Optimalisert kabellegging og kablingskonstruksjonsteknologi for solkraftverk: En tilnærming basert på BIM

1 Forskning på kabellægging og kabelføringsteknologi for fotovoltektriske kraftverk
1.1 Datainnsamling

Før BIM-modellen for kabellægging bygges, er det nødvendig å ha en dyp forståelse av de detaljerte parametrene for involvert utstyr, materialer brukt i konstruksjonen, og lokalitetsforhold, med målet om å forbedre modellens nøyaktighet. For å sikre at BIM-modellen kan nøyaktig reflektere den faktiske situasjonen på byggeplassen, ligger kernen i å nøyaktig samle inn og oppgi de spesifikke tekniske parametrene for nøkkelt utstyr. Dette inkluderer de nøyaktige dimensjonene til kabelkanaler, de detaljerte spesifikasjonene for fordelingsbokser, de ytre diameterdimensjonene til kabler, og de spesifikke parametrene for ledningskanaler. Forholdet mellom disse parametrene og kabelmodellen skal følge følgende regler:

I formelen, P er settet med nøkkelparametre; I er nøyaktigheten av kabellæggingsmodellen; f mapper P til I; og g er justeringsfunksjonen. Nøyaktig innsamling av parametre har direkte innvirkning på senere modellbygging og praktisk anvendelse. Under datainnsamlingen er enhetsparametre tett forbundet. Endringer i data for en enkelt enhet kan utløse kjedereaksjoner, som krever at relaterte parametre justeres i tide. Dermed er det nødvendig i innsamlingsfasen å fleksibelt justere strategier basert på lokale forhold for å sikre datakonsistens og -nøyaktighet.

1.2 Bygging av kabelmodellen

Under konstruksjon dannes lederer til kabler etter belegging. For å koble kabler til enheter, installeres koblinger ved kabelendene. En kabels geometriske modell er en omslutning fra skanning av tvversnittet langs sentralaksen. Forenkles tvversnittet til en sirkel (radius r), og bruk R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) for å definere det lokale koordinatsystemet på sentralaksen S. Kabelens geometri uttrykkes nøyaktig gjennom en parameterisert ligning, som beskriver konstruksjonen av omslutningsflaten.

I formelen, W representerer det lokale grensematrisen; C(s) representerer den globale koordinatposisjonspunktet; M(s) representerer rotasjons-transformasjonsmatrisen. Kabelgeometrimodellen bygd basert på denne formelen vises i figur 1.

I figur 1 merker streket linjen S kabelens sentralakse tydelig. Et karakteristisk punkt på S tas som node q, der et lokalt koordinatsystem R bygges for å beskrive tvversnittets retningsegenskaper. Spesifikt, d₁ (enhetsvektor i hovednormalretningen) definerer hovednormalorienteringen til tvversnittet; d₂ (enhetsvektor i binormalretningen, vinkelrett på d₁ finjusterer retningbeskrivelsen; d₃ (enhetsvektor i tangentretningen langs S) viser kabelens utvidelses trend ved q. Tvversnittet ved q antas å være sirkulært med radius r₀, som danner en komplett geometrisk modell med retningsvektorer for senere kabelinstansanalyse.

Som vist i figur 2, defineres kabelinstansen av fire hjørner v₁–v₄, som deler den inn i tre segmenter l₁: v₁–v₂; l₂: v₂–v₃; l₃: v₃–v₄, med v₁ og v₄ som endepunkter. For hvert segment bestemmes tvversnittets retningsegenskaper og form av dens posisjon/lengde på S og den geometriske modellen. Således svarer segmentene l1–l3 til tvversnitt C₁–C₃, som sammen danner kabelens geometriske representasjon.

1.3 Kabellægging

Integrasjon av detaljer fra figurer 1 og 2 tillater nøyaktig forståelse av kabelgeometrimodellering og segmenteringskarakteristika. Modellen nøyaktig fremhever kjernegeometriske elementer (sentralakse, tvversnittsform, retningsegenskaper) og muliggjør dypgående kabelanalyse gjennom nøyaktig segmentering, noe som gir en teoretisk grunnlag for effektiv lægging.

I forberedelsesfasen før lægging, beregnes totallengden av kabler med ulike spesifikasjoner basert på modellen. Organiser data i standardiserte tabeller etter kabeltype, som gir nøyaktig informasjon og retningslinjer for konstruksjon. For lægemetoden, benyttes direkte begravning i dette prosjektet for å sikre profesjonalitet og effektivitet.

Ved lægging i kabelkanaler, legges en uniform sand/fint jordpute for å holde kabelens bøyninger innenfor grenser. Bruk elektriske vintrer for trakksjon. Ved lægging av flerkjernede kabler, følges bueradiusbegrensninger strengt:

I formelen, r_min representerer den sikre bøyegrensen for kabelen; cr representerer den minste sikre svingeradiusen for kabelen. Etter fullført kabellægging, er det nødvendig å formalisere søknaden om godkjenning av skjulte prosjekter til den ansvarlige avdelingen for kvalitetskontroll. Når godkjenningsprosedyren er vellykket, legges fint jord jevnt over og under kabelen som beskyttelseslag, og kabelen dekkes deretter med en kabeldeksel. I tillegg, når planleggingen av kabelruten, bør prioritet gis til å ha ruten tett opp mot overflaten av kabelføringstillatte hinder:

I formelen, q_i er et spesifikt node på kabelrutens sentralakse; OS er hinderoverflate-noden; R_r er kabelradiusen; Inter dis er den korteste avstanden mellom punkter. Før terrassement, vurder for å bekrefte at alle skjulte prosjekter oppfyller standarder. Deretter komprimer terrassementet for å sikre dens tetthet og stabilitet, i samsvar med spesifikasjoner.

Etter kompresjon, grav retningssymboler ved nøkkelposisjoner (kabelskjæringer, tilkoblinger, sving). Omslut kabler med hemp for beskyttelse. Når direkte begravde kabler passerer gjennom bygninger, sjekk differansen i rørhøyde mellom utendørs-innendørs; bruk vannavstotende hvis utendørs rør er høyere for å sikre trygg lægging.

1.4 Kabelføring

Som en nøkkelkomponent i konstruksjonen av fotovoltektriske kraftverk, må kabelføring følge streng spesifikasjon/prosedyre for å sikre stabil, betroelig og sikker elektrisk kobling.

For det første, forbered fullstendig/kvalifiserte verktøy (isoleringsskarn, pressverkty, isolerende manchetter, kontakter, isolerende bånd) og materialer. Sikre at kabler oppfyller designspesifikasjoner, passer kvalitetskontroller (ingen skader, intakt isolering).

Før kabelføring, strip kabler nøyaktig: bruk isoleringsskarn for å fjerne ytre skaller/innvendig isolering ifølge terminalkrav, eksponer lederer (fjerne spisser/oksid). Velg passende kontakter basert på lederers tvversnitt og kabelføringsbehov. Formelen er som følger:

I formelen, T er kontaktypen; A er kablers leder-tvversnittareal; R angir kabelføringsparametre; S er mappingsfunksjonen. Bruk pressverkty for å fast presse lederer og kontakter, sikre ingen løsning eller dårlig kontakt. Under kabelføring, følg strengt designtegninger og spesifikasjoner for å nøyaktig koble presste kontakter med enhetsterminaler, sikre stramhet.

For flerkjernede kabler, match farger/tall for å unngå feiltilkoblinger. Etter kabelføring, omslut tilkoblinger med isolerende manchetter/bånd for å forbedre isolering og forhindre intranger av fuktighet eller støv. Sammenfattningsvis, kabelføring er avgjørende for konstruksjonen av fotovoltektriske kraftverk, krever streng overholdelse av spesifikasjoner for å sikre kvalitet og sikkerhet, legger en solid grunnlag for stabil drift.

2 Eksperimentell analyse

For å verifisere effektiviteten og gjennomførbartheten av foreslåtte kabellægging og kabelføringsteknologi for fotovoltektriske kraftverk, sammenlignes den med tradisjonelle metoder.

2.1 Eksperimentelle objekter

Eksperimentet utføres under laboratorieforhold med MATLAB for simulering av rutestyring. Tjue standardiserte kabellægging og kabelføringoppgaver velges og deles inn i 4 grupper (5 oppgaver hver) for å redusere tilfeldige feil via statistisk spredning, forbedrer resultatets stabilitet.

2.2 Eksperimentell forberedelse

Hardvaren inkluderer datamaskiner med 500GB lagring, 32GB minne, og Windows 10. Disse kalibreres og optimaliseres for å sikre stabil drift, nøyaktig simulerer sanne forhold for pålitelige resultater.

2.3 Eksperimentelle resultater og analyse

Tre metoder sammenlignes med den foreslåtte; resultater vises i tabell 1.

3 Konklusjon

Analyse av data i tabell 1 viser at den foreslåtte løsningen for kabellægging og kabelføring har markante fordeler. Dens rutedesign (≈50m) er 40m, 45m, og 50m kortere enn metoder i 1, 2, 3. Dette beviser ikke bare effektiv ruteplanlegging, men også store anvendelsespotensial i fotovoltektriske kraftverksprosjekter, gir verdifulle referanser for energisektoren.

Denne artikkelen utforsker kabellægging og kabelføring for fotovoltektriske kraftverk, bruker BIM-modellering for å øke effektivitet og sikkerhet. Eksperimenter viser at metoden overgår tradisjonelle i ruteplanlegging—forkorter lengder og forbedrer kvalitet. Den støtter fotovoltektrisk konstruksjon og driver bærekraftig industridrift.

I fremtiden vil integrasjon av intelligente konstruksjoner og store data gjøre disse teknologiene smartere og mer effektive, driver en grønnere, lavkarbon energisektor. Vi forventer mer innovasjon for å optimere prosesser, kutte kostnader, og oppgradere den globale energistrukturen.