三维数字化设计在输电线路工程中的应用研究

黄正刚

摘要：我国的电网是世界上规模最大，最复杂的电网，在电网的设计与建设中离不开科学合理的输电线路工程。经过多年的发展与应用，三维数字化设计技术已经成功在输电线路工程中广泛应用。其主要是通过收集各项技术数据，以地理信息系统、遥感技术已经虚拟技术等，模拟构建三维地理模型，为输电线路工程的设计提供可视化的仿真模型。仿真模型的建设可以有效的为输电线路的设计与优化提供指导，比如路径选择、塔杆排位等。本文对三维数字化设计在输电线路工程中的应用展开研究，对其主要功能与技术要点进行介绍，然后对其应用进行分析，以促进三维数字化设计的发展，促进输电线路工程的建设。

关键词：三维;数字化设计;输电线路工程;应用研究

引言

近年来，以信息技术为代表的数字化技术发展迅速，与各行各业都在逐渐融合之中。在输电线路工程中，三维数字化设计的应用可以有效提高设计效率与设计的科学合理性，三维数字化设计是以地理信息系统为基础平台，通过地理信息数据与输电工程数据的收集、整合、处理、分析等，构建三维可视化的仿真模型，为输电线路工程的设计提供指导。随着三维数字化设计的逐渐成熟与发展，在电网工程设计的应用也越来越广泛，其可以有效提升输电线路工程的设计效率和设计质量，并极大简化了设计程序，成本也更低。

一、三维数字化设计概述

1.三维数字化设计平台

三维数字化设计平台是一个综合性的集成系统，通过多种技术系统的整合，比如信息技术、地理信息系统、遥感技术等，可以实现协同设计与资源共享。三维数字化设计平台现阶段在大型建筑工程的设计施工中应用非常广泛和成熟，出现了多种专业的设计平台，比如OpenPlant、Pdms、博超等。但是在输电线路工程的设计中，还没有出现专业的三维数字化设计平台。这一定程度上导致了输电线路工程应用三维数字化设计时数据不足、工具软件的整合性不足，沟通不畅等问题。

2、平台架构设计

输电线路工程中三维数字化设计是以地理信息系统为基础平台，以计算机技术、大数据技术实现数据库的搭建与应用，然后以虚拟技术构建仿真模型，为输电线路工程的设计提供指导，为了适应客观发展的要求，输电线路工程的三维数字化平台也应该具有可拓展性。在三维数字化设计中，基础地理信息数据的收集的全面性和准确性较为关键，目前主要是通过遥感技术进行基础地理信息数据的收集。

输电线路数字化设计系统构建的三维仿真模型，可以对输电线路的路径规划、杆位选择、施工图设计等多个环节的设计提供可视化的参考与指导价值，并且可以进行模拟操作，针对可能出现的问题进行反复试错，实现最优设计，具有成本低、效率高、质量高等特点。

二、三维数字化设计在输电线路工程中应用的主要功能

1.基础管理

三维数字化设计的基础功能主要分为二维层次与三维层次的功能，二维层次的主要有地图的使用，包括定位、测量等基本功能，还可以进行编录、坐标转换以及输出等;三维层次的基础功能可以实现视图浏览，实现三维数据的分析和使用，并且可以在其中适当的添加一些自然特效，针对主要的数据或药店进行标记。除此之外，还有一些些基础的录像功能，并且可以进行截屏记录。此外，系统还可以对用户进行权限管理，不同权限的用户，系统对其开发的功能与系统也不同。

2.数据功能

数据功能功能使三维数字化设计的基础，数据来源主要有历史数据、现场勘察等数据汇集而成的数据库。数据库的内容包括有规划咨询内容、地理信息数据、仿真模型数据、电网数据以及电网工程数据等。数据库内容的全面性直接关系到三维数字化设计的质量和功能，数据库的建设可以有效提高设计效率和设计质量，实现多系统集成协作，管理也更为方面。此外，数据的分析处理也是非常重要的工作，主要的操作依靠计算机专业软件完成，有坐标转换、矢量设计等。

3.三维业务设计

三维业务设计在输电新路工程中的主要内容为项目管理、路径设计、结构设计以及电气设计等。其可以实现多种功能的设计，比如路径的优化选择设计、杆位的优化选择设计、电气的检查检验、输电线路的合理分布等。

三、三维数字化设计在输电线路中应用的技术要点

1.数字化协同

三维数字化设计应用与输电线路之中，可以打破地域与时间的限制，让不同地点，不同专业、不同领域的专家利用三维数字化设计平台对输电线路工程实现协同设计，提高了连接效率，交流沟通效率，使设计的准确性和设计质量更好，成本更低。良好的协同配合可以有效避免设计失误与疏漏等问题。

2.选线、排位相结合

在输电线路工程的实际使用中，难免会受到地质灾害，气象灾害以及其他意外因素的影响，对电网的稳定运行造成不良影响。运用三维数字化设计方法，可以更为科学合理的规划线路路径，对电线杆位的选择提供更好的指导。三维数字化设计时以地理信息系统为基础，通过遥感技术摄制的高清影像，对地质情况进行全面的测算与预测，通过相关的协议与避让规则，规划处受意外因素影响最小的路径，实现路径的最优选择。在路径规划中，其电线杆位的选择也是多为结构稳定的地质区域，可以为输电线路工程的运行中避免许多不必要的问题，选用最为经济合理的选路与杆位，不经降低了成本，提高了设计效率，而且可以有效保证输电线路的运行寿命。

3.空间校验

三维数字化设计可以构建多种仿真模型，包括地理模型与铁塔模型以及其他的仿真模型，这些模型的构建实现了虚拟可视化。通过模拟输电线路工程实际的运行环境与工作状态，可以进行空间优化。比如当处于静止状态时，输电线路的受力状态与在有风环境下输电线路的摆动状态对于杆位或者铁塔的影响有什么区别，通过这种模拟，可以对输电线路实际运行中可能出现的问题进行规避设计，实现合理的空间布置，避免风摆情况下输电线路之间的碰触等问题。这些操作都是自动实现的校验的，仅需摄入环境数据模型即可完成，可以有效提升设计效率与设计质量，并且成本较低。尤其是对于复杂地形的设计体现的更为明显，比如垭口、峡谷、喀斯特地貌等，风力较大且风向复杂，三维数字化设计可以有效解决这一问题。

4.4通道清理

输电线路工程的建设过程中，虽然大部分时候是在野外进行，但是随着电网工程越来越密集，规模越来越大，难免要经过一些居住区域或者林木茂盛的区域。在这些区域，大型输电工程会对生产生活以及树木造成一定的影响。因此，进行输电线路工程建设时要对于路径通道进行清理工作。三维数字化设计可以较为合理的规划路径，减少拆迁工作。在进行拆迁时，可以对建筑拆迁与林木砍伐等进行合理的规划设计，记录相关的参数，对线路规划范围之内的建筑分布与林木分布进行整体的分析，并根据相关的原则自动规划拆迁方案与砍伐计划，并绘制相关图纸。大大提高了效率，减少了工作量。

结束语：

三维数字化设计时近年来发展较快的一种设计技术，其主要集成了多项先进的技术，包括地理信息系统、计算机技术、数据库技术以及遥感技术等，随着人工智能技术以及其他数字技术的发展，三维数字化设计将更加智能自动化。输电线路工程的设计施工较为复杂，面对的影響因素以及自身质量的要求较高，应用三维数字化设计可以有效提高设计效率和设计质量，随着我国电网规模的越来越大和愈发复杂，对三维数字化设计的需求也越来越强烈，因此应该进行大力发展与应用。

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（作者单位：长治市容海智成电力勘测设计有限公司）