乾乾科技三维数字化设计在变电站建设中的应用

张铁马/天津乾乾科技有限公司

乾乾科技三维数字化设计在变电站建设中的应用

张铁马/天津乾乾科技有限公司

传统的二维设计各个专业、各个设计人员沟通和协同工作的效率不高。三维是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化、更形象化的一种新兴设计方法。三维设计中，各个专业设计人员在一个协同的环境下建立一个三维模型，而这个模型又是全信息、立体、可视、多方位查看浏览的，设计人员就容易发现问题，再通过碰撞检查，可以检查出专业之间的碰撞，将设计中差、错和碰等问题降至最低，大大提高设计质量。

乾乾科技；变电站工程；三维数字化设计

本文以乾乾科技三维数字化设计在变电站建设工程中的应用为研究对象，在比较了三维设计和二维设计的基础上，详细介绍了采用三维数字化设计技术的应用情况，尤其是在设计方案优化、专业资料共享、软硬碰撞检查和抽取平断面图等方面的应用上进行了阐述。

前 言：目前变电工程的设计普遍采用的是二维设计手段，是依赖设计者的空间想象力和制图技能完成空间设计的，对工程总体空间布置的经济技术比较和优化缺乏控制，这种设计方法对设计质量缺乏高效的控制，工作效率较低，难以适应精细化和信息化的需求。

采用三维设计后，由于设计更加精细化，产品质量大大提高，校核后需要修改的内容大大减少，整个设计产品的生产周期大大缩短，大大提高了设计效率。

一、三维数字化设计

（一）三维数字化设计的内容

三维数字化设计是针对二维设计而言的，在三维设计中，所有变电站中的设备都是通过三维模型展现的，可以更直观、精准地描述各类设备的空间关系。数字化设计要形成以数据库为核心的设计成品的数字化体系，实现与设计评审、设备采购、工程建设招投标、现场施工管理、资产管理、生产管理等各个阶段的高质量数字化连接，并最终形成一个终生存储工程信息的管理平台，实现变电工程全寿命周期的数字化管理。

三维数字化设计首先必须针对变电设计项目整体，涵盖变电工程设计工作的全部专业内容，对应于电气、土建、结构、水暖、场地等专业。基于强大的数据库后台，实现所有结构化和非结构化设计数据的综合管理。通过设计工具分别进行二维原理图、三维设备布置、场地、建筑等的设计，完成电气、土建等相关计算校验和材料统计，出具施工图纸。

（二）乾乾科技三维数字化设计

乾乾科技三维数字化设计系统以大型网络数据库为支撑，以三维为手段，将变电设计当中涉及到的电气、结构、建筑、水工、暖通、总图等专业的设计工作集成到统一的系统上。实现各专业的协同设计，避免由于传统互提文件资料方式带来的信息不一致的问题；提高设计精细化水平，在三维下进行准确的安全静距校核与材料统计；并应满足数字化移交的要求。

变电三维数字化设计系统由协同设计子系统，专业设计子系统，数字化移交接口子系统构成。其中专业设计子系统涵盖了电气一次设计，电气二次设计，结构设计，总图设计，建筑设计，水工设计，暖通设计等专业设计软件。

乾乾科技变电站三维数字化设计解决方案是以数据库为核心驱动的软件系统，在该系统上可以方便的实现典型设计模式，基于典型项目库中的初设（施工图）深度的标准方案，在简捷的操作界面上快速完成设备参数及接线的修改，执行“刷新”操作后就可以实现所有关联图纸的自动刷新，包括三维布置图、间隔断面图、设备安装图、材料表等，进而完成新项目的合计。

二、三维数字化设计技术的应用

（一）三维数字化设计的特点

三维设计中，各个专业设计人员在一个协同的环境下建立一个三维模型，而这个模型又是全信息、立体、可视、多方位查看浏览的，设计人员就容易发现问题，再通过碰撞检查，可以检查出专业之间的碰撞，将设计中差、错和碰等问题降至最低，大大提高设计质量。

（二）乾乾科技三维数字化设计系统应用

1.图形操作功能。三维显示地物，如输电线路走向、弧垂和铁塔高度、位置等。图形以三维实景方式实现平滑放大、缩小、旋转、沿预定线路漫游、绕固定点飞行等图形观察功能。另外，为了展现在用户面前时不管是局部还是全景，都会显得清晰而不杂乱，还可以根据需要设置缩放倍数和地物显示的缩放级别。

2.地物属性查询和统计功能。根据用户习惯设置多种不同的搜索方式，利用模糊查询和精确查询相结合，任意查询统计线路及设备台账。

3.空间数据挖掘功能。根据大量的空间数据和非空间数据，建立空间数据仓库，采用聚类、分类及空间关联算法，在一定程度上完成对运行模式的提取和空间分析，给运行人员提供辅助决策。

4.空间查找和定位功能。根据用户输入的信息，采用空间索引技术，迅速查找到空间地物并做出标注，且将查找到的地物置中。如果没有查找到，则给出提示对话框。

5.主接线图管理功能。三维图形和二维主接线图可以相互对应，并且将实时采集的信息量作为多个字段写入数据库中，如果希望在主接线图或GIS图上显示这些量，可以通过程序将数据从数据库中读出并反映到界面上。

6.图形输出打印功能。可以打印三维全景图和二维主接线图。

三、三维设计存在的问题

三维设计可以提高效率，但与二维设计相比，也有不足的方面。

1.建模比较简单，但不易修改。设计往往修改频繁，尤其是核电工程，修改工作占有相当大的比例，从出图的速度来讲，三维设计方法不占优势。

2.稳定性有待提高。越是复杂的东西便越难维护，三维软件亦是如此，其往往由多个专业软件组成，结构复杂，在运行过程中占用的内存大。一旦出现问题，大部分很难找到原因，非专业人士解决起来较为困难，影响使用者的积极性。

3.数据维护成本高。三维设计中产生的问题大部分由数据库引起，为了减少问题的发生，必须投入人力认真维护好数据库。三维软件设计复杂，使数据维护成为一个既需要一定的专业知识作为指导，又很繁琐、易错的工作，这加大了数据维护的成本。

三、结论

三维数字化设计具备高效、直观、智能的特点，在适应变电工程日益复杂、设计周期短暂以及数字化移交等要求的同时，完善了设计师充分表达设计思想的手段，是促进项目更高质量、更快速度完成的助推器，也是实现变电工程全寿命周期管理的有效工具。在变电设计数字化中，设计师的水平与乾乾科技三维数字化设计软件本身都需要不断的发展与提高，共同推动变电设计行业的技术进步。

[1]罗伯特s.平狄克，计量经济模型与经济预测（钱小军），机械工业出版社，1999，3～9

[2]张俊杰，现代企业设备管理讲座，清华大学，2008，5～16.

[3]罗斯·肯尼迪，可靠性维修RCM和全员设备维修TPM，澳大利亚TPM中心，2007，23～47.