洺河渡槽工程建設(shè)中的三維電氣設(shè)計(jì)

□武健超

洺河渡槽工程建設(shè)中的三維電氣設(shè)計(jì)

□武健超

以南水北調(diào)中線洺河渡槽工程為例，對洺河渡槽工程三維電氣設(shè)計(jì)使用的軟件及流程的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

三維電氣設(shè)計(jì)；Substation；BBES

在水利工程中現(xiàn)有的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式在表達(dá)設(shè)計(jì)意圖上的局限性已日益嚴(yán)重，同時(shí)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件不具備多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)功能，這導(dǎo)致不同專業(yè)間的設(shè)計(jì)存在較多的沖突及大量的后期修改工作。為此我院在2014年正式成立數(shù)字工程中心并引進(jìn)Bentley公司的三維協(xié)同設(shè)計(jì)軟件，并著手開始三維協(xié)同設(shè)計(jì)，先后完成了四道河水庫、武邑縣江河干渠吳沙閘、南水北調(diào)中線南沙河倒虹吸工程、引黃入冀補(bǔ)淀工程龍駒節(jié)制閘及南水北調(diào)中線洺河渡槽工程等水利工程。本文主要介紹洺河渡槽工程中的電氣三維設(shè)計(jì)工作。

1.項(xiàng)目概述

洺河渡槽是南水北調(diào)中線總干渠工程的大型河渠交叉建筑物。工程由進(jìn)出口連接段、進(jìn)口節(jié)制閘、出口檢修閘、退水閘和排冰閘組成，全長930m，其中跨河渡槽段總長640m，共16跨，單跨40m，為目前全國單跨最大的輸水渡槽建筑物，工程不僅規(guī)模大，而且結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，各類建筑物、設(shè)備、設(shè)施、管線眾多。

2.電氣三維設(shè)計(jì)流程

電氣三維設(shè)計(jì)使用了Bentley公司的Substation及Bentley Building Electr?ical Systems(以下簡稱BBES)兩款軟件。三維設(shè)計(jì)流程為：模型庫內(nèi)模型建立、設(shè)備布置、照明設(shè)計(jì)、碰撞檢測、修改及最后出圖。

2.1 模型庫內(nèi)模型建立

Substation和BBES本身是自帶符號庫的，但是里面的符號只是普遍適用的，在做洺河渡槽電氣設(shè)計(jì)時(shí)需要在符號庫內(nèi)建立符合我院使用習(xí)慣的電氣二維和三維模型。建立模型時(shí)，模型的外形、尺寸等均按設(shè)備樣本實(shí)際建立，同時(shí)為達(dá)到后期顯示效果及動(dòng)畫制作要求，所有模型外觀均按真實(shí)產(chǎn)品外觀設(shè)置。

設(shè)備模型建立后就是給模型賦予屬性，此時(shí)就是型號庫的建立。將洺河渡槽工程中實(shí)際使用的設(shè)備的型號、廠家信息、購買信息等一切與設(shè)備相關(guān)的信息填入型號庫內(nèi)。為了日后方便查找及修改，信息的錄入及命名要按特定的原則進(jìn)行。

2.2 設(shè)備布置

解決了設(shè)備模型及設(shè)備信息的錄入，接下來就是電氣三維設(shè)計(jì)的主要工作-電氣設(shè)備布置。

電氣設(shè)備布置首先要有一個(gè)參考位置-建筑模型，也就是我們所有的布置都要在建筑專業(yè)的模型內(nèi)完成，這時(shí)就要用到Sub?station軟件的一個(gè)重要功能-參考。通過參考建筑、水機(jī)、金結(jié)、水工等專業(yè)的三維模型及相關(guān)設(shè)備管路，從而精確在進(jìn)口節(jié)制閘、變配電室、退水排冰閘等建筑物內(nèi)布置電氣設(shè)備，設(shè)備布置過程應(yīng)避免與以上專業(yè)的沖突，并實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)備位置。見圖1。

圖1 電氣設(shè)備布置圖

圖2 照明布置圖

2.3 照明設(shè)計(jì)

三維照明設(shè)計(jì)利用BBES軟件符號庫內(nèi)的燈具、插座、開關(guān)模型等在建筑三維模型內(nèi)根據(jù)實(shí)際位置、高度布置。和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，燈具的三維布置解決了二維平面布置在平面圖上布置眾多照明設(shè)備的繁瑣、易混淆，尤其是在同一位置布置不同高程的燈具時(shí)的圖紙混亂，同時(shí)由于是在三維模型中布置照明設(shè)施，可以有效的避免照明設(shè)施與房間結(jié)構(gòu)的沖突，為設(shè)施布置提供最優(yōu)位置。當(dāng)照明設(shè)施布置完畢后可以將設(shè)計(jì)成果導(dǎo)入DIALux軟件進(jìn)行照度計(jì)算，從而檢驗(yàn)照明布置的合理性，為燈具的選擇和布置進(jìn)行優(yōu)化，提高了照明設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確率。見圖2。

2.4 碰撞檢測

由于工程由不同專業(yè)間協(xié)作完成，那么專業(yè)間必然存在溝通上的障礙，這障礙是不可避免的，三維設(shè)計(jì)同樣也存在，這就要求我們在做完三維設(shè)計(jì)后將各專業(yè)的模型組裝在一起進(jìn)行碰撞檢驗(yàn)，這樣直觀的反應(yīng)各專業(yè)間的碰撞情況，縮短了設(shè)計(jì)的修改時(shí)間、為完善設(shè)計(jì)方案提供了便利途徑。

2.5 生成圖紙

如果設(shè)計(jì)好的三維模型只是停留在設(shè)計(jì)人員手中那么三維設(shè)計(jì)就是嘩眾取寵。因此我們通過對三維模型關(guān)鍵部位進(jìn)行平立剖操作，將三維模型轉(zhuǎn)化為二維視圖，并在二維視圖上加上必要的標(biāo)注、文字注釋、材料表等，最后生成施工圖。見圖3。

3.結(jié)語

相比與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段，三維設(shè)計(jì)不僅僅是設(shè)計(jì)手段的改進(jìn)，而是設(shè)計(jì)過程的整體提升。工程各專業(yè)三維模型的總裝，可以直觀的將整個(gè)工程展現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員、業(yè)主、施工人員面前，從而各方對工程都有一個(gè)宏觀、客觀的認(rèn)識，對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的分析，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，避免施工過程的出現(xiàn)問題造成的重大損失，為施工提過程提供有力保障。然而三維設(shè)計(jì)也有不足之處：第一，軟件使用相對復(fù)雜，對電腦硬件要求高；第二，軟件使用人員的空間感要求較高；第三，模型的剖切后會(huì)顯示從剖切面看到的全部線條，并不能完全生成所要的二維圖紙；第四，電氣的主接線、訂貨圖、二次圖紙這些純原理性圖紙不能用三維軟件快速設(shè)計(jì)?！?/p>

圖3 三維生成二維圖紙

2017-02-07

武健超，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，工程師。