海拉瓦技术在特高压线路施工中的应用

第32卷第18期电网技术Vol.32No.182008年9月PowerSystemTechnologySep.2008文章编号：1000-3673（2008）18-0001-05中图分类号：TM752文献标志码：A学科代码：470·4034海拉瓦技术在特高压线路施工中的应用孙竹森1，李震宇1，蒋荣安2，阎平2（1．国网交流工程建设有限公司，北京市西城区，100140；2．北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京市西城区，100011）ApplicationofHelavaTechniqueinOn-SiteConstructionofUHVACTransmissionLineSUNZhu-sen1，LIZhen-yu1，JIANGRong-an2，YANPing2（1．StateGridACProjectConstructionCompanyLimited，XichengDistrict，Beijing100140，China；2．BeijingNorth-StarCompanyLimited，XichengDistrict，Beijing100011，China）ABSTRACT:Inthispaper,anapplicationplatformforHelavatechniquebasedon-siteconstructionofUHVACtransmissionlineisbuilt.Theimplementationprinciple,keytechnologyindicesandmainfunctionsofsystemplatformarepresented;andadigitalarchivessystemforHelavatechniquebasedconstructionprocessofUHVACtransmissionlineisdeveloped.Theresearchresultshavebeenappliedinthetransmissionlineinvestigationforthebiddingsof1000kVUHVACpilotprojectformSoutheastShanxiviaNanyangtoJingmen,aswellasindifferentstagessuchasfoundationconstruction,towerassemblinganderection,linestringingandaccessoryinstallationandconstruction.Theresultsofthisresearchoffereffectivetechnologicalsupportforthedesignoftransmissionlineconstructionscheme,constructionorganizationandmanagementofUHVACpilotproject,thusbothtechnoligicallevelandconstructionefficiencyareimproved.KEYWORDS:Helavatechnique；digitalarchivessystem；UHVtransmission；transmissionlineconstruction；constructionmanagement摘要：1000kV--关键词：0引言将新技术和先进的施工工艺应用于电网建设，从而提高电网建设的整体科技水平是电网建设发展的必然趋势[1-6]。特高压输变电工程的设计、施工、运行要求远高于500kV输变电工程，同时由于电压等级的提升、建设规模的扩大，使得特高压工程建设和管理的难度更大，其施工方案制定、施工组织和管理都不同于常规工程。研究适用于特高压工程施工组织和管理新技术，为特高压工程建设提供坚强的技术支持，对于未来大规模特高压工程建设具有重要的意义。海拉瓦技术已在电网建设的勘测设计和后续运行维护管理工作中得到了广泛应用，在辅助设计招投标、进行路径优化、杆塔优化排位等方面取得了很好的社会效益和经济效益[7-9]。然而，海拉瓦技术在输电线路工程建设阶段的应用研究较少，特别是在现场建设施工过程中的应用研究基本没有。文献[10]建立了基于海拉瓦技术的输电线路施工管理数字沙盘系统，这一系统针对的是输电线路工程的施工管理，该系统作为线路工程施工管理的综合工作平台，其用户包括管理单位(业主)、施工单位、相关物资管理部门、监理部门、设计单位等，研究者仅将这一系统应用到了线路通道的三维显示与施工进度管理，用户主要集中在管理层面，并没有真正应用到输电线路现场施工建设中。可以看到，海拉瓦技术在电网建设现场施工中，特别是在辅助现场施工方案制定、施工组织和管理方面的应用还是空白。因此，开展海拉瓦技术在输电线路施工管理过程中的应用研究，深入挖掘海拉瓦技术在线路施工基金项目：国家电网公司科技资助项目(SGKJ[2007]284)。2孙竹森等：海拉瓦技术在特高压线路施工中的应用Vol.32No.18阶段的应用潜力，能够进一步提高电网建设的科技含量，更好地为输电线路工程建设提供服务。本文以1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程(下文简称特高压交流试验示范工程)为依托，研究海拉瓦技术在特高压输电线路现场施工的应用，建立了基于海拉瓦技术的输电线路现场施工技术应用平台，研究成果不仅可用于特高压线路工程建设，对于其他电压等级的输电线路工程建设也同样适用。1平台的实现原理与关键技术1.1实现原理构建基于海拉瓦技术的特高压线路现场施工技术应用平台的实现方式是：1）对电网建设前期海拉瓦路径优化的各种数据作进一步处理，包括二维三维数字模型、各种定位数据、多种影像资源、各种电子地图等资料。同时结合设计信息，将过去只能在海拉瓦全数字摄影测量工作站上运行的各种数据移植到普通计算机上使用，以三维数字沙盘的方式转移到特高压线路施工阶段使用。2）基于数字化的三维场景和其他空间数据，并结合施工各阶段的工程实际需求开发各种实用功能模块，应用于施工招投标线路调查、基础施工、组塔施工、架线及附件安装等各施工阶段，为施工方案制定、施工组织和管理等提供技术参考依据和辅助服务。3）结合特高压线路空间信息建立线路设计资料的“数字化档案”，将前期设计资料、各种工程图纸档案、施工过程中的历史档案等以“电子化”的方式组织起来进行管理和使用。4）提供必要的用户交互接口，使得施工单位在施工建设过程中能够与应用平台中的有关数据进行交互，例如编辑、修改、下载各种资料以便于编制方案和报告，上传、编辑、保存施工过程中的影像资料等，以形成与完善“数字化档案”。这些接口同时也可供施工单位拓展系统功能使用。5）与施工阶段的其他相关管理软件平台有效接口，将其他软件采集、使用的数据与系统平台中的空间数据和真实直观的三维场景相结合，为施工管理提供新型的手段。将以上各方面集成形成统一的数字化平台，应用于特高压线路施工中，以空间数据为依托，伴随特高压线路施工全过程逐步完善。1.2平台的关键技术与海拉瓦技术在线路规划设计方面的应用不同，在施工现场不可能使用海拉瓦全数字摄影测量工作站进行工作，必须保证现场施工人员配备的普通计算机就能够使用平台，因此，系统平台的建立面临数据存储、调度、显示等一系列的相关技术问题。同时，由于“数字化档案”包括了设计和施工过程中的各种图纸、资料、文档、图表、三维空间数据、实景照片等多种形式，并贯穿设计、施工、运行整个阶段，如何保证其完备、可追溯、能够统一存储和管理和使用方便等问题都需要考虑。在平台的开发过程中重点解决的关键技术包括：三维可视化技术、多投影带数据拼接技术、海量数据的管理与漫游、组件复用与分层技术、框架配置技术、“数字化档案”全流程管理、施工专题业务模型建立等。2平台的主要功能平台的主要功能包括以下几个方面：1）施工现场的地形、地貌和地物的真实再现。使用三维可视化技术，可真实详尽地再现施工现场的情景，利用特高压线路全线的真彩色航空影像，生动、逼真地模拟出现场施工环境，本平台中地貌地面分辨率达到0.85m。基于此，在招标线路调查阶段，可帮助投标单位详细了解施工现场，在室内完成线路复测。组塔施工阶段可为组塔方案的选择提供参考和依据，在架线施工中可从宏观上合理地进行架线区段划分，根据地形、地貌预先制定更为合理的施工计划。2）各级行政区信息及施工区域的电子地图。输电线路施工对地理空间的行政区划依赖性较大，例如：基础施工时几乎每基塔基施工都涉及到占地、赔偿，而这些与各级行政区划密切相关。为此，本平台提供了各施工标段内精确到村级的行政区信息和特定施工区域的电子地图，可按省、市、县、乡镇、村各级行政区统计或查询塔基占地赔偿、临时施工占地、青苗协议等资料。3）塔基附近场景的精细化表现。为有效辅助施工方案制定，在每基杆塔附近100m范围内采用精细化表现，使用分辨率为0.20m的高分辨率影像和数字地面模型显示地形、地貌，使杆塔周围的地形、地貌更加清晰，为施工方案的制定和选择提供更好的参考依据。第32卷第18期电网技术34）施工地区交通道路的表现及相应辅助功能。交通运输道路对施工组织的影响甚大，材料运输方案的制定及料场、施工队驻地、项目部位置等的选择都与之有关。本平台详细地采集施工地区的各种交通道路信息以供施工查询，并提供基于道路网的一些辅助分析功能，例如辅助选择材料运输的最佳路线及确定最佳的运输方式等。5）立体展现各种交叉跨越的实际情况。基于空间数据，平台在三维场景中可模拟电力线、交通道路、房屋等各种主要交叉跨越物的实景。各交叉跨越物的属性数据均可查询，并具备对各种交叉跨越物进行统计的功能。本平台还可通过输入不同的施工条件，动态模拟张力放线过程中导地线经过被跨越物的情况，为制定跨越施工方案、安全施工提供服务。6）施工方案的审核和比选。利用三维数字化场景，用户在虚拟的三维场景下模拟工作，直接进行环境初步勘查提取相关参数，以确定初步的施工方案，再结合现场勘测工作，确定最终的施工方案。通过三维场景也可对不同的施工方案进行审查，探讨其可行性。这种方式可直观地观察到施工方案模拟实施后的效果，并支持在各方案中快速地进行调整对比，输出相关的对比信息。在施工验收评审过程中，可按照设计的线路进行空中飞行模拟，也可定位到指定的位置观察具体地区的地形、地貌和工程场景信息。同传统的基于图纸和文字的评审、验收方式相比，利用可视化的三维数字化场景进行施工方案审核，更加便利。7）多种基于三维场景的辅助功能。施工技术人员可使用平台提供的多种测量和专业计算的辅助工具，进行有效地分析，使施工方案更加严谨和科学化。提供的辅助功能主要有：三维高程分级渲染，坡度、坡向、长度、面积等的计算，断面提取、弧垂观察与模拟、安全距离量算、专题图制作输出，通道走廊的宽度量算，各种统计功能，放线区段划分、牵张场选择，运输道路选择，各种针对线路工程的计算功能等。利用上述功能，可使现场施工组织的部分工作由室外转向室内，在室内即可有针对性地进行施工组织和技术方案制定，并可多角度重复再现，从而带来现场施工组织设计方式的改进，节约了人力物力，提高了效率。3数字化档案系统数字化档案系统是施工辅助平台在特高压工程建设上应用的重要组成部分。数字化档案包括设计和施工中的各种图纸、资料、文档、图表、空间数据、实景照片等的数字化形式。设计过程中的档案资料经一定处理后以“数字化”方式直接进入系统平台，移交到施工阶段。这些“数字化档案”也可直接应用在施工方案的组织和管理中，平台为在施工方案制定、施工组织和管理中方便地使用数字化档案提供全面地支持。平台对工程资料、档案的管理是基于空间数据的，可直观地实现对档案的组织和管理，例如在影像或三维场景中根据某个杆塔可迅速关联与之对应的各种档案资料，相对于常规的管理方式，这种基于空间数据的管理方式更加直观和便捷，同时，更加具有空间全局感。在施工过程中，提供用户接口以便用户丰富和完善数字化档案，例如为数字化档案补充施工前后的各种照片和录像、录入施工过程数据