معنا و مفهوم تهیه نقشه (GIS)در بخش انرژی چیست؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: معنا و مفهوم تهیه نقشه در بخش انرژی چیست و Gis یا نقشه‌های جغرافیایی با بهره‌گیری از چه مکانیزم‌هایی تدوین شده و به مرحله اجرا می‌رسد؟

در مقاله زیر که به وسیله مهنام فلاح کارشناس Gis دفتر آمار و اطلاعات وزارت نیرو تدوین شده مساله تهیه نقشه در بخش انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

در چند دهه اخیر، صنایع انرژی الکتریسیته به دنبال افزایش سریع تقاضا برای انرژی، سیستم‌های توزیع انرژی را توسعه داده است. از طرف دیگر، به دلیل توسعه مناطق شهری و افزایش مسایل زیست‌محیطی، انتخاب مکان مناسب برای خطوط جدید توزیع نیروی برق با محدودیت روبرو شده است. با استفاده از GIS، تحلیل‌هایی همچون انتخاب مکان‌های مناسب، یافتن بهترین مسیر، تحلیل‌های پروفیل (نیم رخ)، طراحی مهندسی دکل‌ها، سیم‌ها و برآورد هزینه امکان‌پذیر است.

 

 

 

GIS به برنامه‌ریزان و مهندسان در تحلیل‌های زیست محیطی و مهندسی مکان‌یابی خطوط انتقال کمک خواهد کرد. در پی آن صنعت انرژی باید رابطه خود را با شمار زیادی از قطب‌های الکتریکی، مدارهای الکتریکی، خطوط انرژی و ترانسفورماتور‌ها تنظیم کند. به همین علت به نظر می‌رسد که دست یابی به اطلاعات درمورد موقعیت، ولتاژ و توزیع الکتریسیته این تجهیزات اجتناب‌ناپذیر است.
با وجود این، با استفاده از GIS، اطلاعات بر روی سیستم کامپیوتری که پایگاه داده را به نقشه متصل می‌کند بهتر سازمان‌دهی می‌شوند. همچنین GIS می‌تواند به آسانی اطلاعات را به‌روز کند و در نتیجه می‌تواند نیازهای مربوط به حفظ و نگهداری زیرساخت انرژی را در سطح گسترده برآورد کند. GIS به‌طور موثری می‌تواند اطلاعات مربوط به توزیع برق به مشتریان و ویژگی‌های هر مشتری از قبیل: موقعیت مکانی و مصرف برق را مدیریت کند.

شرکت‌های برق، GIS را در مدیریت توزیع برق سودمند یافته‌اند. امروزه در بخش توزیع انرژی، ترکیب GIS با AM و FM تحول اساسی ایجاد کرده است.
دست‌اندرکاران صنعت برق دریافته‌اند که GIS ابزاری ارزشمند برای تهیه نقشه و بهبود تصمیم‌گیری و مدیریت بهتر زیرساختار است. هرچند نیاز به GIS و استفاده از آن در بخش انرژی، نسبت به سایر صنایع کمی متفاوت است، GIS می‌تواند به‌عنوان تکنولوژی اطلاعات در صنعت برق سودمند باشد.

AM (تهیه نقشه به‌طور خودکار (اتوماتیک) به صنایع برق کمک می‌کند تا به سرعت و با استفاده از امکانات رقومی نرم‌افزار از حوزه فعالیت‌های خود، نقشه‌های رقومی تهیه کنند. این نقشه‌های رقومی دربرگیرنده اطلاعاتی جزیی و مفصلی درباره منطقه‌ای است که توسط صنعت موردنظرسرویس‌دهی می‌شود. همچنین علاوه‌بر آن دارای اطلاعاتی درمورد موقعیت دقیق و اطلاعات مهندسی تجهیزات شبکه توزیع صنعت است که در منطقه استقرار یافته‌اند.

FM (مدیریت تجهیزات) شامل نقشه‌های رقومی است که با استفاده از تمامی اطلاعات موردنیاز تهیه شده‌اند. این مورد می‌تواند برای برآورده‌کردن نیازهای مدیریت تجهیزات به‌کار گرفته شوند.AM/FM/GIS در زمینه انرژی برق برای موارد مطالعه، آنالیز و طراحی سیستم توزیع برق، حل مشکل طراحی سیستم تامین برق در مناطق مسکونی جدید در حال توسعه و پردازش خودکار (اتوماتیک) به‌منظور فراهم کردن و ارایه خدمات با کیفیت بالا به مشتریانشان مورد استفاده قرار می‌گیرد بازسازی طراحی روند کار در صنایع برق و همچنین ترکیب‌کردن GIS و GPS به منظور تهیه نقشه و آنالیز مدارهای توزیع برق از دیگر موارد است.

 

نقشه‌های تهیه شده با استفاده از تجهیزات AM می‌تواند به همان اندازه دقتی که برای یک شخص قابل تصور است ایجاد شود. به‌طور مثال، اگر یک مهندسی نیازمند به دانستن زمان استقرار یک ترانسفورماتور معین باشد، آنچه که او باید انجام دهد کلیک کردن بر علامتی است که برای ترانسفورماتور موردنظر در سیستم ایجاد شده است. با کلیک کردن بر روی علامت موردنظر مشخصه‌های مربوط به این ترانسفورماتور ظاهر خواهد شد که یکی از آن مشخصه‌ها به او زمان استقرار ترانسفورماتور را نشان خواهد داد. اگر همان فرد بخواهد اطلاعات پیچیده بیشتری را بداند مثلاً اگر او بخواهد بر روی نقشه ترانسفورماتورهای ۱۰۰ کیلوولت آمپر را- که قبلاً در منطقه موردنظر استقرار یافته بودند- مشاهده کند. با انجام عملیات پرسش و پاسخ نرم‌افزار به سرعت خواسته (نیاز) او را پردازش خواهد کرد و بر روی نقشه تنها آن دسته از ترانسفورماتورهایی که واجد شرایط مذکور بوده‌اند را نشان می‌دهد و سایر ترانسفورماتور‌ها را که واجد این شرایط نبودند را نشان نخواهد داد.

اگر فردی بخواهد، آگاه شود در یک مکان معین چه تعداد ترانسفورماتور استقرار یافته‌اند. نرم‌افزار به سرعت اطلاعات موردنیاز شخص را با دریافت داده و پردازش آن در یک محدوده (بافر) که موقعیت موردنظر شخص را نشان می‌دهد پردازش کرده و نتایج را ارایه می‌دهد.
از سوی دیگر اگر فرد بخواهد مقدار کابل موردنیاز برای کشیدن آن در امتداد یک جاده را ارزیابی کند، GIS به او نتایج پردازش را باتوجه به همه پیچ و خم‌هایی که جاده ممکن است داشته باشد، نشان خواهد داد. طول کابل نشان داده شده به وسیله GIS، دقیق خواهد بود، بنابراین به او در تهیه مقدار دقیق موردنیاز کابل کمک خواهد کرد.

فرض می‌کنیم که یک مهندس بخواهد یک فرد متخصص در زمینه اتصال کابل را به منطقه بفرستد. این فرد باید به محل دقیق اتصال کابل در زیرزمین دسترسی داشته باشد. او بر روی نقشه رقومی منطقه موردنظر، قسمت کوچکی از منطقه را که در همسایگی محل اتصال است، علامت‌گذاری کرده و آن قسمت را بر روی یک کاغذ چاپ می‌کند. این نقشه چاپ شده به فرد اتصال‌دهنده کابل موقعیت محل اتصال را به همراه فاصله واقعی نسبت به اشیای نزدیک به آن نشان خواهد داد. با وجود دسترسی به این اطلاعات، کار فرد آسان‌تر و سریع‌تر انجام خواهد شد؛ بنابراین در این مورد او دیگر دچار حدس و گمان نخواهد بود و همچنین برای دانستن موقعیت محل اتصال، دیگر نیاز ندارد که دائماً با اداره خود در تماس باشد.

تکنولوژی سنجش از دور
به منظور شناسایی مکان‌های مناسب برای مکان یابی پروژه‌های جدید انرژی آب مورداستفاده قرار می‌گیرد. روش‌های قدیمی به طور مستقیم نمی‌توانند برای مناطق غیرقابل دسترس مانند هیمالیا که در آن پتانسیل منابع آب از طریق یخچال‌ها و بارندگی سنگین بالا است، انتخاب شوند. همچنین ترکیب ساختاری و زمین شناختی برای مطالعه قوت و ضعف منطقه‌ای که قرار است پروژه در آن اجرا شود ضروری است. برای تهیه نقشه زمین شناختی، اطلاعات مربوط به بازتاب سنگ‌ها در باند مادون قرمز میانی (SWIR) و اطلاعات پخش (گسیل) سنگ‌ها در باند مادون قرمز حرارتی (TIR) بسیار مهم است. همچنین در محدوده باند مادون قرمز نزدیک (۸ / ۰ میکرون - ۱ / ۱ میکرون) آب و خشکی به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص هستند. برای این پروژه‌ها ممکن است تصاویر ماهواره‌ای برای شناسایی مرز حوزه آبریز، شبکه زهکشی، جریان دایمی، پوشش گیاهی و کاربری اراضی مورد استفاده قرار گیرند. رقومی‌کردن خطوط منحنی میزان و نقاط ارتفاعی نقشه‌های توپوگرافی و استفاده از قابلیت نرم‌افزارهای GIS امکان تولید مدل ارتفاعی رقومی (DEM) این حوزه‌های آبریز را فراهم می‌آورد. همچنین به منظور آنالیز بیشتر امکان قرار دادن مرز حوزه، شبکه زهکشی و موقعیت مکان‌های مسکونی بر روی DEM وجود دارد.
پردازش اطلاعات راه حلی برای بهبود قدرت تولید و کاهش هزینه‌های اضافی است. تبدیل اطلاعات به یک فرمت کامپیوتری در GIS برای صنعت برق بسیار مفید است. به طور مثال، GIS به آسانی امکان جستجو و بازیابی اطلاعات ذخیره شده بر روی سرور را با کلیک کردن بر منو یا تایپ در خواست در یک پنجره فراهم می‌کند. بنابر این با استفاده از GIS پردازش آسانتر انجام می‌شود.

دقت و به روز بودن اطلاعات برای حفاظت و بهبود خدمت به مشتریان بسیار ضروری و مهم است. با کمک GIS، شرکت‌های برق توانایی بهبود خدمت به مشتریان را با هرچه بهتر جمع‌آوری و پردازش اطلاعات مربوط به مشتریان، خواهند داشت. از طریق یک محیط کامپیوتری، GIS می‌توان اطلاعات مربوط به مشتریان را با دقت و به روز نگهداری کرد. بهبود بخشیدن ثبت رکورد‌ها و قابل دسترس بودن داده‌ها برای بیشتر کاربران در فرم‌های مفید برای بهتر کردن سرویس مشتریان ضروری و مهم است. بدیهی است که راه‌های بهبود ثبت رکورد و دسترسی به داده‌ها از طریق GIS امکان پذیر است. بنابر این، GIS به عنوان ابزاری برای بهبود خدمت به مشتریان است.

سنجش از دور تکنیکی پیشرفته در علوم تهیه نقشه است. هم اکنون از آن به عنوان ابزاری مهم در تهیه نقشه منطقه‌ای از سطح زمین برای انتقال انرژی استفاده می‌شود. طراحی استقرار دکل‌های بزرگ انتقال نیرو نیازمند برنامه ریزی مناسب است. بدین‌منظور نقشه‌های به روز مورد نیاز است. تصاویر ماهواره‌ای می‌توانند در به روز کردن نقشه‌های توپوگرافی موجود کمک کنند. ماهواره‌هایی همچون IKONOS و IRS- ۱C, ۱D (PAN) از قدرت تفکیک مکانی خوبی (امتر و ۸ / ۵ متر) برخوردارند. با پردازش تصاویر امکان شناسایی پدیده‌های کوچک بر روی سطح زمین وجود دارد. به منظور انتخاب مکان برای قرار دادن دکل‌ها و خطوط جدید انتقال خصوصا در زمین هایی با پستی و بلندی فراوان، تراکم پوشش درختی و اختلافات ارتفاعی، باید با دقت و به طور مفصل مطالعه شود. در این قبیل موارد سنجش از دور نقش مهمی را در تهیه پایگاه داده اشکال زمین، کاربری اراضی، پوشش اراضی و پایگاه‌های داده مرتبط ایفا می‌کند.

 

تلفیق این داده‌ها در GIS، این امکان را فراهم می‌آورد تا مدل سه بعدی زمین (DTM) ناحیه مورد نظر تولید شود و می‌توان با تصاویر ماهواره‌ای چندزمانه و عکس‌های هوایی آن را به روز کرد. همچنین فتوگرامتری (تبدیل عکس به نقشه) رقومی تکنولوژی در جهت فراهم آوردن اطلاعات در زمینه ارتفاع زمین است که باید قبل از مکان یابی مناسب برای دکل‌ها و خطوط انتقال مطالعه شود. به کارگیری این فن‌آوری‌ها در بسیاری از کشورهای اروپایی موفقیت آمیز بوده است، در کشورهای در حال توسعه همچون هند نیز در حال اجرا است.

امروزه به غیر از سنجش از دور، استفاده از تهیه نقشه برداری لیزر هوایی (ALTM) و لیدار (LIDAR) نیز در بخش انتقال انرژی متداول است. نقشه برداری لیزر هوایی داده هایی با دقت معادل با نقشه‌های زمینی بدست آمده از GPS (روش قدیمی) تولید می‌کند. اما نقشه برداری لیزری اندازه گیری‌های ارتفاع را سریع‌تر از روش‌های قدیمی انجام می‌دهد. از آنجاییکه نقشه برداری لیزری اطلاعات ارتفاعی را با دقت و جزییات بیشتر فراهم می‌کند، می‌تواند در مکان‌هایی که دسترسی به آن‌ها برای نقشه‌برداری محدود یا قدغن شده است مورد استفاده قرار گیرد. سرعت بالای مدت انجام کار با لیزر و انعطاف پذیری آن در عمل، امکان رقابت با سایر تکنولوژی‌ها را برای فرد فراهم می‌کند.

 

داده‌های بدست آمده به وسیله لیدار به دلیل ویژگی‌های خاصشان، کاربری‌های جدیدی را فراهم آوردند که پیش از این امکان جمع آوری داده با سایر تکنیک‌ها قابل تصور نبود. یکی از این کاربرد‌ها کنترل خطوط انتقال است. برای تعیین دقیق محل دکل‌های انتقال، محاسبه دقیق توپوگرافی مسیر و پوشش گیاهی موجود در مسیر به منظور تغییر و یا اصلاح اهداف پروژه، باید گستره خطوط انتقال نقشه‌برداری شوند.

DEM‌ها با قدرت تفکیک بالا برای کنترل نقشه‌های خطوط انرژی مناسب هستند. کنترل نه تن‌ها شامل مشخص‌کردن تغییر شکل سیم‌ها است بلکه شامل شناسایی موانع موجود در مسیر‌ها (کریدورها) نیز است. به طور مثال، تغییر شکلی که به دلیل درختان یا موقعیت ساختمان‌های غیرقانونی بسیار نزدیک به مسیر خطوط انرژی ایجاد شده اند. شناسایی و ارزیابی سریع این امکان را به تیم حفاظت می‌دهد تا سریعا وارد عمل‌شده و از وقایع ناگوار جلوگیری کنند. همچنین از طریق DEM حاصله از داده لیزری به آسانی می‌توان بعد از شرایط آب و هوایی بد از خرابی‌های به بار آمده لیستی تهیه کرد.

به منظور تهیه نقشه مورد نیاز با قدرت تفکیک بالا ضروری است که از هلیکوپترهایی که درارتفاع پایین پرواز می‌کنند به عنوان سکوی ثبت داده استفاده شود. از نقشه برداری لیزر هوایی می¬توان در تهیه نقشه مناطق کوهستانی همانند هیمالیا برای تولید انرژی آب، جاییکه نقشه برداری حضوری با استفاده از روش‌های قدیمی غیرممکن است، استفاده کرد؛ بنابراین نقشه برداری لیزر هوایی می‌تواند در این قبیل موارد موثر باشد.

همانند سایر شرکت ها، شرکت‌های انرژی نیز با گرفتن تصمیماتی روبرو هستند که برای عملکرد، رشد و مدیریت آن شرکت مهم و ضروری است. برای یک تصمیم گیری درست و مناسب، باید اطلاعات به کامل‌ترین شکل جمع‌آوری و تحلیل شوند. آگاهی از سرمایه شرکت برای تصمیم‌گیری‌های عملیاتی و استراتژیک ضروری است.
اطلاعات مربوط به تجهیزات همانند چگونگی وضعیت آن‌ها، چگونگی اتصال آن‌ها به یکدیگر حتی در تصمیم‌گیری‌های ساده مهم است. با استفاده از GIS، شرکت‌های فعال در حوزه انرژی می‌توانند حجم بالایی از داده‌ها را جمع‌آوری و ذخیره کنند، که به آسانی می‌توان به این داده‌ها دست یافت و آن‌ها را تجزیه و تحلیل کرد.

توانایی GIS در ترکیب و آماده‌سازی داده‌ها برای تحلیل یا مدلسازی، جدا از قرار گرفتن این داده‌ها از منابع گوناگون در کنار یکدیگر، آن را تبدیل به ابزاری مهم در برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری کرده است. در این جا چند نمونه از واحد آموزش یونسکو در مورد کاربردهای GIS در بخش انرژی آورده شده است.

حفاظت و نگهداری از پایگاه داده: با استفاده از GIS شما می‌توانید داده‌های جدید را وارد و یا اینکه داده‌های موجود را تغییر دهید. این مثال نشان می‌دهد که GIS می‌تواند به آسانی امکان ویرایش داده‌های جغرافیایی و نمایش اسناد اسکن شده مرتبط را فراهم آورد.
تجزیه، تحلیل مکالمات (مکالمات مرتبط با مشکلات رخ داده): آنالیز این گونه مکالمات برای ارایه خدمات مناسب و موثر به همه مصرف‌کنندگان ضروری است.GIS می‌تواند در تعیین موقعیت نقاط دچار مشکل کمک کند و بدون اینکه بار اضافی به سیستم وارد شود، سرویس‌ها را به مسیر دیگری هدایت کند.

مدل جریان انرژی: این محصول برای کاربران GIS امکان آنالیز شبکه جریان انرژی را فراهم می‌آورد. مفاهیم کلیدی در هر مدلسازی شبکه، شامل کاهش حجم داده، ساده نمودن مدل و پروسه مدیریت است.

کنترل و مدیریت کل سیستم ها: GIS می‌تواند رابطه خود را با شرایط و موقعیت همه عناصر یک سیستم حفظ کند. پایگاه داده GIS شهر دنتون شامل اطلاعات توصیفی و مکانی همه اجزای مختلف سیستم برق است. دپارتمان (اداره) مهندسی برق و (عملیات) فعالیت‌های شهری از این اطلاعات برای مدیریت کل سیستم استفاده می‌کنند.

مدیریت توزیع: شرکت انرژی بوگوتا از GIS به منظور مدیریت توزیع و ذخیره انرژی برق بوگوتا، کولومبیا استفاده می‌کند. GIS به آن‌ها کمک می‌کند تا بیش از ۶۰۰ خط تغذیه، ۳۶ پست انتقال نیرو و هزاران ترانسفورماتور، قطب‌های الکتریکی و کلیدهای برق را مدیریت کنند.
کنتورخوانی مسیر‌ها (برآورد میزان مصرف برق مسیرها) در شهر سیاتل میزان برق مسیر‌ها با استفاده از GIS مدیریت می‌شود. مسیر‌ها با استفاده از آدرس‌های مصرف کنندگان و خیابان‌های شهر در پایگاه داده GIS تهیه می شوند؛ بنابراین مسیر‌ها برای شناسایی آسانتر با رنگ‌های مختلف کدگذاری می‌شوند. به روز‌رسانی اطلاعات در GIS این اطمینان را می‌دهد که مسیر‌ها جدیدترین موقعیت مصرف‌کنندگان را نشان خواهند داد.