Thực hiện ý kiến chỉ đạo của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT), Ban Quản lý dự án các công trình điện Miền Trung (CPMB) với vai trò chủ đầu tư đã phối hợp với các tư vấn trong Ngành điện như Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng điện 1,2,3,4, Viện Năng Lượng bước đầu triển khai khảo sát không ảnh cho 27 dự án. Trong đó Tư vấn điện 2 tham gia 15 dự án (kể cả phối hợp liên danh với các đơn vị tư vấn khác); Tư vấn điện 1 tham gia 04 dự án (kể cả phối hợp liên danh với các đơn vị tư vấn khác); Tư vấn điện 4 tham gia 01 dự án; Tư vấn điện 3 tham gia 01 dự án.
Xu hướng tất yếu trong khảo sát thiết kế ứng dụng công nghệ tiến tiến
Việc ứng dụng các công nghệ mới trong khảo sát thiết kế trong những năm gần đây được EVN/EVNNPT đặc biệt quan tâm và triển khai. Các công nghệ mới tạo ra một cuộc “cách mạng” trong công tác khảo sát địa hình, và lập bản đồ, hướng tới nâng cao chất lượng, giảm thời gian và công sức thực hiện, và cuối cùng dẫn tới tối ưu chi phí thi công. Có nhiều công nghệ mới được nghiên cứu trong đó phải kể đến các Công nghệ đo sâu hồi âm đa tia kết hợp Sonar quét sườn; Công nghệ quét Lidar trên không; Công nghệ quét Lidar mặt đất. Khảo sát không ảnh đang được các đơn vị tư vấn nghiên cứu và áp dụng mạnh mẽ thay cho cách khảo sát truyền thông.
Ngược lại với các công nghệ truyền thống, khảo sát không ảnh bằng thiết bị bay không người lái có ưu điểm vượt trội là thu thập dữ liệu nhanh, độ phân giải không gian cao, giúp việc khảo sát, lập bản đồ địa hình trở nên dễ dàng hơn, thậm chí ngay cả đối với những vùng địa hình núi cao, hiểm trở, khó tiếp cận. Với địa hình dạng tuyến hẹp, kéo dài hàng chục đến hàng trăm km, việc sử dụng công nghệ bay chụp bằng UAV sẽ đảm bảo được tiến độ và độ chính xác cần thiết; tiết kiệm thời gian và giải phóng sức lao động rất nhiều. Do vậy, hiện nay công nghệ này đang được nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc đo đạc bản đồ có nhiệm vụ chính là thu nhận thông tin đối tượng địa lý bề mặt để thành lập, cập nhật cơ sở dữ liệu (CSDL) nền địa lý quốc gia và bản đồ địa hình quốc gia các tỷ lệ. Theo đó, trong lĩnh vực đo đạc và bản đồ, công nghệ UAV thường được sử dụng để chụp ảnh, quét LiDAR bề mặt đất, nhằm thu nhận các tấm ảnh và đám mây điểm bề mặt. Từ đó, thông qua việc xử lý sẽ thiết lập bình đồ ảnh số và xây dựng một mô hình số độ cao (DEM) hoặc mô hình số địa hình (DTM) bề mặt phục vụ trực tiếp cho thành lập và cập nhật CSDL nền địa lý và bản đồ địa hình.
Khảo sát không ảnh sẽ cung cấp tài liệu khảo sát phục vụ thiết kế 3D; bình đồ ảnh trực quan giúp kiểm soát chính xác số lượng nhà cửa, địa vật; hỗ trợ việc hiệu chỉnh tuyến; thuận lợi khi bay chụp tại các khu vực có địa hình hiểm trở khó tiếp cận và tiết kiệm thời gian khảo sát. Khảo sát không ảnh cung cấp thiết kế 3D để triển khai áp dụng BIM cho dự án. Do đó, việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao năng suất, tăng tính chủ động của công tác khảo sát với nhiều điều kiện địa hình, thời tiết là rất cần thiết. Trong thời gian gần đây, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, các công nghệ mới ra đời, cũng như khả năng tiếp cận công nghệ cao với chi phí hợp lý (do giá thành thiết bị giảm) đã tạo ra những xu hướng mới trong khảo sát địa hình và thành lập bản đồ, có thể kể tới các công nghệ: Công nghệ không ảnh số; Công nghệ quét laser; Công nghệ định vị chính xác; Công nghệ thiết bị bay không người lái.
Các công nghệ trên là nền tảng tạo ra một cuộc “cách mạng” trong công tác khảo sát địa hình, và lập bản đồ, hướng tới nâng cao chất lượng, giảm thời gian và công sức thực hiện, và cuối cùng dẫn tới tối ưu chi phí thi công và tối ưu chi phí cho Chủ đầu tư, thuận lợi trong công tác quản lý điều hành, triển khai BIM trong tương lai. Trong đó phải kể đến Công nghệ đo sâu hồi âm đa tia kết hợp Sonar quét sườn; Công nghệ quét Lidar trên không; Công nghệ quét Lidar mặt đất.
Hiện nay, công nghệ quét Lidar trên không được các tư vấn sử dụng nhiều trong việc khảo sát bay chụp. Áp dụng công nghệ Lidar trên không trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế và thi công các dự án thuỷ điện, nhiệt điện và các tuyến đường dây tải điện có công trình, hạng mục dạng tuyến nằm trên cạn, như: tuyến đường dây trên không; tuyến đường ống cấp nước, đường ống dẫn dầu, dẫn khí trong các công trình nhiệt điện; và các công việc khác theo nhiệm vụ thiết kế. Áp dụng công nghệ công nghệ Lidar trên không nhằm mục đích: (i) Thành lập bản đồ địa hình, mặt cắt địa hình phục vụ thiết kế và thi công công trình; thành lập bản đồ 3D, mô hình số độ cao, mô hình số bề mặt, ....; (ii) Phục vụ thoả thuận tuyến với địa phương và các Bộ ban ngành liên quan; (iii) Hỗ trợ lập phương án đền bù GPMB tổng thể và hỗ trợ khảo sát, điều tra phục vụ tính toán chi phí bồi thường, tái định cư; (iv) Và các công việc khác theo nhiệm vụ thiết kế.
Tiêu chuẩn, quy định và các yêu cầu kỹ thuật khi triển khai công nghệ quét Lidar trên không
Hiện tại công nghệ quét Lidar trên không phải tuân theo các tiêu chuẩn và quy định hiện hành, cụ thể: Thông tư số 39/2014/TT-BTNMT “Quy định kỹ thuật thành lập mô hình số độ cao bằng công nghệ bay quét LiDar”; Thông tư số 68/2015/TT-BTNMT “Quy định kỹ thuật đo đạc trực tiếp địa hình phục vụ thành lập bản đồ địa hình và cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:5000”; Và các tiêu chuẩn trắc địa khác. Bên cạnh đó là các yêu cầu về kỹ thuật đó là
(i) Yêu cầu về bay quét:
Dựa vào yêu cầu kỹ thuật Các tuyến bay chính: độ phủ 2 tuyến quét Lidar liền kề (phủ ngang) trung bình là 30%. Chụp ảnh số đảm bảo độ phủ dọc trung bình 60%, độ phủ ngang trung bình 30%. Phạm vi bay phải được phủ trùm ra ngoài ranh giới khu đo tối thiểu 1/5 độ rộng tuyến bay. Các tuyến bay chặn được thiết kế đảm bảo bay cắt qua các tuyến bay chính nhằm phát hiện và giảm thiểu các sai số hệ thống, các sai số thô. Các thông số khác như độ cao bay, tốc độ bay, góc quét, tần số quét, độ rộng dải quét, mật độ điểm quét phụ thuộc vào độ chính xác DEM cần thành lập phải được trình bày trong Phương án khảo sát.
(ii) Yêu cầu về độ chính xác
|
Độ chính xác của
DEM cần thành lập
|
Sai số (m)
|
|
Mặt bằng
|
Mặt bằng
|
Độ cao
|
|
0.2m - 0.3m
|
0.15
|
0.10
|
|
0.4m - 0.5m
|
0.20
|
0.15
|
|
1.0m
|
0.30
|
0.20
|
Sai số tuyệt đối của DEM được đánh giá thông qua các điểm đo kiểm tra ở thực địa. Sai số trung phương về độ cao của tập hợp điểm kiểm tra giữa độ cao đo so với độ cao nội suy từ DEM không được vượt quá độ chính xác của DEM. Sai số giới hạn không vượt quá 2 lần sai số trung phương. Các sai lệch của các trị đo kiểm tra không được vượt quá sai số giới hạn, số lượng các trị đo có giá trị năm trong khoảng 70% 80% sai số giới hạn không được vượt quá 10%.
Cuối cùng, sản phẩm khảo sát của tư vấn thiết kế sẽ bao gồm: Toàn bộ số liệu gốc từ thiết bị đo; Bản đồ địa hình và mặt cắt địa hình; Mô hình số độ cao (DEM); Mô hình số bề mặt (DSM); Bản đồ ảnh trực giao; Bản đồ 3D; Dữ liệu đám mây điểm; Kết quả đo ngoại nghiệp: lưới khống chế tọa độ và độ cao, đo bổ sung...; -Báo cáo tổng kết kỹ thuật.
Khái quát về Công nghệ LiDAR
LiDAR là từ viết tắt của “Light Detection and Range” hoặc “Laser Image, Detect, and Ranging”. Đây là phương pháp xác định phạm vi bằng cách nhắm mục tiêu vào một vật thể hoặc bề mặt bằng tia laser và đo thời gian của ánh sáng phản xạ quay trở lại máy thu. Đôi khi nó được gọi là quét laser 3D, một sự kết hợp đặc biệt giữa quét 3D và quét laser. LiDAR có các ứng dụng trên mặt đất, trên không và di động.
LiDAR sử dụng tia cực tím, ánh sáng nhìn thấy hoặc tia hồng ngoại gần để chụp ảnh các đối tượng. Nó có thể nhắm mục tiêu vào nhiều loại vật liệu, bao gồm các vật thể phi kim loại, đá, mưa, hợp chất hóa học, không khí, mây và thậm chí cả các phân tử đơn lẻ. Một chùm tia laser hẹp có thể lập bản đồ các đặc điểm vật lý với độ phân giải rất cao.
Công dụng của LiDAR
Lidar thường được sử dụng để thành lập bản đồ có độ phân giải cao, với các ứng dụng trong khảo sát trắc địa – bản đồ, khảo cổ học, địa chất, địa mạo, địa chấn, lâm nghiệp, vật lý khí quyển, dẫn hướng bằng laser . Nó được sử dụng để tạo các mô hình kỹ thuật số 3D (3D Model) hoặc bản sao số (Digital Twins). Và mới đây Ngành điện áp dụng để phục vụ việc……..
Công nghệ LiDAR cực kỳ hữu ích trong các trường hợp khảo sát yêu cầu độ chính xác cao Hình ảnh điểm đám mây điểm LiDAR cung cấp dữ liệu chính xác về đối tượng được quét so với phương pháp truyền thống. Dữ liệu thu thập từ LiDAR tại các công trình phục vụ cho công tác khảo sát ban đầu, phục vụ công tác thiết kế dự án. Dữ liệu này này rất hữu ích trong việc đánh giá giá trị của dự án và giúp kiểm soát khối lượng công việc tốt hơn. Ngoài ra, khi dự án đang được tiến hành và quá trình xây dựng đã bắt đầu, có thể sử dụng quét LiDAR thông thường để đảm bảo dự án đang đi đúng hướng. Việc sử dụng này cũng có thể giúp cho việc kiểm tra công trường trở nên thuận tiện hơn.
Có thể nói, Công nghệ LiDAR là một xu hướng mới đang được ngành Ngành điện quan tâm vì nó mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho nhà thầu cũng như chủ đầu tư. Đó là:
Lập kế hoạch chính xác: Công nghệ LiDAR xây dựng tầm nhìn chính xác về địa điểm làm việc ngay từ đầu dự án, giảm đáng kể thời gian và tiền bạc cần thiết để lập kế hoạch xây dựng phù hợp. Ngoài ra, còn giúp hoặc định chính xác hơn về các kế hoạch về ngân sách đầu tư, tiến độ thi công.
Xác định mô hình số địa hình của khu vực xây dựng: Dữ liệu khảo sát LiDAR có thể tạo mô hình số địa hình của công trình. Mô hình này có thể tiết lộ các vấn đề về độ ổn định của vùng đất mà bạn đang xây dựng, bao gồm các nguy cơ sạt lở đất tiềm ẩn và độ dốc dốc không an toàn .v.v.
Tăng cường an toàn cho địa điểm làm việc: Quá trình quét LiDAR có thể biểu hiện được các phần nguy hiểm tiềm tàng của địa điểm hoặc kết cấu xây dựng trước khi gây nên những vấn đề nguy hiểm.
Xác định các nhu cầu cải tạo khẩn cấp: Trong các thiết kế đã có sẵn, quét LiDAR có thể phát hiện các vấn đề về cấu trúc khó phát hiện cần được chú ý ngay lập tức.
Thu thập dữ liệu bất cứ lúc nào: Vì máy quét LiDAR là nguồn cung cấp chùm sáng được sử dụng để đo không gian, nên bạn có thể khảo sát dự án trong điều kiện sáng hay tối, mưa hay nắng.
Tránh biến dạng: Không giống như nhiều hình thức khảo sát khác, các mô hình điểm đám mây do ánh xạ LiDAR tạo ra không bị biến dạng khi đối mặt với các hình dạng góc cạnh hoặc phức tạp. Do đó, công nghệ LiDAR có thể cung cấp hình ảnh rõ ràng phản ánh chính xác nhất môi trường xung quanh nơi làm việc.
Lựa chọn thiết bị: Để phù hợp với công việc, công trình, mức độ đầu tư mà người dùng có thể lựa chọn những thiết bị phù hợp.
Các ứng dụng chính của công nghệ LiDAR trong ngành điện
Xây dựng và quản lý hệ thống lưới điện
Công nghệ LiDAR cho phép thu thập dữ liệu chi tiết về môi trường xung quanh hệ thống lưới điện, bao gồm các tòa nhà, cây cối, và địa hình. Nhờ đó, người quản lý có thể thiết kế và xây dựng hệ thống lưới điện một cách chính xác hơn, tránh các rủi ro và xung đột với các yếu tố môi trường xung quanh. Đồng thời, công nghệ LiDAR cũng giúp giám sát và quản lý hệ thống lưới điện hiệu quả hơn, bằng cách phát hiện sớm các sự cố, hư hỏng và tổn thất năng lượng.
Khảo sát tuyến đường dây truyền tải điện
LiDAR cho phép tạo ra bản đồ 3D chi tiết của tuyến đường dây truyền tải điện. Việc này giúp nhà quản lý đánh giá chính xác các yếu tố như độ cao, khoảng cách giữa các cột điện, độ võng của dây điện và các rủi ro tiềm ẩn. Nhờ đó, các biện pháp bảo trì và nâng cấp có thể được lên kế hoạch một cách chính xác và kịp thời.
Ảnh minh họa - Sưu tầm
Đánh giá mức độ võng của dây điện
Mức độ võng của dây điện có thể gây ra nguy hiểm và gây hỏng hóc cho hệ thống lưới điện. Công nghệ LiDAR cho phép đánh giá mức độ võng của dây điện một cách chính xác và hiệu quả. Các thiết bị LiDAR có thể phát hiện các biến dạng không mong muốn trên dây điện và cung cấp dữ liệu để đánh giá tình trạng và đưa ra biện pháp xử lý.
Phát hiện địa vật lấn chiếm hành lang đường điện
Việc có địa vật lấn chiếm hành lang đường điện có thể gây nguy hiểm và giảm hiệu suất của hệ thống lưới điện. LiDAR có thể phát hiện các vật thể như cây, cột hoặc công trình xây dựng không được phép trong hành lang đường điện. Nhờ đó, nhà quản lý có thể xác định và loại bỏ những địa vật này để đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống lưới điện.
Kiểm tra và giám sát hệ thống trạm điện
LiDAR có thể được sử dụng để kiểm tra và giám sát hệ thống trạm điện, đặc biệt là các công trình cao áp và lưới điện. Công nghệ này cho phép thu thập dữ liệu chi tiết về cấu trúc, kích thước và tình trạng của các thành phần hệ thống, bao gồm cột điện, đường dây và thiết bị. Thông qua việc tạo ra mô hình 3D của hệ thống, LiDAR giúp phát hiện các sự cố tiềm ẩn, đảm bảo an toàn và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.
Công nghệ LiDAR có thể được sử dụng để kiểm tra và đánh giá tình trạng của cột truyền tải điện một cách chính xác và không xâm phạm. Bằng cách phát tia laser, LiDAR có thể thu thập thông tin về kích thước, hình dạng và độ mài mòn của cột truyền tải điện. Nhờ đó, nhà quản lý có thể xác định được những cột có nguy cơ sụp đổ hoặc cần được bảo trì.
Ảnh minh họa - Sưu tầm
Tối ưu hóa quy trình lắp đặt và bảo trì
Sử dụng công nghệ LiDAR, các nhà điều hành trạm điện có thể tạo ra mô hình 3D của môi trường làm việc, bao gồm cả các thiết bị và hệ thống dẫn động. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình lắp đặt và bảo trì bằng cách đánh giá trước mô phỏng các tác động và xung đột tiềm năng giữa các thành phần hệ thống. Việc sử dụng LiDAR cũng giúp giảm thiểu rủi ro và tăng hiệu quả trong việc thực hiện các công việc lắp đặt và bảo trì.
Đo đạc và kiểm tra khoảng cách an toàn
LiDAR có thể đo đạc khoảng cách giữa các thành phần của hệ thống lưới điện, bao gồm cột, dây điện và các vật thể khác trong môi trường xung quanh. Điều này giúp xác định khoảng cách an toàn để tránh các tai nạn và sự cố xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống lưới điện.
Đo đạc hiệu suất và tiết kiệm năng lượng
Công nghệ LiDAR có thể đo đạc hiệu suất của các hệ thống năng lượng tái tạo như các điện gió hay hệ thống pin mặt trời. Ngoài ra, nó cũng có thể giúp xác định những vùng tiềm năng để tối ưu hóa vị trí lắp đặt các nguồn năng lượng tái tạo, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Lợi ích của việc sử dụng công nghệ LiDAR trong ngành điện lực
Nâng cao hiệu suất và an toàn của hệ thống điện:
LiDAR cho phép xác định chính xác vị trí và tình trạng của các đường dây điện, trạm biến áp và cột điện, giúp tăng khả năng xử lý sự cố và bảo dưỡng.
Công nghệ LiDAR giúp phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn trên đường dây điện như đứt, nứt, ăn mòn, giúp giảm nguy cơ hư hỏng và sự cố đột xuất.
Ảnh minh họa - Sưu tầm
Tối ưu hóa quản lý mạng lưới điện:
LiDAR cung cấp thông tin chi tiết về độ cao và cấu trúc của hệ thống điện, giúp tối ưu hóa kế hoạch phát triển và bảo trì mạng lưới điện.
Phân tích dữ liệu LiDAR giúp xác định tác động của gió lên hệ thống điện, từ đó cải thiện thiết kế và đảm bảo tính ổn định của đường dây điện.
Tăng tính bền vững và tiết kiệm chi phí:
Công nghệ LiDAR giúp xác định và đánh giá tình trạng cây gần đường dây điện, giảm nguy cơ cây đổ, va chạm và mất điện, từ đó tăng tính bền vững và giảm thiểu chi phí sửa chữa.
Qua việc phát hiện và giám sát sự tiêu thụ điện, LiDAR hỗ trợ đánh giá mất điện và hiệu suất cung cấp điện, giúp tối ưu hóa sử dụng năng lượng và giảm lượng điện bị lãng phí.
Tiềm năng của công nghệ LiDAR trong ngành điện lực
Tăng cường khả năng dự báo và quản lý tải điện: Công nghệ LiDAR cung cấp dữ liệu chính xác về cấu trúc địa hình và môi trường xung quanh hệ thống điện, giúp nắm bắt thông tin quan trọng để dự báo và quản lý tải điện một cách hiệu quả.
Tự động hóa và phát triển hệ thống theo thời gian thực: LiDAR kết hợp với các công nghệ khác như trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet of Things (IoT) giúp xây dựng hệ thống tự động hóa thông minh, cho phép giám sát và phản ứng nhanh chóng đối với các sự cố và biến đổi trong mạng lưới điện.
Phân tích dữ liệu và dự báo hệ thống điện thông qua trí tuệ nhân tạo: Kết hợp dữ liệu LiDAR với các công nghệ trí tuệ nhân tạo, có thể phát triển mô hình dự báo và phân tích tình trạng hệ thống điện, giúp nâng cao khả năng dự báo và quản lý, đồng thời tối ưu hóa hoạt động của ngành điện lực.
Sự kết hợp giữa công nghệ LiDAR và các công nghệ khác như GIS và quy trình phân tích dữ liệu cũng tạo ra tiềm năng lớn để phát triển và cải tiến ngành điện lực trong tương lai.
Trên hết, ứng dụng công nghệ LiDAR trong ngành điện lực đã chứng minh tiềm năng và hiệu quả của nó. Từ việc cải thiện hiệu suất và an toàn trong quản lý hệ thống điện đến tối ưu hóa mạng lưới và đảm bảo tính bền vững, LiDAR đóng vai trò quan trọng trong sự hiện đại hóa ngành điện lực. Với sự phát triển tiếp tục và nỗ lực cải tiến, công nghệ LiDAR hứa hẹn mang đến nhiều ứng dụng mới và thúc đẩy sự phát triển bền vững cho ngành điện lực trong tương lai.