一种电力单孔隧道参数化建模的方法与流程

本发明涉及电力地下管网建模技术领域，尤其涉及一种电力单孔隧道参数化建模的方法。

背景技术：

随着城市发展水平和人民生活水平的不断提高，电力地下电缆在城市中的应用率越来越高。cn104392013公开了一种基于cad的变电站工程电缆沟整合建模计算系统及方法，所述系统包括电缆沟模型计算规则插件，所述电缆沟模型计算规则插件分别接收参数图库插件、建模功能模块、节点设置模块、节点图库插件、盖板属性模块和盖板布置模块的输入信息，所述电缆沟模型计算规则插件的输出信息送入汇总计算模块。无法直观展现电缆隧道的结构，在具体工程中往往有较大的局限性。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种电力单孔隧道参数化建模的方法，以进一步提高电网工程数字化水平，建模过程快速准确，有效解决工程各环节信息流转不畅、精益化程度不高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力单孔隧道参数化建模的方法，包括步骤：

对隧道轮廓断面进行参数化设计；

进行隧道轮廓断面的轨迹建模；

对隧道内的支架和立柱进行参数化设计；

对支架和立柱排版建模；

将支架模型、立柱模型和隧道模型叠加。

可选的，所述对隧道轮廓断面进行参数化设计的步骤包括：

根据隧道几何尺寸表绘制隧道断面的二维草图；

定义左上角为坐标原点(dx,dy,dz)。

可选的，所述进行隧道轮廓断面的轨迹建模的步骤包括：

通过隧道的路径平面图和路径纵断图得到隧道的轨迹点表；

根据所述隧道断面的二维草图沿所述轨迹点表进行扫掠；

记录计算机生成的空间扫掠轨迹线s。

可选的，所述对支架和立柱排版建模的步骤包括：

定义立柱上端为坐标原点(x0,y0,z0)；

定义x、y和z的方向以及立柱的长度l，计算立柱低端坐标；

由各个支架的长度、支架与上层支架间的距离计算出各个支架的起点坐标和终端坐标；

排版建模并生成一组立柱支架模型；

其中，所述支架的方向为x方向，所述隧道延展的方向为y方向；竖直方向为z方向。

可选的，所述将支架模型、立柱模型和隧道模型叠加的步骤包括：

根据隧道轮廓的顶板厚、壁厚和立柱顶端与隧道内顶的距离，计算出立柱相对于轮廓原点的坐标（x0’,y0’,z0’）；

结合隧道空间扫掠轨迹线s，便可计算出立柱的空间排布轨迹线s’；

由立柱的间距d和立柱的空间排布轨迹线s’，利用计算机计算出立柱的排布点坐标序列；

将一组立柱支架依次在所述排布点坐标序列位置渲染。

对于地下电缆线路工程，由于其隐蔽工程的特性，对于电缆通道空间布置有着很高的要求，传统的二维设计，只能处理平面上的信息，无法直观的展现电缆隧道的实际空间，会出现电缆空间位置不合理、电缆长度不准确、效率低下等情况，给施工带来不便，也容易造成工程成本的浪费。

本发明的积极有益效果：对隧道本体以及隧道内固定支架进行参数化建模并进行模型的叠加，满足国家电网的输变电工程标准的同时且适用各种施工工艺的电力单孔隧道；建模过程快速准确，可用作正向三维设计的基础模型，解决各环节信息流转不畅、精益化程度不高的问题。

附图说明

图1是本发明的实施例1提供的一种电力单孔隧道参数化建模的方法示意框图；

图2是本发明的实施例1提供的一种隧道几何尺寸表；

图3是本发明的实施例1提供的一种隧道断面的二维草图的示意图；

图4是本发明的实施例1提供的一种隧道的路径平面示意图；

图5是本发明的实施例1提供的一种隧道的路径纵断面示意图；

图6是本发明的实施例1提供的一种隧道的轨迹点表；

图7是本发明的实施例1提供的一种隧道断面的二维草图沿轨迹点表进行扫掠的建模示意图；

图8是本发明的实施例1提供的一种电缆支架模型几何参数表；

图9是本发明的实施例1提供的一种电缆立柱模型几何参数表；

图10和图11是本发明的实施例1提供的一种通过对基础几何体的建模及布尔运算完成建模的示意图；

图12是本发明的实施例1提供的一种立柱、支架排版建模后生成的一组立柱支架的模型；

图13是本发明的实施例1提供的一种隧道轮廓横断面的示意图；

图14是本发明的实施例1提供的一种立柱支架模型与隧道本体模型叠加的示意图。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式，对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种电力单孔隧道参数化建模的方法，包括步骤：

s1、对隧道轮廓断面进行参数化设计；

s2、进行隧道轮廓断面的轨迹建模；

s3、对隧道内的支架和立柱进行参数化设计；

s4、对支架和立柱排版建模；

s5、将支架模型、立柱模型和隧道模型叠加。

对隧道本体以及隧道内固定支架进行参数化建模并进行模型的叠加，满足国家电网的输变电工程标准的同时且适用各种施工工艺的电力单孔隧道；建模过程快速准确，可用作正向三维设计的基础模型，解决各环节信息流转不畅、精益化程度不高的问题，生成的模型特别小，而且神似、形似以及准确，提高单孔隧道构建电缆的施工效率以及节约成本。

具体的，如图2和图3所示，为电缆线路中规定的隧道几何尺寸表，所述对隧道轮廓断面进行参数化设计的步骤包括：

s11、根据隧道几何尺寸表绘制隧道断面的二维草图；

s12、定义左上角为坐标原点(dx,dy,dz)。

在二维草图上建立空间直角坐标系并定义坐标原点，优选的定于左上角，使得建模过程快速准确，符合国网q/gdw11810.3—2018输变电工程三维设计建模规范，可以根据隧道的类型（方形隧道、马蹄形隧道）选择合适对应的参数。

如图4至图7所示，所述进行隧道轮廓断面的轨迹建模的步骤包括：

s21、通过隧道的路径平面图和路径纵断图得到隧道的轨迹点表；

s22、根据所述隧道断面的二维草图沿所述轨迹点表进行扫掠；

s23、记录计算机生成的空间扫掠轨迹线s。

s24、将根据隧道几何尺寸表绘制出的隧道断面二维草图沿轨迹点表进行空间扫掠并完成轨迹建模。

立柱和支架作为隧道内不可缺失的部件也需要先进行参数化设计，立柱和支架利用其基本特征进行参数化设计，即通过对基础元素模型进行布尔运算完成建模。根据国网标准q/gdw11810.3—2018输变电工程三维设计建模规范第3部分：电缆线路中规定的立柱、支架几何尺寸表（见图8、图9），如支架长度、支架高度、支架厚度、立柱安装点位置、夹具安装点个数和夹具安装点位置，立柱规格、立柱长度、立柱半径、立柱弧度、支架安装点个数和支架安装点位置，再通过关键字、单位和备注的形式进行标注识别；在电缆三维设计平台上通过对基础几何体的建模及布尔运算完成建模（见图10、图11）

如图12所示，所述对支架和立柱排版建模的步骤包括：

s41、定义立柱上端为坐标原点(x0,y0,z0)；

s42、定义x、y和z的方向以及立柱的长度l，计算立柱低端坐标；

s43、由各个支架的长度、支架与上层支架间的距离计算出各个支架的起点坐标和终端坐标；

s44、排版建模并生成一组立柱支架模型；

其中，所述支架的方向为x方向，所述隧道延展的方向为y方向；竖直方向为z方向。在立柱支架布局中，一根电缆立柱上需要放置多根电缆支架，在创建模型时，定义立柱上端为坐标原点(x0,y0,z0),支架方向为x方向，隧道延展的方向为y方向，竖直方向为z方向；由立柱长度为l，可计算出立柱底端的坐标为（x0,y0,z0-l）；再由各个支架的长度、支架与上层支架间的距离可以计算出各个支架的起点坐标和终端坐标。立柱、支架排版建模后生成的一组立柱支架的模型。

如图13和14所示，所述将支架模型、立柱模型和隧道模型叠加的步骤包括：

s51、根据隧道轮廓的顶板厚、壁厚和立柱顶端与隧道内顶的距离，计算出立柱相对于轮廓原点的坐标（x0’,y0’,z0’）；

s52、结合隧道空间扫掠轨迹线s，便可计算出立柱的空间排布轨迹线s’；

s53、由立柱的间距d和立柱的空间排布轨迹线s’，利用计算机计算出立柱的排布点坐标序列；

s54、将一组立柱支架依次在所述排布点坐标序列位置渲染。

利用计算机计算出立柱的排布点坐标序列（（x1,y1,z1）,(x2,y2,z2)...）；最后将一组立柱支架依次在排布点序列位置渲染出来便完成了立柱支架模型与隧道本体模型的叠加。在满足国家电网有限公司企业标准的同时用于构建各种施工工艺下的电力单孔隧道三维模型，建模过程快速准确，可用作正向三维设计的基础模型。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。