下載app免費(fèi)領(lǐng)取會(huì)員
牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的重要樞紐，安裝有大量的電氣一次、二次設(shè)備和通信設(shè)備，為保證供電的穩(wěn)定安全運(yùn)行，需要對這些設(shè)備進(jìn)行日常的巡視、 監(jiān)控。無人值班牽引變電所指通過輔助監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、智能巡檢、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等功能，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能分析及異常告警的目的，從而提高牽引變電所運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的智能性、實(shí)時(shí)性、有效性，使鐵路牽引供電可靠性得到有效保證，實(shí)現(xiàn)牽引變電所的無人化管理。牽引變電所無人值班輔助監(jiān)控系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)監(jiān)控及巡檢、安全防范及門禁、環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)報(bào)警和動(dòng)力照明控制5大系統(tǒng)組成，其中實(shí)時(shí)監(jiān)控及巡檢系統(tǒng)涉及牽引變電所全覆蓋、重要設(shè)備重點(diǎn)監(jiān)控的要求，因此需要布置大量的攝像設(shè)備，如何高效地進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控巡視的關(guān)鍵。隨著建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）技術(shù)的日益推廣，對牽引變電所內(nèi)設(shè)備精細(xì)化、 智能化、信息化的高質(zhì)量設(shè)計(jì)提出了更高的要求。李良威等探討了BIM技術(shù)在牽引變電所內(nèi)的應(yīng)用，盧文波闡述了BIM技術(shù)在牽引變電所的電纜敷設(shè)工程施工中的具體應(yīng)用?？梢夿IM技術(shù)對于工程有著巨大的價(jià)值和廣闊的前景。本文基于BIM技術(shù)提出了一種針對牽引變電所監(jiān)控巡視系統(tǒng)攝像設(shè)備平面布置的方法。該方法利用BIM技術(shù)的可視化、參數(shù)化等特點(diǎn)，將高速鐵路變電所的平面布置進(jìn)行BIM建模，再結(jié)合軟件的相機(jī)參數(shù)設(shè)置功能，模擬攝像設(shè)備視角，通過多視角對比，結(jié)合運(yùn)營單位的日常監(jiān)控需求，優(yōu)化傳統(tǒng)的二維平面布 置，為高效設(shè)計(jì)提供了保證，同時(shí)對于施工、后期運(yùn)營信息化管理具有重大意義。
監(jiān)控巡視系統(tǒng)按監(jiān)控區(qū)域可以劃分為：
（1）變電所周界，對周界進(jìn)行防入侵監(jiān)視。
（2）變電所高壓進(jìn)線側(cè)。
（3）變電所主變壓器側(cè)。
（4）變電所饋線側(cè)。
（5）變電所主控室、高壓室等。
在設(shè)計(jì)過程中，按巡視時(shí)間的功能需求，可將巡視方式分為實(shí)時(shí)監(jiān)控和定期巡視兩大類別。實(shí)時(shí)監(jiān)控相機(jī)主要是為了實(shí)現(xiàn)安全防范，實(shí)時(shí)觀測開關(guān)設(shè)備狀態(tài)和儀器儀表數(shù)據(jù)，其攝像設(shè)備布置如表 1 所示。而定期巡視則是為了全面覆蓋所內(nèi)設(shè)備觀測，確定故障設(shè)備等內(nèi)容，但無需實(shí)時(shí)反映每一刻設(shè)備的數(shù)據(jù)， 其攝像設(shè)備布置如表 2 所示。表中數(shù)據(jù)可根據(jù)現(xiàn)場情況實(shí)現(xiàn) 1 臺(tái)攝像設(shè)備觀測多臺(tái)對象。
由表 1、表 2 可知，不同設(shè)備對攝像機(jī)數(shù)量需求也不同。依據(jù)設(shè)備的布置情況，同類型且相鄰的設(shè)備在監(jiān)視時(shí)可以共用 1 臺(tái)攝像設(shè)備，如 3 臺(tái)并列布置的隔 離開關(guān)，可通過 1 臺(tái)定焦相機(jī)觀測開關(guān)狀態(tài)，通過側(cè)視圖同時(shí)實(shí)時(shí)觀測 3 臺(tái)以上開關(guān)的開合狀態(tài)。
傳統(tǒng)攝像設(shè)備布置方法如圖 1 所示。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是利用 CAD 軟件，根據(jù)劃分區(qū)域、設(shè)備監(jiān)控需求及攝像設(shè)備的視野范圍技術(shù)參數(shù)（如視場角（Field of View，F(xiàn)OV）），為無人值班常用的攝像設(shè)備技術(shù)參數(shù)）， 有針對性地選擇監(jiān)控和巡視設(shè)備，如表 3 所示上述布置方法需要施工現(xiàn)場反復(fù)調(diào)整攝像機(jī)設(shè)備安裝位置及角度，以滿足巡視監(jiān)控要求。
傳統(tǒng)的方法主要是基于二維空間設(shè)計(jì)，對于三維空間的攝像設(shè)備的要求往往在設(shè)計(jì)前期階段不易明確，其優(yōu)缺點(diǎn)如表 4 所示。
在分析傳統(tǒng)布置方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文依托 BIM 技術(shù)，建立了傳統(tǒng)攝像設(shè)備的布置方法，如圖 2 所示。這種流程顯著的優(yōu)點(diǎn)在于簡化了確認(rèn)監(jiān)控全覆蓋的反復(fù)驗(yàn)證過程。基于 BIM 技術(shù)建立變電所模型，建立后可以通過攝像設(shè)備不同視角檢查對比，確認(rèn)實(shí)施后的視頻覆蓋是否全面，是否存在遮擋情況。
當(dāng)設(shè)備遮擋時(shí)，尤其在變壓器前后現(xiàn)場攝像視角易受影響。但這種遮擋可以通過 BIM 建模模型來模 擬，進(jìn)而相應(yīng)調(diào)整攝像設(shè)備的高度和位置。通過 BIM 軟件中的相機(jī)參數(shù)來進(jìn)行模擬，如圖 3 所示，可以更精準(zhǔn)地明確攝像設(shè)備的位置、方位、信息和焦距，從而確定攝像設(shè)備的最佳安裝位置及高度，避免了現(xiàn)場反復(fù)核對調(diào)整，因此在設(shè)計(jì)階段引入 BIM 技術(shù)可以極大地提高工作效率。
特別是在既有高速鐵路牽引變電所無人值班改造工程中，由于既有鐵路改造資料更加齊全，更易利用這種方法實(shí)現(xiàn)無人值班攝像設(shè)備的布置，提高施工、監(jiān)理和運(yùn)營的效率。
綜 上 所 述，基 于 BIM 的 平 面 布 置 方 法 有 以 下 重點(diǎn)：
（1）設(shè)備應(yīng)按等比例建模。由于牽引變電所對于同一線路、同一電壓等級、同一速度等級的設(shè)備平面布置方案具有相似性，因此設(shè)計(jì)可以通過積累、提煉 不同形式變電所的通用性，實(shí)際布置時(shí)僅需根據(jù)設(shè)計(jì) 圖紙調(diào)整設(shè)備的位置即可達(dá)到 BIM 建模的要求。
（2）對于攝像設(shè)備的視角和位置，可通過 BIM 軟件中預(yù)設(shè)的相機(jī)功能的坐標(biāo)確定。
（3）在 BIM 建模中，可提前預(yù)設(shè)不同相位的設(shè)備標(biāo)識(shí)（顏色、樣式等），便于施工、運(yùn)營維護(hù)后期對比。
（4）在核實(shí)攝像設(shè)備視角時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮存在遮擋可能性的變壓器等大型設(shè)備，最終確定攝像設(shè)備的平面布置。
針對西成客運(yùn)專線工程青林口牽引變電所的無人值班建設(shè)需求，鑒于其變電所采用戶外布置，且基本形式一致，計(jì)劃在 CAD 圖紙上完成平面布置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，依托 BIM 技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化、精準(zhǔn)化核實(shí)確認(rèn)。根據(jù)既有西成客運(yùn)專線的青林口牽引變電所一 次圖，按照實(shí)際運(yùn)營需求，首先提出牽引變電所攝像設(shè)備（含全景相機(jī)、定焦槍機(jī)、測溫?cái)z像機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)、 球機(jī)）的平面布置圖，攝像頭位置示意如圖 4 所示。 基于 BIM 軟件建立了 BIM 模型，變電所饋線側(cè) CAD 立面圖和建立的 BIM 模型側(cè)視圖的對比如圖 5 所示，針對幾種特殊位置的攝像設(shè)備，核查之前布置的攝像設(shè)備情況如下： （1）圍墻邊安防定焦相機(jī) 原方案采用“背對背”方式安裝，導(dǎo)致兩設(shè)備間存在視覺盲區(qū)（如圖 6 所示），因此最終方案采用“對射” 方式，將攝像設(shè)備安裝在圍墻轉(zhuǎn)角處，最終方式如圖 7 所示，確保了圍墻周邊監(jiān)控的全覆蓋。 （2）進(jìn)線側(cè)云臺(tái)相機(jī) 避雷器觀測高度確認(rèn)時(shí)，可以通過 BIM 軟件的相機(jī)工具輸入云臺(tái)攝像機(jī)參數(shù)，通過調(diào)整位置，明確云臺(tái)相機(jī)照的最佳安裝位置，實(shí)現(xiàn)巡視視角和 220 kV 側(cè)的位置，如圖 8 所示。圖中箭頭所指位置為云臺(tái)相機(jī)位置和視角的成相，從而滿足了進(jìn)線側(cè)觀測避雷器的計(jì)數(shù)參數(shù)的覆蓋要求。 （3）變壓器側(cè)全景相機(jī) 兩臺(tái)變壓器之間的全景攝像可通過配備云臺(tái)的攝像設(shè)備，利用相機(jī)角度調(diào)整功能實(shí)現(xiàn)視線覆蓋范圍的確認(rèn)。其中某一角度下云臺(tái)設(shè)備在 BIM 模型中的模擬視角如圖 9 所示。 通過上述布置優(yōu)化，最終形成牽引變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控及巡檢子系統(tǒng)布置，如圖 10 所示。
本文基于 BIM 技術(shù)，結(jié)合攝像設(shè)備視角仿真方 法，對攝像設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，并在西成客運(yùn)專線無人值班工程中得到應(yīng)用，得到主要結(jié)論如下：
（1）BIM 技術(shù)應(yīng)用在牽引變電所視頻監(jiān)控巡視設(shè)計(jì)中，通過參數(shù)外形的建模，存在較好的現(xiàn)場模擬仿真性能，為視頻監(jiān)控布置打下較好基礎(chǔ)。
（2）BIM 軟件中的相機(jī)工具能較好地仿真攝像設(shè)備的各種位置、焦距和視角仿真參數(shù)，在建模后的視頻監(jiān)控仿真方面具有較好的性能，可應(yīng)用于監(jiān)視巡視攝像機(jī)平面布置設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)精度，避免施工現(xiàn)場重復(fù)調(diào)整。
（3）該攝像設(shè)備平面布置方法不僅適用于鐵路牽引變電所無人值班攝像范疇，對于鐵路沿線信號、 接觸網(wǎng)等設(shè)備的視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)同樣具有一定的借鑒意義。
（4）BIM 建模技術(shù)對于后期視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)具有重要意義，包括視頻數(shù)據(jù)的捕捉、分析、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫的建立，到最終指導(dǎo)運(yùn)維人員通過三維模型視野和現(xiàn)場視頻攝像設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)比對，更快速高效地分析解決現(xiàn)場問題，在今后的運(yùn)營實(shí)踐中可以進(jìn)一步研究和深入。
本文版權(quán)歸腿腿教學(xué)網(wǎng)及原創(chuàng)作者所有，未經(jīng)授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。
上一篇：河北省住建廳征集競賽專家！2024“燕趙杯”職業(yè)技能競賽(含BIM)活動(dòng)通知發(fā)布
下一篇：山東省住建廳：前3名推評“山東省技術(shù)能手”，2024“技能興魯”職業(yè)技能大賽(含BIM)啟動(dòng)
推薦專題
- 河南住建廳：11月1日起，施工現(xiàn)場需配備專職BIM技術(shù)員，3000萬以上工程技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)具有高級職稱和本科及以上學(xué)歷
- 河南省省協(xié)會(huì)關(guān)于召開全省施工圖審查機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人座談會(huì)的通知
- 首次實(shí)現(xiàn)工程檔案與BIM檔案同步驗(yàn)收！深圳地鐵新線BIM檔案“曝光”
- BIM項(xiàng)目到底怎么收費(fèi)？全國各省市BIM計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)官方政策匯總！
- 安徽省住建廳 | 鼓勵(lì)BIM模型招標(biāo)，探索BIM評標(biāo)！2025年底，政府投資大型公建、裝配式建筑全部應(yīng)用BIM技術(shù)
- 關(guān)于舉辦成都市第二屆建筑職業(yè)技能人才大賽的通知
- 河北全省啟用施工圖數(shù)字化聯(lián)合審查管理系統(tǒng)BIM審查功能
- 2024年度江蘇省安裝行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用交流會(huì)圓滿舉行
- 第三屆中國重大工程數(shù)字生態(tài)大會(huì)暨第四屆“新基建杯”BIM應(yīng)用大賽優(yōu)秀成果交流會(huì)的補(bǔ)充通知
- 北京市住建委：15個(gè)項(xiàng)目入選北京市BIM應(yīng)用示范工程
