乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在變電站建設(shè)中的應(yīng)用

張鐵馬/天津乾乾科技有限公司

乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在變電站建設(shè)中的應(yīng)用

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傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)各個(gè)專業(yè)、各個(gè)設(shè)計(jì)人員溝通和協(xié)同工作的效率不高。三維是建立在平面和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化、更形象化的一種新興設(shè)計(jì)方法。三維設(shè)計(jì)中，各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員在一個(gè)協(xié)同的環(huán)境下建立一個(gè)三維模型，而這個(gè)模型又是全信息、立體、可視、多方位查看瀏覽的，設(shè)計(jì)人員就容易發(fā)現(xiàn)問題，再通過碰撞檢查，可以檢查出專業(yè)之間的碰撞，將設(shè)計(jì)中差、錯(cuò)和碰等問題降至最低，大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

乾乾科技；變電站工程；三維數(shù)字化設(shè)計(jì)

本文以乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在變電站建設(shè)工程中的應(yīng)用為研究對(duì)象，在比較了三維設(shè)計(jì)和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用情況，尤其是在設(shè)計(jì)方案優(yōu)化、專業(yè)資料共享、軟硬碰撞檢查和抽取平斷面圖等方面的應(yīng)用上進(jìn)行了闡述。

前 言：目前變電工程的設(shè)計(jì)普遍采用的是二維設(shè)計(jì)手段，是依賴設(shè)計(jì)者的空間想象力和制圖技能完成空間設(shè)計(jì)的，對(duì)工程總體空間布置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較和優(yōu)化缺乏控制，這種設(shè)計(jì)方法對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量缺乏高效的控制，工作效率較低，難以適應(yīng)精細(xì)化和信息化的需求。

采用三維設(shè)計(jì)后，由于設(shè)計(jì)更加精細(xì)化，產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，校核后需要修改的內(nèi)容大大減少，整個(gè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期大大縮短，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

一、三維數(shù)字化設(shè)計(jì)

（一）三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

三維數(shù)字化設(shè)計(jì)是針對(duì)二維設(shè)計(jì)而言的，在三維設(shè)計(jì)中，所有變電站中的設(shè)備都是通過三維模型展現(xiàn)的，可以更直觀、精準(zhǔn)地描述各類設(shè)備的空間關(guān)系。數(shù)字化設(shè)計(jì)要形成以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的設(shè)計(jì)成品的數(shù)字化體系，實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)評(píng)審、設(shè)備采購(gòu)、工程建設(shè)招投標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)施工管理、資產(chǎn)管理、生產(chǎn)管理等各個(gè)階段的高質(zhì)量數(shù)字化連接，并最終形成一個(gè)終生存儲(chǔ)工程信息的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電工程全壽命周期的數(shù)字化管理。

三維數(shù)字化設(shè)計(jì)首先必須針對(duì)變電設(shè)計(jì)項(xiàng)目整體，涵蓋變電工程設(shè)計(jì)工作的全部專業(yè)內(nèi)容，對(duì)應(yīng)于電氣、土建、結(jié)構(gòu)、水暖、場(chǎng)地等專業(yè)?；趶?qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)所有結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的綜合管理。通過設(shè)計(jì)工具分別進(jìn)行二維原理圖、三維設(shè)備布置、場(chǎng)地、建筑等的設(shè)計(jì)，完成電氣、土建等相關(guān)計(jì)算校驗(yàn)和材料統(tǒng)計(jì)，出具施工圖紙。

（二）乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)

乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)以大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，以三維為手段，將變電設(shè)計(jì)當(dāng)中涉及到的電氣、結(jié)構(gòu)、建筑、水工、暖通、總圖等專業(yè)的設(shè)計(jì)工作集成到統(tǒng)一的系統(tǒng)上。實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，避免由于傳統(tǒng)互提文件資料方式帶來的信息不一致的問題；提高設(shè)計(jì)精細(xì)化水平，在三維下進(jìn)行準(zhǔn)確的安全靜距校核與材料統(tǒng)計(jì)；并應(yīng)滿足數(shù)字化移交的要求。

變電三維數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)由協(xié)同設(shè)計(jì)子系統(tǒng)，專業(yè)設(shè)計(jì)子系統(tǒng)，數(shù)字化移交接口子系統(tǒng)構(gòu)成。其中專業(yè)設(shè)計(jì)子系統(tǒng)涵蓋了電氣一次設(shè)計(jì)，電氣二次設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總圖設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)，水工設(shè)計(jì)，暖通設(shè)計(jì)等專業(yè)設(shè)計(jì)軟件。

乾乾科技變電站三維數(shù)字化設(shè)計(jì)解決方案是以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心驅(qū)動(dòng)的軟件系統(tǒng)，在該系統(tǒng)上可以方便的實(shí)現(xiàn)典型設(shè)計(jì)模式，基于典型項(xiàng)目庫(kù)中的初設(shè)（施工圖）深度的標(biāo)準(zhǔn)方案，在簡(jiǎn)捷的操作界面上快速完成設(shè)備參數(shù)及接線的修改，執(zhí)行“刷新”操作后就可以實(shí)現(xiàn)所有關(guān)聯(lián)圖紙的自動(dòng)刷新，包括三維布置圖、間隔斷面圖、設(shè)備安裝圖、材料表等，進(jìn)而完成新項(xiàng)目的合計(jì)。

二、三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

（一）三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

三維設(shè)計(jì)中，各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員在一個(gè)協(xié)同的環(huán)境下建立一個(gè)三維模型，而這個(gè)模型又是全信息、立體、可視、多方位查看瀏覽的，設(shè)計(jì)人員就容易發(fā)現(xiàn)問題，再通過碰撞檢查，可以檢查出專業(yè)之間的碰撞，將設(shè)計(jì)中差、錯(cuò)和碰等問題降至最低，大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（二）乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用

1.圖形操作功能。三維顯示地物，如輸電線路走向、弧垂和鐵塔高度、位置等。圖形以三維實(shí)景方式實(shí)現(xiàn)平滑放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、沿預(yù)定線路漫游、繞固定點(diǎn)飛行等圖形觀察功能。另外，為了展現(xiàn)在用戶面前時(shí)不管是局部還是全景，都會(huì)顯得清晰而不雜亂，還可以根據(jù)需要設(shè)置縮放倍數(shù)和地物顯示的縮放級(jí)別。

2.地物屬性查詢和統(tǒng)計(jì)功能。根據(jù)用戶習(xí)慣設(shè)置多種不同的搜索方式，利用模糊查詢和精確查詢相結(jié)合，任意查詢統(tǒng)計(jì)線路及設(shè)備臺(tái)賬。

3.空間數(shù)據(jù)挖掘功能。根據(jù)大量的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，建立空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，采用聚類、分類及空間關(guān)聯(lián)算法，在一定程度上完成對(duì)運(yùn)行模式的提取和空間分析，給運(yùn)行人員提供輔助決策。

4.空間查找和定位功能。根據(jù)用戶輸入的信息，采用空間索引技術(shù)，迅速查找到空間地物并做出標(biāo)注，且將查找到的地物置中。如果沒有查找到，則給出提示對(duì)話框。

5.主接線圖管理功能。三維圖形和二維主接線圖可以相互對(duì)應(yīng)，并且將實(shí)時(shí)采集的信息量作為多個(gè)字段寫入數(shù)據(jù)庫(kù)中，如果希望在主接線圖或GIS圖上顯示這些量，可以通過程序?qū)?shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出并反映到界面上。

6.圖形輸出打印功能。可以打印三維全景圖和二維主接線圖。

三、三維設(shè)計(jì)存在的問題

三維設(shè)計(jì)可以提高效率，但與二維設(shè)計(jì)相比，也有不足的方面。

1.建模比較簡(jiǎn)單，但不易修改。設(shè)計(jì)往往修改頻繁，尤其是核電工程，修改工作占有相當(dāng)大的比例，從出圖的速度來講，三維設(shè)計(jì)方法不占優(yōu)勢(shì)。

2.穩(wěn)定性有待提高。越是復(fù)雜的東西便越難維護(hù)，三維軟件亦是如此，其往往由多個(gè)專業(yè)軟件組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在運(yùn)行過程中占用的內(nèi)存大。一旦出現(xiàn)問題，大部分很難找到原因，非專業(yè)人士解決起來較為困難，影響使用者的積極性。

3.數(shù)據(jù)維護(hù)成本高。三維設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的問題大部分由數(shù)據(jù)庫(kù)引起，為了減少問題的發(fā)生，必須投入人力認(rèn)真維護(hù)好數(shù)據(jù)庫(kù)。三維軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，使數(shù)據(jù)維護(hù)成為一個(gè)既需要一定的專業(yè)知識(shí)作為指導(dǎo)，又很繁瑣、易錯(cuò)的工作，這加大了數(shù)據(jù)維護(hù)的成本。

三、結(jié)論

三維數(shù)字化設(shè)計(jì)具備高效、直觀、智能的特點(diǎn)，在適應(yīng)變電工程日益復(fù)雜、設(shè)計(jì)周期短暫以及數(shù)字化移交等要求的同時(shí)，完善了設(shè)計(jì)師充分表達(dá)設(shè)計(jì)思想的手段，是促進(jìn)項(xiàng)目更高質(zhì)量、更快速度完成的助推器，也是實(shí)現(xiàn)變電工程全壽命周期管理的有效工具。在變電設(shè)計(jì)數(shù)字化中，設(shè)計(jì)師的水平與乾乾科技三維數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件本身都需要不斷的發(fā)展與提高，共同推動(dòng)變電設(shè)計(jì)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

[1]羅伯特s.平狄克，計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型與經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)（錢小軍），機(jī)械工業(yè)出版社，1999，3～9

[2]張俊杰，現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備管理講座，清華大學(xué)，2008，5～16.

[3]羅斯·肯尼迪，可靠性維修RCM和全員設(shè)備維修TPM，澳大利亞TPM中心，2007，23～47.