(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610021)

信息化巖土勘察在架空輸電線路工程中的應(yīng)用研究

譚光杰
(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610021)

對(duì)架空輸電線路工程而言，傳統(tǒng)巖土勘察存在勘察質(zhì)量高度依賴(lài)于外業(yè)工程師的業(yè)務(wù)水平、協(xié)同工作困難和外業(yè)工程師無(wú)法感知環(huán)境等3個(gè)幾乎無(wú)法解決的難題。信息化巖土勘察通過(guò)數(shù)據(jù)集成、信息實(shí)時(shí)交流和塔位選擇輔助判斷等技術(shù)手段可以較好地解決傳統(tǒng)巖土勘察存在的3個(gè)難題。

信息化巖土勘察；架空輸電線路；數(shù)據(jù)集成；實(shí)時(shí)雙向通信

0 前 言

線路工程巖土勘察就是選出“桿塔”場(chǎng)地，查明“桿塔”場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，評(píng)價(jià)巖土工程問(wèn)題。選出“桿塔”場(chǎng)地的前提是選出路徑方案，這是在工程可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段完成；選出“桿塔”場(chǎng)地在施工圖階段完成。

傳統(tǒng)架空輸電線路工程施工圖勘察設(shè)計(jì)由電氣、結(jié)構(gòu)、測(cè)量、巖土等多專(zhuān)業(yè)組成的綜合工程隊(duì)在桿塔處“一次性”地完成勘察設(shè)計(jì)的外業(yè)部分。所謂的“一次性”是指在正常情況下，同一桿塔場(chǎng)地只做一次外業(yè)勘察設(shè)計(jì)。在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中，各專(zhuān)業(yè)技術(shù)主管組成的中間檢查小組對(duì)勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行檢查；由于同一線路工程有成百上千的塔位，中間檢查只能采用外業(yè)工程師匯報(bào)所有塔位勘察設(shè)計(jì)情況和選擇其中有代表性的桿塔場(chǎng)地實(shí)地檢查相結(jié)合的方式。因此，傳統(tǒng)的巖土勘察存在以下問(wèn)題：

1)外業(yè)勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量很大程度上依賴(lài)于外業(yè)工程師的個(gè)人業(yè)務(wù)能力。

2)如果出現(xiàn)外業(yè)工程師自己無(wú)法解決或者需要技術(shù)主管協(xié)助的桿塔場(chǎng)地巖土勘察問(wèn)題，只能通過(guò)電話(huà)與技術(shù)主管協(xié)同工作。但通過(guò)電話(huà)交流，外業(yè)工程師無(wú)法準(zhǔn)確告知技術(shù)主管自己所在的位置，也無(wú)法傳遞相對(duì)完整的桿塔場(chǎng)地等第一手勘察資料。沒(méi)有準(zhǔn)確位置和第一手勘察資料，技術(shù)主管就無(wú)法應(yīng)用已有的區(qū)域地質(zhì)圖、公共地理信息等數(shù)據(jù)為外業(yè)工程師做出輔助判斷，兩者之間難以形成有效的協(xié)同工作。

3)輸電線路工程長(zhǎng)達(dá)數(shù)百上千公里，穿越了多個(gè)地貌單元、構(gòu)造區(qū)和地層巖性建造區(qū)，涉及了基本工程地質(zhì)條件、地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源分布等海量數(shù)據(jù)，外業(yè)工程師不可能將海量數(shù)據(jù)“隨身攜帶”。沒(méi)有數(shù)據(jù)，外業(yè)工程師也就無(wú)法準(zhǔn)確了解桿塔場(chǎng)地外部較大范圍內(nèi)的地層巖性、地質(zhì)災(zāi)害分布等環(huán)境數(shù)據(jù)，會(huì)陷入所謂的“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”的局中人困境。

采用信息化巖土勘察，通過(guò)數(shù)據(jù)集成、信息實(shí)時(shí)交流和塔位選擇輔助判斷等可以有效解決傳統(tǒng)勘察存在的問(wèn)題，下面主要討論信息化巖土勘察在施工圖階段的應(yīng)用。

1 信息化巖土勘察系統(tǒng)構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

信息化巖土勘察是指以廣義工程地質(zhì)條件和勘察成果為基本數(shù)據(jù)，建立以地理信息系統(tǒng)為核心的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信終端與數(shù)據(jù)中心的雙向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)中心依托基本數(shù)據(jù)和地質(zhì)分析理論為遠(yuǎn)程通信終端做出輔助決策，為前期勘察和后期持續(xù)利用勘察成果提供數(shù)據(jù)服務(wù)的勘察系統(tǒng)。廣義工程地質(zhì)條件是指地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等工程地質(zhì)條件要素，以及可能改變工程地質(zhì)條件要素的人類(lèi)活動(dòng)等因素。信息化巖土勘察系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 信息化巖土勘察系統(tǒng)構(gòu)成圖

1.2 典型應(yīng)用場(chǎng)景

信息化巖土勘察的典型應(yīng)用場(chǎng)景是：外業(yè)工程師在工地(桿塔場(chǎng)地)用移動(dòng)設(shè)備采集工程地質(zhì)條件數(shù)據(jù)→結(jié)合建(構(gòu))物設(shè)計(jì)條件，分析工程地質(zhì)條件數(shù)據(jù)，做出巖土工程評(píng)價(jià)→外業(yè)工程師如果覺(jué)得自己評(píng)價(jià)有困難，則將工程地質(zhì)條件數(shù)據(jù)通過(guò)文字、圖像等形式回傳給數(shù)據(jù)中心→數(shù)據(jù)中心依據(jù)掌握的工程區(qū)已有數(shù)據(jù)和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)做出輔助判斷→輔助判斷實(shí)時(shí)回傳給外業(yè)工程師→外業(yè)工程師做出勘察評(píng)價(jià)→如果外業(yè)工程師仍然不能做出勘察評(píng)價(jià)，則啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)作勘察過(guò)程。

1.3 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

1)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)建立

根據(jù)長(zhǎng)期獲取的架空輸電線路工程巖土勘察經(jīng)驗(yàn)，建立了如圖2所示的數(shù)據(jù)庫(kù)采集模板。數(shù)據(jù)庫(kù)采集模板的建立與優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)信息化巖土勘察的基礎(chǔ)。

2)數(shù)據(jù)中心建立

圖2 桿塔巖土勘察數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成示意圖

集成主要工作區(qū)域的區(qū)域地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害分布圖、水文氣象、工程勘察成果等多種數(shù)據(jù)或圖件建構(gòu)了數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心可以提供工程區(qū)矢量化工程地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)。技術(shù)主管和有經(jīng)驗(yàn)的工程師作為數(shù)據(jù)中心專(zhuān)家。數(shù)據(jù)中心的建立可以擴(kuò)大在特定區(qū)域的勘察優(yōu)勢(shì)；數(shù)據(jù)即優(yōu)勢(shì)，是信息時(shí)代的一大特征。

3)勘察大綱編制

基于數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)、工程前期數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)條件編制勘察大綱。依據(jù)公共地理信息系統(tǒng)、工程區(qū)影像圖和各種地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以編寫(xiě)出針對(duì)性極強(qiáng)的勘察大綱?？辈齑缶V不僅可以寫(xiě)出工程主要存在什么樣的巖土工程問(wèn)題，而且知道這些問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)在什么地方?；谳^準(zhǔn)確位置編寫(xiě)勘察大綱屬于廣義的基于位置服務(wù)。圖3為編寫(xiě)某工程勘察大綱時(shí)所用影像示意圖。

4)勘察過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)控制

與信息化巖土勘察有關(guān)的勘察過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)控制主要有兩項(xiàng)工作：全過(guò)程外業(yè)工程師與技術(shù)主管的協(xié)同工作；外業(yè)工程師移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集。協(xié)同工作可以采用各種即時(shí)通訊軟件完成。移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集界面如圖4所示。移動(dòng)端數(shù)據(jù)庫(kù)采用的是sqlite3數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用主從表結(jié)構(gòu)，圖4左為主表，右為從表。主從表可以嵌套，嵌套層數(shù)沒(méi)有限制。出于信息安全考慮，移動(dòng)端APP是單機(jī)版，可以脫離互聯(lián)網(wǎng)使用。

圖3 工程區(qū)影像示意圖

圖4 移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集APP界面

5)勘察成果校審

勘察成果實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)庫(kù)化管理與自動(dòng)成圖。外業(yè)工程師采用圖4所示界面采集的數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入PC端生成最終勘察成果。勘察成果校審基于數(shù)據(jù)集成完成，數(shù)據(jù)集成校審應(yīng)用如圖5所示。

2 克服傳統(tǒng)巖土勘察難題

勘察質(zhì)量高度依賴(lài)于外業(yè)工程師的業(yè)務(wù)水平、協(xié)同工作困難和外業(yè)工程師無(wú)法感知環(huán)境等是傳統(tǒng)線路工程巖土勘察存在的3個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)信息化巖土勘察得到較好的解決。

1)采用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集可以使信息高效、準(zhǔn)確和全面的傳遞成為可能；外業(yè)工程師采用移動(dòng)

APP采集信息化勘察數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給技術(shù)主管，兩者可實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r(shí)溝通和有效協(xié)同工作：勘察質(zhì)量不再取決于外業(yè)工程師，而是取決于協(xié)同工作質(zhì)量。

2)基于信息化的勘測(cè)大綱編制與勘察成果校審能更好地實(shí)現(xiàn)勘察的全過(guò)程協(xié)同工作。

3)數(shù)據(jù)中心集成了地層巖性、地質(zhì)災(zāi)害等海量數(shù)據(jù)并提供給外業(yè)工程師；外業(yè)工程師通過(guò)查閱集成了工程區(qū)矢量化工程地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)的移動(dòng)終端：因此可以準(zhǔn)確地了解桿塔場(chǎng)地環(huán)境條件，有效地克服了傳統(tǒng)巖土勘察中外業(yè)工程師無(wú)法感知環(huán)境的困難。

3 信息化巖土勘察面臨的問(wèn)題

任何基于互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)集成的技術(shù)都存在信息安全問(wèn)題，信息化巖土勘察也同樣面臨信息安全問(wèn)題。解決信息安全可以從以下兩方面著手。

1)物理隔絕：處理涉密信息的設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)物理隔絕。移動(dòng)端完全采用單機(jī)版，不與互聯(lián)網(wǎng)相連；數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)也與互聯(lián)網(wǎng)隔絕。

2)信息分流：將信息分解成涉密信息和非涉密信息。涉密信息嚴(yán)格按保密規(guī)定處理與傳送，非涉密信息可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)傳送。

信息安全是信息化巖土勘察必須面臨與解決問(wèn)題，除了上述兩種手段之外，還可以考慮和專(zhuān)業(yè)安全生產(chǎn)商的合作。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)化的工程地質(zhì)條件數(shù)據(jù)采集模板現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)、外業(yè)工程師與技術(shù)主管之間的雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)等信息化巖土勘察手段，一定程度上可以解決勘察質(zhì)量高度依賴(lài)于外業(yè)工程師的業(yè)務(wù)水平、協(xié)同工作困難和外業(yè)工程師無(wú)法感知環(huán)境等傳統(tǒng)巖土勘察幾乎無(wú)法解決的3個(gè)問(wèn)題。信息化巖土勘察的實(shí)現(xiàn)面臨著如何應(yīng)對(duì)信息安全的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，信息安全如何實(shí)現(xiàn)是信息化巖土勘察能否真正實(shí)現(xiàn)的決定性因素。

圖5 某工程勘察成果校審用示意圖

Traditional geotechnical investigation for overhead transmission line project has three problems: the geotechnical investigation quality is decided by the field engineers, the cooperative work is very difficult and the field engineers are unable to know the environment of the towel. In some ways, the information-based geotechnical investigation can solve these three problems by data integration, real-time information exchange and assistant decision.

information-based geotechnical investigation; overhead transmission line; data integration; real-time information exchange

TM726

A

1003-6954(2017)05-0051-04

譚光杰(1974)，碩士、高級(jí)工程師、國(guó)家注冊(cè)土木工程師(巖土)，從事電力工程勘察設(shè)計(jì)工作。

2017-06-27)