電力智能設計平臺的研究與實現

上海市南電力集團有限公司 喻偉軍 上海市南供電設計有限公司 翁惠平 王立新 張雷明

針對營銷工程設計周期短、設計難規(guī)范、設計難精確和軟件難操作等痛點，電力設計智能平臺以Surface 平板電腦作為移動辦公平臺，為設計人員提供便捷的移動式繪圖工具，在現場踏勘的同時完成設計制圖和自動化出圖。通過iCAD-M 單機版工具集成高精度定位設備，實現定位插桿設計，提升設計效率，減少誤差造成的額外成本。通過iCAD-M 單機版工具集成標準圖樹部件庫，實現圖元及關聯物料的標準化設計，提升設計成果質量。通過設計全過程規(guī)范化、智能化和自動化功能應用，為設計人員提供便捷，幫助設計人員減負。

1 項目背景及系統目標

上海市南供電設計有限公司堅決貫徹落實國網上海電力關于優(yōu)化營商環(huán)境的決策部署，建立積極的營商環(huán)境。在建立積極的營商環(huán)境背景下，管理人員面臨著營銷工程項目交付周期短，要求設計快速出圖；設計制圖受設計人員主觀因素影響較大，設計標準難統一，圖紙難復用；設計圖紙關鍵節(jié)點未精準定位，易造成耗材預算不準確，增加項目成本；傳統CAD 設計軟件難以適配電力工程特點，設計人員操作不夠便捷、靈活等管理痛點。

針對以上營銷工程設計周期端、設計難規(guī)范、設計難精確、軟件難操作等管理現狀，市南設計公司提出了“電力設計智能平臺”的建設，幫助設計人員提升設計制圖、出圖、審圖等相關工作效率，同時保證設計成果質量。本系統適用于任意比例尺和400V 和10kV 電壓等級的架空送電線路線路桿塔的定位校核工作?！半娏υO計智能平臺”為不加重設計人員負擔，保證設計成果質量并提高工作效率，提出以下系統建設目標：

踏勘設計同時完成，實現營銷工程快速出圖。突破信息化手段，搭建移動制圖平臺，從傳統內業(yè)制圖轉型為現場制圖，現場勘測數據與繪制平臺對接，通過強化踏勘與設計同步，縮短營銷工程設計周期，提升設計效率，實現快速出圖；標準化規(guī)范化制圖流程，提升設計成果質量。通過建立標準化部件庫，實現制圖要素數字化管理，規(guī)范化制圖流程，提供標準制圖工具，減少設計人員主觀因素的影響，提升設計成圖質量，以提高設計圖紙復用率，推動設計項目管控全面深化[1]。

集成高精度定位設備，減少誤差造成的額外成本?，F場踏勘的坐標數據通過高精度定位儀自動采集，與iCAD-M 平臺數據對接，iCAD-M 中自動定點標記，保證制圖數據精準化，降低人為判斷造成的設計誤差，減少項目額外成本，促進設計提質增效；提供便捷的自動化制圖工具，幫助設計人員減負?？紤]實際制圖場景，提供鼠標、觸控筆多種操作方式，實現靈活操作，并依據設計人員制圖經驗和習慣，將人工重復動作系統自動化，幫助設計人員減負，提高設計項目管理水平。

2 功能特色

擬采用IntelliCAD-M 基礎平臺進行電力設計智能平臺應用工具開發(fā)，以幫助設計人員提升設計制圖效率，實現一鍵出圖，縮短成圖周期，以響應積極營商環(huán)境的建設要求?！半娏υO計智能平臺”的功能特色包括：平臺一體化、制圖標準化、制圖精準化、制圖自動化、成圖數字化、操作便捷化。

平臺一體化：iCAD-M 工具與設計綜合系統內外網數據交互、與踏勘采集終端設備數據對接，形成一體化設計平臺；制圖標準化：搭建標準圖樹庫，材料庫與套料庫，建立標準化、規(guī)范化設計制圖流程，提升設計成圖質量；制圖精準化：借助高精度定位設備，對設計圖關鍵位置點精準化定位，降低設計誤差，提升設計嚴謹度；制圖自動化：設計過程自動化，桿間自動掛線，掛線間自動批量插桿，物料說明自動標注，實現設計制圖智慧化；成圖數字化：通過建立標準化圖樹庫，設計要素數據化存儲，成圖自動生成材料清單，實現數字化成圖；操作便捷化：搭建鼠標、觸控筆兩套操作模式，供設計人員靈活選擇，一鍵出圖，實現快速出圖。

2.1 平臺一體化

應用工具是一個踏勘采集終端rtk 設備、iCAD-M 移動制圖平臺與設計綜合管理系統集成的一體化平臺。iCAD-M 設計制圖移動端獲取終端勘測數據輔助設計制圖并存儲現場信息；iCAD-M設計制圖云端與設計綜合管理系統進行內外網數據交互，實現現場制圖與內部管理的融合交互；iCAD-M 設計制圖云端與移動端的數據交互，實現移動端現場制圖全流程管理。

2.2 制圖標準化

系統中搭建了標準部件庫，材料庫與套料庫，能建立標準化、規(guī)范化的設計制圖流程，提升設計成圖質量。

2.2.1 標準化部件庫

在iCAD-M 系統云端標準化定位部件分類、屬性及圖例，部件庫以三級菜單形式展現在移動端供設計人員選擇，層級分明，條理清晰，并依據使用頻率智能化排序，實現設計部件標準化[2]。部件分層級維護：部件按三級目錄統一設置，層次清晰直觀。部件屬性定義：包含電壓等級、子專業(yè)、是否為主材等信息，為自動生成材料清單、自動出圖提供信息化支撐。動態(tài)排序：考慮到移動端便捷操作的需求，部件庫智能化排序，依據使用頻率將常用部件展現在菜單頂部，不常用部件收起。

2.2.2 材料庫與套料庫

搭建標準材料庫與套料庫，對設計項目所用材料與套料數據進行數字化管理且支持擴展，隨著項目運行成熟，材料庫與套料庫也越來越完善，為設計制圖信息化、標準化提供數據基礎。

2.2.3 規(guī)范化制圖流程

2.2.3.1 制圖準備

圖紙信息。iCAD-M 移動端新建圖紙，對圖紙關聯的項目信息、專業(yè)信息進行維護。新建的項目提供項目信息檔，后續(xù)可選擇歷史已經創(chuàng)建過的項目[3]。同時支持云端設計單數據同步移動端，移動端可獲取項目賬號、項目名稱等項目相關信息，在IPAD 端繪制前提供項目選擇功能，以保證圖紙與項目進行關聯，便于云端圖紙信息的統一歸集；底圖導入。繪制圖紙前需要在iCAD-M 端導入底圖，底圖為dxf 標準格式文件，導入后將以底圖為基準作圖。

圖層設置。系統繪圖時支持設計人員自行設置圖層，可在圖層菜單選擇新建圖層，并支持圖層的上移、下移操作，以便底圖關鍵信息可清晰直觀的展示，尤其在圖紙元素較多，標注信息復雜的情況下，圖層的設置可為設計人員的繪制提供便捷[4]；比例尺設置。比例尺是表示圖上一條線段的長度與地面相應線段的實際長度之比，設計人員繪制的圖紙比例尺默認1：1000，但支持自定義、可配置，保證設計制圖方便靈活。

2.2.3.2 設計制圖及設計出圖

定首尾點。標定電源點和接電點位置，必要時借助勘測設備輔助定點，以確定送電通路走向；首位點掛線。首尾點間如直線通路則掛線，如有拐點，設置中間點位置后點間掛線，確定送點通路；線間插桿。確定電線通路后，在線上依據標準的檔距插桿，桿只能在線上移動，確保桿在直線上；標注注釋。線路圖插桿完成后，檢查桿上裝置是否附件完全，桿上綁定的裝置需要標注注釋說明；輔助拍照。在圖紙繪制過程中，系統可提供輔助拍照功能，確?，F場照片的隨記掛接，通過照片記錄現場真實情況；設計出圖?；谠O計制圖自動化、成圖數字化、操作便捷化等功能，實現繪圖之后自動出圖功能。

2.3 制圖精準化

系統借助高精度定位設備對設計圖關鍵位置點精準化定位，定位儀數據與系統通過接口自動對接，并依據相對坐標位置自動換算并定位到設計底圖上，設計人員可在精準定位地點進行設計，能降低設計誤差，提升設計嚴謹度；高精定位設備具有以下特點：可穿戴設備，便攜。體積小、重量輕、便于攜帶，滿足外業(yè)工作場景需求，不會給設計人員帶來額外負擔；誤差小，精準度高。在接入外部差分信號的狀態(tài)下可達到厘米級定位精度，滿足設計制圖精準化需求；操作便捷、續(xù)航持久。一鍵啟動，隨時進入工作狀態(tài)，續(xù)航持久，滿足連續(xù)、不間斷工作要求；藍牙傳輸、數據互聯。高精度定位設備通過藍牙和移動iCAD-M 平臺數據傳輸，數據傳輸快，穩(wěn)定性高。

2.4 制圖自動化

系統支撐設計過程自動化，桿間自動掛線，掛線間自動批量插桿，物料說明自動標注，實現設計制圖智慧化。

自動桿間掛線。系統依據部件庫定義的電線和電桿的匹配關系及定義的線形自動對在同一直線的電桿掛線；自動批量插桿。提供批量插桿工具，可在首尾桿間的線路上依據設定的檔距自動批量插桿，設計人員可在線路拖拽移動桿，以符合實際情況；自動生成注釋。插桿時系統會依據匹配關系自動綁定桿上裝置，設計員也可手動綁定物料，一鍵即可完成物料說明批注；圖元自動適應比例尺。圖元大小依據繪圖比例尺自動縮放，確保圖紙的展示效果。

2.5 成圖數字化

系統通過建立標準化部件庫，設計要素數據化存儲，成圖自動生成材料清單，實現數字化成圖：設計圖紙桿間元素可按線路通路走向自動編號，通過對桿間分組可實現桿件增刪之后的編號更新；首尾桿間插桿后可自動計算桿與桿間檔距并標注在圖紙上，如對桿件拖拽位移后檔距會自動更新；設計完成后可對設計物料、套料統計成冊，便于計算項目概算，數字化制圖提升了項目信息化管理水平。

2.6 操作便捷化

多觸控方式。系統搭建了鼠標、觸控筆兩套操作模式，供設計人員靈活選擇，實現快速便捷的操作模式。包含觸控式選中、縮放、旋轉等移動式快捷操作功能；拖拽縮放。圖紙可成比例進行縮放，以對設計圖局部精細化繪圖，也便于設計人員對圖紙整體的把控，實現部件可拖拽，提升繪圖靈活度；批量化操作。為避免設計人員重復操作，系統支持批量化操作方式，如批量插桿，批量綁定物料等，提升設計效率。

一鍵出圖?？紤]到移動外業(yè)工作場景，系統多以點擊操作為主，設計出圖一鍵完成，系統自動讀取設計圖紙信息，并依據模板格式自動生成圖紙封面、圖紙目錄、工程說明、工作材料清單、線路施工走向圖、電系變更圖等，自動填錯圖簽信息，提升交互友好度，實現快速出圖[5]；一鍵拆分與上傳。出圖后系統系統自動生成圖紙后打包成壓縮文件，并生成pdf 格式方便打印，可按壓縮包逐個點擊上傳云端，也可在數據交互中批量上傳本地所有的壓縮文件，一鍵操作實現移動端與云端數據同步。

3 建設成就

“電力設計智能平臺”建設的直接效益體現在：規(guī)范化設計流程，設計部件標準化，提升成圖質量；能夠實現設計圖紙一鍵出圖，有效縮短設計周期。對于0.4kV 工程項目，踏勘、圖紙設計由原來的2天縮短為半天，出圖效率提升75%，設計審核由原來的1天縮短為半天，審核效率提升50%；對于10kV工程項目，踏勘、圖紙設計由原來的5天縮短為半天，出圖效率提升90%，設計審核由原來的2天縮短為半天，審核效率提升75%，項目信息化管理水平顯著提升[6]。

該項目的間接效益體現在：設計圖紙的精準化編制，避免設計人員主觀因素的干擾，減低設計誤差，減少冗余耗材預算，進而降低項目成本；能夠有效指導設計公司建立標準化材料庫、套料庫體系，形成規(guī)范化統一化圖數集，促進設計公司知識成果歸集；提高優(yōu)質服務水平，有利于建立積極的營商環(huán)境, 塑造服務品牌形象，提高用戶滿意度。

綜上，智能電力互動終端系統平臺設計與實現，對于電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有著非常深遠的影響。因此就要做好智能電力互動終端系統平臺設計與實現工作，對于各個區(qū)域、模塊與結構進行嚴格的檢測、試驗，保障整個系統的安全與可靠。