆终端安装满足安全性要求。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，包括：
步骤S1，电缆模型构建模块根据施工图纸建立BIM三维电缆设计模型，所述电缆模型构建模块将地上水平段的电缆敷设区域设定为第一电缆施工组，将电缆竖井内的电缆敷设区域设定为第二电缆施工组，将地下水平段的电缆敷设区域设定为第三电缆施工组；
步骤S2，将BIM三维结构施工模型导入所述BIM三维电缆设计模型中，工况分析模块根据各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业周期以判定电缆终端安装分项工程和与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程的设备位置是否存在叠合以对施工顺序进行调节；
步骤S3，施工现场监测模块根据设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况是否存在异常；
步骤S4，当所述施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布不存在异常时，将通长螺杆旋转至GIS组合电器中，将环氧套管、垫圈、法兰依次套入到GIS组合电器中，对称拧紧紧固件，根据BIM三维电缆设计模型在电缆上标记出插入限位，将电缆套入环氧套管，直至限位标记完全套入环氧套管下端面且无法继续套入为止；
步骤S5，完成电缆终端安装后，所述电缆模型构建模块根据施工现场电缆终端安装的实际工况构建BIM三维电缆施工模型，并基于110kV电缆交流耐压试验方案对BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，并根据耐压模拟试验结果判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述工况分析模块获取所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高判定是否调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高，其中，
若所述第一电缆施工组与所述第三电缆施工组中各GIS出线气室分界法兰面的设计标高与结构楼板的实际施工标高使插入GIS后的电缆终端的应力锥与结构楼板存在重叠部分，所述工况分析模块判定调节GIS出线气室分界法兰面的设计标高。
3.根据权利要求2所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当所述工况分析模块判定调节所述GIS出线气室分界法兰面高程时，工况分析模块获取所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度，并根据应力锥与结构楼板的重叠高度获取GIS出线气室分界法兰面的调节高度并判定是否对结构楼板进行扩孔，其中，
若所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度小于等于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第一调节高度，工况分析模块判定不对结构楼板进行扩孔；
若所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度大于1/3倍的结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块根据结构楼板的钢筋排布获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第二调节高度，并判定是否对结构楼板进行扩孔；
其中，设定第一调节高度为所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度。
4.根据权利要求3所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当所述应力锥与所述结构楼板的重叠高度大于1/3倍的结构楼板的混凝土保护层厚度时，所述工况分析模块根据结构楼板内钢筋外边缘距结构楼板的预留孔洞边缘的最小距离获取所述GIS出线气室分界法兰面的调节高度为第二调节高度，其中，
若所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离小于等于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块获取第二调节高度h21＝△h-c，并判定对所述预留孔洞的钢筋上部进行扩孔，式中，△h为所述应力锥与结构楼板的重叠高度，c为结构楼板的混凝土保护层厚度；
若所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离大于结构楼板的混凝土保护层厚度，所述工况分析模块根据结构楼板内上部纵筋是否通过所述应力锥与结构楼板的重合部分获取第二调节高度，其中，当所述结构楼板内上部纵筋通过所述应力锥与结构楼板的重合部分时，所述工况分析模块获取第二调节高度h22＝△h-c，并判定对所述预留孔洞的钢筋上部进行扩孔使扩孔后的预留孔洞能够满足应力锥的安装与拆卸。
5.根据权利要求4所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当所述结构楼板内钢筋外边缘距所述预留孔洞的边缘的最小距离大于结构楼板的混凝土保护层厚度，且所述结构楼板内上部纵筋未通过所述应力锥与结构楼板的重合部分时，所述工况分析模块根据所述应力锥与结构楼板重合部分的最大横截面面积获取第二调节高度，其中，
若所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积大于洞口面积最大阈值，所述工况分析模块获取第二调节高度，使所述GIS出线气室分界法兰面提升第二调节高度后应力锥与结构楼板重合部分的最大横截面面积等于0.75倍的洞口面积最大阈值；
若所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积小于等于洞口面积最大阈值，所述工况分析模块获取第二调节高度为零，工况分析模块判定对结构楼板进行扩孔，获取扩孔面积S＝min{1.2×S0，Smax}；
其中，S0为所述应力锥与所述结构楼板的重合部分的最大横截面面积，Smax为洞口面积最大阈值。
6.根据权利要求5所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当所述工况分析模块判定进行扩孔作业时，工期预测模块根据扩孔工程量及现场可调动班组数量计算扩孔作业工期，并将扩孔作业工期计入电缆终端安装分项工程的工期中，工况分析模块获取与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程，设备模型布置模块导入电缆终端安装设备布置模型及与电缆终端安装分项工程交叉的同步分项工程设备布置模型，工况分析模块提取各设备的位置轮廓区域，并判定各设备的位置轮廓区域是否存在叠合区域，当存在叠合区域时，工况分析模块基于坐标值修正算法根据各设备的可调节范围对存在叠合区域的各设备位置进行最优化调整，当完成对各设备位置的最优化调整时仍存在叠合区域，工况分析模块对电缆终端安装分项工程中的所述叠合区域的施工顺序进行调节。
7.根据权利要求6所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当各设备的位置轮廓区域不存在叠合区域时，根据所述电缆终端安装设备布置模型中各设备的位置对施工现场中各电缆终端安装设备进行排布，设置于施工现场的若干监控设备获取各电缆终端安装设备的图像传递至施工现场监测模块，所述施工现场监测模块根据各电缆终端安装设备的图像判定施工现场的电缆终端安装设备的排布情况，其中，若施工现场监测模块未获取某一图像中的预设特征图样或获取某一图像中的预设特征图样偏离预设图像分区，施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布存在异常，异常区域为获取所述图像的监控设备所在的施工区域。
8.根据权利要求7所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当所述施工现场监测模块能够获取各图像中的预设特征图样且各图像中的预设特征图样均未偏离各预设特征图样对应的预设图像分区时，施工现场监测模块判定施工现场的电缆终端安装设备的排布不存在异常，在所述步骤S4中，所述工况分析模块获取各GIS设备组件的尺寸，所述各GIS设备组件包括环氧套管，工况分析模块对电缆终端安装过程进行模拟，获取各电缆的设计插入限位，施工现场根据工况分析模块获取的各电缆的设计插入限位对各电缆做限位标记，各环氧套管分别设有识别标志，当将各电缆套入对应的各环氧套管时，施工现场监测模块获取各环氧套管与各电缆的连接图像，基于图像特征提取算法检测各连接图像中是否存在部分或全部限位标记，当施工现场监测模块检测某一连接图像中存在部分或全部限位标记时，判定所述连接图像中的环氧套管与电缆的连接不满足施工要求，并记录所述环氧套管。
9.根据权利要求8所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当所述施工现场监测模块完成对不满足施工要求的环氧套管的记录时，施工现场监测模块根据不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值判定电缆终端安装是否合格，其中，
若不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值大于预设最大不合格率，所述施工现场监测模块判定电缆终端安装不合格，施工现场监测模块根据全部连接图像中不满足施工要求的各环氧套管的限位标记分别与各环氧套管下端面的距离对与各环氧套管相连接的电缆的整改优先级进行排序，根据各电缆的整改优先级对施工现场内的各电缆终端安装情况进行整改；
其中，设定限位标记与环氧套管下端面的距离最大的电缆的整改优先级为第一整改优先级电缆，设定限位标记与环氧套管下端面的距离最小的电缆的整改优先级为第N优先级设备，N为不满足施工要求的环氧套管的数量。
10.根据权利要求9所述的基于BIM技术的高压电缆终端安装与试验方法，其特征在于，当施工现场内不满足施工要求的环氧套管数量与全部环氧套管数量的比值小于等于预设最大不合格率时，所述施工现场监测模块判定电缆终端安装合格，根据施工现场电缆终端安装的实际工况构建BIM三维电缆施工模型，并对所述BIM三维电缆施工模型进行若干次耐压模拟试验，所述施工现场监测模块根据耐压模拟试验结果判定是否对施工现场内电缆进行实际耐压试验，其中，
若所述BIM三维电缆施工模型通过全部耐压模拟试验，所述施工现场监测模块判定能够对施工现场内电缆进行实际耐压试验；
若所述BIM三维电缆施工模型未通过任意一次耐压模拟试验，所述施工现场监测模块判定不对施工现场内电缆进行实际耐压试验，并根据BIM三维电缆施工模型的耐压模拟试验结果获取异常区域以对施工现场内对应区域的电缆终端进行调整。
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