تکنولوژی بهینه‌سازی کشیدن کابل و ساختار سیم‌کشی برای ایستگاه‌های توان خورشیدی: رویکرد مبتنی بر BIM

1 پارچه‌کشی و فناوری ساخت کابل در ایستگاه برق خورشیدی
1.1 جمع‌آوری داده

قبل از ساخت مدل BIM برای پارچه‌کشی، لازم است تا به طور دقیق پارامترهای جزئی مشخصات تجهیزات مربوطه، مواد استفاده شده در ساخت و شرایط محل را درک کنیم تا دقت ساخت مدل را افزایش دهیم. برای اطمینان از آنکه مدل BIM بتواند وضعیت واقعی محل ساخت را به صورت دقیق نشان دهد، هسته امر در جمع‌آوری و وارد کردن دقیق پارامترهای فنی کلیدی تجهیزات است. این پارامترها شامل ابعاد دقیق شروند کابل، مشخصات دقیق جعبه‌های توزیع، ابعاد قطر خارجی کابل‌ها و پارامترهای خاص کانال‌های کابلی می‌شود. رابطه بین این پارامترها و مدل کابل باید قوانین زیر را دنبال کند:

در فرمول، P مجموعه پارامترهای کلیدی است؛ I دقت مدل پارچه‌کشی کابل است؛ f نقشه‌برداری P به I است؛ و g تابع تنظیم است. جمع‌آوری دقیق پارامترها مستقیماً تأثیر می‌گذارد بر ساخت مدل بعدی و عملکرد آن. در مرحله جمع‌آوری داده، پارامترهای تجهیزات به طور نزدیکی با یکدیگر مرتبط هستند. تغییر در داده‌های هر تجهیز واحد ممکن است واکنش‌های زنجیره‌ای ایجاد کند که نیازمند تنظیم زمانی پارامترهای مرتبط است. بنابراین، در مرحله جمع‌آوری داده، استراتژی‌ها را بر اساس شرایط محلی به طور انعطاف‌پذیر تنظیم کنید تا اطمینان حاصل کنید که داده‌ها یکسان و دقیق باشند.

1.2 ساخت مدل کابل

در ساخت، هادی‌ها پس از پوشش‌دهی کابل می‌شوند. برای اتصال کابل‌ها به انتهای تجهیزات، اتصال‌گرهایی در انتهای کابل‌ها نصب می‌شوند. مدل هندسی یک کابل یک پوشش از اسکن برش عرضی آن در طول خط مرکزی است. برش عرضی را به دایره (شعاع r) ساده کنید و از R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) برای تعریف چارچوب مختصات محلی روی خط مرکزی S استفاده کنید. هندسه کابل از طریق یک معادله پارامتریک دقیقاً بیان می‌شود که ساختار سطح پوششی را توصیف می‌کند.

در فرمول، W ماتریس مرز محلی را نشان می‌دهد؛ C(s) نقطه موقعیت‌یابی مختصات عمومی را نشان می‌دهد؛ M(s) ماتریس تبدیل چرخش را نشان می‌دهد. مدل هندسی کابل که بر اساس این فرمول ساخته شده است در شکل 1 نشان داده شده است.

در شکل 1، خط چین S محور مرکزی کابل را به وضوح نشان می‌دهد. یک نقطه ویژه روی S به عنوان گره q گرفته شده است که یک سیستم مختصات محلی R ساخته شده است تا ویژگی‌های جهتی برش عرضی را توصیف کند. به طور خاص، d1 (بردار یکه در جهت نرمال اصلی) جهت نرمال اصلی برش عرضی را تعریف می‌کند؛ d2 (بردار یکه در جهت دو نرمال، عمود بر d1) توصیف جهت را تقویت می‌کند؛ d3 (بردار یکه در جهت مماسی روی S) روند تمدید کابل را در q نشان می‌دهد. برش عرضی در q به عنوان دایره با شعاع r0 فرض شده است که یک مدل هندسی کامل با بردارهای جهتی برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های بعدی کابل تشکیل می‌دهد.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، نمونه کابل توسط چهار رأس v1-v4 تعریف شده است که آن را به سه بخش l1: v1-v2؛ l2: v2-v3؛ l3: v3-v4 تقسیم می‌کند، با v1 و v4 به عنوان نقاط انتهایی. برای هر بخش، ویژگی‌های جهتی و شکل برش عرضی آن توسط موقعیت/طول آن روی S و مدل هندسی تعیین می‌شود. بنابراین، بخش‌های l1-l3 به ترتیب به برش‌های عرضی C1-C3 متناظر هستند که با یکدیگر نمایش هندسی کابل را تشکیل می‌دهند.

1.3 پارچه‌کشی کابل

تجمیع جزئیات از شکل 1 و 2 امکان درک دقیق مدل‌سازی هندسی کابل و ویژگی‌های تقسیم‌بندی آن را فراهم می‌کند. مدل به طور دقیق عناصر هندسی اصلی (محور مرکزی، شکل برش عرضی، ویژگی‌های جهتی) را توصیف می‌کند و با تقسیم‌بندی دقیق، تحلیل عمیق کابل را امکان‌پذیر می‌کند که پایه نظری برای پارچه‌کشی کارآمد فراهم می‌کند.

در آماده‌سازی قبل از پارچه‌کشی، از مدل برای به دست آوردن طول کل کابل‌های مختلف مشخصات استفاده کنید. داده‌ها را به جداول استاندارد بر اساس نوع کابل تنظیم کنید که اطلاعات و رهنمودهای دقیق برای ساخت فراهم می‌کند. برای روش پارچه‌کشی، این پروژه از مدفن مستقیم استفاده می‌کند تا حرفه‌ای بودن و کارآمدی را تضمین کند.

هنگام پارچه‌کشی در شروند کابل، یک کوسه یکنواخت از شن/خاک ریز قرار دهید تا شعاع خمیدگی کابل در حدود محدود باشد. از وینچ‌های الکتریکی برای کشش استفاده کنید. هنگام پارچه‌کشی کابل‌های چند هسته‌ای، به طور صریح محدودیت‌های شعاع خمیدگی را رعایت کنید:

در فرمول، r_min نمایانگر حداقل خمیدگی ایمن کابل است؛ cr نمایانگر کمترین شعاع خمیدگی ایمن کابل است. پس از تکمیل کار پارچه‌کشی کابل، لازم است به طور رسمی درخواست تایید پروژه‌های پنهان به بخش مسئول بازرسی کیفیت پروژه ارائه شود. پس از موفقیت در مرحله تایید، خاک ریز به طور یکنواخت در بالا و پایین کابل پخش کنید به عنوان لایه محافظ، و سپس کابل را با پوشش کابل پوشانید. علاوه بر این، هنگام برنامه‌ریزی مسیر کابل، باید اولویت به داشتن مسیر به طور نزدیک به سطح موانع مجاز برای پارچه‌کشی داده شود:

در فرمول، qi یک گره خاص روی خط مرکزی مسیر کابل است؛ OS گره سطح مانع است؛ R_r شعاع کابل است؛ Inter dis کوتاه‌ترین فاصله بین نقاط است. قبل از پر کردن مجدد، بررسی کنید تا اطمینان حاصل کنید که تمام پروژه‌های پنهان به استانداردها مطابقت دارند. سپس خاک پر کردن مجدد را فشرده کنید تا چگالی و ثبات آن را تضمین کنید و با مشخصات مطابقت داشته باشد.

پس از فشرده‌سازی، ستون‌های علامت‌گذاری جهت را در موقعیت‌های کلیدی (تقاطع کابل، اتصالات، گوشه‌ها) دفن کنید. کابل‌ها را با کتان پوشانید برای محافظت. هنگامی که کابل‌های مدفن مستقیم از طریق ساختمان‌ها عبور می‌کنند، اختلاف ارتفاع لوله‌های داخلی-خارجی را بررسی کنید؛ اگر لوله‌های خارجی بالاتر باشند، ضد آب‌رسانی اعمال کنید تا اطمینان حاصل کنید که پارچه‌کشی ایمن است.

1.4 سیم‌کشی کابل

به عنوان یک لینک کلیدی در ساخت ایستگاه برق خورشیدی، سیم‌کشی کابل باید به طور دقیق به مشخصات/روند عمل رعایت شود تا اتصالات برقی پایدار، قابل اعتماد و ایمن باشد.

ابتدا ابزار (چاقوی سیم‌بردار، چکش ضربه‌ای، آستین‌های عایق، انتهایی‌ها، باند عایق) و مواد کامل و معتبر آماده کنید. اطمینان حاصل کنید که کابل‌ها مشخصات طراحی را دارند و از کنترل کیفیت (بدون آسیب، عایق کامل) عبور کرده‌اند.

قبل از سیم‌کشی، کابل‌ها را به طور دقیق بردارید: از چاقوی سیم‌بردار برای برداشتن پوشش بیرونی/عایق داخلی بر اساس نیازهای انتهایی استفاده کنید، هادی‌ها را (بدون لبه‌های تیز/اکسید) نمایان کنید. بر اساس مساحت برش عرضی هادی و نیازهای سیم‌کشی، انتهایی‌های مناسب را انتخاب کنید. فرمول به شرح زیر است:

در فرمول، T نوع انتهایی است؛ A مساحت برش عرضی هادی کابل است؛ R نشان‌دهنده پارامترهای سیم‌کشی است؛ S تابع نگاشت است. از چکش ضربه‌ای برای ضربه دادن محکم هادی‌ها و انتهایی‌ها استفاده کنید تا اطمینان حاصل کنید که بدون کاهش یا تماس ضعیف باشد. در هنگام سیم‌کشی، به طور دقیق طبق رسم‌های طراحی و مشخصات عمل کنید تا انتهایی‌های ضربه‌ای را با انتهایی‌های تجهیزات به طور دقیق متصل کنید و اطمینان حاصل کنید که محکم هستند.

برای کابل‌های چند هسته‌ای، رنگ‌ها/شماره‌ها را با هم مطابقت دهید تا از اتصال غلط جلوگیری کنید. پس از سیم‌کشی، اتصالات را با آستین‌های عایق/باند عایق بپوشانید تا عایق را تقویت کنید و از ورود رطوبت یا غبار جلوگیری کنید. به طور خلاصه، سیم‌کشی کابل برای ساخت ایستگاه برق خورشیدی بسیار مهم است و نیازمند رعایت دقیق مشخصات برای تضمین کیفیت و ایمنی است و پایه‌ای محکم برای عملکرد پایدار فراهم می‌کند.

2 تجزیه و تحلیل آزمایشی

برای تأیید اثربخشی و امکان‌پذیری فناوری پارچه‌کشی و سیم‌کشی کابل پیشنهادی برای ایستگاه‌های برق خورشیدی، آن را با روش‌های سنتی مقایسه می‌کنیم.

2.1 اشیاء آزمایشی

آزمایش در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از MATLAB برای شبیه‌سازی برنامه‌ریزی مسیر انجام می‌شود. بیست کار پارچه‌کشی و سیم‌کشی استاندارد انتخاب شده و به 4 گروه (5 کار در هر گروه) تقسیم می‌شود تا با تشتکیل پراکندگی آماری، خطاهای تصادفی کاهش یابد و پایداری نتایج افزایش یابد.

2.2 آماده‌سازی آزمایش

سخت‌افزار شامل کامپیوترهایی با ذخیره‌سازی 500GB، حافظه 32GB و Windows 10 است. این دستگاه‌ها برای اطمینان از عملکرد پایدار، تست و بهینه‌سازی شده‌اند تا شرایط واقعی را به طور دقیق شبیه‌سازی کنند و نتایج قابل اعتماد فراهم کنند.

2.3 نتایج و تحلیل آزمایشی

سه روش با روش پیشنهادی مقایسه شده‌اند؛ نتایج در جدول 1 نشان داده شده است.

3 نتیجه‌گیری

تحلیل داده‌های جدول 1 نشان می‌دهد که راه‌حل پیشنهادی پارچه‌کشی و سیم‌کشی کابل مزایای قابل توجهی دارد. طراحی مسیر (≈50m) آن 40m، 45m و 50m کوتاه‌تر از روش‌های 1، 2، 3 است. این نه تنها کارآمدی برنامه‌ریزی مسیر را اثبات می‌کند بلکه پتانسیل کاربردی عظیم در پروژه‌های ایستگاه برق خورشیدی را نشان می‌دهد و مراجع ارزشمندی برای صنعت برق فراهم می‌کند.

این مقاله به پارچه‌کشی و سیم‌کشی کابل در ایستگاه‌های برق خورشیدی می‌پردازد و از مدل‌سازی BIM برای افزایش کارآمدی و ایمنی استفاده می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این روش در برنامه‌ریزی مسیر نسبت به روش‌های سنتی برتری دارد - طول را کوتاه‌تر می‌کند و کیفیت را افزایش می‌دهد. این روش حمایت از ساخت ایستگاه‌های برق خورشیدی و توسعه پایدار صنعت را تأمین می‌کند.

در آینده، ادغام ساخت هوشمند و داده‌های بزرگ این فناوری‌ها را هوشمندانه‌تر و کارآمدتر خواهد کرد و صنعت برق سبز و کم‌کربن را محرک خواهد کرد. ما انتظار داریم که نوآوری‌های بیشتری برای بهینه‌سازی فرآیندها، کاهش هزینه‌ها و به‌روزرسانی ساختار انرژی جهانی ایجاد شود.