Журнал Радио 8 номер 2000 год. СВЯЗЬ: СРЕДСТВА И СПОСОБЫ

Журнал Радио 8 номер 2000 год. СВЯЗЬ: СРЕДСТВА И СПОСОБЫ НОВОЕ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ВОЛС А. РУБЕНОК, г. Москва   Возможно, немногие читатели журнала знакомы с новым термином — "геоинформационная технология". Являясь альтернативой аэротопографическим методам, предназначена она для решения тех же проблем, но с помощью более современных технических средств. Этому и посвящена публикуемая статья.

При проектировании и построении волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) учитываются жесткие требования к надежности, пропускной способности и качеству связи. Весьма важны при этом экономичность проектирования и строительства, а также низкие эксплуатационные затраты.

Нередко строительство ВОЛС ведется в сложных условиях, обусловленных особенностями рельефа местности, структуры грунта, климата. Технология размещения волоконно-оптического кабеля (ВОК) на опорах высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) напряжением 110 кВ и выше привлекает в первую очередь тем, что сеть ЛЭП — это гигантская по своим размерам и хорошо развитая инфраструктура, покрывающая всю территорию России. Высоковольтные ЛЭП связывают крупные населенные пункты и промышленные центры, заинтересованные в качественных средствах связи. Кроме того, при прокладке ВОЛС-ЛЭП не требуется согласования вопросов землепользования. Статистический анализ показывает, что стоимость строительства таких линий в среднем на 30—50 % ниже стоимости подземной прокладки (даже с учетом того, что подвесной кабель может оказаться дороже подземного). Надежность же ВОЛС-ЛЭП, по оценкам ЦНИИС и АО Типрос-вязь-4" (Новосибирск), в 8—10 раз выше, чем ВОЛС, использующие подземную прокладку ВОК. При этом значительно упрощается процесс технического обслуживания кабеля.

При проектировании сетей важна точная информация о техническом состоянии опор, тросов и фазных проводов, о параметрах ЛЭП. В состав исходных данных о трассе ЛЭП обязательно входят подробные топографические, картографические и другие необходимые данные, получить которые помогают новейшие технологии: дистанционное лазерное сканирование земной поверхности с воздуха в сочетании с цифровым фотографированием высокого разрешения, инфракрасная (теплови-зионная) аэросьемка и геоинформационные технологии (ГИТ).

Использование технологии лазерного сканирования позволяет проводить прямое измерение рельефа, создавать высокоточную трехмерную цифровую модель рельефа (ЦМР) в автоматическом режиме и реальном времени. Рельеф в этом случае может быть представлен в своей первичной форме, т. е. не искаженной влиянием растительности. Основой этой технологии являются лазерно-локационные методы съемки в сочетании с цифровым фотографированием высокого разрешения, а также наземной и бортовой GPS поддержкой. При съемке ЛЭП автоматически определяются положение опор (в абсолютных геодезических координатах) и их высоты, координаты точки подвеса проводов и величины стрел провеса, точки пересечения ЛЭП, сечение рельефа вдоль оси трассы, положение других значимых объектов в пространственном коридоре требуемого размера вдоль трассы съемки. При топографическом обследовании ЛЭП, как правило, значительный интерес представляет характер рельефа и ЦМР вдоль трассы. По лазерно-ло-кационным данным формируется подробная топологическая модель обследуемой линии (рис. 1). представляющая собой математическое описание всех объектов в среде специализированного программного комплекса ALTEX, из которого возможна передача информации в любую геоинформационную систему (ArcView, Maplnfo и т. д.), либо в среду автоматизированного проектирования (PLSCADD).

Параллельно выполняется цифровая аэрофотосъемка. Аэрофотоснимки, например, подстанции автоматически привязываются к местности, что позволяет одновременно анализировать как топологическую структуру объектов, так и их естественное изображение.

В ряде случаев появляется необходимость параллельно проводить аэроинфракрасную (тепловизионную) съем-ку ЛЭП, во время которой можно обнаружить дефекты изоляции проводов, измерить их температуру; при подобной съемке городских застроек — проконтролировать температурное состояние тепловых коммуникаций или ограждающих конструкций зданий, чтобы оценить сверхнормативные потери тепла.

Тепловизионную съемку фрагментов трассы (рис. 2) можно использовать для оценки температуры проводов в момент замера их стрел провеса и выявить участки сверхнормативных потерь электрической энергии.

При обследовании линейных объектов все данные, накопленные за один аэросъемочный день, могут быть полностью обработаны до начала следующего дня. Темп сбора исходной информации и ее тематической обработки с целью создания соответствующих баз данных может достигать 500...600 км в день, а точность геопривязки получаемых данных равна 10...20 см. За счет использования спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС достигается синхронизация во времени всех потоков данных, а также их полная пространственная определимость.

Применение на всех этапах накопления, обработки и анализа данных исключительно цифровых методов позволяет эффективно обрабатывать всю совокупность данных по проектируемому объекту и в случае необходимости передавать информацию в специализированные системы автоматизированного проектирования Такое оперативное и точное обследование ЛЭП необходимо для проектирования и оптимального заказа весьма дорогостоящего оптического кабеля, для планирования строительно-монтажных работ.

Все результаты обследования (карты местности, цифровые модели рельефа, ведомости пересечений, планы заходов на подстанции, паспорта линий, тематические карты растительности и т. п.) хранятся в электронной базе данных и используются на каждом этапе проектирования. Созданная на основе результатов лазерного сканирования трехмерная модель самой ЛЭП и местности в коридоре ЛЭП показана рис. 3.

Описываемая технология позволяет определить стрелы провеса и растягивающее усилие (тяжение) проводов на момент съемки и пересчитать численные значения этих величин на любые климатические условия. Для грозотроса со встроенным ВОК стрела провеса выбирается из условия обеспечения необходимого угла фозозащиты при 15°С, а для самонесущего неметаллического кабеля — из условия соблюдения минимальных расстояний между кабелем и фазными проводами и от кабеля до земли при различных климатических условиях.

При формировании требований к кабелю по максимально допустимому тя-жению и диаметру моделируется поведение компонентов при различных климатических условиях, а также выполняются расчеты тяжений кабеля и проводов, нагрузок на опоры для определения запаса механической прочности опор, узпов (дополнительных) для подвески ВОК, промежутков между ВОК и фазными проводами.

Новая технология использовалась при строительстве ВОЛС между Европой и Дальним Востоком на участке, проходящем через территорию Иркутской области, республику Бурятия, Читинскую и часть Амурской областей. Участки с вечномерзлыми грунтами, скалы на дне озера Байкал, горный характер местности с большими перепадами высот, сейсмические условия затрудняли прокладку подземного кабеля. В то же время наличие вдоль всей трассы Транссибирской линии ЛЭП 110...220 кВ, принадлежащей региональным энергосистемам, само подсказывало наиболее эффективный способ создания линии связи. Общая протяженность подвески кабеля на опорах ЛЭП составила около 3800 км. Сложные климатические условия (диапазон температур от +60 до -60о С, максимальная скорость ветра достигает 30 м/с), большие перепады высот между соседними опорами, необходимость сооружения переходов через несколько рек — все это потребовало детального обследования ЛЭП. которые предполагалось использовать для подвески кабеля. В результате при построении участка ВОЛС было использовано несколько типов волоконно-оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос ЛЭП, в том числе специально разработанных конструкций с повышенной механической прочностью. Точность расчетов позволила заметно снизить расход кабеля (из-за отсутствия отходов) и обеспечить требуемую надежность ВОЛС.

Область применения рассматриваемой здесь технологии, являющейся альтернативой классическим аэротопографическим методам, чрезвычайно широка. По существу, она решает те же проблемы, но с учетом современных технических возможностей, главные преимущества которых — комплексный, взаимоувязанный характер выходных данных и оперативность их получения.

Основные тематические группы информации, получаемые в ходе летных исследований (цифровые модели рельефа, цифровые фотокарты), позволяют одновременно анализировать как топологическую структуру любого обьекта, так и его естественное изображение, проводить геодезические измерения площадей и объемов.

Следует подчеркнуть, что информация, получаемая в ходе летных исследований, может быть использована при проектировании любых инженерных коммуникаций, для создания систем картографического обеспечения земельного кадастра, разработки проектов автомобильных и железных дорог, ландшафтов, расчетов трасс радиовидимости радиорелейных линий связи, а также служить базой для создания геоинформационных систем. Одним из возможных дополнений может быть съемка спектрозональным сканером, данные которого чрезвычайно полезны для применения в сельском хозяйстве и экологических приложений.

Рассмотренная в статье методика организации аэротопографических обследований соответствует общемировым тенденциям развития средств авиационного дистанционного зондирования. Область ее применения не ограничивается рассмотренными в статье примерами, и есть все основания утверждать, что она будет интенсивно расширяться.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 8 номер 2000 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.