MicroStation動態視圖在變電設計中的應用

蘇 林，李越茂，周煒明

(西南電力設計院，四川 成都 610021)

1 概述

隨著三維技術在建筑、水利、電力等部門的廣泛應用，三維設計已經成為工程設計發展的必然趨勢。運用三維設計可以實現真正意義上的工程方案優化及多方案比選，對于提高工程的技術指標和品質、降低工程造價、縮短設計周期、提高設計質量均起到重要作用。但是，由于目前國內施工條件限制和三維設計自身的不完善，現階段施工仍以二維平面紙質圖紙為主，三維設計成果仍然需要轉化成二維平面圖紙才能被實施。

MicroStation作為專業三維設計軟件，在變電設計行業中有著廣泛應用。其動態視圖工具能夠方便快捷地從三維布置模型中抽取二維平面圖紙。本文基于MicroStation軟件，對動態視圖出圖流程進行了總結和優化，使其在以后的工程中能夠得到更好應用。

2 動態視圖概述

傳統意義上的視圖，是指物體投影的二維頂視圖、前視圖和左視圖。在MicroStation中，視圖是指三維模型中特定空間位置、特定觀察角度上所看見的物體集合。使用者可以對視圖任意地進行放大、縮小、剪切、旋轉、復制、粘貼、參考操作，可以對視圖屬性進行不同樣式的調整，可以將視圖生成并保存成二維的圖紙。

傳統的二維設計借助平面的視圖和投影等來反映空間占位關系，經過了“三維－二維”，“二維—三維”的思維過程，圖紙之間缺少有效的關聯。具體體現在施工單位按照設計單位提供的圖紙進行施工時，金具、材料甚至設備的錯、漏、碰、缺等質量通病屢屢發生，影響工程周期，給工程建設帶來巨大的損失。

三維設計以數據庫為支撐，以三維軟件構建三維模型，再利用三維模型生成二維平面圖紙，生成的圖紙稱之為動態視圖。采用動態視圖方式進行出圖，實現了三維設計，二維出圖，這樣做的好處是實現了動態視圖與模型的動態關聯。例如從三維布置模型中輸出的設計圖紙和報表，在模型發生修改后，圖紙和標注將自動更新，在重新運行報表模板后，最新的材料表會自動生成，避免了傳統設計中設計人員需要對相關圖紙進行逐張修改的弊端，減輕了設計人員的工作強度，提高了設計質量和效率。下文將介紹動態視圖的出圖和校審流程。

3 動態視圖出圖方式研究

3.1 出圖流程

基于MicroStation的動態視圖出圖，是一個集切圖、組圖、打印和校核的綜合過程，見圖1。

圖1 MicroStation出圖流程

3.2 模型布置

對于大型的變電工程，因參與設計的專業較多，專業之間的配合顯得尤為重要，MicroStation中提供了“參考”工具，可以在無權修改數據的前提下，實時對其進行引用，保證了數據的正確性及唯一性。

首先新建一個空白的“總裝模型”文件，然后對各個專業的模型進行參考，并設置合適的參考深度。如電氣專業可參考本期設備、遠期設備、本期導線、遠期導線等文件；總圖專業可參考場地、道路、圍墻、電纜溝等個文件；結構專業可參考基礎和支架、構架、避雷設施等文件；其他專業如建筑、水暖專業可獨立為1個文件，完成后的完整總裝模型結構見圖2。

圖2 MicroStation總裝模型參考結構圖

總裝模型完成后，需要在總裝模型中進行布置合理性的校驗。包括安全凈距校驗、碰撞檢查、三維防雷校驗等。另外，考慮到圖面表達的清晰，也應當對顯示樣式進行適當的調整。

3.3 切圖

切圖,是基于總裝模型剪切得到所需的軸測視圖、平面和斷面視圖，并對其進行保存的過程。MicroStation提供了“剪切立方體”的命令，本命令支持對模型進行任意方向的剖切，并可隨意調節其大小和深度；經調整得到所需的視圖后，將視圖進行保存，便得到了設計人員所需要的動態視圖。基于MicroStation的切圖流程見圖3。

圖3 MicroStation切圖流程

3.4 組圖

完成了切圖工作之后，就可以開始組圖。組圖是指將所保存的視圖參考到新建的圖紙，并添加尺寸標注和說明文字，得到施工圖紙的過程。

首先創建一張空白的圖紙并進行命名；然后根據動態視圖的縮放比例，選擇適合圖面大小的圖幅，再將總裝模型中已保存好的動態視圖按比例參考進來；最后對其進行尺寸標注并添加說明文字。為了實現尺寸標注與模型的動態關聯，尺寸標注的端線必須捕捉到被標注對象的關鍵點。基于MicroStation的組圖流程見圖4。

圖4 MicroStation組圖流程

3.5 校核

在二維設計方式下，校核人基于各類標準、規范、質檢要點和工程經驗對圖紙和報表進行校核。設計質量的控制往往取決于校核人的設計水平和工程經驗，不可控的因素較多。而三維設計以布置模型校核為主，以圖紙校核為輔進行雙重校核，相較傳統的二維設計對校核人的依賴更少，更容易保證設計的正確性。對比具體見表1。

表1 二維設計和三維設計校核對比

3.6 打印

打印就是將經過校核的DGN圖紙文件轉化成其他格式文件的過程。為了方便完成設計圖紙的移交，便于后期進行查看、移交及歸檔，需要將DGN格式的圖紙轉化為DWG或者PDF格式文件。圖5為基于MicroStation的打印流程。

圖5 MicroStation打印流程

4 動態視圖在變電設計中的應用

4.1 平斷面圖紙生成

在變電工程設計中，配電裝置卷冊在電氣一次施工圖紙中占了很大的比重。配電裝置卷冊一般包含了卷冊說明、電氣接線圖、平面布置圖、斷面圖、設備安裝圖和材料匯總表。除電氣接線圖外，其他圖紙基本都與空間占位有關。因此，通過MicroStation動態視圖的出圖方式能夠滿足配電裝置卷冊的出圖要求。

三維布置模型實時參考了各專業的布置，是整個變電站的真實體現。動態視圖的出圖方式實現了所見即所得，保證了圖面信息的準確性和一致性。圖6為某變電站三維設計成果展示。

圖6 某變電站三維設計成果

4.2 圖紙與模型的動態關聯

在MicroStation中，剪切立方體定位于模型空間中的點，動態視圖關聯于剪切立方體的范圍和深度，如同一部固定拍攝角度和焦距的攝像機對某一場景的實時捕捉。當模型空間中設備位置發生位移或者改變時，生成的圖紙能夠自動進行更新。另外，尺寸標注也動態地關聯了模型的關鍵點，當設備的位置發生位移時，尺寸標注也會動態地進行調整，實現了關聯修改，保證了圖面的正確性。圖7為某變電站構架避雷針改動前后，圖紙和模型動態關聯的示例。

圖7 圖紙和模型的動態關聯

4.3 提高校審質量

在MicroStation中，平斷面圖紙是通過參考動態視圖的方式得到，動態視圖又是通過調整剪切立方體的大小得到。所以，MicroStation中的平斷面圖其實是三維布置模型的一部分，只是將三維空間視圖調整成了正交的三視圖。

在二維平斷面圖紙校審的時候，校審人員需要結合平面布置圖和斷面圖想象出三維空間中設備及導線的布置方式，在設備布置緊湊和接線復雜的情況下，往往花費較長的校審時間。MicroStation生成的平斷面圖紙，在未轉化成可視邊之前應進行校審，校審人員可以將平斷面圖紙進行任意旋轉查看，可以簡明清楚地檢查出設備的布置和接線是否合理。另外，斷面圖一般按照間隔進行劃分，對于布置中三相設備有區別的間隔，設備和金具數量不再是每一相數量的3倍，很容易造成統計誤差。在進行斷面材料統計的時候，從動態視圖中可以真實地統計出設備材料數量，保證準確性，見圖8。

目前，我們已在多個工程中采用了動態視圖的方式，由此生成的施工圖紙也在多個變電工程中得到了應用，且工程參與各單位均對此給予了正面的反饋以及積極的評價。特別是基于三維模型得到的配電裝置軸測圖和設備安裝軸測圖，相較于傳統圖紙可以減少施工單位讀圖時間，提高施工效率。

圖8 圖紙校審

此外，MicroStation還提供了渲染和漫游的功能，能由三維模型經過渲染得到高質量的全站三維漫游視頻和鳥瞰圖，作為工程的宣傳資料和展示資料，為工程增光添彩。

5 結論

對于工程的三維設計，無論設計人員采用何種三維軟件，整個設計流程必然包括：建模(包括設備入庫)—布置(包括金具和導體選型)—切圖(包括組圖和材料統計輸出)—出圖(包括尺寸標注和打印)這四個步驟。建模和布置是三維設計階段，出圖是二維圖紙后期加工階段，切圖是將三維成果轉化為二維成果的關鍵步驟，而動態視圖作為切圖的核心，實現了圖紙和模型的動態關聯，因而制定和優化動態視圖出圖流程對于變電工程設計有著重要的意義。

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