MicroStation动态视图在变电设计中的应用

苏 林，李越茂，周炜明

(西南电力设计院，四川 成都 610021)

1 概述

随着三维技术在建筑、水利、电力等部门的广泛应用，三维设计已经成为工程设计发展的必然趋势。运用三维设计可以实现真正意义上的工程方案优化及多方案比选，对于提高工程的技术指标和品质、降低工程造价、缩短设计周期、提高设计质量均起到重要作用。但是，由于目前国内施工条件限制和三维设计自身的不完善，现阶段施工仍以二维平面纸质图纸为主，三维设计成果仍然需要转化成二维平面图纸才能被实施。

MicroStation作为专业三维设计软件，在变电设计行业中有着广泛应用。其动态视图工具能够方便快捷地从三维布置模型中抽取二维平面图纸。本文基于MicroStation软件，对动态视图出图流程进行了总结和优化，使其在以后的工程中能够得到更好应用。

2 动态视图概述

传统意义上的视图，是指物体投影的二维顶视图、前视图和左视图。在MicroStation中，视图是指三维模型中特定空间位置、特定观察角度上所看见的物体集合。使用者可以对视图任意地进行放大、缩小、剪切、旋转、复制、粘贴、参考操作，可以对视图属性进行不同样式的调整，可以将视图生成并保存成二维的图纸。

传统的二维设计借助平面的视图和投影等来反映空间占位关系，经过了“三维－二维”，“二维—三维”的思维过程，图纸之间缺少有效的关联。具体体现在施工单位按照设计单位提供的图纸进行施工时，金具、材料甚至设备的错、漏、碰、缺等质量通病屡屡发生，影响工程周期，给工程建设带来巨大的损失。

三维设计以数据库为支撑，以三维软件构建三维模型，再利用三维模型生成二维平面图纸，生成的图纸称之为动态视图。采用动态视图方式进行出图，实现了三维设计，二维出图，这样做的好处是实现了动态视图与模型的动态关联。例如从三维布置模型中输出的设计图纸和报表，在模型发生修改后，图纸和标注将自动更新，在重新运行报表模板后，最新的材料表会自动生成，避免了传统设计中设计人员需要对相关图纸进行逐张修改的弊端，减轻了设计人员的工作强度，提高了设计质量和效率。下文将介绍动态视图的出图和校审流程。

3 动态视图出图方式研究

3.1 出图流程

基于MicroStation的动态视图出图，是一个集切图、组图、打印和校核的综合过程，见图1。

图1 MicroStation出图流程

3.2 模型布置

对于大型的变电工程，因参与设计的专业较多，专业之间的配合显得尤为重要，MicroStation中提供了“参考”工具，可以在无权修改数据的前提下，实时对其进行引用，保证了数据的正确性及唯一性。

首先新建一个空白的“总装模型”文件，然后对各个专业的模型进行参考，并设置合适的参考深度。如电气专业可参考本期设备、远期设备、本期导线、远期导线等文件；总图专业可参考场地、道路、围墙、电缆沟等个文件；结构专业可参考基础和支架、构架、避雷设施等文件；其他专业如建筑、水暖专业可独立为1个文件，完成后的完整总装模型结构见图2。

图2 MicroStation总装模型参考结构图

总装模型完成后，需要在总装模型中进行布置合理性的校验。包括安全净距校验、碰撞检查、三维防雷校验等。另外，考虑到图面表达的清晰，也应当对显示样式进行适当的调整。

3.3 切图

切图,是基于总装模型剪切得到所需的轴测视图、平面和断面视图，并对其进行保存的过程。MicroStation提供了“剪切立方体”的命令，本命令支持对模型进行任意方向的剖切，并可随意调节其大小和深度；经调整得到所需的视图后，将视图进行保存，便得到了设计人员所需要的动态视图。基于MicroStation的切图流程见图3。

图3 MicroStation切图流程

3.4 组图

完成了切图工作之后，就可以开始组图。组图是指将所保存的视图参考到新建的图纸，并添加尺寸标注和说明文字，得到施工图纸的过程。

首先创建一张空白的图纸并进行命名；然后根据动态视图的缩放比例，选择适合图面大小的图幅，再将总装模型中已保存好的动态视图按比例参考进来；最后对其进行尺寸标注并添加说明文字。为了实现尺寸标注与模型的动态关联，尺寸标注的端线必须捕捉到被标注对象的关键点。基于MicroStation的组图流程见图4。

图4 MicroStation组图流程

3.5 校核

在二维设计方式下，校核人基于各类标准、规范、质检要点和工程经验对图纸和报表进行校核。设计质量的控制往往取决于校核人的设计水平和工程经验，不可控的因素较多。而三维设计以布置模型校核为主，以图纸校核为辅进行双重校核，相较传统的二维设计对校核人的依赖更少，更容易保证设计的正确性。对比具体见表1。

表1 二维设计和三维设计校核对比

3.6 打印

打印就是将经过校核的DGN图纸文件转化成其他格式文件的过程。为了方便完成设计图纸的移交，便于后期进行查看、移交及归档，需要将DGN格式的图纸转化为DWG或者PDF格式文件。图5为基于MicroStation的打印流程。

图5 MicroStation打印流程

4 动态视图在变电设计中的应用

4.1 平断面图纸生成

在变电工程设计中，配电装置卷册在电气一次施工图纸中占了很大的比重。配电装置卷册一般包含了卷册说明、电气接线图、平面布置图、断面图、设备安装图和材料汇总表。除电气接线图外，其他图纸基本都与空间占位有关。因此，通过MicroStation动态视图的出图方式能够满足配电装置卷册的出图要求。

三维布置模型实时参考了各专业的布置，是整个变电站的真实体现。动态视图的出图方式实现了所见即所得，保证了图面信息的准确性和一致性。图6为某变电站三维设计成果展示。

图6 某变电站三维设计成果

4.2 图纸与模型的动态关联

在MicroStation中，剪切立方体定位于模型空间中的点，动态视图关联于剪切立方体的范围和深度，如同一部固定拍摄角度和焦距的摄像机对某一场景的实时捕捉。当模型空间中设备位置发生位移或者改变时，生成的图纸能够自动进行更新。另外，尺寸标注也动态地关联了模型的关键点，当设备的位置发生位移时，尺寸标注也会动态地进行调整，实现了关联修改，保证了图面的正确性。图7为某变电站构架避雷针改动前后，图纸和模型动态关联的示例。

图7 图纸和模型的动态关联

4.3 提高校审质量

在MicroStation中，平断面图纸是通过参考动态视图的方式得到，动态视图又是通过调整剪切立方体的大小得到。所以，MicroStation中的平断面图其实是三维布置模型的一部分，只是将三维空间视图调整成了正交的三视图。

在二维平断面图纸校审的时候，校审人员需要结合平面布置图和断面图想象出三维空间中设备及导线的布置方式，在设备布置紧凑和接线复杂的情况下，往往花费较长的校审时间。MicroStation生成的平断面图纸，在未转化成可视边之前应进行校审，校审人员可以将平断面图纸进行任意旋转查看，可以简明清楚地检查出设备的布置和接线是否合理。另外，断面图一般按照间隔进行划分，对于布置中三相设备有区别的间隔，设备和金具数量不再是每一相数量的3倍，很容易造成统计误差。在进行断面材料统计的时候，从动态视图中可以真实地统计出设备材料数量，保证准确性，见图8。

目前，我们已在多个工程中采用了动态视图的方式，由此生成的施工图纸也在多个变电工程中得到了应用，且工程参与各单位均对此给予了正面的反馈以及积极的评价。特别是基于三维模型得到的配电装置轴测图和设备安装轴测图，相较于传统图纸可以减少施工单位读图时间，提高施工效率。

图8 图纸校审

此外，MicroStation还提供了渲染和漫游的功能，能由三维模型经过渲染得到高质量的全站三维漫游视频和鸟瞰图，作为工程的宣传资料和展示资料，为工程增光添彩。

5 结论

对于工程的三维设计，无论设计人员采用何种三维软件，整个设计流程必然包括：建模(包括设备入库)—布置(包括金具和导体选型)—切图(包括组图和材料统计输出)—出图(包括尺寸标注和打印)这四个步骤。建模和布置是三维设计阶段，出图是二维图纸后期加工阶段，切图是将三维成果转化为二维成果的关键步骤，而动态视图作为切图的核心，实现了图纸和模型的动态关联，因而制定和优化动态视图出图流程对于变电工程设计有着重要的意义。

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