北京華聯(lián)電力工程監(jiān)理有限公司 王 彬 辛春秋 段春明

輸變電工程項目是我國電力系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分，因此需要在設(shè)計、施工及監(jiān)理環(huán)節(jié)投入大量的人力、物力，以提升整體工程項目運行的合理性與規(guī)范性。然而，結(jié)合當(dāng)前的工程建設(shè)管理情況來看，相較于預(yù)期目標(biāo)仍存在一定差距，因此有必要從施工技術(shù)入手，進(jìn)行優(yōu)化與完善。面對這一需求，智能化技術(shù)應(yīng)運而生，推動輸變電工程建設(shè)管理、施工、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)的智能化升級，為電力工程整體運行水平的提升奠定基礎(chǔ)。本文以某公司為例，對輸變電工程建設(shè)智能施工技術(shù)要點進(jìn)行研究。

1 輸變電工程施工智能化發(fā)展趨勢

輸變電工程建設(shè)項目具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模大、技術(shù)要求高等特點，施工期間，技術(shù)人員應(yīng)做好技術(shù)整合，通過新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用促進(jìn)施工水平的提升。智能化環(huán)境下，可以為材料供應(yīng)及機(jī)械設(shè)備提供技術(shù)支持。為實現(xiàn)輸變電工程的全面規(guī)劃，施工技術(shù)的應(yīng)用將逐漸朝向智能化、軟件化方向發(fā)展，重點突出施工過程的先進(jìn)性與技術(shù)性，在現(xiàn)代化技術(shù)以及先進(jìn)機(jī)械設(shè)備作用下，施工效率與安全性也會顯著提升[1]。

隨著智能化水平不斷提升，控制器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)在輸變電工程中得到廣泛應(yīng)用，施工過程中技術(shù)人員也可借助機(jī)電一體化技術(shù)保證智能化施工符合要求。當(dāng)前，輸變電工程智能化技術(shù)應(yīng)用水平得到了顯著提升，取得了更佳的應(yīng)用成果，同時也為工程高質(zhì)量建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

2 某公司輸變電工程智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用

為保證輸變電工程施工的順利進(jìn)行，技術(shù)人員對智能管理系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用，實現(xiàn)工程建設(shè)水平的提升。相較于普通的工程項目，輸變電工程整體比較復(fù)雜，需要大量的人員及設(shè)備加以輔助，同時對施工原材料質(zhì)量提出更高要求。在應(yīng)用智能化施工技術(shù)過程中，技術(shù)人員一方面應(yīng)做好智能點位及特高壓點位設(shè)置，另一方面應(yīng)根據(jù)具體的工程特點對工程全過程實施智能化管理，確保先進(jìn)技術(shù)可以得到高質(zhì)量應(yīng)用。在此過程中，技術(shù)人員應(yīng)針對工程中存在的問題進(jìn)行分析總結(jié)，根據(jù)具體的施工影響因素與施工要求確定施工管理方案，促進(jìn)輸變電工程施工標(biāo)準(zhǔn)化與可靠性程度的提升。

例如，可以在輸變電工程建設(shè)過程中引入藍(lán)牙技術(shù)，為智能化管理系統(tǒng)建設(shè)提供技術(shù)支持，為集約化、扁平化管理模式的落實提供保障。藍(lán)牙技術(shù)作為一種無線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，具有距離短、成本低、可靠性高等優(yōu)勢，因此在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。表1為藍(lán)牙技術(shù)與其他無線通信技術(shù)的對比?？梢钥闯?，將藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用到輸變電工程智能管理系統(tǒng)中可以更好地發(fā)揮出其在抗干擾、低能耗、高安全性等方面的優(yōu)勢，進(jìn)而成為輸變電工程建設(shè)施工的關(guān)鍵技術(shù)。

表1 藍(lán)牙技術(shù)與其他無線通信技術(shù)的參數(shù)對比

在藍(lán)牙技術(shù)的支持下，輸變電工程智能管理系統(tǒng)可以對施工進(jìn)度、施工成本等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理與分析，同時還具有安全事故預(yù)警等智能化功能，同時在無線網(wǎng)絡(luò)以及后臺服務(wù)器的輔助下，可有效將相關(guān)技術(shù)及分析結(jié)果傳輸至后臺，從而為現(xiàn)場施工管理工作提供依據(jù)。

3 智能施工技術(shù)在輸變電工程建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 牽引、張力設(shè)備智能化應(yīng)用

3.1.1 基本概況

施工技術(shù)的智能化是輸變電工程建設(shè)發(fā)展的必然趨勢，以張力架線設(shè)備為例，在輸電線路施工中具有復(fù)雜性與自動化程度較高的特點，為提升施工水平，可以將智能化施工技術(shù)引入到牽引、張力架線設(shè)備中。我國電網(wǎng)系統(tǒng)施工對牽引、張力設(shè)備的應(yīng)用主要開始于20世紀(jì)七十年代末，技術(shù)開發(fā)應(yīng)用至今，牽引、張力設(shè)備生產(chǎn)水平已經(jīng)成熟，帶動了輸變電工程建設(shè)配套施工工藝的完善與提高。近年來，電壓等級提升使得對工程技術(shù)水平的要求進(jìn)一步提升。

3.1.2 單臺設(shè)備智能化施工

為確保張力架線施工的順利進(jìn)行，應(yīng)確保主牽引裝置的穩(wěn)定運行，同時具備良好的工作與防護(hù)機(jī)制，滿足長時間連續(xù)作業(yè)需求；同時主張力裝置也需要具有健全的控制機(jī)構(gòu)，保證與主牽引裝置同步運行的基礎(chǔ)上平穩(wěn)調(diào)整放線張力。一般來說，完成放線張力調(diào)整后應(yīng)保持在恒定狀態(tài)，一方面要對各子導(dǎo)線的放線張力加以控制，另一方面應(yīng)對過程中出現(xiàn)的張力差進(jìn)行補償。

隨著智能化技術(shù)的應(yīng)用，牽引、張力設(shè)備以及張力架線施工可以實現(xiàn)智能化升級。站在單臺設(shè)備的角度來說，將智能化技術(shù)應(yīng)用到牽引、張力設(shè)備中，主要目的是實現(xiàn)多臺設(shè)備協(xié)同智能化施工，提高張力架線施工效率，保障施工的安全性與可靠性。具體來看，單臺設(shè)備的智能化流程包括：通過微處理器對整機(jī)集成控制中心進(jìn)行操作，完成數(shù)據(jù)采集—監(jiān)控—調(diào)節(jié)的流程；通過拉力傳感器和速度傳感器完成數(shù)據(jù)采集，通過總線傳輸至主機(jī)控制中心；根據(jù)預(yù)設(shè)程序，對速度與張力參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中張力參數(shù)還可細(xì)分為總張力與分張力等，進(jìn)而實現(xiàn)對單臺牽引、張力設(shè)備功能的智能化控制，實現(xiàn)輸變電工程的智能化施工。

牽引裝置可對牽引力及牽引速度進(jìn)行控制，張力裝置可對張力進(jìn)行控制。在架線施工期間，可在張力機(jī)張力控制機(jī)構(gòu)加裝全程檢測裝置，控制線索張力的同時將其恒定在預(yù)設(shè)值，避免啟動、運行、停止等操作引起張力變化。在恒定張力狀態(tài)下進(jìn)行施工，一方面可提高架線質(zhì)量，避免出現(xiàn)接導(dǎo)線損傷等質(zhì)量問題；另一方面可對整機(jī)狀態(tài)、運行參數(shù)以及故障信息進(jìn)行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)相關(guān)情況也可以及時提醒。結(jié)合上述分析，也可以將無線通訊功能應(yīng)用到單臺牽引、張力設(shè)備中，在藍(lán)牙技術(shù)的支持下，可以實現(xiàn)主控單元狀態(tài)參數(shù)的上傳與下載，為智能化施工提供便利。

3.1.3 機(jī)群設(shè)備智能化施工

現(xiàn)階段，我國特高壓工程輸電線路中主要應(yīng)用的是多分裂導(dǎo)線形式，考慮到裝配式架線施工技術(shù)尚有提升空間，因此并未得到廣泛應(yīng)用，工程建設(shè)實踐中仍主要通過牽引、張力設(shè)備實現(xiàn)輸電線路工程放線。結(jié)合工程實際來看，導(dǎo)線在長時間運行期間易出現(xiàn)不均勻蠕變問題，為提升施工質(zhì)量，同時保證對現(xiàn)有施工設(shè)施的充分利用，考慮在特高壓交流試驗示范工程中應(yīng)用2×（1牽4）同步張力放線方法，滿足8分裂導(dǎo)線施工要求。

在這樣的施工方式下，由兩套1牽4放線設(shè)備形成張力放線組合，2臺牽引、張力設(shè)備運行期間，應(yīng)控制交錯距離在3～5m，操作人員通過一定的手勢進(jìn)行溝通配合，副操作手隨著主操作手實現(xiàn)牽引力與張力的靈活調(diào)整，保證速度、張力等可以達(dá)到同等狀態(tài)。這樣的導(dǎo)向控制模式主要依靠人工配合，因此操作精度一定程度上會受到人員技術(shù)水平與配合情況的影響，導(dǎo)致控制精度難以達(dá)到較高水平；同時整體操作過程動態(tài)化水平較低，難以預(yù)知潛在的安全隱患，對整體施工的安全性與穩(wěn)定性帶來不利影響。

為進(jìn)一步滿足輸變電工程的建設(shè)需要，可以在單臺設(shè)備智能化施工的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)出機(jī)群設(shè)備智能化施工，實現(xiàn)牽引、張力架線設(shè)備的集成化運行，全面提升施工效率與質(zhì)量。機(jī)群智能化架線系統(tǒng)包括單機(jī)智能系統(tǒng)以及管理中心系統(tǒng)，系統(tǒng)運行期間，由單機(jī)智能系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)測量、通訊與調(diào)節(jié)，并將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸至管理中心系統(tǒng)，經(jīng)過進(jìn)一步的分析運算，可以反映出當(dāng)下的施工狀態(tài)，并構(gòu)建相應(yīng)的施工作業(yè)模型。

實時施工作業(yè)模型的建立不僅可對系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)單機(jī)的通信、調(diào)度功能，還可幫助技術(shù)人員在工程施工現(xiàn)場進(jìn)行全面監(jiān)控。通過機(jī)群智能化架線系統(tǒng)可以獲取各個設(shè)備的運行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的技術(shù)方案，同時還可以將設(shè)備牽引、張力參數(shù)傳輸至設(shè)備監(jiān)控單元。

3.2 基于BIM技術(shù)的施工質(zhì)量管理

以往在進(jìn)行統(tǒng)輸變電工程施工期間，存在施工管理效率低，效果差等問題，面對智能化施工發(fā)展趨勢，有必要將智能化技術(shù)應(yīng)用到施工管理過程中，進(jìn)而可以通過BIM技術(shù)搭建輸變電工程施工質(zhì)量模型。為簡化輸變電工程施工質(zhì)量管理流程，可通過BIM技術(shù)與工程施工信息進(jìn)行整合，為施工質(zhì)量管理提供數(shù)據(jù)支持。輸變電工程具有涉及內(nèi)容多、規(guī)模大等特點，因此有必要實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的施工質(zhì)量管控，搭建完整的管理組織結(jié)構(gòu)，明確各結(jié)構(gòu)組成的具體任務(wù)[2]。

為實現(xiàn)有效的施工質(zhì)量管理，需要先制定完善的質(zhì)量管理工作流程，提取相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行參數(shù)化處理，為質(zhì)量管理提供數(shù)據(jù)支撐。通常情況下，輸變電工程施工的影響因素包括圖紙（T）、施工（Q）、材料（C）、設(shè)備（S），因此質(zhì)量管理因素集合可以表示為：X=｛T,Q,C,S｝。

值得注意的是，在進(jìn)行信息采集期間，受到外界因素影響會產(chǎn)生一定的無效信息，會對施工質(zhì)量管理產(chǎn)生干擾，因此可以通過中值濾波算法濾除無效信息，其公式表示為：

式中：a表示的是濾除因子；Xi表示的是第i個質(zhì)量管理信息；r、ω表示的是協(xié)助因子。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)信息進(jìn)一步進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程可表示為：

式中：λ表示的是信息轉(zhuǎn)換參數(shù)。以上述分析過程為依據(jù)，通過BIM技術(shù)搭建輸變電工程施工質(zhì)量管理模型，并得到相應(yīng)的質(zhì)量管理系數(shù)，模型可表示為：

在此基礎(chǔ)上，還可以對BIM輸變電工程施工質(zhì)量管理模型的應(yīng)用效果進(jìn)行驗證，將其與傳統(tǒng)輸變電工程施工質(zhì)量管理模型對比試驗，對二者的協(xié)同效率加以分析，表2為兩種質(zhì)量管理模型的協(xié)同效率對比情況，可以看出BIM模型協(xié)同效率要明顯高于傳統(tǒng)模型，因此可以在輸變電工程中得到廣泛應(yīng)用。

表2 兩種質(zhì)量管理模型的協(xié)同效率對比情況

現(xiàn)代化輸變電工程建設(shè)對施工技術(shù)水平提出更高要求，因此應(yīng)積極推動施工技術(shù)的智能化、規(guī)范化升級。相較于傳統(tǒng)無線通信技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的傳輸距離、傳輸效率等方面更具優(yōu)勢，可以應(yīng)用在輸變電工程智能管理系統(tǒng)中。對于實際施工過程來說，可以通過智能化技術(shù)升級牽引、張力設(shè)備，有效將牽引力及張力控制在施工規(guī)范狀態(tài)；還可以借助BIM技術(shù)進(jìn)行施工質(zhì)量管理，為輸變電工程建設(shè)提供穩(wěn)定支持。