一种山区线路施工便道路径规划方法与流程

本发明涉及一种高压线路施工方法，尤其是涉及一种山区线路施工便道路径规划方法。

背景技术：

1、机械化施工是指在施工过程中，大量应用现代机械进行操作以减轻人工劳动、完成人力所难以完成的施工生产任务。在特高压等各类工程建设一线，实施机械化施工让人们从繁重的体力劳动中解脱出来，使工程施工效率、安全、质量等多方面共赢。长期以来，工程线路施工中人工投入大，施工机械研发和投入不足，缺乏高效率、专用化的施工机械。一方面，存在作业人员劳动强度大、效率低、施工周期长、作业危险性高等现状。另一方面，随着经济社会快速发展，电网建设人力资源成本大幅度提高，同时科学技术不断创新也对电网智能化提出了更高的要求。

2、便道是山区输电线路工程建设施工之前的重要准备部分，其施工质量关系到整个工程的进度、安全等。由于架空线路铁塔多数建立在山区，所以山区线路施工便道规划与一般地区的道路建设不同,不仅存在地形地势条件复杂、生态脆弱的情况，而且交通闭塞，各种因素都在影响施工的规划。

3、长期以来针对山区线路便道路径规划的问题主要采用人工决策和手工选线等传统方法,这种方法不但效率低下,而且选定的路径往往不是最优方案。此外,线路施工便道在规划与设计时还需要解决物资运输效率和造价的问题。因此,依靠传统设计方法,难以实现山区线路施工便道路径的综合最优选择。为了使便道施工为后续的施工机械、材料进场、作业调度发挥出良好的铺垫作用，本发明提出来一种山区线路施工便道路径规划方法。

技术实现思路

1、本发明设计了一种山区线路施工便道路径规划方法，其解决的是现有技术中由于线路工程施工规模大、山区环境复杂度高无法凭借经验作为评价依据而导致的便道规划与设计工作困难的问题。发明通过考虑多因素约束条件及线路工程施工特点制定相应的路径规划方案，能够关联施工区域、施工工器具类别、施工工器具型号等，实现山区线路施工便道路径综合最优。本发明能够有效提高设计效率及准确性，自动化程度高，具有较好的推广价值。

2、为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

3、一种山区线路施工便道路径规划方法，包括以下步骤：步骤1、构建建筑信息模型(bim)；步骤2、基于建筑信息模型(bim)构建电网信息模型(gim)；步骤3、基于电网信息模型(gim)，融合地理信息系统(gis)提供的宏观地理环境要素，构建电网工程的三维机械化施工辅助系统；步骤4、从三维机械化施工辅助系统中获得山区线路施工便道路径的三维仿真场景；步骤5、获得线路施工便道路径最终的规划方法。

4、优选地，步骤3中三维机械化施工辅助系统体现电网信息模型(gim)，即在一个数据库化的模型平台上操作，得到平面视图、立体图、剖视图和透视图，布置和设计过程中对该模型的任何一处进行修改，项目中所有反映该处信息的图纸都能够自动进行同步更新。

5、优选地，步骤4三维仿真场景根据地理信息数据、勘测数据生成三维实景的线路走廊；通过系统库中的工程模型、施工机械、抱杆、跨越架、防护网设备模型，结合电气计算将输电线路施工现场以三维方式展现出来。

6、优选地，建筑信息模型(bim)既包含建筑的二维几何信息，也包含建筑的材料、价格信息。

7、优选地，在输电线路工程中，运用激光点云和海拉瓦技术逐步完成输电工程设计的精细化，实现基础地理信息数据的挖掘，并在此基础上结合施工因素，最终形成规划的道路路径。

8、优选地，三维机械化施工辅助系统将整合各种软件的信息接口，保证三维设计信息在一次录用后可以反复选用。

9、优选地，通过三维机械化施工辅助系统实现各种空间分析，包括空间距离分析、作业面表面积分析和挖方堆土分析；通过输电线路状态方程或动态力学平衡算法模拟出导地线在特定环境条件下的弧垂曲线及运动轨迹，根据空间距离算法对线路沿线对地距离、对交叉跨越距离进行分析与校验。

10、优选地，在虚拟仿真的物理特性仿真中，此过程是通过物体在物体表面添加碰撞组件，对组件中检查范围进行设置，即建立了安全裕度，物体间距离达到彼此安全裕度后，激发碰撞组件进行不规则物体之间的干涉检查，并发出干涉信号，干涉信号最终表示是通过程序编译进行逻辑判断，判定物体是否能够进行连接或者需进行告警的显示。

11、优选地，步骤5中线路施工便道路径最终的规划方法包括以下步骤：

12、步骤1、结合gis技术和rs技术完成数据采集和处理，划分a类和b类栅格以及根据影响状况进行排序；

13、步骤2、将影响因素的评价矩阵引入模糊层次分析模型中，得到最终的成本值矩阵，得到栅格属性数据，位置、类型、成本值；

14、步骤3、初始化并设置组数n、组搜索次数m,路径起点/终点坐标(x0，y0)和(xd，yd)、信息素初始mxy＝m0、系数控制强度α、β、τ；

15、步骤4、两路当前位置的可选栅格，确定是否另一条线路经过该栅格，如经过跳转到步骤7；否则，使用式(1)计算p；

16、

17、步骤5、计算并记录从起始点到当前栅格的线路成本值；

18、步骤6、重复步骤四和五，直到两个蚂蚁在栅格内相遇，并继续下一步；

19、步骤7、连接两条路径，执行拐点处理，找到搜索最终结果；

20、步骤8、记录该搜索的最终结果，与当前组的最优值进行比较，优于则替换；

21、步骤9、确定是否达到运行次数m。如没有，执行步骤4，达到后执行下一步；

22、步骤10、对最优搜索路径的栅格信息素浓度进行更新，得到了新的信息素浓度矩阵，并更新了方向因子影响强度；确定是否己达到运行组n；如果没有，转到步骤4，达到输出最终结果。

23、该山区线路施工便道路径规划方法具有以下有益效果：

24、(1)本发明以建筑信息模型(bim)为基础，实现三维仿真场景下的输电线路机械化施工进场方案设计，将精细化、数据化、可视化的机械化施工进场方案设计与技经造价分析技术结合，科学评价全线路机械化施工进场方案的综合造价，找到技术与造价协调一致的平衡点。

25、(2)本发明提高线路机械化施工前期方案选取制定的精度和深度，并为后期线路设计评审、现场施工等提供准确、可靠的数据支撑。有利于提高输电线路施工方案的准确性，加快施工进度，节约工程造价，对输电线路工程信息化建设具有十分重要的意义。

技术特征：

1.一种山区线路施工便道路径规划方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：步骤3中三维机械化施工辅助系统体现电网信息模型(gim)，即在一个数据库化的模型平台上操作，得到平面视图、立体图、剖视图和透视图，布置和设计过程中对该模型的任何一处进行修改，项目中所有反映该处信息的图纸都能够自动进行同步更新。

3.根据权利要求2所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：步骤4三维仿真场景根据地理信息数据、勘测数据生成三维实景的线路走廊；通过系统库中的工程模型、施工机械、抱杆、跨越架、防护网设备模型，结合电气计算将输电线路施工现场以三维方式展现出来。

4.根据权利要求3所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：建筑信息模型(bim)既包含建筑的二维几何信息，也包含建筑的材料、价格信息。

5.根据权利要求4所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：在输电线路工程中，运用激光点云和海拉瓦技术逐步完成输电工程设计的精细化，实现基础地理信息数据的挖掘，并在此基础上结合施工因素，最终形成规划的道路路径。

6.根据权利要求5所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：三维机械化施工辅助系统将整合各种软件的信息接口，保证三维设计信息在一次录用后可以反复选用。

7.根据权利要求6所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：通过三维机械化施工辅助系统实现各种空间分析，包括空间距离分析、作业面表面积分析和挖方堆土分析；通过输电线路状态方程或动态力学平衡算法模拟出导地线在特定环境条件下的弧垂曲线及运动轨迹，根据空间距离算法对线路沿线对地距离、对交叉跨越距离进行分析与校验。

8.根据权利要求7所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：在虚拟仿真的物理特性仿真中，此过程是通过物体在物体表面添加碰撞组件，对组件中检查范围进行设置，即建立了安全裕度，物体间距离达到彼此安全裕度后，激发碰撞组件进行不规则物体之间的干涉检查，并发出干涉信号，干涉信号最终表示是通过程序编译进行逻辑判断，判定物体是否能够进行连接或者需进行告警的显示。

9.根据权利要求1所述的山区线路施工便道路径规划方法，其特征在于：步骤5中线路施工便道路径最终的规划方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种山区线路施工便道路径规划方法，步骤1、构建建筑信息模型(B I M)；步骤2、基于建筑信息模型(B I M)构建电网信息模型(G I M)；步骤3、基于电网信息模型(G I M)，融合地理信息系统(G I S)提供的宏观地理环境要素，构建电网工程的三维机械化施工辅助系统；步骤4、从三维机械化施工辅助系统中获得山区线路施工便道路径的三维仿真场景；步骤5、获得线路施工便道路径最终的规划方法。本发明以建筑信息模型(B I M)为基础，实现三维仿真场景下的输电线路机械化施工进场方案设计，将精细化、数据化、可视化的机械化施工进场方案设计与技经造价分析技术结合，科学评价全线路机械化施工进场方案的综合造价，找到技术与造价协调一致的平衡点。

技术研发人员：蒋锋,刘正茂,张辉,熊建平,沈佳良,蒋恬,蒋伟,周嘉勋,徐郑浩,韦舒天
受保护的技术使用者：湖州电力设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15