變電工程三維設(shè)計(jì)自動(dòng)成圖技術(shù)研究

朱曉東 岳毛毛

（中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030001）

0.引言

國家電網(wǎng)公司從2020年全面推行輸變電工程三維設(shè)計(jì)以來，對(duì)正向三維設(shè)計(jì)（各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)完成三維模型，從三維模型中抽取符合現(xiàn)場施工要求的二維圖紙）的要求越來越高。在尚無三維設(shè)計(jì)制圖標(biāo)準(zhǔn)的情況下，交付的二維圖紙仍必須符合國家的二維制圖規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。從目前國內(nèi)最常使用的變電工程三維設(shè)計(jì)軟件來看，出圖成果質(zhì)量較差且還不能完全滿足現(xiàn)行二維制圖標(biāo)準(zhǔn)的要求，大部分圖紙還需采用CAD軟件再次進(jìn)行處理。相較于國內(nèi)，國外發(fā)達(dá)國家大多數(shù)項(xiàng)目已經(jīng)可以利用Revit軟件直接出圖，基本不再使用CAD，只在少數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中，由于軟件功能的限制，會(huì)采用CAD出圖、Revit建模的方式[1]。

為提高三維設(shè)計(jì)模型抽取圖紙的質(zhì)量，國內(nèi)諸多院校及企業(yè)對(duì)該方面技術(shù)進(jìn)行了大量研究，宋士龍，吳真結(jié)合實(shí)際工程，總結(jié)出建筑工程給排水專業(yè)的Revit出圖流程，提出目前給排水專業(yè)三維出圖在系統(tǒng)軸測圖、遮擋、材料表、圖例等方面存在的問題，并給出解決方案[2]。楊小龍、吳貴春針對(duì)Revit三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用于大型水電站廠房三維設(shè)計(jì)存在的問題開展研究，實(shí)現(xiàn)水電站廠房從三維建模到三維出圖等全流程三維設(shè)計(jì)，并做了二次開發(fā)[3]。張遠(yuǎn)艷等人研究了ВIM模型圖紙表達(dá)需要規(guī)定的內(nèi)容，并以Revit軟件為平臺(tái)，研究了ВIM模型輸出二維圖紙的出圖流程及出圖要點(diǎn)，并以某建筑工程為示例進(jìn)行了應(yīng)用。綜上所述，現(xiàn)階段我國對(duì)于三維設(shè)計(jì)模型自動(dòng)成圖技術(shù)在各個(gè)行業(yè)均有一定的研究，但針對(duì)于變電工程三維出圖技術(shù)尚屬空白。

基于此，本文以變電工程三維設(shè)計(jì)出圖為著手點(diǎn)，研究基于Revit軟件的自動(dòng)成圖技術(shù)，以提高變電工程三維設(shè)計(jì)出圖成果質(zhì)量，提升出圖效率。

1.變電工程三維設(shè)計(jì)出圖現(xiàn)狀

根據(jù)國網(wǎng)公司三維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《QGDW 11798.1—2017_輸變電工程三維設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則第1部分：變電站（換流站）》規(guī)定，以下圖紙必須從三維設(shè)計(jì)模型中抽?。弘姎饪偲矫娌贾脠D、電氣各區(qū)域平斷面圖、土建總平面布置圖、各建筑物平立剖面圖、設(shè)備架構(gòu)基礎(chǔ)等平面布置圖。

目前國內(nèi)變電工程三維設(shè)計(jì)出圖模式主要有以下2種：（1）從三維設(shè)計(jì)軟件通過調(diào)整不同的視圖來抽取相應(yīng)的二維圖紙，直接利用三維軟件提供的功能手動(dòng)完成標(biāo)注、說明、圖例等圖面其他信息整理，后導(dǎo)出dwg圖紙；（2）僅從三維設(shè)計(jì)軟件抽取模型外形信息，導(dǎo)出dwg圖紙后，利用CAD進(jìn)行圖面其他內(nèi)容的二次完善。由于第一種方式需要對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件熟練掌握，大部分圖紙導(dǎo)出后仍需用CAD軟件進(jìn)行圖框、簽署等后續(xù)符合協(xié)同校審平臺(tái)內(nèi)容補(bǔ)充，所以基本上90%的設(shè)計(jì)人員都是采用第二種方式。這樣就會(huì)帶來出圖工作量大、設(shè)計(jì)周期長、圖模不一致等問題，也是目前推動(dòng)正向三維設(shè)計(jì)的最大阻力。

2.基于Revit軟件自動(dòng)成圖技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

Revit軟件由Autodesk公司開發(fā)，是全球建筑工程領(lǐng)域最常用的ВIM(Вuilding Infomation Modeling，建筑信息模型)軟件平臺(tái)[4]。Revit軟件提供了豐富易用的二次開發(fā)接口，目前國內(nèi)變電工程三維設(shè)計(jì)平臺(tái)有將近一半也是基于Revit進(jìn)行了本地化、行業(yè)化的二次開發(fā)。以下基于我院所采用的變電工程三維設(shè)計(jì)平臺(tái)（以下簡稱STD-R）及Revit軟件自身從視圖樣板、圖框定義等方面進(jìn)行深入研究，并二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)從三維模型抽取圖紙過程中一些提高效率、提高質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 視圖樣板

由于Revit軟件中自帶的樣板文件是針對(duì)大眾化需求，不符合我院變電站工程設(shè)計(jì)出圖習(xí)慣及要求。為保證出圖成果質(zhì)量，經(jīng)過探索研究建立起了一套符合變電站工程制圖規(guī)定及出圖習(xí)慣的本地化標(biāo)準(zhǔn)樣板文件。該樣板文件中規(guī)定了Revit項(xiàng)目中各個(gè)圖元的屬性，如線寬、各材質(zhì)填充樣式、度量單位、字高、標(biāo)注樣式等。該樣板文件針對(duì)各專業(yè)、各圖紙類型（如電氣總平面、土建總平面、電氣間隔斷面圖、建筑平立剖面圖等）進(jìn)行了分類并二次開發(fā)加入彈框下拉選擇，用戶在工具欄點(diǎn)擊配置按鈕選擇對(duì)應(yīng)的模板即可。

2.2 圖框定義

根據(jù)我院常用的標(biāo)準(zhǔn)圖框dwg文件、會(huì)簽欄dwg文件制作相應(yīng)的圖框族、會(huì)簽欄族，將項(xiàng)目名稱、圖紙名稱、圖號(hào)用Revit自帶參數(shù)標(biāo)簽進(jìn)行定義，版次、比例、階段、日期、頁碼等具有我院特性等文字信息用共享參數(shù)標(biāo)簽進(jìn)行定義。并通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目名稱、階段信息從STD-R平臺(tái)項(xiàng)目中自動(dòng)獲取，實(shí)現(xiàn)圖框自動(dòng)識(shí)別圖幅大小套用并一鍵生成圖紙，同時(shí)可選取是否含有會(huì)簽欄，若有自動(dòng)進(jìn)行圖面布置。

2.3 圖紙說明

在圖紙中經(jīng)常需要加入成段的文字來對(duì)圖面內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充說明，如利用Revit自身的文字注釋功能，需要每次輸入完成后調(diào)整文字樣式等屬性，操作比較煩瑣，對(duì)軟件使用人員有一定的要求。而且對(duì)于每個(gè)專業(yè)，常用的圖紙說明具有一定的重復(fù)性，可以整理后形成共用的模板。

針對(duì)這個(gè)問題，我們進(jìn)行了二次開發(fā)，將常用的圖紙說明文字按照專業(yè)、圖紙整理成多個(gè)txt文件，并存放于服務(wù)器。前端通過點(diǎn)擊按鈕下拉選擇，每個(gè)人看到的圖紙說明模板都一致，進(jìn)一步保障了圖紙的出手質(zhì)量。將選擇好的圖紙說明布置到圖面后，可以根據(jù)本圖紙的實(shí)際情況再進(jìn)行修改調(diào)整。

2.4 圖例

變電工程常用圖例基本上按照變動(dòng)頻率可以分為兩種：一種是電氣設(shè)備圖例，跟隨生產(chǎn)廠家變化，基本每個(gè)工程都不太一樣；第二種是圖面上的一些相對(duì)固定的圖例，比如土建總圖中的道路、電纜溝，豎向布置上的建筑物室內(nèi)地坪標(biāo)高、場地排水坡度等。

針對(duì)第一種情況，在每個(gè)工程都根據(jù)不同的設(shè)備創(chuàng)建二維圖例族顯示工作量太大，不太現(xiàn)實(shí)。我們采用的解決辦法是自動(dòng)獲取平面視圖中每個(gè)設(shè)備的正投影圖片，導(dǎo)出到本地文件夾，然后通過再次選擇導(dǎo)入圖片的方式布置到圖面上。第二種情況就是建立固定的二維圖片，為了圖面排版方便進(jìn)行了二次開發(fā)，方便用戶選擇一鍵布置到調(diào)整好的視圖中。當(dāng)然，一些簡單的箱柜圖例，也利用Revit的二維族進(jìn)行了固化。

2.5 表格

設(shè)備材料表、明細(xì)表、設(shè)備支架基礎(chǔ)一覽表等表格是設(shè)計(jì)成品圖紙中不可缺少的部分，變電工程三維設(shè)計(jì)最大的好處就是可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)材料，節(jié)省人工統(tǒng)計(jì)工作量，并減少錯(cuò)誤。但是目前的三維模型并不能完全覆蓋材料表中要求的所有材料，對(duì)現(xiàn)有軟件STD-R生成的設(shè)備材料表有時(shí)還需要根據(jù)設(shè)計(jì)習(xí)慣合并、調(diào)整順序、增加局部細(xì)小材料等操作；而對(duì)于設(shè)備、支架基礎(chǔ)一覽表現(xiàn)有軟件更是無法自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成表格。

鑒于上述原因，我們重點(diǎn)對(duì)電氣一次設(shè)備材料表、土建設(shè)備支架一覽表進(jìn)行分析，分別做了二次開發(fā)，保證生成的表格可自動(dòng)套取在圖面上，并固定于圖面右上角，表格寬度與圖框簽署欄保持一致。電氣設(shè)備材料表我們主要獲取STD-R生成的材料表，并讀取到可編輯表格內(nèi)，提供增、刪、調(diào)整順序功能，調(diào)整完畢后保存寫入圖面。土建設(shè)備支架一覽表的生成由于基礎(chǔ)本身沒有帶入設(shè)備名稱等屬性，所以首先需要將相應(yīng)的設(shè)備、支架模型rvt文件進(jìn)行鏈接，程序自動(dòng)讀取每個(gè)基礎(chǔ)上部的設(shè)備、支架，然后按照規(guī)則整理生成表格、寫入基礎(chǔ)的編號(hào)屬性，并完成基礎(chǔ)的圖面標(biāo)注。

當(dāng)然針對(duì)一些無法從模型讀取的表格，也研究開發(fā)了自定義表格功能，可以像在excel中操作一樣編輯需要的表格并放置在圖面合適的位置。

2.6 快速標(biāo)注

按照二維制圖規(guī)范在模型視圖制作完成后，需要對(duì)模型視圖中各構(gòu)件的類型（系統(tǒng)）、尺寸、標(biāo)高等進(jìn)行原位標(biāo)注、坡度標(biāo)注，以及與墻、柱、軸線進(jìn)行定位標(biāo)注。按標(biāo)注形式主要可分為3類：坡度標(biāo)注、原位標(biāo)注、定位標(biāo)注。標(biāo)注過程應(yīng)注意標(biāo)注的整齊性和美觀性，盡可能地不遮擋其他管線、設(shè)備、基礎(chǔ)等圖面內(nèi)容，且圖紙標(biāo)注應(yīng)表達(dá)完整且具有指導(dǎo)施工作用。

研究分析各專業(yè)要求抽取圖紙的圖面標(biāo)注內(nèi)容，通過開發(fā)軸網(wǎng)標(biāo)注、批量標(biāo)注、特定標(biāo)注等功能（見圖1），盡可能實(shí)現(xiàn)圖面的快速標(biāo)注，提高出圖效率。

圖1 各標(biāo)注功能示意圖

3.工程應(yīng)用及其他問題研究

本文的研究成果基于實(shí)際工程模型進(jìn)行開發(fā)測試，并已應(yīng)用于我院某戶外500kV變電站和某戶內(nèi)220kV變電站施工圖設(shè)計(jì)階段的三維出圖，抽取了電氣一次、土建、建筑專業(yè)要求圖紙，滿足施工圖制圖規(guī)范要求，大幅提高了三維設(shè)計(jì)的出圖效率。

但是，從三維模型中抽取的圖紙往往僅是一個(gè)卷冊(cè)中的一部分圖紙，目前設(shè)計(jì)行業(yè)基本都是按照卷冊(cè)為單位進(jìn)行圖紙的校審流轉(zhuǎn)。對(duì)于這個(gè)問題，我們對(duì)STD-R和勘察設(shè)計(jì)校審平臺(tái)之間也進(jìn)行了接口開發(fā)，可以直接從三維設(shè)計(jì)平臺(tái)端發(fā)起“成品校審”流程，也可以向已發(fā)起的同一卷冊(cè)“成品校審”流程中加入新抽取的圖紙，同其他二維圖紙一并進(jìn)入流程流轉(zhuǎn)最后完成簽署、批量轉(zhuǎn)PDF等其他操作，從一定程度上避免了再次打開CAD手動(dòng)調(diào)整圖紙導(dǎo)致的圖模不一致的錯(cuò)誤。

4.結(jié)語

隨著國家電網(wǎng)公司對(duì)輸變電工程三維設(shè)計(jì)的進(jìn)一步推進(jìn)，三維設(shè)計(jì)技術(shù)在工程全生命周期應(yīng)用的逐步推廣，三維設(shè)計(jì)出圖經(jīng)驗(yàn)的積累，制圖標(biāo)準(zhǔn)的制訂及相關(guān)本土化軟件功能的逐漸完善，相信從三維模型中抽取施工圖紙將不再是阻力，三維設(shè)計(jì)技術(shù)也將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。