基于三维数字化技术的光电缆敷设的方法探讨

2021-11-19沙少川温杰

电子测试 2021年20期

沙少川，温杰

（上海电力设计院有限公司，上海，200025）

关键字：三维数字化设计；光电缆敷设；模型标准库

0 引言

本文结合现今主流光电缆敷设软件及工程实例，提出了从预先建立的模型标准库以及方案标准库中选取并建立目标设备模型以及确定目标光电缆相关参数，省去原有的数据与工程模型绑定以及部分清册梳理工作，并最终确定目标光电缆敷设路径，提升电缆和光缆敷设长度的精准度，优化电缆敷设路径，实现自动化操作，对提升变电站电缆敷设施工进度有积极的作用[1]。

1 光电缆敷设的方法探讨

1.1 光电缆敷设方法流程

图1 为实例中采用的一种光电缆敷设方法的流程图。用于在仿真软件中，众多设备之间模拟敷设光电缆的情况。该方法具体包括：

图1 光电缆敷设方法的流程图

模型标准库是预先根据工程实施中涉及到的包括电气一次设备以及电气二次设备建立而成的，其中的每个设备模型都包含其设备数据，例如设备名称、生产厂家、电压等级和配电盘名称等[2]。目标位置表示目标设备在仿真软件显示界面中所排布的位置。用户在仿真软件中调用模型标准库，并根据工程需求在模型标准库中选择目标设备模型，通过包括鼠标拖拽的方法将目标设备模型排布到仿真软件的显示界面中，以模拟在真实工程场景中设备的相对位置。在目标设备模型排布到目标位置之后，还包括生成每个目标设备的位置坐标，可选的以可视的三维坐标形式生成在目标设备附近，并且还会根据用户所选的目标设备模型生成目标设备ID表，以便用户查看。目标设备ID表可以包括如下形式：

表1 目标设备ID表

通过在预先建立的模型标准库中选取并建立目标设备模型，省去了原有的设备数据与设备模型绑定工作，大大减少用时时间以及人力成本。步骤102、在所述至少两个目标位置之间建立三维桥支架模型，确定所述至少两个目标设备之间候选光电缆敷设路径。桥支架是光电缆敷设的载体设备，光电缆在设备之间敷设必须要依托于桥支架，因此当桥支架建立完成后，可以根据桥支架的敷设形状以及连接关系等，确定目标设备之间候选光电缆敷设路径。当目标设备模型排布完成后，根据工程中常用的桥支架建立规则，直接在目标设备模型之间建立三维桥支架模型。只考虑目标设备位置，则目标设备之间的光电缆敷设路径有无数条，但是由于光电缆敷设要依托于桥支架，因此基于桥支架的敷设形状以及连接关系，候选光电缆敷设路径为可确定的一个数值，例如30条。

在所述目标位置之间建立三维桥支架模型之后，包括：对所述目标设备和所述三维桥支架模型进行标识编号，用于后期校验及光电缆敷设路径的标识。

可以生成材料表来体现标识编号后的结果，包括如下形式：

表2 材料表

步骤103、根据预先建立的方案标准库中的预设方案，确定目标光电缆数量、目标光电缆规格和目标光电缆的设备连接关系。方案标准库是预先根据工程预设方案、规则以及历史工程记录建立而成的，用户可根据工程需求调用方案标准库中的预设方案、规则以及历史工程记录。预设方案指的是在工程实施中所涉及到的设备、连接关系、材料用料等，在本实例中，预设方案包括目标光电缆数量、目标光电缆规格和目标光电缆的设备连接关系。

目标光电缆规格表示目标光电缆的尺寸，包括4×4、7×2.5和4×16等，目标光电缆的设备连接关系表示目标光电缆的起始连接设备以及终止连接设备，例如目标光电缆以设备A为起点，以设备B为终点，这即是目标光电缆的设备连接关系。用户可以实时在方案标准库中添加或更改预设方案，例如添加所需目标光电缆的规格和目标光电缆的数量。

确定目标光电缆数量、目标光电缆规格和目标光电缆的设备连接关系之后，根据预先建立的方案标准库中的预设方案，确定目标光电缆型号；根据所述目标光电缆型号和目标光电缆规格，生成电缆选型表，用于展示所述目标光电缆的型号信息和规格信息。

电缆选型表可以包括如下形式：

表3 电缆选型表

确定目标光电缆数量、目标光电缆规格和目标光电缆的设备连接关系之后，还包括：生成预处理清册，其中所述预处理清册包括所述方案标准库中的预设方案、目标设备ID表以及所述电缆选型表。

预处理清册可以包括如下形式：

通过从预先建立的方案标准库中确定目标光电缆数量、目标光电缆规格和目标光电缆的设备连接关系，可以省去部分清册梳理工作，大大减少用时时间以及人力成本。

步骤104、根据所述候选光电缆敷设路径、目标光电缆数量、目标光电缆规格、目标光电缆的设备连接关系，以及目标设备位置，确定目标光电缆敷设路径。光电缆敷设要从两个方面考虑：1、光电缆敷设路径的桥支架容积率；2、光电缆敷设路径的路径距离值。基于此，可选的确定目标光电缆敷设路径，包括：根据所述目标光电缆数量、目标光电缆规格和候选光电缆敷设路径的桥支架宽度，确定各条候选光电缆敷设路径桥支架的容积率值；根据所述目标光电缆连接的两个目标设备的位置坐标，确定各条候选光电缆敷设路径的路径距离值；根据候选光电缆敷设路径桥支架的容积率值和路径距离值，确定目标光电缆敷设路径。

确定目标光电缆敷设路径之后，还包括：根据所述目标光电缆敷设路径的路径距离值，确定目标光电缆的敷设长度值，并在仿真软件中目标光电缆的相邻区域显示；生成光电缆清册，其中所述光电缆清册包括所述方案标准库中的预设方案、目标设备ID表、所述电缆选型表，以及所述目标光电缆的敷设长度值。重新确定所述目标光电缆敷设路径的桥支架容积率值，并生成桥支架容积率报告。

所述桥支架容积率报告还可以包括：1、桥支架参数，例如桥支架尺寸、位置等；2、桥支架内搭载的光电缆相关参数，例如光电缆类型、光电缆数量以及光电缆规格等；3、桥支架容积率计算的具体过程。

1.2 光电缆敷设具体实现方式

图2 为实例中采用的一种光电缆敷设方法的流程图，为实例提供了一种具体实现方式。

图2 光电缆敷设方法的流程图二

具体可以包括如下：

步骤201、从预先建立的模型标准库中选取至少两个目标设备模型，并将目标设备模型分别排布到至少两个目标位置上。步骤202、在所述至少两个目标位置之间建立三维桥支架模型，确定所述至少两个目标设备之间候选光电缆敷设路径。步骤203、根据预先建立的方案标准库中的预设方案，确定目标光电缆数量、目标光电缆规格和目标光电缆的设备连接关系。步骤204、根据所述目标光电缆数量、目标光电缆规格和候选光电缆敷设路径的桥支架宽度，确定各条候选光电缆敷设路径桥支架的容积率值。

表4 预处理清册

桥支架的容积率可以由如下公式计算：

其中，d 表示目标光电缆规格，n 表示目标光电缆数量，W表示候选光电缆敷设路径的桥支架宽度。

步骤205、根据所述目标光电缆连接的两个目标设备的位置坐标，确定各条候选光电缆敷设路径的路径距离值。根据所述目标光电缆连接的两个目标设备的位置坐标，确定所述两个目标设备之间的曼哈顿距离值；根据所述两个目标设备之间的曼哈顿距离值以及最短路径算法，确定各条候选光电缆敷设路径的路径距离值；其中，最短路径算法包括迪杰斯特拉算法以及弗洛伊德算法等。

步骤206、根据候选光电缆敷设路径桥支架的容积率值和路径距离值，确定目标光电缆敷设路径。目标光电缆敷设路径即最佳光电缆敷设路径，其体现在：（1）光电缆敷设路径的桥支架容积率需符合容积率校验。（2）光电缆敷设路径的路径距离值最短。

基于此，将所述桥支架的容积率值低于预设阈值且所述路径距离值最短的候选光电缆敷设路径，作为目标光电缆敷设路径。预设阈值优选的包括80%。

在确定目标光电缆敷设路径之后，仿真软件会根据所述目标光电缆敷设路径进行光电缆敷设，并且将电缆标识成黄色，将桥支架标识成白色，将光电缆的起点和终点标识成红色，以使得用户更直观的观察到最终敷设结果[3]。