تکنولوژی بهینه‌سازی کشیدن کابل و ساخت تأسیسات برق در ایستگاه‌های نور خورشیدی: رویکرد مبتنی بر BIM

1 تحقیق درباره فناوری کشیدن و نصب کابل‌ها در ایستگاه‌های برق خورشیدی
1.1 جمع‌آوری داده‌ها

قبل از ساخت مدل BIM برای کشیدن کابل، لازم است پارامترهای دقیق مشخصات تجهیزات مورد نظر، مواد مورد استفاده در ساخت و شرایط محلی را به طور عمیق درک کنیم تا دقت ساخت مدل افزایش یابد. برای اطمینان از آنکه مدل BIM بتواند وضعیت واقعی محل ساخت را به درستی منعکس کند، هسته امر در جمع‌آوری و ورود دقیق پارامترهای فنی تجهیزات کلیدی است. این شامل ابعاد دقیق مجرای کابل، مشخصات دقیق جعبه‌های توزیع، ابعاد قطری کابل‌ها و پارامترهای خاص قسمت‌های کابل است. رابطه بین این پارامترها و مدل کابل باید به قوانین زیر پیروی کند:

در فرمول، P مجموعه پارامترهای کلیدی است؛ I دقت مدل کشیدن کابل است؛ f نقشه‌برداری P به I است؛ و g تابع تنظیم است. جمع‌آوری دقیق پارامترها مستقیماً بر ساخت مدل بعدی و عملکرد آن تأثیر می‌گذارد. در حین جمع‌آوری داده‌ها، پارامترهای تجهیزات به طور محکم با هم پیوند دارند. تغییر در داده‌های هر تجهیز واحد ممکن است واکنش‌های زنجیره‌ای را ایجاد کند و نیازمند تنظیم پارامترهای مرتبط در زمان مناسب است. بنابراین، در مرحله جمع‌آوری داده‌ها، استراتژی‌ها را بر اساس شرایط محلی به طور انعطاف‌پذیر تنظیم کنید تا سازگاری و دقت داده‌ها تضمین شود.

1.2 ساخت مدل کابل

در ساخت، رساناها پس از پوشش‌دهی کابل‌ها را تشکیل می‌دهند. برای اتصال کابل‌ها به ترمینال‌های تجهیزات، در انتهای کابل‌ها اتصال‌گرهایی نصب می‌شوند. مدل هندسی یک کابل از پوسته‌ای است که از اسکن بخش مقطعی آن در طول خط مرکزی بدست می‌آید. مقطع را به دایره (شعاع r) ساده کرده و از R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) برای تعریف چارچوب مختصات محلی در خط مرکزی S استفاده می‌شود. هندسه کابل از طریق یک معادله پارامتریک دقیقاً بیان می‌شود که ساختار سطح پوسته را توصیف می‌کند.

در فرمول، W ماتریس مرز محلی را نشان می‌دهد؛ C(s) نقطه موقعیت‌یابی مختصات جهانی 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 تیره S محور مرکزی کابل را به طور واضح علامت‌گذاری می‌کند. یک نقطه ویژه روی S به عنوان گره q انتخاب می‌شود که در آن یک سیستم مختصات محلی R برای توصیف ویژگی‌های جهت‌گیری مقطع ساخته می‌شود. به طور خاص، d1 (بردار واحد در جهت نرمال اصلی) جهت نرمال اصلی مقطع را تعریف می‌کند؛ d2 (بردار واحد در جهت دوگانه، عمود بر d1) توضیحات جهت را تصفیه می‌کند؛ d3 (بردار واحد در جهت مماسی در طول S) روند امتداد کابل را در q نشان می‌دهد. مقطع در q به صورت دایره‌ای با شعاع r0 فرض می‌شود که یک مدل هندسی کامل با بردارهای جهت‌گیری برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های کابل بعدی ایجاد می‌کند.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، نمونه کابل با چهار رأس v1-v4 تعریف می‌شود 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 جهت‌گیری و شکل مقطع آن توسط موقعیت/طول آن روی S و مدل هندسی تعیین می‌شود. بنابراین، بخش‌های l1-l3 به مقطع‌های C1-C3 مربوط می‌شوند که مجموعاً نمایش هندسی کابل را تشکیل می‌دهند.

1.3 کشیدن کابل

تجمیع جزئیات از شکل‌های 1 و 2 اجازه می‌دهد تا مدل‌سازی هندسی کابل و ویژگی‌های تقسیم‌بندی آن را به طور دقیق درک کنیم. مدل به طور دقیق عناصر هندسی اصلی (محور مرکزی، شکل مقطع، ویژگی‌های جهت‌گیری) را توصیف می‌کند و با تقسیم‌بندی دقیق، تحلیل عمیق کابل را امکان‌پذیر می‌سازد و پایه نظری برای کشیدن کارآمد فراهم می‌کند.

در آماده‌سازی قبل از کشیدن، از مدل طول کل کابل‌های مختلف را محاسبه کنید. داده‌ها را به جداول استاندارد بر اساس نوع کابل تنظیم کنید تا اطلاعات و راهنمایی‌های دقیق برای ساختار فراهم کنید. برای روش کشیدن، این پروژه از دفن مستقیم استفاده می‌کند تا حرفه‌ای بودن و کارایی را تضمین کند.

هنگام کشیدن در مجرای کابل، یک لایه یکنواخت از شن/خاک ریز قرار دهید تا شعاع خمیدگی کابل در حدود محدوده نگهداری شود. از کش‌های الکتریکی برای کشیدن استفاده کنید. هنگام کشیدن کابل‌های چند‌هسته‌ای، به طور صریح محدودیت‌های شعاع خمیدگی را رعایت کنید:

در فرمول، rmin شعاع خمیدگی ایمن کابل را نشان می‌دهد؛ cr شعاع خمیدگی ایمن کمینه کابل را نشان می‌دهد. پس از تکمیل کار کشیدن کابل، باید به طور رسمی درخواست تسلیم پروژه‌های پنهان به بخش مسئول بررسی کیفیت پروژه ارائه دهید. پس از موفقیت در روند تسلیم، خاک ریز به طور یکنواخت روی هر دو طرف بالا و پایین کابل به عنوان لایه محافظ پخش کنید و سپس کابل را با پوشش کابل بپوشانید. علاوه بر این، هنگام برنامه‌ریزی مسیر کابل، اولویت باید به داشتن مسیر به طور نزدیک به سطح موانع قابل کشیدن داده شود:

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

پس از فشرده کردن، در مکان‌های کلیدی (تقاطع‌های کابل، اتصالات، گوشه‌ها) دسته‌های نشانه‌گذاری جهت را دفن کنید. کابل‌ها را با جوت برای محافظت بپوشانید. هنگام عبور کابل‌های دفن‌شده مستقیم از ساختمان‌ها، اختلاف ارتفاع لوله‌های خارجی-داخلی را بررسی کنید؛ اگر لوله‌های خارجی بلندتر هستند، آب‌بندی اعمال کنید تا ایمنی کشیدن تضمین شود.

1.4 نصب کابل

به عنوان یک پیوند کلیدی در ساخت ایستگاه‌های برق خورشیدی، نصب کابل باید به صورت دقیق به استانداردها و روش‌های مشخص پیروی کند تا اتصالات الکتریکی پایدار، قابل اعتماد و ایمن باشد.

ابتدا ابزارهای کامل و مؤهل (کش‌بردارهای کابل، گیره‌های کشش، مانچ‌های عایق، ترمینال‌ها، باند عایق) و مواد را آماده کنید. مطمئن شوید که کابل‌ها به استانداردهای طراحی مطابقت دارند و از نظر کیفیت (بدون آسیب، عایق‌بندی کامل) ردیابی شده‌اند.

قبل از نصب، کابل‌ها را به طور دقیق کش‌برداری کنید: از کش‌بردارهای کابل برای حذف پوشش بیرونی/عایق داخلی بر اساس نیازهای ترمینال استفاده کنید، رساناها را (بدون دندانه‌ها/اکسیدها) برمبنای نیازهای نصب و برش مقطع رسانا ترمینال‌های مناسب را انتخاب کنید. فرمول به صورت زیر است:

در فرمول، T نوع ترمینال است؛ A سطح مقطع رسانا کابل است؛ R پارامترهای نصب را نشان می‌دهد؛ S تابع نگاشت است. از گیره‌های کشش برای کشش محکم رساناها و ترمینال‌ها استفاده کنید تا از سستی یا تماس ضعیف جلوگیری شود. در حین نصب، به طور دقیق به طرح‌های طراحی و استانداردها پیروی کنید تا ترمینال‌های کشش‌یافته را با ترمینال‌های تجهیزات به طور محکم متصل کنید.

برای کابل‌های چند‌هسته‌ای، رنگ‌ها/شماره‌ها را مطابقت دهید تا از اتصال اشتباه جلوگیری شود. پس از نصب، اتصالات را با مانچ‌های عایق/باند عایق بپوشانید تا عایق‌بندی را افزایش دهید و ورود رطوبت یا غبار را جلوگیری کنید. در نتیجه، نصب کابل در ساخت ایستگاه‌های برق خورشیدی بسیار مهم است و نیازمند رعایت دقیق استانداردها 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 پیشنهادی کشیدن و نصب کابل‌ها در 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 کشیدن و نصب کابل استاندارد انتخاب شده و به ۴ گروه (۵ کار در هر گروه) تقسیم می‌شود تا با توزیع آماری خطاهای تصادفی را کاهش داده و پایداری نتایج را افزایش دهد.

2.2 آماده‌سازی آزمایش

تجهیزات سخت‌افزاری شامل کامپیوترهای با ذخیره‌سازی ۵۰۰GB، حافظه ۳۲GB 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 اعتمادی فراهم کنند.

2.3 نتایج و تحلیل آزمایشی

سه روش با روش پیشنهادی مقایسه شده‌اند؛ نتایج در جدول ۱ نشان داده شده‌اند.

3 نتیجه‌گیری

تحلیل داده‌های جدول ۱ نشان می‌دهد که راه‌حل پیشنهادی کشیدن و نصب کابل مزایای قابل توجهی دارد. طراحی مسیر (≈۵۰m) آن ۴۰m، ۴۵m و ۵۰m کوتاه‌تر از روش‌های ۱، ۲، ۳ است. این نه تنها کارآمدی برنامه‌ریزی مسیر را اثبات می‌کند، بلکه پتانسیل کاربرد بزرگ در پروژه‌های ایستگاه‌های برق خورشیدی را نیز نشان می‌دهد و مراجع ارزشمندی برای صنعت برق فراهم می‌کند.

این مقاله به بررسی کشیدن و نصب کابل‌ها در ایستگاه‌های برق خورشیدی می‌پردازد و از مدل‌سازی BIM برای افزایش کارایی و ایمنی استفاده می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این روش در برنامه‌ریزی مسیر نسبت به روش‌های سنتی برتری دارد - طول مسیر را کوتاه‌تر می‌کند و کیفیت را بهبود می‌بخشد. این روش ساخت برق خورشیدی را پشتیبانی می‌کند و توسعه پایدار صنعت را تقویت می‌کند.

در آینده، یکپارچه‌سازی ساخت هوشمند و داده‌های بزرگ این تکنولوژی‌ها را هوشمند‌تر و کارآمدتر می‌کند و صنعت برق سبز و کم‌کربن را پیش می‌برد. انتظار می‌رود نوآوری‌های بیشتری برای بهینه‌سازی فرآیندها، کاهش هزینه‌ها و به‌روزرسانی ساختار انرژی جهانی ایجاد شود.