架空输电线路三维智能算量分析

谢枫，阮勇，刘耀中，周贺，王锦涛

（中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司）

1 引言

架空输电线路是指架设于地面上的电力线路，主要由绝缘子串、杆塔、导线等结构组成，相比于传统的地下输电线路，其建设成本更低，便于后期维护工作的开展，且工程周期相对较短。为了确保后续提出的架空输电线路三维智能算量分析更加全面、准确，首先要对三维设计模型颗粒度进行深入了解。

2 基于GIM模型的颗粒度分析

在进行基于GIM 模型的颗粒度分析时需要注意，其主要目的在于实现输变电工程造价信息、编码映射规则的有效梳理，为后续构件解析以及映射提供切实可行的理论依据。若想确保研究目标有效达成需要从以下几方面进行充分研究。

1）根据输变电工程编码应用导则可知

电网工程标识系统主要包括：相线系统，由导线绝缘子串和导线组成；跳线系统，由跳线绝缘子串与跳线构成；引下线系统，包括电缆引下线和绝缘子串；光缆系统，由架空地线系统、架空相线系统组成；防雷接地系统，包括避雷线系统、屏蔽线系统；监测系统，包括线路与监测设备。

2）依照输变电工程建模规范可知

导地线建模内容以地线、OPGW 以及ADSS 为主；金具建模内容则以金具连接、耐张线夹为主；基础模型，包括岩石基础、板式基础、筏板基础、直埋式基础；交叉跨越物模型，以等级公路、林木、地下通信线、架空线路为主。

3）根据电力假设工程预算定额、工程量清单计价准则可知

需要根据定额说明进一步整理构建类型、费用信息等数据；通过研究工程量计算规则可得出构建构成量的准确计算方式；根据预规可进一步得出计算标准、费用性质划分、计价格式以及报表输出、取费等造价所需信息。

4）以输变电工程建模规范中的架空输电线路作为研究对象可知

输电线工程GIM文件主要包括.cbm、.fam、.mod等，同时也包括.stl等无法使用参数化完成描述的文件。其中CBM 文件主要由工程文件清单以及五级系统组成，其中五级系统分别对应：FISystem 全线级，具有工程名称、电压等级、线路名称等属性项；F2System 分段级，具有电压等级、架设方式、线路长度、沿线地形比例、气象条件等属性项；F3System 耐张段级，包含电压等级、回路数、导线分裂数、起始杆塔编号、材料用量等属性项；F4System 设备级，具有塔组、交叉跨越组等属性项；F5System 子设备级，包括塔组子设备、导体组子设备、交叉跨越子对象等属性项[1]。

3 技经信息需求探究

在进行技经需求分析时需要从定额、预规等规范进行着手探究，围绕工程图纸对线路与导电部分的构建属性范围进行探讨，掌握技经所涉及的造价资料。

根据实际调查显示，当前电力定额站颁布的清单规范主要分为工程量清单计价标准、电力工程预算定额以及电网工程预算编制规定等规范，在进行业务提纯后可将相关业务细分为以下七类。即：杆塔，组件范围以整根式混凝土杆、整根式钢管杆、角钢塔、拉线制作及安装、杆塔标志牌为主；接地，组件范围以接地装置为主；基础，组件范围为底盘安装、卡盘安装、装配式基础、灌注桩基础、岩石锚杆基础、钢管桩基础、基础防护、护坡及排洪沟砌筑；其他，组件范围包括排水沟的开挖以及尖峰施工几面；附件，组件范围为悬垂串、跳线串、间隔棒、阻尼线、地线金具；导线，地线，组件范围包括OPGW、ADSS；交叉跨越，组件范围为铁路、房屋、林木、架空管道、地下电缆、地下管道、电缆隧道、架空线路。

4 智能算量与交互模式

为了进一步完成架空输电线路三维智能算量的深入剖析，需要明确智能算量的构建思路，完成自动算量规则的准确把握，充分认识到智能填补参数的实际内容，实现报表的完整输出。因此本章节将以三维设计数据成果的转化作为研究目标，保证GIM数据、智能数据计算得到有效运用，从而完成造价编制。

依照当前已知的技经模型，将GIM交互规范、标识系统编码规范有机结合，对三维设计模型格式的文件内容进行全面探究，构建造价数据与设计信息相互共享的规则，并充分考虑如何从数据清洗、数据映射、数据对性等角度将数字化模型准确转化为造价信息模型[2]。

4.1 线路工程算量规则

4.1.1 获取组件参数

线路工程量的技术原则整体上与变电工程基本一致，都是利用GIM文件的解析来获取组件参数，以此达到高速统计的目的。通过对预算定额的基本内容进行分析可以总结出线路工程量的业务统计范围以及工程量计算结构，之后对GIM 规范进行探究可知，三维设计文件需要依照规范要求格式完成工程量统计参数的存储，要求每层级都与相应的参数范围一一对照，其中基本关系主要包括工程编号、工程性质以及项目划分，此类内容都被存储在FISystem全线级文件当中，即：设计阶段工程名称、工程名称、线路名称，需要根据调度名称进行确定、工程编号，由建管单位提供、设计电压等级、建设单位、是否有光纤、是否有终端线、是否给电铁供电线路、是否是同杆并架线路。而特征段的主要内容为：电压等级、是否极接地，1代表是0代表否、架设方式，主要分为架空，混合与电缆、回路数、线路长度、架空线路长度、电缆线路长度、电缆线路长度、导线分裂数、沿线海拔、沿线地形比例、起始变电站编号、终止变电站编号、起始地址。而附件工程则主要包括悬垂串、防震锤等，根据对三维设计模型文件数据的存储形式进行分析可知，附件工程通常运用在工程造价参数的F5子设备级中，并且子设备的CBM文件、标识与值相对固定，所对应的属性文件需要具有属性项，而子设备的空间变换矩阵不包括杆塔的经度、纬度、高度。

同时要注意特征段作用在工程相同回路组件当中，能够影响架线的定额统计，并且运输地形也会使组件材料的耗损率计算准确性受到干扰。而在输入装材数据与组件后，需要依照约束条件完成工程量的统计，进一步计算线路工程的实际费用。此外在进行工地运输的设置时，用户可以利用运距、运输方式等参数的输入，使软件根据内置规则完成运输定额的统计，从而计算工地运输费用，要注意工地地形比例只能作为综合地形增加费的计算手段[3]。

4.1.2 计算规则

通过研究定额说明规范，需要进一步梳理线路的组建参数、工程量计算规则以及组建类型，并将相关数据内置在软件当中，以此达到统计线路工程量的目的。

以杆塔工程作为分析对象，杆塔工程的主要内容为：塔组建立、拉线制作、钢环圈焊接、钢管杆组立、杆塔标志牌安装、水泥杆封顶等，需要充分结合杆塔的工程量计算准则以及工作范围进行研究，将杆塔组件进一步划分为分段式混凝土杆、角钢塔、钢管塔、整根式钢管杆。而铁塔组可细分为角钢塔与钢管塔，两者都是以t 作为计量单位，其中铁塔工程量的计算公式为：

铁塔总质量=∑铁塔所有型钢+螺栓+脚钉+连板+爬梯的质量

而定额则需依照不同的每米塔重以及塔全高进行子目的设定，其中塔全高主要指铁塔的最长基础顶面到塔头顶的总高度。而每米塔重则代表平均每米的实际重力，其计算公式为：

每米塔重力=铁塔总重力/塔全高

4.2 编辑模型

以三维信息设计模型作为工程基础，导入相关数据，并完成数据识别、构件映射，确保三维实体模型能够实现自动构建，之后需针对输入构建无法完成识别映射或者不属于建模范围内的情况进行研究，要求三维设计算量软件能够支持手动添加，实现模型完善，保证造价精准。

4.3 成果输出

三维设计算量软件需要根据现有的造价业务提供一套详细的工程编制报表，用于支持预算、招投标等工程的算量成果，并且线路部分需要实现电气资料提资表、杆塔提资表的导出。

5 未来展望

5.1 工程造价控制

工程造价所涉及的内容相对繁多，需要对项目建设的设计、实施、结算进行全过程动态把控，同时还要在各个建设阶段，使投资主体参与到相关工作当中。

5.2 目标控制

由于工程项目本身的建设周期较长，且投资金额相对较高，具有多次性计价的特点，因此实际工程造价控制目标的设定需要根据工程的实施状况进行阶段性调整。比如，投资估算属于设计方案的初步控制目标，而设计概算则属于技术设计的控制目标。要求工程项目实现各阶段控制目标的有机相连，实现相互补充与制约，使设计概算能够控制设计预算，而工程承包合同价则可以有效补充设计概算。从而形成完善的目标控制体系。此外，目标是指需要将计划的合理性、准确程度与实现的可行性作为前提条件，不可高估冒算，也不可刻意压低控制目标。

5.3 主动控制工程造价

一直以来，人们都会将控制理解成实际情况与预期结果的比较，并对出现的偏差进行原因探究，进而纠正误差。虽然此类方法对于工程造价的全过程把控具有一定意义，但无法使已产生的误差得到消除，也起不到预防效果。因此需要对此类方法进行优化，将事后纠正转变为预先防御，采取积极主动地控制方法，切实影响投资决策，避免实际值与预期结果产生偏离。

5.4 技术与经济结合

需要将技术充分运用到实际工作当中，需要做好技术比对、方案评比、经济分析以及效果评估，明确技术与经济的统一关系，力求在满足技术先进的基础上，实现经济合理[4]。

6 结语

综上所述，通过对基于GIM 模型的颗粒度进行分析讨论，阐述技经信息需求，提出智能算量与交互模式的基本内容，以此实现模型解析、确定映射规则，保证三维设计文件能够实现参数提取与导入，进一步促进电力企业的三维信息化建设。