三維數字化協同技術在電廠設計中的實踐研究

秦達飛

【摘 ?要】依據電力行業對數字化協同設計的普遍認識，參考中國電力規劃設計協會所制定的規范，以電力勘測設院、電力設計院為代表的一批設計院把數字化協同設計分解成了以下四個階段：項目訂制、系統設計、布置設計、詳圖設計，文章就四段式協同設計的理論依據與實踐方法做了研究實踐。

【關鍵詞】數字化協同設計;四段式設計;布置設計;協同設計

引言

在利用數字化協同技術進行設計時，主要將其分為如下幾個部分：系統設計、詳圖設計、項目定制以及布置設計，其中，在項目定制方面，除了包含項目的 WBS 之外，還涉及了對數據的建立以及相關工作人員的劃分工作;在系統設計方面，其核心工作就是設計 P & ID 圖;布置設計方面主要是針對電廠的內部結構、應用設備、管道以及涉及的各種建筑進行三維模型的創建，而后在相關三維模型的基礎上添加實體參數，以此實現實體和三維模型的有效結合，最后再對該模型進行定義;在詳圖設計方面，主要任務是剖析三維模型圖，并提取出立剖圖以及平面圖，不難看出，在這四個部分中，最重要的階段就是系統設計階段。發展中，信息共享以及有效傳輸一定意義上有著很重要的作用。對于數字化電廠采用協同技術以及三維技術在一定意義上能夠使得電廠的效率提升，在這當中主要就是對數據庫進行有效應用，從而能夠將平面設計專項三維設計進行轉換，以此來使得數字化電廠有效穩定發展。

一、協同與三維設計技術特點及設計過程

（一）協同與三維設計技術的特點

a直觀性，對于三維設計技術來講其主要就是采用計算機對物體的立體模型在布置中實現仿真處理，對電廠的工作環境進行仿真，有著一定的直觀性。b協同性。其主要表現在三維設計對于相關的網絡信息技術的應用，在相關的網絡設計軟件平臺當中，采用三維技術能夠對于相關的系統以及布置狀況信息有效協調設計，對傳統的面對面的方式進行了擯棄，采用相關的數據模型對于平面設計當中的相關數據信息有效設計，從而將數據獲取的實時性以及數據模型信息進行獲取，從而有效的實現不同的專業當中同步協同作用。c信息集成。三維設計模型有兩種屬性，一種是圖形屬性，一種是非圖形屬性，采用相關的模型當中所表現出的工程信息以及物理信息和管理信息，從而為電廠實現數字化奠定良好的發展基礎。

（二）協同與三維設計技術的過程

數字化協同設計的過程被分為四個階段：項目訂制、系統設計、布置設計、詳圖設計。項目訂制包含以下幾個部分的內容：項目的WBS、相關人員權限的劃分，相關數據服務的建立及各項標準的訂制。系統設計主要指P&ID圖的設計。布置設計包含以下幾個部分的內容：（1）對全廠內的各種設備、建筑、結構等實體建立三維模型。（2）在所建立的模型上附加各種設備、建筑、結構等實體的技術參數指標，完成附加后即得到了各類實體的數字化三維模型。（3）對所建立的數字化模型之間的關系做出詳細的定義。在布置設計過程中亦包含信息模型的協同、各個專業間提資的流程、并行設計等技術的實現。

二、三維數字化協同技術在電廠設計中的應用

（一）系統設計

在設計電廠的過程中，最為關鍵的環節就是系統設計階段，即設計 P & ID 流程圖。一般情況下，對 P & ID 的應用是有一定要求的，要能夠滿足有效轉化數據、自定義查看功能，能夠生成相關報表，可以滿足制圖和定制標準，在實際展開項目施工前，就應該明確提出項目應符合的所有標準，便于提前做好準備工作，為項目的順利進行做好鋪墊。在電廠設計過程中，要持續強化對三維模型的創建，此舉既能夠為模型的修改創造便利條件，又可以在一定程度上滿足后期對模型的應用要求，同時，在創建三維模型時，還應該保證系統設計的質量，必須實現系統圖完整的目標，在對二維圖和三維圖展開自動校驗時，要用到 PDMS 系統，這是一款以數據為中心的管理和設計軟件，應用該軟件能夠確保系統圖和模型保持一致，對設計水平的提升起到了極大的促進作用。

（二）布置設計

創建軸網。作為電力設計的重點，機務專業主要就是需要和其他的相關專業進行協同有效建立相應坐標和對坐標原點有效確定，從而對軸網創建。軸網主要是由PDMS提供的GridLine工具完成，軸網原點位置若是在確定之后，通常很少更改。在軸網完成確定之后需要將數據庫層次進行保存，同時對其權限只能設置為“只讀”。采用對軸網實現統一，以此來確保所有的專業在進行模型安裝當中的位置有效準確。創建三維設備模型。設備模型在劃分中的規則需要在項目策劃中進行確定，根據系統或者區域可以將其有效的設置在相應的數據庫當中。可以采用相應的設備模板，對有關設備信息進行有效查找。創建三維管道模型。管道模型在規劃當中通常是在策劃當中對其確定，在對模型的劃分中按照系統劃分或者按照區域劃分。對于管道的建模，通常需要對數據自身的一致性進行檢查，和對其三維有效校驗和進行碰撞檢查。三維模型在布置中因為各個專業在建模中是實時的，所以在完成布置之后需要對管道有效進行碰撞檢查。對于碰撞處所需要加強設計修正以及有效配合，對成品所產生的碰撞進行消除。創建三維建筑、結構模型。建筑結構建模使用AECOsimBuildingDesigner軟件完成。三維設計系統是一種面向多種對象以及多種專業集成的應用軟件。對于系統最為重要的特征就是建立相應的信息化三維模型設計作為實際的數據點，對于所有的平面設計圖紙以及報告和相關的成果都是采用該數據源生成，這種方式能夠確保結果符合要求。

（三）協同工作以及專業資料的提取

首先，孔洞配合提資。開孔作業中第一步需要考慮的問題就是留孔，具體操作過程中涉及的留孔模型文件可以參照軸網文件，注意保證開孔位置的準確性，樓板以及墻體的模型文件也可以參考具開孔過程;而后開始運用 Micro Station，可以在結構專業中應用孔洞的形狀以及位置等材料;緊接著，在結構專業獲取到開孔的提資模型后，就能夠將其運用在相應的模型或開孔結構上了，并對各專業在創建模型過程中產生的矛盾進行全面檢查;最后選取合理的工具開設孔洞。其次。埋件配合提資。如果涉及的專業較多，則需要逐一展開埋件提資模型的創建，為了有效區分模型，還要對其進行命名。在創建埋件模型時，出于實際需要，土建專以外的其他專業均無需創建完整的埋件模型，通過對埋件模型進行研究和分析來獲取埋件圖紙，而后把相關信息詳細標注在圖紙上，至于標注內容，可以按照實際需求自定義標注。最后，圖形生成。DRAFT平面圖生成：相對于模型表達以及標準實際的要求可以按照相應的要求進行定義，在管道表達當中可以全部采用雙線帶中心線，在這當中，小管徑主要是可以應用單線，大管徑主要為雙線帶中心線，管道的中心線主要是用戶自行對進行選擇或者消除，不需要進行手動對其實施添加;對于隱藏線在實際的處理中其作用非常重要，能夠可以對模型實現有效分析成為平面圖，對其剖切可以產生陰影線。而在傳統的二維設計中，由于沒有統一的三維模型，常常出現平、立、剖不一致的現象。而使用剖切平面工具，能夠非常有效保證平面圖和立面圖以及剖面圖完全一致，而且在模型修改后，平、立、剖面圖只需更新計算即可全部自動更新。原有的標注信息依舊會保留在圖紙中，不會丟失。

結論

通在實際工程中的實踐，得到了傳統二維設計與四段式三維數字化協同設計的效果的對比：二維設計的可視化較差，對于碰撞檢測沒有完善的解決方案;二維的信息集成度較低，很難規劃出參數化快速建模的方案;二維設計的標準化以及數據的管理較差，而三維設計時，相關標準以及數據可以在設計的時候自動監測，并糾正不正確的設計;三維設計的協作工作能力較二維強。

參考文獻：

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（作者單位：中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司）